عيوب المصابيح المتوهجة كمصدر للضوء
على الرغم من جميع مزاياها ، فإن جميع المصابيح المتوهجة ، بدءًا من الفراغ باستخدام خيوط الكربون وتنتهي بالمصابيح المملوءة بغاز التنغستن ، لها عيبان مهمان كمصادر للضوء:
- كفاءة منخفضة ، أي كفاءة منخفضة للإشعاع المرئي لكل وحدة تحت نفس الطاقة ؛
- اختلاف قوي في التوزيع الطيفي للطاقة من الإضاءة الطبيعية (ضوء الشمس وضوء النهار المنتشر) ، يتميز بضعف الإشعاع المرئي قصير الموجة وهيمنة الموجات الطويلة.
الظرف الأول يجعل استخدام المصابيح المتوهجة غير مربح من الناحية الاقتصادية ، والثاني - له نتيجة تشويه لون الأشياء. كلا العيبين ناتج عن نفس الظروف: الحصول على الإشعاع عن طريق تسخين مادة صلبة عند درجة حرارة تسخين منخفضة نسبيًا.
لا يمكن تصحيح توزيع الطاقة في طيف المصباح المتوهج ، بمعنى التقارب الكبير مع التوزيع في الطيف الشمسي ، حيث تبلغ درجة انصهار التنجستن حوالي 3700 درجة كلفن.
ولكن حتى الزيادة الطفيفة في درجة حرارة العمل لجسم الفتيل ، على سبيل المثال ، من درجة حرارة اللون 2800 درجة كلفن إلى 3000 درجة كلفن ، تؤدي إلى انخفاض كبير في عمر المصباح (من حوالي 1000 ساعة إلى 100 ساعة) بسبب إلى تسريع كبير لعملية تبخر التنغستن.
يؤدي هذا التبخر في المقام الأول إلى اسوداد لمبة المصباح المطلية بالتنغستن ، وبالتالي إلى فقدان الضوء المنبعث من المصباح وفي النهاية إلى احتراق الفتيل.
تعتبر درجة حرارة التشغيل المنخفضة لغلاف الفتيل أيضًا سبب انخفاض خرج الإضاءة وانخفاض كفاءة المصابيح المتوهجة.
إن وجود حشوة غازية ، مما يقلل من تبخر التنجستن ، يجعل من الممكن زيادة طفيفة في جزء الطاقة المنبعثة في الطيف المرئي بسبب زيادة درجة حرارة اللون. يسمح استخدام الخيوط الملفوفة والملء بالغازات الثقيلة (الكريبتون والزينون) بزيادة طفيفة في جزء الإشعاع الساقط على المنطقة المرئية ، ولكن يتم قياسه بنسبة قليلة فقط.
الأكثر اقتصادا ، أي بأعلى كفاءة إنارة ، سيكون مصدرًا يحول كل طاقة الإدخال إلى إشعاع بهذا الطول الموجي. الكفاءة المضيئة لمثل هذا المصدر ، أي نسبة التدفق الضوئي الذي تم إنشاؤه بواسطته إلى أقصى تدفق ممكن عند نفس طاقة الإدخال ، تساوي الوحدة. اتضح أن أقصى إخراج للضوء هو 621 لومن / وات.
من هذا يتضح أن كفاءة الإضاءة للمصابيح المتوهجة ستكون أقل بكثير من الأرقام التي تميز الإشعاع المرئي (7.7 - 15 لومن / وات).يمكن إيجاد القيم المناظرة بقسمة الطاقة المضيئة للمصباح على القوة المضيئة لمصدر بكفاءة إنارة تساوي الوحدة. نتيجة لذلك ، نحصل على كفاءة إضاءة بنسبة 1.24٪ للمصباح الفراغي ، و 2.5٪ للمصباح المملوء بالغاز.
تتمثل إحدى الطرق الجذرية لتحسين المصابيح المتوهجة في العثور على مواد جسم الفتيل التي يمكن أن تعمل في درجات حرارة أعلى بكثير من التنجستن.
سيؤدي هذا إلى زيادة الكفاءة وتحسين صفاء انبعاثها. ومع ذلك ، فإن البحث عن مثل هذه المواد لم يتوج بالنجاح ، ونتيجة لذلك تم بناء مصادر ضوء أكثر اقتصادية مع توزيع طيفي أفضل بناءً على آلية مختلفة تمامًا لتحويل الطاقة الكهربائية إلى ضوء.
عيب آخر للمصابيح المتوهجة:
لماذا تحترق المصابيح المتوهجة في أغلب الأحيان في لحظة التشغيل
على الرغم من التفوق في الاقتصاد ، لم يثبت أي من أنواع مصابيح تفريغ الغاز قدرته على استبدال المصابيح المتوهجة للإضاءة ، باستثناء مصابيح فلورسنت... والسبب في ذلك هو التركيب الطيفي غير المرضي للإشعاع ، والذي يشوه لون الأشياء تمامًا.
تتميز مصابيح الضغط العالي ذات الغازات الخاملة بكفاءة إنارة عالية ومن الأمثلة النموذجية على ذلك مصباح الصوديوم، والتي تتميز بأعلى كفاءة إنارة لجميع مصابيح تفريغ الغاز ، بما في ذلك مصابيح الفلورسنت. ترجع كفاءتها العالية إلى حقيقة أن كل طاقة الإدخال تقريبًا يتم تحويلها إلى إشعاع مرئي.لا يصدر التفريغ في بخار الصوديوم إلا لونًا أصفر في الجزء المرئي من الطيف ؛ لذلك ، عند إضاءتها بمصباح الصوديوم ، تتخذ جميع الأشياء مظهرًا غير طبيعي تمامًا.
جميع الألوان المختلفة تتراوح من الأصفر (الأبيض) إلى الأسود (سطح من أي لون لا يعكس الأشعة الصفراء). هذا النوع من الإضاءة مزعج للغاية للعين.
وبالتالي ، فإن مصادر ضوء تفريغ الغاز ، من خلال طريقة إنشاء الإشعاع (إثارة الذرات الفردية) ، تبين أنها ، من وجهة نظر خصائص العين البشرية ، عيبًا أساسيًا يتكون في البنية الخطية للعين. نطاق.
لا يمكن التغلب على هذا العيب تمامًا باستخدام التفريغ كمصدر للضوء مباشرةً. تم العثور على حل مرضٍ عندما أعطيت البتة الوظيفة فقط إثارة وهج الفوسفور (مصابيح فلورسنت).
تتميز المصابيح الفلورية بخاصية غير مواتية مقارنة بالمصابيح المتوهجة ، والتي تتكون من تقلبات قوية في التدفق الضوئي عند العمل على التيار المتردد.
والسبب في ذلك هو القصور الذاتي المنخفض بشكل ملحوظ لتوهج الفوسفور مقارنة بالقصور الذاتي في خيوط المصابيح المتوهجة ، ونتيجة لذلك ، عند أي جهد يمر عبر الصفر ، مما يؤدي إلى إنهاء التفريغ ، يتمكن الفوسفور من تفقد جزءًا كبيرًا من سطوعها قبل حدوث التفريغ في الاتجاه المعاكس. اتضح أن هذه التقلبات في التدفق الضوئي لمصابيح الفلورسنت تتجاوز 10 - 20 مرة.
يمكن إضعاف هذه الظاهرة غير المرغوب فيها إلى حد كبير عن طريق تشغيل مصباحين فلورسنت متجاورين بحيث يتأخر جهد أحدهما عن جهد الثاني بمقدار ربع فترة.يتم تحقيق ذلك من خلال تضمين مكثف في دائرة أحد المصابيح ، مما يؤدي إلى حدوث تغيير الطور المطلوب. استخدام الحاوية في وقت واحد يحسن و عامل القوى التثبيت بأكمله.
يتم الحصول على نتائج أفضل عند التبديل باستخدام إزاحة الطور لثلاثة وأربعة مصابيح. باستخدام المصابيح الثلاثة ، يمكنك أيضًا تقليل التقلبات في تدفق الضوء عن طريق تشغيلها على ثلاث مراحل.
على الرغم من وجود عدد من العيوب المذكورة أعلاه ، فقد انتشرت مصابيح الفلورسنت ، نظرًا لكفاءتها العالية ، وفي وقت واحد ، في شكل تصميمات المصابيح الفلورية المدمجة ، تم استبدال المصابيح المتوهجة في كل مكان. لكن عصر هذه المصابيح قد انتهى أيضًا.
حاليًا ، تُستخدم مصادر ضوء LED بشكل أساسي في الإضاءة الكهربائية: