Świetlówki energooszczędne

Spis treści

Historia

Historia świetlówki jest dosyć długa – jej początki sięgają badań nad
radiacją gazów pod wpływem wyładowań elektrycznych z połowy XIX wieku.
Skomplikowana jest także historia własności intelektualnej (patentów). Można
jednak przyjąć, że świetlówka, taka jaką znamy, narodziła się w roku 1934 w
laboratoriach General Electric, a do sprzedaży wprowadzono ją w roku 1938.
Już w roku 1951 w USA więcej światła pochodziło z oświetlenia świetlówkami
niż z oświetlenia żarówkami tradycyjnymi.
W 1971r. Edward E. Hammer z General Electric, w odpowiedzi na kryzys
naftowy, wynalazł świetlówkę kompaktową.

^ spis treści

Budowa

Świetlówka jest fluorescencyjną lampą wyładowczą.
Zbudowana jest z rury wypełnionej gazem (argon, ksenon, neon, lub krypton),
pod ciśnieniem ok 0.3% ciśnienia atmosferycznego, z domieszką par rtęci.
Wewnętrzna powierzchnia rury pokryta jest luminoforem. W oba końce rury
wbudowane są elektrody, wykonane zwykle z wolframu.

^ spis treści

Zasada działania

Po włączeniu świetlówki prąd elektryczny nagrzewa katodę, która emitując
elektrony jonizuje znajdujący się w pobliżu gaz. Taki typ katody nazywa się
katodą gorącą. Aby obniżyć temperaturę, przy której następuje emisja
elektronów pokrywa się ją mieszaniną baru, strontu i tlenków wapnia.
W świetlówkach z zimna katodą emisja elektronów zachodzi tylko w wyniku
przyłożonego wysokiego napięcia.
Wokół elektrody tworzy się plazma. W wyniku kaskady jonizacyjnej gwałtownie
wzrasta przewodność gazu w rurze, w wyniku czego przez zjonizowany gaz
przepływa prąd – następuje wyładowanie elektryczne.
W wyniku wyładowania elektrycznego w parach rtęci emitowane jest
promieniowanie ultrafioletowe o długości fal 253,7nm i 185nm. Promieniowanie
to jest absorbowane przez warstwę luminoforu na wewnętrznych ściankach rury
wyładowczej, który z kolei emituje światło widzialne. Szkło sodowe rury
zatrzymuje większość promieniowania ultrafioletowego.

^ spis treści

Luminofor

Emitowane w wyniku wyładowania w parach rtęci promieniowanie ultrafioletowe
jest zupełnie nieprzydatne do celów oświetleniowych. Zamiana tego
promieniowania na światło widzialne zachodzi w warstwie luminoforu, którym
pokryte są wewnętrzne ścianki świetlówki.
Od tego jaki to jest luminofor, zależy rozkład widmowy, a co za tym idzie
jakość oddawania barw, i barwa światła świetlówki.
Ze względu na stosowane luminofory, świetlówki można podzielić na:

• standardowe z luminoforami halofosforanowymi
• trójpasmowe z luminoforami wąskopasmowymi
• świetlówki typu Philips deLux z luminoforami wielopasmowymi

Świetlówki standardowe z luminoforami halofosforanowymi mają skuteczność
świetlną do 80 lm/W przy stosunkowo niskim wskaźniku oddawania barw Ra
50-70.
Najlepsze pod względem oddawania barw są świetlówki deLux, które uzyskują
wskaźnik Ra 95-98. Jest to jednak połączone ze spadkiem skuteczności
świetlnej do ok. 65 lm/W.
Optymalne stają się w tej sytuacji świetlówki trójpasmowe z luminoforami
wąskopasmowymi o wskaźniku oddawania barw Ra 85 i bardzo wysokiej
skuteczności świetlnej do 104 lm/W.
Wydajność luminoforu spada stopniowo podczas użytkowania. Świetlówka ciągle
działa, ale światło jest znacząco słabsze. Proces ten jest powolny, często
strata efektywności staje się oczywista dopiero, gdy obok zapalimy nową
świetlówkę.

^ spis treści

Układ elektryczny

Lampy fluorescencyjne mają ujemną rezystancję dynamiczną – wzrost prądu
przepływającego przez rurę wyładowczą powoduje większą jonizację i
zmniejszenie opóru. Efekt taki spowodowałby szybką autodestrukcję świetlówki
z powodu niekontrolowanego przepływu prądu. Aby temu zapobiec, świetlówka
wyposażona jest w dodatkowe urządzenie - statecznik.
Aby wyzwolić wyładowanie elektryczne konieczne jest przyłożenie znacznie
większego napięcia niż to potrzebne do pracy świetlówki. W tym celu stosuje
się urządzenie zwane starterem (zapłonnikiem).
Dodatkowo stosowane są układy zmniejszające zakłócenia spowodowane
wyładowczym charakterem pracy świetlówki. Od jakości tych układów zależy
żywotność świetlówki, emitowane zakłócenia, obciążenia sieci energetycznej
itd. Niestety im lepszy układ tym wyższa cena świetlówki.
Podobnie – im lepsza jakość emitowanego światła tym wyższa cena świetlówki.
Świetlówki kompaktowe zintegrowane – tzw. „żarówki energooszczędne” mają
wszystkie konieczne układy elektroniczne zabudowane w obudowie.

^ spis treści

Temperatura pracy

Temperatura w jakiej pracują świetlówki ma zasadniczy wpływ na ich
wydajność, gdyż wpływa na ciśnienie parcjalne par rtęci w lampie. Każda
świetlówka zawiera niewielką ilość rtęci, która musi odparować aby mogło
dojść do emisji światła ultrafioletowego. Przy niskich temperaturach rtęć
znajduje się w postaci rozproszonych kropelek cieczy. To jest powód dla
którego świetlówki nie nadają się do pracy w niskich temperaturach.

^ spis treści

Świetlówki z zimna katodą

W większości świetlówek stosuje się elektrody, które działają w trybie
termoemisji – elektrony katody są uwalniane przez jej podgrzanie. Istnieją
jednak takie, które działają w trybie zimną katodą – elektrony są wyzwalane
jedynie w wyniku przyłożonego wysokiego napięcia.
Ponieważ takie katody nie są pokryte powłokami termoemisyjnymi nie dochodzi
do ich odparowywania i świetlówki te mają dłuższy czas życia aniżeli
świetlówki z gorącą katodą. Jednak świetlówki o zimnej katodzie są zazwyczaj
mniej wydajne aniżeli te z gorącą katodą.

^ spis treści