Porovnanie svetelných zdrojov

Wolfrámová žiarovka

Žiarovka je druh elektrického svetelného zdroja, v ktorom sa svetlo vytvára žeravením tuhého telesa (konrétne wolfrámu) prechodom elektrického prúdu.

Prvé žiarovky, navrhnuté Edisonom mali uhlíkové vlákno, dnes sa zvyčajne využíva spomenutý wolfrám stočený do špirály, ktorý lepšie odoláva vysokým teplotám. 

Prúd prechádzajúci vláknom ho rozžeraví na 2500 °C. Pri tejto teplote wolfrám vyžaruje biele svetlo.

Samotné vlákno je na vzduchu náchylné k zhoreniu, preto je umiestnené do banky s odčerpaným vzduchom a doplneným argónom pod nízkym tlakom. Banky žiaroviek sa plnia aj halogénovými plynmi (viď. halogénová žiarovka).

Je všeobecne známe, že žiarovka spotrebuje len časť príkonu na svetlo. 92% energie je využitých v iných spektrách ako napr. teplo.

Merný výkon žiarovky, parameter vyjadrujúci jej účinnosť (pomer svetelného toku a príkonu). Pre 25 W žiarovku je 9,2 lm/W, pre 100 W je 13 lm/W. Silnejšie žiarovky majú teda mierne vyššiu účinnosť.

Bežná životnosť žiaroviek je cca 1000 h.

Prevedenie bánk má najčastejšiu úpravu číru a matnú. Prvá poskytuje jasné ostré a druhá jemnejšie rozptýlené svetlo. Žiarovky sa vyrábajú aj pre dekoratívne účely v rôznych farbách a tvaroch. Pripájajú pomocou štandardizovaného kovového závitu E 27, E 14 a pod.

Výhody a nevýhody:

Výhody žiaroviek:

• vhodný tvar

• jednoduchá konštrukcia

• malé rozmery a hmotnosť

• jednoduché napájanie

• nízka cena

• okamžitý štart a stabilné svietenie počas celej doby životnosti

• spojité vyžarovacie spektrum

• index podania farieb Ra = 100

• vyrábaná široká škála príkonov a napätí

• nezávislosť od teploty okolia

• sú ekologicky nezávadné a ich likvidácia nie je škodlivá

Nevýhody:

• nízka účinnosť
• nízka životnosť
• malý merný výkon
• výrazná závislosť prevádzky (parametrov) od stability napájania     

Na základe nariadenia komisie (ES) č. 859/2009, ktorým sa mení a dopĺňa nariadenie (ES) č. 244/2009 v súvislosti s požiadavkami na ekodizajn ultrafialového žiarenia nesmerových svetelných zdrojov pre domácnosť, sa v Európe od 1. septembra 2009 začali klasické vláknové žiarovky a ostatné energeticky neefektívne svetelné zdroje postupne nahrádzať energeticky efektívnejšími svetelnými zdrojmi.

Halogénová žiarovka

Halogénová žiarovka je druh svetelného zdroja podobný klasickej wolfrámovej žiarovke, pričom jej obsah je plnený halogénovým plynom ako jód či bróm.

Pri rozpálení vlákna dochádza ku chemickej reakcii, pri ktorej sa vlákno rovnomerne vyparuje a následne sa znova usadzuje na horúcich miestach, čo spôsobuje pomalšie prehorenie vlákna.

Vďaka tomu pracuje halogénová žiarovka pri vyšších teplotách, čo spôsobuje vyšší jas a účinnost než u klasických žiaroviek. Banka je kvôli vysokým teplotám vyrobená z kremičitého skla.

Pretože sklo je zvyčajne horúce a existuje tu nebezpečenstvo požiaru či popálenín, ako aj z dôvodu vystavenia UV žiareniu, sú tieto žiarovky obyčajne chránené filtrom z obyčajného skla, ktoré neprepúšťa UV-B žiarenie ako kremičité sklo.

Kremičité sklo je citlivé na dotyk a je ľahko poškoditeľné dotykom ruky. Halogénové žiarovky sa často využívajú v automobilových reflektoroch, alebo v domácnostiach, keď má byť svetlo sústredené do jedného miesta (bodové svetlo).

Výhody a nevýhody:

Výhody halogénových žiaroviek:

• malý priemer banky
• banka nesčernie a má stabilný svetelný tok počas celej životnosti
• nižšia cena
• veľká odolnosť voči teplotným zmenám
• lepšia teplota chromatickosti ako u žiaroviek
• index podania farieb Ra = 100
• sú stmievateľné
• malý priemer banky - vyšší tlak plynov - menšia rýchlosť odparovania 

Nevýhody:

• vyššia teplota - treba odolnejšie sklo – vyššie nároky na výrobu
• slabší merný výkon (lepší ako pri žiarovkách)
• nízka životnosť
• nemožno sa ich dotýkať voľnou rukou (hrozí zničenie)

Žiarivka

Žiarivka je druh elektrického svetelného zdroja, ktorý sa dá charakterizovať ako nízkotlaková ortuťová výbojka.

Zmenu elektrickej energie na svetelnú vytvára žiarenie tlejivého elektrického výboja v parách ortuti. Samotný výboj emituje neviditeľné UV žiarenie, ktorým je ožarovaná tenká vrstva luminoforu, nanesená na vnútornej strane sklenej banky. Pri prechode žiarenia luminoforom vzniká fluorescencia, od ktorej je odvodený aj anglický názov žiarivky - fluorescent lamp.

Druhy žiariviek:

Lineárna žiarivka

Klasická žiarivka v tvare dlhej trubice. Zvykne sa tiež nazývať žiarivková trubica, hovorovo aj neónová trubica alebo neónka. Toto označenie je však nesprávne, nakoľko neobsahuje neón (tlejivý výboj v riedkom neóne žiari priamo vo viditeľnom spektre, má oranžovo-červenú farbu a sú na ňom založené iné druhy svetelných zdrojov – napr. tlejivka alebo neónová výbojka, využívaná napr. na tvorbu reklamných nápisov).

Kompaktná žiarivka

Pojem kompaktná žiarivka vo všeobecnosti označuje žiarivku s menšími (kompaktnejšími) rozmermi než má klasická žiarivková trubica.

Na trhu sú najbežnejšie používaným typom žiariviek, určené pre priamu náhradu klasických osvetľovacích žiaroviek. Takéto žiarivky sa preto nazývajú aj úsporné žiarovky. Majú spravidla podobný tvar a rovnaké objímky ako klasické žiarovky. Obsahujú integrovaný elektronický predradník pre zapálenie a udržiavanie výboja.

Existujú tiež samostatné kompaktné žiarivky bez integrovaného predradníka, so špeciálnymi päticami. Sú určené do rôznych menších druhov svietidiel (napr. stolné lampy, osvetlenie v doprave a pod.).

Výhody a nevýhody:

Výhody žiariviek:

• vysoká životnosť
• vyššia účinnosť premeny elektrickej energie na viditeľné svetlo v porovnaní s klasickými žiarovkami (viac než 20% oproti 5 – 10% pri žiarovke)
• nižšia produkcia tepla
• nízka spotreba energie
• index podania farieb Ra = 80-90
• priaznivé sfarbenie svetla

Nevýhody:

• vyššia cena
• ekologická záťaž (žiarivka obsahuje ortuťové pary), žiarivka je nebezpečný odpad – napriek tomu sa väčšina žiariviek likviduje v komunálnom odpade
• väčšie rozmery (najmä lineárne žiarivky) brániaci aplikáciám v svietidlách s limitovaným priestorom
• stroboskopický efekt u starších typov predradníkov 
• zložitejšie zapojenie svietidla a častá poruchovosť elektroniky
• pomalší nábeh žiarivky na plný svetelný výkon
• výrazné skrátenie životnosti pri používaní žiariviek v chladnom prostredí
• výrazné skrátenie životnosti pri používaní v časových intervaloch menších ako 10 – 15 minút (pri častom zapínaní sa môže životnosť skrátiť až o 90%).
• absencia náhrady za klasické žiarovky o príkonoch > 150W

LED žiarovka

Je zložená z niekoľkých menších elektronických polovodičových LED diód obsahujúcich p-n priechod do tvaru žiarovky alebo iného svetelného zdroja.

Ak prechádza cez prechod elektrický prúd v priepustnom smere, priechod emituje nekoherentné svetlo s úzkym rozsahom spektra (nie monochromatické). Tento jav nazývame elektroluminiscenciou.

Pásmo spektra žiarenia LED je závislé na chemickom zložení použitého polovodiča. Merný výkon (účinnosť) súčasných LED je na úrovni asi 80-110 lm/W. 

Teplotný rozsah od -40 do 100°C.

Vyhotovenia v rôznych veľkostiach, farebných prevedeniach a tvaroch.

Výhody a nevýhody:

Výhody halogénových žiaroviek:

• dlhá životnosť
• veľký merný výkon a nízka spotreba
• vyžarujú studené svetlo
• podanie všetkých farieb viditeľného spektra
• majú okamžitý nábeh a nevytvárajú stroboskopický efekt
• sú odolné voči otrasom
• index podania farieb Ra = 75-95
• nie sú náchylné na časté spínanie
• neobsahujú škodliviny ako ortuť a pod.
• sú šetrné k životnému prostrediu

Nevýhody:

• vysoká obstarávacia cena
• sú náročné na stmievanie - vyžadujú špeciálne PWM stmievače alebo univerzálne
• čím výkonnejší čip sa použije, tým ho treba chladiť rozmernejším chladičom
• majú problém s oslňovaním
• majú vysoký pokles svietivosti počas životnosti