Kekurangan lampu pijar sebagai sumber cahaya
Untuk semua kelebihannya, semua lampu pijar, dimulai dengan ruang hampa dengan filamen karbon dan diakhiri dengan yang diisi gas tungsten, memiliki dua kelemahan penting sebagai sumber cahaya:
- efisiensi rendah, mis. efisiensi radiasi tampak yang rendah per unit dengan daya yang sama;
- perbedaan yang kuat dalam distribusi spektral energi dari pencahayaan alami (sinar matahari dan siang hari yang menyebar), ditandai dengan radiasi tampak gelombang pendek yang buruk dan dominasi gelombang panjang.
Keadaan pertama membuat penggunaan lampu pijar tidak menguntungkan dari sudut pandang ekonomi, yang kedua menyebabkan distorsi warna objek. Kedua kerugian tersebut disebabkan oleh keadaan yang sama: memperoleh radiasi dengan memanaskan padatan pada suhu pemanasan yang relatif rendah.
Tidaklah mungkin untuk mengoreksi distribusi energi dalam spektrum lampu pijar, dalam arti konvergensinya yang signifikan dengan distribusi dalam spektrum matahari, karena titik leleh tungsten sekitar 3700 ° K.
Tetapi bahkan sedikit peningkatan suhu kerja badan filamen, katakanlah, dari suhu warna 2800 ° K hingga 3000 ° K, menyebabkan penurunan yang signifikan dalam masa pakai lampu (dari sekitar 1000 jam menjadi 100 jam) karena untuk percepatan yang signifikan dari proses penguapan tungsten.
Penguapan ini terutama menyebabkan bola lampu berlapis tungsten menghitam dan, akibatnya, hilangnya cahaya yang dipancarkan oleh lampu dan akhirnya pada pembakaran filamen.
Suhu operasi yang rendah dari rumahan filamen juga menjadi alasan rendahnya keluaran cahaya dan rendahnya efisiensi lampu pijar.
Kehadiran pengisian gas, yang mengurangi penguapan tungsten, memungkinkan untuk sedikit meningkatkan fraksi energi yang dipancarkan dalam spektrum yang terlihat karena peningkatan suhu warna. Penggunaan filamen melingkar dan pengisian dengan gas yang lebih berat (krypton, xenon) memungkinkan peningkatan sedikit lebih jauh dalam fraksi radiasi yang jatuh di wilayah yang terlihat, tetapi diukur hanya dalam beberapa persen.
Yang paling ekonomis, mis. dengan efisiensi cahaya tertinggi, akan menjadi sumber yang mengubah semua daya input menjadi radiasi dengan panjang gelombang tersebut. Efisiensi cahaya dari sumber semacam itu, yaitu rasio fluks cahaya yang diciptakan olehnya terhadap fluks maksimum yang mungkin pada daya input yang sama, sama dengan satu. Ternyata output cahaya maksimal adalah 621 lm / W.
Dari sini jelas bahwa efisiensi cahaya lampu pijar akan jauh lebih rendah daripada angka yang mencirikan radiasi tampak (7,7 — 15 lm / W).Nilai yang sesuai dapat ditemukan dengan membagi daya cahaya lampu dengan daya cahaya sumber dengan efisiensi cahaya sama dengan satu. Hasilnya, kami mendapatkan efisiensi cahaya 1,24% untuk lampu vakum, dan 2,5% untuk lampu isi gas.
Cara radikal untuk meningkatkan lampu pijar adalah dengan menemukan bahan bodi filamen yang dapat beroperasi pada suhu yang jauh lebih tinggi daripada tungsten.
Ini akan meningkatkan efisiensi dan meningkatkan kroma emisinya. Namun, pencarian bahan semacam itu tidak berhasil, akibatnya sumber cahaya yang lebih ekonomis dengan distribusi spektral yang lebih baik dibangun berdasarkan mekanisme yang sama sekali berbeda untuk mengubah energi listrik menjadi cahaya.
Kerugian lain dari lampu pijar:
Mengapa lampu pijar paling sering padam pada saat dinyalakan
Terlepas dari keunggulan ekonominya, tidak ada satu pun jenis lampu pelepasan gas yang terbukti mampu menggantikan lampu pijar untuk penerangan, kecuali lampu neon… Alasannya adalah komposisi spektral radiasi yang tidak memuaskan, yang benar-benar mendistorsi warna objek.
Lampu bertekanan tinggi dengan gas lembam memiliki efisiensi cahaya yang tinggi Contoh tipikalnya adalah Lampu natrium, yang memiliki efisiensi bercahaya tertinggi dari semua lampu pelepasan gas, termasuk lampu neon. Efisiensinya yang tinggi disebabkan oleh fakta bahwa hampir semua daya input diubah menjadi radiasi tampak.Pelepasan uap natrium hanya memancarkan warna kuning di bagian spektrum yang terlihat; oleh karena itu, saat diterangi dengan lampu natrium, semua objek terlihat sama sekali tidak alami.
Semua warna yang berbeda berkisar dari kuning (putih) hingga hitam (permukaan warna apa pun yang tidak memantulkan sinar kuning). Jenis pencahayaan ini sangat tidak enak dipandang.
Jadi, sumber cahaya pelepasan gas, melalui metode penciptaan radiasi (eksitasi atom individu), ternyata, dari sudut pandang sifat mata manusia, cacat mendasar yang terdiri dari struktur linier spektrum.
Kelemahan ini tidak dapat sepenuhnya diatasi dengan langsung menggunakan debit sebagai sumber cahaya. Solusi yang memuaskan ditemukan ketika bit hanya diberi fungsi eksitasi cahaya fosfor (lampu neon).
Lampu neon memiliki sifat yang tidak menguntungkan dibandingkan dengan lampu pijar, yang terdiri dari fluktuasi fluks cahaya yang kuat saat beroperasi pada arus bolak-balik.
Alasan untuk ini adalah inersia cahaya fosfor yang jauh lebih rendah dibandingkan dengan inersia filamen lampu pijar, akibatnya pada tegangan apa pun yang melewati nol, yang mengarah pada penghentian pelepasan, fosfor berhasil kehilangan sebagian besar dari kecerahannya sebelum pelepasan ke arah yang berlawanan terjadi. Ternyata fluktuasi fluks cahaya lampu neon ini melebihi 10 - 20 kali lipat.
Fenomena yang tidak diinginkan ini dapat sangat dilemahkan dengan menyalakan dua lampu fluoresen yang berdekatan sehingga tegangan salah satunya tertinggal dari tegangan lampu kedua selama seperempat periode.Ini dicapai dengan memasukkan kapasitor ke dalam rangkaian salah satu lampu, yang menciptakan pergeseran fasa yang diinginkan. Menggunakan wadah secara bersamaan meningkatkan dan Faktor kekuatan seluruh instalasi.
Hasil yang lebih baik diperoleh saat beralih dengan pergeseran fase tiga dan empat lampu. Dengan tiga lampu, Anda juga dapat mengurangi fluktuasi fluks cahaya dengan menyalakannya dalam tiga fase.
Terlepas dari sejumlah cacat yang disebutkan di atas, lampu neon, karena efisiensinya yang tinggi, tersebar luas, dan pada suatu waktu, dalam bentuk desain lampu neon kompak, lampu pijar diganti di mana-mana. Namun era lampu ini juga sudah berakhir.
Saat ini, sumber cahaya LED terutama digunakan dalam penerangan listrik:
Perangkat dan prinsip pengoperasian lampu LED