Rodzaje żarówek i ich zastosowanie

Spis treści:

• Pojęcie i parametry żarówek
• Tradycyjne żarówki żarowe
• Halogenowa odmiana żarówek
• Świetlówki
• Lampy diodowe LED
• Rodzaje gwintów i trzonków
• Jak dobierać odpowiednie światło?
• Parametry na jakie warto zwrócić uwagę podczas zakupu żarówek

Pojęcie i parametry żarówek

Pod pojęciem żarówki (inaczej lampy żarowej), rozumiemy źródło światła elektrycznego, którego elementem świecącym jest włókno (drucik) z trudno topliwego materiału. Materiałem takim może być np. grafit (stosowany zwłaszcza w początkowej fazie prób), platyna czy (najczęściej obecnie stosowany) wolfram. Żarówkę wynaleźli Brytyjczycy w połowie XIX wieku, jednak niektórzy za wynalazcę uznają Thomasa Edisona, a inni Swana. Faktycznie pierwszym, który uzyskał patent na żarówkę był Joseph Wilson Swan.

Tradycyjne żarówki żarowe

- Cena: kilka złotych.

- CRI: 100 (wiernie oddają kolor).

- Pracują przez: około 1000 godzin.

- Niezmienna temperatura barwowa – wynosi około 2700 K, czyli światło o tej samej barwie (tzw. ciepła biel).

Działanie i rodzaje tradycyjnych żarówek

W tradycyjnych żarówkach włókno, które się żarzy i pod wpływem prądu daje światło, umieszczane jest w zamkniętym pojemniku (bańce, rurce) stanowiącym próżnię, albo wypełnionym mieszaniną gazów, w tym również szlachetnych.

Wadą tych żarówek jest ich niska trwałość oraz mała sprawność. Tradycyjna żarówka na światło wykorzystuje jedynie 5% pobieranej energii elektrycznej, reszta idzie na wytwarzanie ciepła. Średnia skuteczność świetlna żarówek wynosi około 12 lumenów/wat (od 6 do 16 lumenów/wat).

Skuteczność świetlna żarówki zależy od temperatury żarnika. Jednak im wyższa jest jego temperatura, tym szybciej paruje materiał, z którego został wykonany drucik (najczęściej to wolfram), dochodzi do przewężeń i przepalenia się. Przepalony wolfram osadza się na bańce żarówki w formie ciemnego nalotu, zabierając tym samym nieco światła. W żarówkach próżniowych żarnik osiąga temperaturę maximum 2600 K.

Dla zmniejszenia szybkości odparowywania wolframu wprowadzono wypełnienie bańki gazem obojętnym (np. argonem z domieszką azotu, a także znacznie droższym ksenonem czy kryptonem). Wówczas żarnik może pracować w wyższych temperaturach, uzyskuje się bielsze światło i wyższą sprawność. Jednakże część mocy pochłaniają wtedy gazy, dlatego ważne jest żeby żarnik miał jak najmniejszą długość – tworzy się zatem skrętki lub podwójne skrętki. Gazy szlachetne, które słabiej przewodzą ciepło są drogie i znacznie zwiększają cenę żarówki.

Od września 2009 roku, za sprawą rozporządzenia Unii Europejskiej, w Polsce ze sprzedaży wycofano żarówki żarowe o mocy 100 W i większej, oraz wszystkie żarówki matowe. W kolejnych latach następowały dalsze ograniczenia odnośnie żarówek coraz mniejszej mocy.

Halogenowa odmiana żarówek

Specjalną odmianą żarówek gazowych są żarówki halogenowe, gdzie oprócz gazu obojętnego wprowadzony zostaje halogen (czyli fluorowiec, a najczęściej stosowanym jest jod). Halogeny tworzą związki chemiczne z parami wolframu: krążą one po bańce, a gdy rośnie ich temperatura przy zbliżaniu się do żarnika – następuje rozpad na jod i wolfram. W efekcie cząstki wyparowanego wolframu wracają do żarnika, a zjawisko nazwane zostało halogenowym cyklem regeneracyjnym. Zastosowanie halogenów pozwala na zwiększenie temperatury żarnika do 3200 K, przez co rośnie skuteczność świetlna tych żarówek do około 18 lumenów/wat.

Cechy żarówek halogenowych

- CRI: 100 (że wiernie oddają kolor).

- Szybki zapłon.

- Jednolite, niemigające światło.

- Możliwość stosowania ściemniaczy.

- Niewielkie rozmiary, różnorodne trzonki.

- Większość zawiera filtr UV, przez co są bezpieczne dla oczu.

- Sprawność świetlna: około 16 lm/W, czyli dość niska.

- Ekologiczne żarówki halogenowe pozwalają nawet na 30% oszczędność energii i zachowują trwałość do 2 lat.

- Często posiadają bezpiecznik, który w przypadku przepięcia, zniwelują ryzyko wybuchu żarówki.

- Wysoki poziom wskaźnika oddawania barw, czyli emisja światła białego, pozwalającego na naturalne oświetlenie. Jest ono zdrowe, przyjemne dla oka i pozwala precyzyjnie oświetlać także np. dzieła sztuki (w przeciwieństwie do świetlówek).

- Mają różnorodne kształty, także dekoracyjne, mogą być stosowane w żyrandolach i kinkietach.

- Cena halogenów – już od 4,00 zł.

Zalecane są w kuchniach lub łazienkach, gdzie światło często jest włączane i wyłączane (na krócej niż 60 min), gdyż cykl włączeń nie wpływa na ich trwałość.

Żarówki halogenowe można stosować jako oświetlenie ogólne, miejscowe oraz dekoracyjne, dostępne są w wariancie, który może być zasilany napięciem sieciowym (230 V) oraz mniejszym (12V), często posiadają odbłyśnik, który pozwala ukierunkować wiązkę światła.

Wadami halogenów jest fakt, że także przewidziane są do stopniowej likwidacji. Ponadto nie są szczególnie oszczędne i nagrzewają się bardziej niż zwykłe żarówki. Jednak warto zauważyć, że w miejsce tradycyjnej żarówki możemy zastosować halogenową – ale o mniejszej mocy.

Efektywniejsze zamienniki żarówek

Niska sprawność typowych żarówek wywołała falę dalszych poszukiwań, w wyniku których na dzisiejszym rynku zaczęły dominować inne typy oświetlenia, takie jak lampy wyładowcze czy oświetlenie LED-owe.

Świetlówki

Do lamp wyładowczych zaliczymy takie typy lamp jak: lampy ksenonowe, w tym błyskowe, rtęciowe, kule plazmowe, lampy sodowe oraz najbardziej nam znane świetlówki oraz tzw. świetlówki kompaktowe (zwane też fluorescencyjnymi albo świetlówkami energooszczędnymi).

W świetlówkach światło tworzone jest przez luminofor, wzbudzany przez niewidzialne promieniowanie ultrafioletowe, powstające w wyniku wyładowania jarzeniowego w rurze. Wyładowania zachodzą między wolframowymi elektrodami zabudowanymi przy końcach rury. Rury wypełnione są oparami rtęci i argonem. Odpowiedni dobór luminoforów decyduje o barwie uzyskiwanego światła (np. światło dzienne, chłodnobiałe, białe, ciepłobiałe czy dekoracyjnie kolorowe np. zielone, niebieski, czerwone, żółte).

Świetlówki mogą być proste (liniowe), kołowe, w kształcie litery U, ale także kompaktowe. Te tzw. kompaktowe lampy fluorescencyjne (nazywane niepoprawnie żarówkami energooszczędnymi) są zwykle zintegrowane z układem zapłonowym i stabilizującym.

Mogą mieć różne rozmiary i kształty – zbliżone do żarówki, w kształcie litery U, spirali, mogą przybierać dekoracyjne kształty np. świec, spiral, kul. Można je wkręcać zamiast tradycyjnych żarówek, mają bowiem takie same, znormalizowane gwinty. Obecnie nie potrzeba do nich żadnych specjalnych opraw z układem zapłonowym, jak bywało w przypadku wcześniejszych świetlówek.

Cechy świetlówki energooszczędnej

- Aby była efektywna energetycznie, najlepiej, aby działa co najmniej godzinę.

- Jej trwałość przy odpowiednim użytkowaniu może wynosić nawet ok. 10 lat.

- Do wyboru jest bardzo wiele kształtów i barw światła.

- Mogą zachować trwałość do 10 lat.

- CRI świetlówek kompaktowych to zwykle 82.

- Skuteczność świetlna: nawet do 105 lumenów/wat.

- Cena wynosi kilkanaście lub kilkadziesiąt złotych.

- Świetlówka kompaktowa pozwala na zmniejszenie zużycia prądu nawet o 65 do 80% większe niż w żarówkach tradycyjnych.

- Należą do klas energetycznych A lub B.

- Mogą mieć różną temperaturę barwową.

- Są też dostępne świetlówki ze zintegrowanym układem zapłonowym – mają taki sam gwint jak typowe. Dostępne są świetlówki z różnymi trzonkami.

- Dostępne są także specjalne świetlówki, które mogą przetrwać nawet milion cykli włączania i wyłączania – które sprawdza się też w lampach z czujnikiem ruchu.

- Czas pracy – od 8000 do nawet 20 000 godzin (przy statecznikach nowej generacji).

- Niektóre świetlówki mają gorszy zapłon w niskich temperaturach.

- Luminacja jest w nich mniejsza niż w tradycyjnych żarówkach, dzięki temu łatwiej też można uzyskać oświetlenie bezcieniowe.

- Świetlówki spiralne dają jasne światło i mają bardzo szybki zapłon.

- dostępne są także niewielkie świetlówki dekoracyjne (stosowane np. w otwartych oprawach), oraz rurki o szerokiej gamie mocy (stosowane głównie tam, gdzie niewidoczne jest źródło światła).

Wady

Spadek żywotności przy dużej częstotliwości włączania/wyłączania.

Możliwa gorsza jakość światła z uwagi na nieciągłe widmo, tętnienie strumienia.

Mała wierność w oddawaniu barw otoczenia (nie nadają się do oświetlania dzieł sztuki).

Zapon może być utrudniony zapłon przy obniżonym napięciu oraz w niskiej temperaturze.

Zawartość rtęci, niebezpieczeństwo w razie stłuczenia.

Mogą być męczące dla wzroku.

Spora cena, w niej także koszt niezbędnej utylizacji.

Porada eksperta: Niekiedy mówi się o długim czasie potrzebnym do osiągnięcia właściwego światła, jednak pamiętajmy, że dostępne są świetlówki, które fabrycznie mają przyspieszony ten proces, nie tracąc swej wydajność energetycznej. Zwykle na opakowaniu znajdziemy odpowiednie oznaczenie, np. quick start czy quick light.

Lampy diodowe LED

Żarówkami LED przyjęło się (potocznie, ale niepoprawnie) nazywać lampy LED-owe (z ang. light-emitting diode). Tymczasem ani dioda elektroluminescencyjna, ani zespół diod LED-owych nie posiadają żadnego żarnika. Zaliczane są do półprzewodnikowych źródeł światła. Są oszczędnymi zmiennikami żarówek tradycyjnych, halogenów a także świetlówek.

Lampy LED mogą stanowić bezpośrednie zamienniki tradycyjnych żarówek z uwagi na zastosowanie typowych kształtów oraz trzonków E14 i E27. Czasem spotyka się także znormalizowane przyłącza bagnetowe lub igiełkowe. W lampach LED stosuje się klasyczne okrągłe diody, ale także nowocześniejsze, montowane powierzchniowo o szerszym kącie świecenia, większej trwałości i wydajności, zwane diodami LED SMD oraz LED COB.

Źródłem światła w lampach LED jest niebieska dioda elektroluminescencyjna, która pobudza do świecenia luminofor umieszczony w obudowie diody. W zależności od użytego luminoforu można uzyskać różne barwy światła.

Główne cechy lamp typu LED

- Wysoka sprawność świetlna, nawet 300 lumenów/W.

- Natychmiastowy start.

- Bardzo krótki czas osiągania pełnej jasności – poniżej 1 sekundy.

- Bardzo dobre oddanie barw.

- Trwałość nawet do 25 lat.

- Niewielkie nagrzewanie się.

- Możliwość uzyskania światła o różnej barwie.

- Nie zawierają toksyn, w tym także rtęci.

- Niewrażliwość na liczbę cyklów włączeń i wyłączeń.

- Żywotność od około 30 do nawet 100 tysięcy godzin.

- Zużycie energii o 90 % mniejsze niż żarówek tradycyjnych

- Możliwa do uzyskania bardzo zróżnicowana temperatura barwowa.

- Cena – niezbyt niska, zwykle kilkadziesiąt złotych.

- Mają zarówno tradycyjne kształty, ale występują też w formie nienagrzewającego się reflektora działającego przy napięciu sieciowym z trzonkiem typu GU10 (co może stanowić dobry zamiennik reflektora halogenowego).

- Reflektor GU5.3 także może być zamiennikiem halogenowego, działając przy niskim napięciu (12 V).

Wadą lamp LED jest ich wysoka cena, która jednak szybko się zwraca z racji oszczędności energetycznych (w niecały rok). Tego typu lampy mogą też mieć niewielki kąt rozproszenia światła.

Rodzaje gwintów i trzonków

Przy zakupie każdego rodzaju żarówki istotne będzie rozróżnienie rodzaju potrzebnego nam gwintu. Najpopularniejsze rodzaje gwintów i trzonków to:

- E14 – to powszechny tzw. mały gwint, spotykany zwykle w żarówkach świecowych i kulkowych,

- E17, E26 – to gwinty dla żarówek wymagających niskiego napięcia (110V),

- E27 – to najbardziej popularny gwint, pasuje do większości lamp,

- E40 – stosowany w żarówkach o dużej mocy.

- G4 to typowe mocowanie występujące w żarówkach halogenowych.

- GU5.3 najczęściej stosowany przy reflektorkach niskonapięciowych (12 V).

- Mniejsze żarówki halogenowe lub LED-y miewają gwinty mniej standardowe (np. MR 16, GU10, GZ10 czy G5) wówczas trzeba to dokładnie sprawdzić.

Czy wiesz, że? Można także wybrać przejściówki, które pozwolą zamontować do danej lamy żarówki o innym gwincie.

Jak dobierać odpowiednie światło?

– Przy dobieraniu żarówki najlepiej zwrócić uwagę na temperaturę barwową – w miejscach, gdzie pracujemy, warto zdecydować się na światło białe lub te o chłodniejszej barwie. Chłodny odcień sprzyja skupieniu i ułatwia koncentrację. Najlepiej czytać przy świetle o temperaturze barwowej do 3500 K.

Czy wiesz, że? Światło ciepłe ma temperaturę barwową poniżej 3300 K, a zimne – ma powyżej 5000 K

Ciepłe światło nadaje się do pomieszczeń, w których odpoczywamy, rozluźniamy się, odprężamy. Stwarza przyjemny nastrój i uspokaja.

W kuchni, nad blatem roboczym warto wybrać oświetlenie o ciepłej barwie, a także takie, które wiernie oddaje kolory – czyli o wskaźniku co najmniej 90 Ra. Dzięki temu uzyskamy wierne oddanie barw, a potrawy i produkty będą wyglądać apetycznie.

Światło zimne pobudza do działania, daje bodźce do pracy, wzmaga koncentrację. Ciepłe kolory zastosowane we wnętrzu – przy zimnym świetle słabną, natomiast barwy zimne – ulegają wzmocnieniu.

Żarówki o neutralnej barwie (3500 do 5000 K) dobrze nadaje się do ogólnego oświetlenia pomieszczeń.

Halogeny często są stosowane do blatów roboczych, pozwalają uzyskać jasne światło przy którym potrawy wyglądają apetycznie, a ich barwy są podkreślone. Halogeny raczej nie nadają się do oświetlania lustra łazienkowego, gdyż mogą powodować powstanie cieni.

Do miejsc gdzie światło jest często włączane i wyłączane, warto wybrać żarówki o wysokiej liczbie dopuszczalnych włączeń i wyłączeń. Mogą to być halogeny lub lampy LED, gdyż są odporne na wiele cykli włączania i wyłączania, a do tego szybko osiągają pełną jasność. Świetlówki długo się nagrzewają, można wybrać ew. te z funkcją szybkiego startu, ale przy częstym włączaniu i wyłączaniu, mogą tracić trwałość.

Czy wiesz, że? Co ciekawe, duży wpływ na wydajność oświetlenia ma stan żarówki i klosza – te zakurzone mogą pochłaniać nawet około 60% emitowanego światła.

Parametry na jakie warto zwrócić uwagę podczas zakupu żarówek

1. Napięcie - na każdym opakowaniu powinna znaleźć się informacja o tym jakie napięcie potrzebne jest żarówce do prawidłowej pracy. Może być to standardowe napięcie 230V, ale są tez żarówki niskonapięciowe – np. halogenowe czy taśmy LED, które często potrzebują innego napięcia, np. 12V. Wówczas niezbędne staje się użycie transformatora (który może znajdować się w oprawie, być dołączony do zestawu albo można dokupić go oddzielnie).

2. CRI – wskaźnik oddawania barw – pokazuje na ile wiernie dane światło oddaje kolor. W tradycyjnych żarówkach – to wielkość niemal stała i posiada korzystny współczynnik Ra – ponad 90, blisko 100.

Porada eksperta: Lampy halogenowe, LED, czy świetlówki oznaczone są trzycyfrowym kodem. Pierwsza cyfra określa współczynnik oddawania barw Ra, pozostałe – temperaturę barwową.

Np. 826 oznacza, że Ra wynosi 80, a więc np. produkty typu warzywa, owoce będą wyglądały na soczyste i świeże, a 26 to oznaczenie temperatury barwowej – tu wynosi 2600 K, jest wiec ciepła. Ale produkty te nie będą wyglądały korzystnie przy barwie 960 (9 czyli 90 Ra i wysokiej tj. zimnej temperaturze barwowej, oznaczonej 60, czyli 6000 K).

3. Efektywność energetyczna określająca tzw. klasy, gdzie klasa A jest najbardziej energooszczędną, ale istnieją jeszcze dodatkowe oznaczenia A+ i A++, które oznaczają wyrób jeszcze oszczędniejszy w danym rodzaju produktów. Do stworzenia porównywalnego strumienia świetlnego, przykładowo kompaktowa świetlówka oznaczona klasą A zużyje tylko 1/3 energii potrzebnej do zasilenia żarówki halogenowej o klasie C. Więcej o rodzajach i klasach żarówek przeczytach tutaj.

4. Liczba cykli włączania i wyłączania, powinna być to wielkość umieszczona na opakowaniu żarówek, a mówi nam o potencjalnej trwałości wyrobu.

5.Czas nagrzewania – czyli czas potrzebny do osiągnięcia pełnego strumienia świetlnego. Im ten czas dłuższy, tym istotniejsze będzie wskazanie, by nie stosować takiej żarówki w miejscach, gdzie światło jest zapalane tylko na chwilę.

6. Regulacja natężenia światła – możliwa jest w żarówkach tradycyjnych i halogenowych, ale już w przypadku świetlówek czy LED-ów warto sprawdzić na opakowaniu, czy nadają się one do działania ze ściemniaczem.

7. Strumień świetlny mierzony w lumenach. Określa on, ile światła jest emitowanego przez daną żarówkę czy lampę świetlną.

8. Cena – zróżnicowana, najtańsze są żarówki tradycyjne, najdroższe – stanowiące oświetlenia specjalne z użyciem drogich materiałów.

9. Barwa światła (temperatura barwowa) wyrażana w kelwinach – od około 3500 K, co stanowi barwy ciepłe, do 5000 K – barwy najzimniejsze.

Data publikacji: 19.08.2015

Data aktualizacji: 27.09.2024