Ve vašem domě, pokud má slušnou velikost a má mnoho místností, se lví podíl elektřiny spotřebuje na osvětlení. Pokud lze na chodby a pomocné místnosti nainstalovat pohybová čidla a další automatiku pro zhasnutí světla v nepřítomnosti lidí, pak v obytných místnostech světlo svítí neustále a nikdo mu nevěnuje pozornost.
V zájmu úspory energie a vlastních prostředků se proto vyplatí věnovat pozornost úsporné žárovky.
Nebude zbytečné umět porozumět sortimentu elektrických lamp.

Obyčejný žárovky
Účinnost takových lamp nepřesahuje 30%. Pro informaci: Účinnost lampy je procento spotřebované energie, která se přemění na světlo.


Zbytek energie se přemění na tepelnou energii. Pokud je účinnost nízká, lampa bude hlavně topit, ne svítit.
Příkon je obvykle do 100 W při napájecím napětí 220 V. Životnost žárovek v průměru nepřesahuje 6000 hodin. Lampa vydává teplé nažloutlé světlo s parametry barevné teploty od 2200 do 2800 K. Přestože jsou tyto lampy levné, výrazně ztrácejí na hospodárnosti.
K hlavnímu opotřebení dochází, když se vlákno po zapnutí zahřeje a po vypnutí lampy prudce vychladne. Proto lampa vydrží déle, čím méně budete lampu zapínat a vypínat.

Halogenové žárovky


Účinnost ne více než 20 %, příkon od 5 do 500 W při napájecím napětí jednopaticových svítilen 12 V a 220 V a oboustranných 220 V. Při napájecím napětí 12 V je nutný měnič napětí pro spojení. Životnost je srovnatelná s běžnými žárovkami. Lampa vydává jasné neutrální světlo s barevnou teplotou 3000 K.
Takové žárovky jsou ještě méně ekonomické než běžné žárovky.
Díky tomu, že je baňka zahřátá na 500 stupňů, stává se přecitlivělá na znečištění a po zapnutí může prasknout i od otisků prstů na ní.
Halogenovou žárovku je nutné zašroubovat hadříkem a po zašroubování odstranit ochrannou fólii. Pro halogenové žárovky přepětí v síti jsou velmi nebezpečné - to je jeden z hlavních důvodů jejich vyhoření. Bodová světla ve víceúrovňových stropech často používají 12V halogenové žárovky s jedním koncem s reflektorem.
Halogenové žárovky, na rozdíl od svých zářivkových protějšků, se nejlépe hodí do místností, kde se neustále zapíná a vypíná světlo (kuchyň, chodba atd.). Jejich účinnost je sice nižší, ale v tomto režimu halogenové žárovky pracují mnohem déle.
Zářivky


Jejich účinnost je 60 % a více. Tyto žárovky jsou 4-5krát úspornější než běžné žárovky. Je pozoruhodné, že 12W kompaktní zářivka odpovídá 60W žárovce. Jejich napájecí napětí je 220 V a lampy se vyrábějí od výkonu 5 wattů. Životnost dosahuje 20 000 hodin.
Teplota barvy je uvedena na těle lampy nebo na obalu: 2700 K - bílá teplé světlo, 4200 K - neutrální bílé jasné světlo, 6400 K - bílé studené světlo (denní světlo).
Tyto výbojky jsou poměrně drahé, ale zároveň velmi ekonomické s vysokým světelným výkonem a integrovaným předřadníkem. Trubky jsou dosti křehké, takže při šroubování lampy je nutné ji držet za plastovou část.
Charakteristickým rysem těchto žárovek je, že jejich životnost závisí na počtu cyklů zapnutí a vypnutí - pokaždé, když žárovku zapnete, její životnost se sníží. Je nežádoucí používat takové lampy na "procházejících" místech doma - chodba, koupelna, toaleta atd.
LED žárovky


Účinnost se blíží 100 % a úspora energie ve srovnání s žárovkami dosahuje 90 %. Lampy jsou k dispozici s napájecím napětím 220 V a 12 V. Posledně jmenované se stejně jako halogenové používají např. reflektory ale zároveň jsou mnohem ekonomičtější a bezpečnější.


Výkon LED žárovek se pohybuje od 0,7 do 12 W, přičemž 12W žárovka svým světelným výkonem odpovídá 100wattové žárovce. Životnost LED žárovek je úžasná - od 25 000 hodin až téměř do nekonečna. Nastavení teploty barev je stejné jako zářivky. Odstíny barev se mohou časem měnit.


LED lampy jsou jistě drahé, ale jsou extrémně účinné. Při nákupu více svítidel je vhodné vybírat je ze stejné šarže od stejného výrobce - pak je zaručeno, že budou barevně ladit.
Vzhledem k tomu, že se lampy během provozu prakticky nezahřívají, jsou absolutně bezpečné.


LED lampy jsou "dlouhověké" - jejich životnost může dosáhnout 10 let. Lampy tohoto typu jsou také bezpečné: jejich provoz nevyžaduje vysoký výkon a neobsahují toxické složky.
Období "energeticky úsporné žárovky" v každodenním životě pevně přilnutý k malým zářivkám s elektronickým předřadníkem, i když konvenční zářivky a Led světla jsou také v zásadě energeticky účinné.


Nyní několik nevýhod energeticky úsporného osvětlení.
Výsledky výzkumu ukázaly, že na rozdíl od klasických žárovek jsou energeticky úsporné žárovky jakéhokoli výkonu zdrojem elektromagnetického radiofrekvenčního záření. Maximální přípustné normy jsou porušeny v okruhu asi 15 cm od patice lampy.
To znamená, že včetně úsporná žárovka někde pod stropem, neriskujeme, že se dostaneme do zóny jeho vysokého elektromagnetického záření. Ale u nočních lamp, stolních, nočních svítidel, v jejichž bezprostřední blízkosti člověk tráví hodně času, taková úspora energie vytváří další rizikový faktor pro zdraví.
Zářivky nejsou určeny k častému zapínání a vypínání. Proto se historicky používaly na veřejných místech, kde hořely téměř neustále: jejich předchůdcem jsou totiž tzv. „lampy denní světlo».
Když jsou zářivky zapnuté, vnášejí do napájecí sítě značné vysokofrekvenční rušení. A to ještě více „znečišťuje“ z hlediska elektromagnetické ekologie naše již tak vycpaná obydlí.
Je třeba si uvědomit, že energeticky úsporné zářivky malých rozměrů budou při použití spínačů s kontrolkami neustále blikat. Takový jev lze pozorovat i u běžného spínače, pokud je připojen k nulovému vodiči a fáze je neustále přítomna na lampě.
Také fluorescenční a LED žárovky nelze zapnout přes stmívač (tyristorový regulátor), velmi to zkresluje tvar proudu a lampy vyhoří.
Dalším nebezpečím zářivek je obsah rtuti.
V jediné žárovce není tak velká, aby někoho otrávila. Ale nemůžete to jen tak hodit do koše, na což spotřebitele varuje odpovídající ikona na obalu. Speciální služby by měly vzít jejich vybité lampy. V praxi to však nefunguje ve všech regionech země.
Alternativní energeticky úsporné osvětlení právě vstupuje do naší každodenní reality, takže skutečný dopad všech faktorů jakéhokoli typu osvětlení na člověka bude stále studován.
Nejlepším kritériem pro hodnocení osvětlení proto bude stále „jako-nelíbí“ a „pohodlné-nepohodlné“.
Žádná ošemetná elektronika zjevně nemůže poskytnout některé z pozitivních vlastností obvyklé „Iljičovy žárovky“, ačkoliv vždy máme na výběr.

Žárovka je velmi důležitou součástí lidského života. S ním mohou miliony lidí podnikat bez ohledu na denní dobu. Zařízení je přitom velmi jednoduché v provedení: světlo je vyzařováno speciálním vláknem uvnitř skleněné nádoby, ze které je odváděn vzduch a v některých případech nahrazeno speciálním plynem. Vlákno je vyrobeno z vodiče s vysokým bodem tání, který umožňuje zahřátí proudem do viditelné záře.

žárovka obecný účel(230 V, 60 W, 720 lm, základna E27, celková výška cca 110 mm

Jak funguje žárovka

Způsob ovládání tohoto zařízení je stejně jednoduchý jako provedení. Pod vlivem elektřiny procházející skrz žáruvzdorný vodič se tento zahřeje na vysokou teplotu. Teplota ohřevu je určena napětím přivedeným na žárovku. Podle Planckova zákona generuje zahřátý vodič elektromagnetické záření. Podle vzorce se při změně teploty mění i maximální záření. Čím větší je teplo, tím kratší je vlnová délka vyzařovaného světla. Jinými slovy, barva záře závisí na teplotě vodiče vlákna v žárovce. Vlnová délka viditelného spektra dosahuje několik tisíc stupňů Kelvina. Mimochodem, teplota Slunce je asi 5000 Kelvinů. lampa s takovými teplota barvy bude svítit neutrálním denním světlem. S poklesem ohřevu vodiče záření zežloutne a poté zčervená.

V žárovce se pouze zlomek energie přemění na viditelné světlo, zbytek se přemění na teplo. Navíc je pro člověka viditelná pouze část světelného záření, zbytek záření je infračervený. Proto je potřeba zvýšit teplotu vyzařujícího vodiče tak, aby bylo více viditelného světla a méně infračerveného záření (jinými slovy, zvýšení účinnosti). Ale maximální teplota žhavícího vodiče je omezena vlastnostmi vodiče, což neumožňuje jeho zahřátí až na 5770 Kelvinů. Vodič vyrobený z jakékoli látky se roztaví, deformuje nebo přestane vést proud. V současné době jsou žárovky vybaveny wolframovými vlákny, která vydrží 3410 stupňů Celsia.
Jednou z hlavních vlastností žárovky je teplota žhavení. Nejčastěji se pohybuje mezi 2200 a 3000 Kelviny, což umožňuje vyzařovat pouze žluté světlo, nikoli denní bílé.
Je třeba poznamenat, že ve vzduchu se wolframový vodič při této teplotě okamžitě změní na oxid, aby se zabránilo kontaktu s kyslíkem. K tomu je z žárovky odčerpáván vzduch, což stačí k vytvoření 25wattových lamp. Výkonnější žárovky obsahují v sobě stlačený inertní plyn, který umožňuje wolframu vydržet déle. Tato technologie umožňuje mírně zvýšit teplotu svitu lampy a přiblížit se dennímu světlu.

Zařízení žárovky

Žárovky se mírně liší v designu, ale hlavní součásti zahrnují vlákno vyzařovacího vodiče, skleněnou nádobu a svorky. Svítidla pro speciální účely nemusí mít patici, mohou tam být jiné držáky vyzařovacího vodiče, jedna žárovka navíc. Některé žárovky mají také feroniklovou pojistku umístěnou v mezeře jedné z vývodů. Pojistka je umístěna hlavně v noze. Díky němu se žárovka nezničí při prasknutí vyzařovacího vodiče. Když se vlákno lampy přetrhne, objeví se elektrický oblouk, který roztaví zbytky vodiče. Roztavená látka vodiče dopadající na skleněnou baňku je schopna ji zničit a vyvolat požár. Pojistka je zničena vysokým proudem elektrického oblouku a zastaví tavení vlákna. Ale neinstalovali takové pojistky kvůli jejich nízké účinnosti.

Provedení žárovky: 1 - žárovka; 2 - dutina baňky (vakuová nebo naplněná plynem); 3 - žhavící těleso; 4, 5 - elektrody (proudové vstupy); 6 - háky-držáky tělesa tepla; 7 - noha lampy; 8 - externí odkaz proudového vedení, pojistka; 9 - základní pouzdro; 10 - základní izolátor (sklo); 11 - kontakt spodní části základny.

Baňka

Skleněná baňka žárovky chrání vyzařující vodič před oxidací a zničením. Velikost baňky závisí na rychlosti nanášení materiálu vodiče.

Plynné médium

První žárovky se vyráběly s vakuovou baňkou, v dnešní době se takto vyrábějí pouze zařízení s nízkou spotřebou. Vyrábějí se výkonnější lampy plněné inertním plynem. Vyzařování tepla žhavícím vodičem závisí na hodnotě molární hmotnosti plynu. Nejčastěji baňky obsahují směs argonu a dusíku, ale může to být i jen argon, dále krypton a dokonce i xenon.

Molární hmotnosti plynů:

• N2 - 28,0134 g/mol;
• Ar: 39,948 g/mol;
• Kr - 83,798 g/mol;
• Xe - 131,293 g/mol;

Samostatně stojí za zvážení halogenové žárovky. Do jejich nádob jsou čerpány halogeny. Materiál vlákna se odpařuje a reaguje s halogeny. Vzniklé sloučeniny se při vysokých teplotách opět rozkládají a látka se vrací zpět do vyzařovacího vodiče. Tato vlastnost umožňuje zvýšit teplotu vodiče, v důsledku čehož se zvyšuje účinnost a doba trvání lampy. Kromě toho použití halogenů umožňuje zmenšit velikost baňky. Z mínusů stojí za zmínku malý odpor vodiče vlákna na začátku.

Vlákno

Formy vyzařovacího vodiče jsou různé v závislosti na specifikách žárovky. Žárovky používají nejčastěji kulaté vlákno, ale někdy lze najít i páskový vodič.
První žárovky se vyráběly i s uhlím ohřátým až na 3559 stupňů Celsia. Moderní žárovky jsou vybaveny wolframovým vodičem, někdy osmium-wolframovým vodičem. Typ spirály není náhodný - výrazně zmenšuje rozměry vodiče vlákna. Existují bispirály a trispirály získané metodou opakovaného kroucení. Tyto typy vláknových vodičů umožňují zvýšit účinnost snížením tepelného záření.

Vlastnosti žárovky

Žárovky se vyrábějí pro různé účely a místa instalace, což je důvodem jejich rozdílu v napětí obvodu. Velikost proudu se vypočítá podle zákona známého Ohm (napětí děleno odporem) a výkon pomocí jednoduchého vzorce: vynásobte napětí proudem nebo vydělte napětí na druhou mocninu odporu. Pro výrobu žárovky požadovaného výkonu je vybrán drát s potřebným odporem. Obvykle se používá vodič o tloušťce 40-50 mikronů.
Při startování, tedy rozsvícení žárovky v síti, dojde k proudovému rázu (řádově většímu, než je jmenovitý). To je způsobeno nízkou teplotou vlákna. Koneckonců, při pokojové teplotě má vodič malý odpor. Proud se sníží na nominální hodnotu pouze při zahřátí vlákna v důsledku zvýšení odporu vodiče. U prvních karbonových výbojek to bylo naopak: studená žárovka měla větší odpor než horká.

podstavec

Základna žárovky má standardizovaný tvar a velikost. Díky tomu je možné bez problémů vyměnit žárovku v lustru či jiném zařízení. Nejoblíbenější jsou závitové objímky žárovek označené E14, E27, E40. Čísla za písmenem "E" označují vnější průměr základny. Existují také patice žárovek bez závitu, držené v kazetě třením nebo jinými zařízeními. Žárovky s paticí E14 jsou častěji vyžadovány při výměně starých v lustrech nebo stojacích lampách. Základna E27 se používá všude - v kazetách, lustrech, speciálních zařízeních.
Upozorňujeme, že v Americe je napětí obvodu 110 voltů, takže používají jiné sokly než evropské. V amerických obchodech jsou žárovky s paticí E12, E17, E26 a E39. Bylo to provedeno proto, aby nedošlo k náhodné záměně evropské žárovky dimenzované na 220 voltů a americké žárovky na 110 voltů.

Účinnost

Energie dodaná do žárovky se nevynakládá pouze na produkci viditelného spektra světla. Část energie se spotřebuje na vyzařování světla, část se přemění na teplo, ale největší podíl připadá na infračervené světlo, které je lidskému oku nepřístupné. Při teplotě žhaveného vodiče 3350 Kelvinů je účinnost žárovky pouze 15 %. A běžná 60wattová lampa s teplotou žhavení 2700 Kelvinů má účinnost asi 5 %.
Přirozeně účinnost žárovky přímo závisí na stupni zahřátí vyzařujícího vodiče, ale při silnějším zahřátí vlákno dlouho nevydrží. Při teplotě vodiče 2700K bude žárovka svítit asi 1000 hodin a při zahřátí na 3400K se životnost zkrátí na několik hodin. Když se napájecí napětí lampy zvýší o 20 %, svítivost se zvýší asi 2krát a provozní doba se sníží až o 95 %.
Chcete-li zvýšit životnost žárovky, měli byste snížit napájecí napětí, ale také snížíte účinnost zařízení. Na sériové připojenížárovky vydrží až 1000x déle, ale jejich účinnost bude 4-5x nižší. V některých případech má tento přístup smysl, například u schodišť. Není tam vyžadována vysoká svítivost, ale životnost žárovek by měla být značná.
K dosažení tohoto cíle musí být dioda zapojena do série se žárovkou. Polovodičový prvek přeruší půlperiodický proud procházející lampou. V důsledku toho se výkon sníží na polovinu a poté se napětí sníží asi 1,5krát.
Tento způsob připojení žárovky je však z ekonomického hlediska nerentabilní. Takový obvod totiž spotřebuje více elektřiny, a proto je výhodnější vyměnit vypálenou žárovku za novou než kilowatthodiny vynaložené na prodloužení životnosti staré. Pro napájení žárovek se proto dodává napětí, které je o něco větší než jmenovité napětí, což šetří elektrickou energii.

Jak dlouho lampa vydrží

Životnost žárovky je zkrácena mnoha faktory, například vypařováním látky z povrchu vodiče nebo defekty ve vodiči vlákna. Při různém odpařování materiálu vodiče se objevují úseky závitu s velký odpor způsobující přehřátí a ještě intenzivnější odpařování látky. Vlákno pod vlivem takového faktoru se ztenčuje a lokálně se zcela odpařuje, což způsobuje vyhoření lampy.
Vláknitý vodič se nejvíce opotřebovává při spouštění vlivem zapínacího proudu. Aby se tomu zabránilo, používají se zařízení s měkkým startem.
Wolfram se vyznačuje měrným odporem látky 2x větším než např. hliník. Když je lampa připojena k síti, proud, který jí protéká, je řádově větší než jmenovitý. Proudové rázy způsobují vyhoření žárovek. K ochraně obvodu před přepětím v žárovkách je někdy pojistka. Při podrobném zkoumání žárovka pojistka je viditelná přes tenčí drát vedoucí k základně. Při připojení běžné elektrické 60wattové žárovky do sítě může výkon vlákna dosáhnout 700 a více wattů a při rozsvícení 100wattové více než 1 kilowatt. Při zahřátí vyzařující vodič zvyšuje odpor a výkon klesá na normál.
Pro zajištění hladkého startu žárovky můžete použít termistor. Koeficient teplotní odolnosti takového odporu musí být záporný. Při zapojení do obvodu je termistor studený a má vysoký odpor, takže žárovka nedostane plné napětí, dokud se tento prvek nezahřeje. To jsou jen základy, téma hladkého spojování žárovek je obrovské a vyžaduje hlubší studium.

Díky níže uvedené tabulce můžete přibližně zjistit poměr výkonu a světelný tok pro obyčejnou žárovku "hruška" (patice E27, 220 V).

Co jsou to klasické žárovky

Jak bylo uvedeno výše, vzduch byl evakuován z nádoby žárovky. V některých případech (například při nízkém výkonu) je baňka ponechána ve vakuu. Mnohem častěji se ale lampa plní speciálním plynem, který prodlužuje životnost vlákna a zlepšuje světelný výkon vodiče.
Podle typu plnění nádoby se žárovky dělí na několik typů:
Vakuum (všechny první žárovky a moderní žárovky s nízkou spotřebou)
Argon (v některých případech plněný směsí argonu + dusíku)
Krypton (tento typ žárovek svítí o 10% více než výše uvedené argonové výbojky)
Xenon (v této verzi již lampy svítí 2x silněji než lampy s argonem)
Halogen (jód, případně brom, je umístěn v nádobách takových žárovek, což jim umožňuje svítit až 2,5krát silněji než stejné argonové žárovky. Tento typ žárovky je odolný, ale vyžaduje dobrou záři vlákna pro halogen do práce na kole)
Xenon-halogen (takové výbojky jsou naplněny směsí xenonu s jódem nebo bromem, který je považován za nejlepší plyn pro žárovky, protože takový zdroj svítí 3x jasněji než standardní argonová výbojka)
Xenon-halogen s IR reflektorem (obrovský podíl svitu žárovek je v IR sektoru. Jeho zpětným odrazem můžete výrazně zvýšit účinnost lampy)
Svítidla se žhavícím vodičem s měničem IR záření (na sklo žárovky je nanesen speciální fosfor, který při zahřátí vydává viditelné světlo)

Klady a zápory žárovek

Stejně jako ostatní elektrospotřebiče mají i žárovky spoustu plusů a mínusů. Někteří lidé proto používají tyto světelné zdroje, zatímco druhá část vsadila na modernější svítidla.

Klady:

Dobré podání barev;
Zavedená výroba ve velkém;
Nízká cena produktu;
Malá velikost;
Snadné provedení bez zbytečných uzlů;
Radiační odolnost;
Má pouze aktivní odpor;
Okamžitý start a restart;
Odolnost proti poklesu napětí a poruchám sítě;
Neobsahuje žádnou chemii škodlivé látky;
Práce z AC i stejnosměrný proud;
Nedostatek vstupní polarity;
Výroba pod jakýmkoliv napětím je možná;
Nebliká střídavý proud;
Nebzučí z AC;
Plné světelné spektrum;
Známá a pohodlná barva záře;
Odolnost vůči impulsům elektromagnetického pole;
Je možné připojit ovládání jasu;
Svítí při nízkých a vysokých teplotách, odolnost proti kondenzaci.

mínusy:

• Nízký světelný tok;
  Krátká doba trvání práce;
  Citlivost na otřesy a šoky;
  Velký proudový ráz při spuštění (řádově vyšší než jmenovitý);
  Pokud se přeruší vláknitý vodič, může dojít ke zničení žárovky;
  Životnost a světelný výkon závisí na napětí;
  Nebezpečí požáru (půlhodina svitu žárovky ohřeje její sklo v závislosti na hodnotě výkonu: 25W až 100 stupňů Celsia, 40W až 145 stupňů, 100W až 290 stupňů, 200W až 330 stupňů. Při kontaktu s látkou zahřívání se stává intenzivnějším. 60wattová žárovka může např. po hodině práce zapálit slámu.);
  Potřeba tepelně odolných držáků a upevňovacích prvků;
  Nízká účinnost (poměr síly viditelného záření k množství spotřebované elektřiny);
  Hlavní výhodou žárovky je bezesporu její nízká cena. S rozšířením luminiscence a navíc LED žárovky její popularita výrazně poklesla.

Víte, jak se vyrábí žárovky? Ne? Pak je tu úvodní video od Discovery

A pamatujte, že žárovka zapíchnutá do úst nevyjde, takže to nedělejte. 🙂

Osvětlovací zařízení, zdroj umělého světla. Světlo je vyzařováno z vyhřívané kovové cívky, když jí prochází elektrický proud.
Princip fungování
Žárovka využívá efektu ohřevu vodiče (vlákna), když jím prochází elektrický proud. Teplota wolframového vlákna po zapnutí proudu prudce stoupá. Vlákno vyzařuje elektromagnetické záření v souladu s Planckovým zákonem. Planckova funkce má maximum, jehož poloha na stupnici vlnových délek závisí na teplotě. Toto maximum se posouvá s rostoucí teplotou směrem ke kratším vlnovým délkám (Wienův posunovací zákon). Pro získání viditelného záření je nutné, aby teplota byla v řádu několika tisíc stupňů, ideálně 6000 K (teplota povrchu Slunce). Čím je teplota nižší, tím je podíl viditelného světla nižší a záření se objevuje více „červeně“.

Část spotřebovaná elektrická energiežárovka se přeměňuje na záření, část odchází v důsledku procesů vedení tepla a konvekce. Pouze malá část záření leží v oblasti viditelného světla, převážná část je v infračerveném záření. Pro zvýšení účinnosti výbojky a získání maximálního "bílého" světla je nutné zvýšit teplotu vlákna, která je zase omezena vlastnostmi materiálu vlákna - bodem tání. Ideální teplota 6000 K je nedosažitelná, protože při této teplotě se jakýkoli materiál roztaví, rozpadne a přestane vést elektřina. Moderní žárovky používají materiály s maximální teploty tavení - wolfram (3410 °C) a velmi vzácně osmium (3045 °C).

Při prakticky dosažitelných teplotách 2300-2900 °C je vyzařováno daleko od bílého a nikoli denního světla. Z tohoto důvodu žárovky vyzařují světlo, které se jeví více „žlutočervené“ než denní světlo. Pro charakterizaci kvality světla tzv. Barevná teplota.

V běžném vzduchu při takových teplotách by se wolfram okamžitě změnil na oxid. Z tohoto důvodu je wolframové vlákno chráněno skleněnou baňkou naplněnou neutrálním plynem (obvykle argonem). První žárovky byly vyrobeny s vakuovými žárovkami. Avšak ve vakuu při vysokých teplotách se wolfram rychle vypařuje, ztenčuje vlákno a ztmavne skleněnou baňku, jak se na ni ukládá. Později byly baňky naplněny chemicky neutrálními plyny. Vakuové baňky se nyní používají pouze pro lampy s nízkým výkonem.
Design
Žárovka se skládá z patice, kontaktních vodičů a skleněné baňky, která chrání vlákno před životní prostředí.
Baňka

Skleněná baňka chrání vlákno před spalováním v okolním vzduchu. Rozměry baňky jsou určeny rychlostí nanášení vláknitého materiálu. Výbojky s vyšším výkonem vyžadují větší baňky, aby se nanesený vláknitý materiál rozložil na větší plochu a neměl silný vliv na průhlednost.
vyrovnávací plyn

Baňky prvních lamp byly evakuovány. Moderní lampy jsou plněny vyrovnávacím plynem (kromě nízkovýkonových lamp, které jsou stále vakuové). To snižuje rychlost odpařování materiálu vlákna. Tepelné ztráty vznikající v tomto případě v důsledku tepelné vodivosti se snižují volbou plynu s co možná nejtěžšími molekulami. Směsi dusík-argon jsou přijatelným kompromisem z hlediska snížení nákladů. Dražší výbojky obsahují krypton nebo xenon (atomové hmotnosti: dusík: 28,0134 g/mol; argon: 39,948 g/mol; krypton: 83,798 g/mol; xenon: 131,293 g/mol)
Vlákno

Vlákno v prvních žárovkách bylo vyrobeno z uhlí (bod sublimace 3559 °C). Moderní žárovky používají téměř výhradně osmium-wolframová vlákna. Drát je často dvoušroubovicový, aby se snížila konvekce snížením Langmuirovy vrstvy.

Lampy jsou vyráběny pro různá provozní napětí. Síla proudu je určena Ohmovým zákonem (I \u003d U / R) a síla vzorcem nebo P \u003d U2 / R. Při výkonu 60 W a provozním napětí 230 V by měl žárovkou protékat proud 0,26 A, t.j. odpor vlákna by měl být 882 Ohm. Protože kovy mají nízký měrný odpor, je k dosažení takového odporu zapotřebí dlouhý a tenký drát. Tloušťka drátu u běžných žárovek je 40-50 mikronů.

Protože vlákno má při zapnutí pokojovou teplotu, jeho odpor je mnohem menší než provozní odpor. Proto při zapnutí velmi teče vysoký proud(dvou až trojnásobek provozního proudu). Jak se vlákno zahřívá, jeho odpor se zvyšuje a proud klesá. Na rozdíl od moderních žárovek fungovaly rané žárovky s uhlíkovými vlákny po zapnutí na opačném principu - při zahřátí se jejich odpor snižoval a záře se pomalu zvyšovala.

U blikajících žárovek je bimetalový spínač zabudován do série s vláknem. Díky tomu takové žárovky nezávisle pracují v režimu blikání.
podstavec

Tvar patice se závitem klasické žárovky navrhl Thomas Alva Edison. Rozměry soklu jsou standardizované.
účinnost a trvanlivost
Téměř veškerá energie dodaná do lampy se přemění na záření. Ztráty vedením tepla a konvekcí jsou malé. Pro lidské oko je však dostupný jen malý rozsah vlnových délek tohoto záření. Hlavní část záření leží v neviditelné infračervené oblasti a je vnímána jako teplo. Součinitel užitečná akcežárovky dosahují maximální hodnoty 15 % při teplotě asi 3400 K. Při prakticky dosažitelných teplotách 2700 K je účinnost 5 %.

Se stoupající teplotou se zvyšuje účinnost žárovky, ale zároveň se výrazně snižuje její životnost. Při teplotě vlákna 2700 K je životnost lampy přibližně 1000 hodin, při 3400 K pouze několik hodin. Jak je znázorněno na obrázku vpravo, při zvýšení napětí o 20 % se jas zdvojnásobí. Zároveň je životnost snížena o 95 %.

Snížení napětí na polovinu (například při sériovém zapojení) sice snižuje účinnost, ale prodlužuje životnost téměř tisíckrát. Tento efekt se často používá, když je třeba zajistit spolehlivé nouzové osvětlení bez zvláštních požadavků na jas, například na schodištích.

Omezená životnost žárovky je způsobena v menší míře odpařováním materiálu vlákna během provozu a ve větší míře nehomogenitami vznikajícími ve vláknu. Nerovnoměrné odpařování materiálu vlákna vede ke vzniku tenkých oblastí se zvýšenou elektrický odpor, což následně vede k ještě většímu zahřívání a odpařování materiálu v takových místech. Když se jedno z těchto zúžení stane tak tenkým, že se materiál vlákna v tomto bodě roztaví nebo zcela odpaří, proud se přeruší a lampa selže.
Halogenové žárovky
Přidání bromu nebo jódu k halogenům pufru zvyšuje životnost lampy až na 2000-4000 hodin. Provozní teplota je přitom přibližně 3000 K. Takzvané „halogenové výbojky“ dosahují účinnosti 28 lm/W.

Jód (spolu se zbytkovým kyslíkem) vstupuje do chemické kombinace s odpařenými atomy wolframu. Tento proces je reverzibilní – při vysokých teplotách se sloučenina rozkládá na své základní látky. Atomy wolframu se tak uvolňují buď na samotné šroubovici, nebo v její blízkosti.

Přídavek halogenů zabraňuje usazování wolframu na skle za předpokladu, že teplota skla je vyšší než 250 °C. Vzhledem k absenci zčernání žárovky lze halogenové žárovky vyrobit ve velmi kompaktní podobě. Malý objem baňky umožňuje na jedné straně použít vyšší pracovní tlak (což opět vede ke snížení rychlosti odpařování filamentu) a na druhé straně naplnit baňku těžkými inertními plyny bez výrazné zvýšení nákladů, což vede ke snížení energetických ztrát v důsledku vedení tepla. To vše prodlužuje životnost halogenových žárovek a zvyšuje jejich účinnost.

Kvůli vysoké teplotě baňky se veškeré povrchové nečistoty (např. otisky prstů) během provozu rychle spálí a zanechají zčernání. To vede k místnímu zvýšení teploty baňky, což může způsobit její destrukci. Také kvůli vysoké teplotě jsou baňky vyrobeny z křemene.

Novým směrem ve vývoji lamp je tzv. Halogenové žárovky IRC (IRC znamená infračervený povlak). Na žárovky takových lamp je nanesen speciální povlak, který propouští viditelné světlo, ale zpožďuje infračervené (tepelné) záření a odráží ho zpět do spirály. Díky tomu se snižují tepelné ztráty a v důsledku toho se zvyšuje účinnost lampy. Podle OSRAM je spotřeba energie snížena o 45 % a životnost je dvojnásobná (ve srovnání s běžnou halogenovou žárovkou).

Halogenové žárovky IRC sice nedosahují účinnosti denních žárovek, ale mají tu výhodu, že je lze použít jako přímou náhradu klasických halogenových žárovek.
Speciální lampy
Projekční lampy - pro dia- a filmové projektory. Mají zvýšenou teplotu vlákna (a v důsledku toho zvýšený jas a sníženou životnost); obvykle je závit umístěn tak, že svítící plocha tvoří obdélník.
Dvouvláknové žárovky do světlometů automobilů. Jeden závit pro dálkové světlo, druhý pro potkávací světlo. Takové svítilny navíc obsahují stínítko, které v režimu potkávacích světel omezuje paprsky, které by mohly oslňovat protijedoucí řidiče.

Historie vynálezu
V roce 1854 vyvinul německý vynálezce Heinrich Goebel první „moderní“ žárovku: ohořelé bambusové vlákno v evakuované nádobě. V následujících 5 letech vyvinul to, co mnozí nazývají první praktickou žárovkou.
11. července 1874 obdržel ruský inženýr Alexander Nikolajevič Lodygin patent číslo 1619 na žárovku. Jako vlákno použil uhlíkovou tyč umístěnou v evakuované nádobě.
Anglický vynálezce Joseph Wilson Swan obdržel v roce 1878 britský patent na žárovku s uhlíkovým vláknem. V jeho lampách bylo vlákno v atmosféře vzácného kyslíku, což umožnilo získat velmi jasné světlo.
V druhé polovině 70. let 19. století americký vynálezce Thomas Edison výzkumná práce ve kterém zkouší různé kovy jako nit. Nakonec se vrací k uhlíkovým vláknům a vytváří žárovku s životností 40 hodin. I přes tak krátkou životnost jeho žárovky nahrazují do té doby používané plynové osvětlení.
V 90. letech 19. století Lodygin vynalezl několik typů lamp s kovovými vlákny.
V roce 1906 Lodygin prodal patent na wolframové vlákno společnosti General Electric. Vzhledem k vysokým nákladům na wolfram nachází patent pouze omezené uplatnění.
V roce 1910 William David Coolidge vynalezl vylepšenou metodu výroby wolframového vlákna. Následně wolframové vlákno vytlačí všechny ostatní typy vláken.
Zbývající problém s rychlým odpařováním vlákna ve vakuu vyřešil americký vědec Irving Langmuir, který od roku 1909 ve společnosti General Electric přišel s nápadem naplnit žárovky inertním plynem, který výrazně zvýšil životnost lampy.