Hehkulamppu
Wikipedia
Hehkulamppu on Heinrich Göbelin keksimä ja Thomas Alva Edisonin sittemmin kehittelemä sähkölaite, joka tuottaa valoa sähkövirrasta.
Sisällysluettelo |
[muokkaa] Rakenne
Lamppu on rakenteeltaan yksinkertainen. Se koostuu kannasta ja lasisesta kuvusta. Valo muodostuu kahden johtimen välisessä ohuessa kierteisessä hehkulangassa. Alun perin hehkulanka oli hiiltä, mutta 1900-luvun alusta tavallisin hehkulankaan käytetty metalli on ollut volframi (W). Valon laatuun voidaan vaikuttaa lisäämällä lampun lasiin jotakin muuta metallia, esimerkiksi neodyymiä (Nd). Volframilla on metalleista korkein sulamispiste (3410 °C), ja se säilyttää lujuutensa muita metalleja paremmin korkeissa lämpötiloissa, joten se sopii hyvin hehkulangaksi. Johtimet valmistettiin aiemmin Al2O3-dispersiolujitetusta kuparista 1, mutta nykyään on siirrytty halvempaan kuparipällysteiseen teräslankaan. Näiden materiaalien kuumalujuus on huomattavasti parempi kuin puhtaan kuparin, mutta sähkönjohtavuus pysyy yhä hyvänä.
Kuvun sisällä on joko tyhjiö tai se on täytetty inertillä jalokaasulla, kuten argonilla (Ar), mikä nykyään on yleisintä. Inertti kaasu hidastaa volframin haihtumista. Erityisesti hehkulangan ohuemmat kohdat kuumenevat enemmän kuin paksummat, jolloin niistä haihtuu enemmän metallia, mikä ohentaa niitä entisestään. Seurauksena on lopulta langan katkeamiseen.
Halogeenilampussa käytetään kuvun täytteenä halogeeniä, yleensä jodia tai bromia, joka hidastaa hehkulangan kulumista kemiallisesti. Haihtunut volframi reagoi kaasuuntuneen halogeenin kanssa ja osuessaan uudelleen hehkulankaan kiinnittyy takaisin langan kuumimpiin osiin. Metallin haihtumisen ja takaisin kiinnittymisen välille syntyy tasapainotila. Halogeenilampun hehkulanka voidaan kuumentaa korkeampaan lämpötilaan kuin tavallisen hehkulampun, joten sen hyötysuhde valonlähteenä on parempi ja valon väri vähemmän keltainen. Halogeenilamppujen kupu on kvartsilasia, joka läpäisee ultraviolettisäteilyä, mikä on huomioitava käytössä. Joissakin halogeenilampuissa kupu sisältää ultraviolettisuodattimen.
[muokkaa] Toiminta
Hehkulampun valo saadaan aikaan johtamalla sähkövirta hehkulankaa pitkin. Koska lanka on hyvin ohut ja pitkä, sen resistanssi on suuri. Hehkulanka toimii siis vastuksena. Niinpä lanka kuumenee sähkövirran kulkiessa sen läpi. Kuumentuessaan se alkaa hehkua. Syynä on se, että metalliatomien lämpöliike voimistuu, ja atomit virittyvät. Välillä aina jonkin atomin viritystila purkautuu, jolloin valokvantteja alkaa syntyä, varsinkin kun virittyneet atomit eivät reagoi kemiallisesti.
Hehkulamput eivät pala. Hehkulampun toiminnan päättyminen ei johdu hapen ja hehkuvan metallin välistä reaktiosta vaan hehkulangan katkeamista, joka aiheutuu hehkulangan höyrystymisestä. Hehkulanka höyrystyy koko ajan. Eniten se höyrystyy ohuimmasta kohdasta, joka on kuumin. Katkeamiseen voi vaikuttaa myös energiatilan muutos: yleisimmin hehkulanka katkeaa valoa sytyttäessä tai sammuttaessa.
Tavallisista hehkulampuista saadaan kellertävää valoa, jonka värilämpötila on noin 2700 K. Valoa lähettävässä aineessa on runsaasti elektroneja (volframilla 74). Lampun korkeassa lämpötilassa monet eri elektronikuorilla liikkuvat elektronit siirtyvät uusiin energiatiloihin. Elektronien palatessa alempiin energiatiloihin vapautuu siten eri suuruisia valokvantteja, siis syntyy eriväristä valoa. Eriväristen valojen sekoittuessa päästään lähelle valkoista valoa.
[muokkaa] Käyttö
Hehkulamppu oli pitkään ainoa koti- ja toimistokäyttöön sopiva sähköinen valonlähde. Verrattain alhaisen hyötysuhteen (noin 10 prosenttia) vuoksi sen ovat toisen maailmansodan jälkeen monin paikoin syrjäyttäneet sitä monta kertaa tehokkaammat loistelamput, joita myös energiansäästölamput ovat, sekä purkauslamput, joita käytetään ulkovaloissa, autojen ajovaloissa ja somistusvaloissa. 1990-luvulta lähtien myös valodiodit eli ledit ovat kehittyneet varteenotettaviksi valonlähteiksi valaisinkäyttöön, ja ne ovat vähentäneet hehkulamppujen käyttöä taskulampuissa, ajoneuvoissa ja liikennevaloissa. Laitteiden merkkivalolamppuina ledit ja hohtolamput ovat syrjäyttäneet hehkulampun lähes kokonaan. Hehkulamppu ja halogeenilamppu ovat kuitenkin kotikäytössä edelleen yleisiä pienen kokonsa, teknisen yksinkertaisuutensa ja muihin lamppuihin verrattuna edullisen hintansa vuoksi. Lisäksi hehkulampun värintoistokyky on erinomainen eikä sen valo välky, joten sillä on paljon käyttöä kuvausvalona, varsinkin kun värintoistokyvyltään ja valon vakaudeltaan vastaavat purkauslamput ovat edelleen huomattavasti kalliimpia. Ensimmäinen hehkulamppu Suomessa otettiin käyttöön Finlaysonin tehtaalla Tampereella vuonna 1882. Airam aloitti hehkulamppujen tuotannon 1925.
[muokkaa] Halogeenilamppu
Halogeenilamput ovat tavallisiin hehkulamppuihin verrattuina taloudellisempia, kestävämpiä ja tehokkaampia. Halogeenilampun suojakupu on täytetty jodi- tai bromikaasulla, joka mahdollistaa volframista valmistetun hehkulangan polttamisen kuumempana ja kirkkaampana tavalliseen hehkulamppuun nähden. Kuumasta hehkulangasta haihtunut volframi reagoi kaasuuntuneen halogeenin kanssa ja kiinnittyy takaisin langan kuumimpiin osiin. Tällä mahdollistetaan hehkulangan lämpötilan nostaminen kumemmaksi kuin tavallisella hehkulampulla. kuumempi hehkulaka antaa paremman valohyötysuhteen. Volframin kiertoprosessi (recycling) edellyttää, että lampun, ml. lasikuvun lämpötila on käytön aikana riittävä korkea. Tästä syystä halogenilamppujen himmentäminen, päinvastoin kuin tavallisissa hehkulampuissa, lyhentää lampun elinikää.
[muokkaa] Aiheesta muualla
Valonlähteet
|
---|
Bioluminesenssi | Taivaankappaleet | Salama |
Tuli | Kynttilä | Kaasulamppu | Kerosiinilamppu | Öljylamppu |
Kemiluminesenssi / Valotikku | Sonoluminesenssi
|
Valaistus
|
Hehkulamppu | Loisteputki |
Suurpainenatrium | Matalapainenatrium | Monimetalli | Elohopeahöyrylamppu | Ksenon |
LED | Elektroluminesenssi |