NAVADNA ŽARNICA

 

Leta 1859 je angleški fizik, kemik in izumitelj sir Joseph Swan ugotovil, da oglena nitka, po kateri teče dovolj velik električni tok, žari in sveti bolje od sveče. Ker razžarjeni ogljik na zraku zgori in ker Swan tedaj svojih žarnic ni mogel dovolj izčrpati, so gorele precej manj časa kot sveče. Po dolgotrajnem poskušanju mu je naposled uspelo narediti uporabne žarnice.Z njimi se je prav tedaj- sicer krajši čas, toda nič manj zagrizeno kot Swan ukvarjal tudi ameriški izumitelj Thomas Alva Edison, ki je električno čudo prvi patentiral.

Nova razsvetljava je popolnoma nadomestila vse druge načine in danes niti pomislimo ne več, da žarnica in sveča delujeta precej podobno: pri obeh sveti neko zelo razgreto telo in obe sta pravzaprav boljša grelca kot svetili. Pri žarnici se namreč kar 90% električne energije spremeni v toploto in samo 10% v svetlobo.

Navadno žarnico je izumil Thomas Alva Edison pred več kot sto leti in njena temeljna zgradba je vse do danes ostala enaka. V evakuirani stekleni bučki je tanka kovinska nitka; ko skoznjo teče električni tok, se segreva, pri približno 2500°C pa zažari. Emitirana svetloba žarnice ima zvezni spekter, podobno kot dnevna svetloba. Izdelava 100- vatne žarnice ni draga, vendar ima slab izkoristek ( samo 10% ) in kratko življenjsko dobo( okrog 1000 ur ).

Življenjsko dobo žarnice lahko podaljšamo s posebno napravo, vezano na stikalo, ki postopno zvišuje električno napetost. Tako se nitka počasneje ogreva in ne pride do napak v mikrostrukturi volframa. Danes lahko že veliko podjetij izdela žarnico, ki sveti 20 000 ur, vendar ne morejo hkrati povečevati gorilne dobe in svetlobnega toka; z višanjem ene karakteristike se namreč druga zmanjšuje.

V žarnicah z nitko segreje električni tok prevodno nitko do belega žarenja. Nitka je po navadi z nosilci pritrjena na stekleno steblo, konca pa sta privarjena vsak na svojo močnejšo žico, ki povezujeta nitko z vznožkom. Vse skupaj je zataljeno v steklen balon. Dovodni žici sta vtisnjeni skozi steklo. Stekleni balon je evakuiran ali pa napolnjen s posebnim plinom ali zmesjo plinov ( npr. dušikom ali argonom ), da nitka ne more oksidirati, ker bi sicer na zraku prehitro pogorela. Pri prvih žarnicah so uporabljali oglene nitke. Ker pa jih je mogoče segreti le do svetlo rdečega žara, ne da bi se njihova življenjska doba občutno skrajšala, je bil svetlobni izkoristek skromen. Zato so začeli uporabljati kovinske nitke. Dobro se je obnesel volfram, ki ga lahko segrejemo do 3000°C . Pridobivamo ga iz rude prek volframovega sulfata, ki je vmesna stopnja v obliki črnega prahu. Ta prah sintramo pri 1000°C v nevtralni plinski atmosferi v palice. S kovanjem se material homogenizira in raztegne v ½ m dolge in 2-3 cm debele palice. Naslednja stopnja obdelave je vlečenje. Palice vlečejo skozi preluknjane diamante, s čimer dobijo 1/100 mm. Žice navijajo v dvojne vibe s premerom 0,5 mm ( dvojna vijačnica ) in pritrdijo z nosilci na steblo. Žarnica za 15 vatov ima 0,75 m dolgo žico, katera prva viba ima približno 3000 ovojev. Z drugo vibo iz 100 ovojev se skrči celotna dolžina na 3 cm, kolikor dopušča prostor. Zataljeni kovinski balon je zakitan v kovinski vznožek z navojem. Na dnu vznožka je kovinska ploščica. Ena od obeh dovodnih žic je prispajkana na kovinski vznožek, druga pa na ploščico v dnu vznožka. Žarnico uvijemo v u strezni okov, pri čemer se navoja žarnice in okova skleneta; ta drugi kontakt pa je na dnnu okova vzmet, ki pritisne na kovinsko ploščico na dnu vznožka žarnice.

 

FLUORRESCENTNA ŽARNICA

 

Po 60-ih letih vladavine navadnih žarnic, ki sta jo izumila l.1879 Edison in Swan, je žarnica dobila svojega velikega tekmeca.

Začetnik fluorescentne žarnice je bil Henri Becquerel, francoski znanstvenik, ki je odkril tudi radioaktivnost. Leta 1859 je naredil neke vrste fluorescentno žarnico s pomočjo Geisslerove cevi. Notranjost cevi je premazal s kemijskim preparatom ( fosforjem ). Tudi drugi znanstveniki so začeli delati na istem področju in leta 1910 je Georges Claude izdelal neonsko žarnico, ki je svetila rdeče in je postala zelo popularna v 20-ih letih tega stoletja.

Končno so odkrili, da se fluorescenca lahko koristi za vsakdanje osvetljevanje, če se notranjost steklene cevi premaže z neko fluorescentno snovjo. Arthur H. Compton je leta 1934 izdelal prvo praktično žarnico te vrste. Ugotovili so tudi, da je veliko bolj ekonomična od klasične žarnice.

Leta 1939 je bila fluorescentna žarnica, s petimi različnimi barvami svetlobe, predstavljena javnosti. Danes je fluorescentna žarnica že v veliki meri zamenjala klasično žarnico.Prepoznamo jo po podolgovati obliki. Steklena cev je napolnjena s plinom in od znotraj premazana s fluorescentnim prahom, ki se začne svetiti, ko je izpostavljen ultravioličnim žarkom.

Fluorescentna žarnica potrebuje samo nizkonapetostno električno energijo, zato je njena zunanjost ˝ hladna˝ . Se pravi, zelo majhen del električne energije se pretvori v brezkoristno toploto, kot je to značilno za navadno žarnico. Današnje fluorescentne žarnice so približno 50* vzdržljivejše od običajnih.

Fosfor, snov, ki vsebuje ˝ žarečo˝ energijo, predstavlja večino svetlobe, ki jo oddaja fluorescentna žarnica.

Fluorescentna žarnica je sestavljena iz steklene tube, v kateri se nahajata dve elektrodi:anoda oddaja elektrone, ki jih el. napetost pospeši proti katodi. Na poti zadanejo atome živega srebra. Elektroni v atomih živega srebra zaradi trka preidejo na višje energijske nivoje. Ob vračanju v osnovno stanje oddajajo UV svetlobo. Ta se absorbira na plasti fosforja, namazani na steni žarnice.

 

BARVE FLUORESCENTNIH ŽARNIC :

Fluorescentne žarnice imajo nekajkrat močnejšo svetlobo kot navadne žarnice. Barva fluorescentne žarnice je odvisna od izbire kemikalij, ki so zajete v fosforju.

Prva fluorescentna žarnica z belo svetlobo je bila t.i. dnevna žarnica, ki je proizvajala bež-belo svetlobo. Najbolj ''divja'' fluorescentna barva se imenuje hladno-bela barva. Njena svetloba je bolj bela od tiste, ki jo proizvaja navadna žarnica in proizvaja tudi več svetlobe na watt.

 

OBLIKE FLUORESCENTNIH ŽARNIC:

Fluorescentne žarnice imajo obliko tube in so velikosti od 15 cm do 2.4 m. Najmočnejše imajo nazobčano površino.

 

 

 

 

HALOGENSKE ŽARNICE

 

Velik korak naprej v izkoristku in dolžini življenjske dobe je prineslo polnjenje bučke z majhnimi količinami halogenov. Volfram se pri visoki temperaturi namreč napari na steklene stene in nastaja siva plast, ki prepušča manj svetlobe, hkrati pa se tanjša tudi v spiralo oblikovana nitka, dokler žarnica naposled ne pregori. Volfram s halogeni tvori spojino, ki se vrača na hladnejši del nitke. S kroženjem volframa traja nitka dlje, temperaturo in z njo povezano svetlost pa lahko še povišamo. Žarnice, polnjene s halogeni, imajo dvakrat višji izkoristek in več tisoč ur dolgo življenjsko dobo. Izparevanje žarilne nitke preprečuje tudi višji tlak plina v bučki.

Halogenske žarnice navadno vsebujejo jodide in proizvajajo zelo učinkovito belo svetlobo. Uporabljajo se za osvetljevanje cest, stadionov, nakupovalnih centrov. Posebne vrste halogenskih žarnic se uporabljajo v rastlinjakih, za fotokopirne stroje in v raziskovalne namene. V primeru, da želimo imeti bolj razpršeno svetlobo, lahko notranji ovoj žarnice prevlečemo z belim fosforjem.