|
|
Citaat:
gloeilamp, een lichtbron gebaseerd op temperatuurstraling, waarbij een dunne draad in een glazen ballon door elektrische stroom op hoge temperatuur wordt gebracht en daardoor licht uitstraalt.
Gloeilamp Bij een gloeilamp gaat elektrische stroom door een dun draadje van wolfraam, de gloeidraad. De stroom verhit de gloeidraad tot ongeveer 3000 °C, waardoor deze zowel warmte als licht afgeeft. De lamp moet zijn gevuld met een edelgas om te voorkomen dat de gloeidraad snel verdampt en daardoor doorbrandt. Jarenlang werden gloeilampen gevuld met stikstof en argon. Tegenwoordig wordt ook het zeldzame gas krypton gebruikt, omdat de gloeidraad hiermee bij een hogere temperatuur kan werken, waardoor helderder licht ontstaat.© Microsoft Corporation. Alle rechten voorbehouden.
1. GESCHIEDENIS
Als uitvinder van de gloeilamp wordt Thomas Alva Edison (1879) genoemd, daarnaast hebben ook anderen, zoals Goebel (1854), Lodygin (1872) en Swan (1878) aan de ontwikkeling bijgedragen. De lamp van Edison bevatte een verkoolde bamboevezel in een luchtledige ballon. De lichtopbrengst (specifieke lichtstroom) was echter laag (1,5 lumen per watt). Door verbeteringen in de vervaardiging van de kooldraad en later door de invoering van metalen voor de gloeidraad, m.n. van de getrokken wolfraamdraad (Coolidge, 1910), kon de lichtopbrengst worden vergroot. Een volgende belangrijke verbetering was de vulling van de ballon met een gas (meestal een mensel van argon en stikstof), om de verdamping van de gloeidraad tegen te gaan (Langmuir, 1912). De hieruit voortvloeiende grotere warmteverliezen werden gecompenseerd door de gloeidraad eerst in de enkelvoudige (1913), later in een dubbele (1926) spiraal te winden. De verdamping van de gloeidraad wordt nog verder tegengegaan in de halogeengloeilamp.
2. TYPEN
Gloeilampen worden vervaardigd voor vermogens variërende van ca. 0, 03 tot 20 000 W en hoger, met een corresponderende lichtstroom van ca. 0,05 tot 500 000 lumen. Daarnaast is er een zeer groot aantal bijzondere uitvoeringsvormen, waaronder gekleurde en reflectorlampen.
Normale gloeilampen worden gemaakt in vermogens van 15 tot 2000 W. De specifieke lichtstroom varieert hierbij van 8 tot 20 lumen per watt, waarbij de temperatuur van de gloeidraad gewoonlijk ca. 2800 K (2500 °C) bedraagt. De gemiddelde levensduur van normale gloeilampen is internationaal gestandaardiseerd op 1000 branduren.
Lampen met een lagere gloeidraadtemperatuur hebben een lagere specifieke lichtstroom, maar een langere levensduur. Men past dit principe toe bij relatief dure lampen (zoals persglaslampen) en bij lampen die langere tijd achtereen moeten branden en/of zich op moeilijk bereikbare plaatsen bevinden.
Omgekeerd construeert men ook lampen voor een hogere gloeidraadtemperatuur (ook wel overspanningslampen genoemd), waardoor de lichtopbrengst toeneemt, maar de levensduur sterk daalt. Dergelijke lampen met een gemiddelde levensduur van 2 tot 100 uur, naar gelang van het type, worden bijv. gebruikt in fotostudio's en voor projectiedoeleinden. Niet alleen de grotere lichtstroom is in deze toepassingen een voordeel, maar ook de hogere kleurtemperatuur (3200 – 3400 K) die ervoor zorgt dat het licht fotografisch veel werkzamer is.
Sinds ca. 1980 ondervindt de gloeilamp in zijn specifieke toepassingsgebieden concurrentie van de energiebesparende lampen. Dit zijn in overgrote meerderheid compacte fluorescentielampen (zie gasontladingslamp), die een ca. viermaal hogere specifieke lichtstroom combineren met een gemiddelde levensduur die minstens vijfmaal langer is.
Bij een gloeilamp gaat elektrische stroom door een dun draadje van wolfraam, de gloeidraad. De stroom verhit de gloeidraad tot ongeveer 3000 °C, waardoor deze zowel warmte als licht afgeeft. De lamp moet zijn gevuld met een edelgas om te voorkomen dat de gloeidraad snel verdampt en daardoor doorbrandt. Jarenlang werden gloeilampen gevuld met stikstof en argon. Tegenwoordig wordt ook het zeldzame gas krypton gebruikt, omdat de gloeidraad hiermee bij een hogere temperatuur kan werken, waardoor helderder licht ontstaat.
De uitvinder:
Edison, Thomas Alva (Milan, Ohio, 11 febr. 1847 – Llewellyn Park, West-Orange, New Jersey, 18 okt. 1931), Amerikaans uitvinder, was de zoon van een kleine handelaar van Nederlandse afkomst. Hij kreeg zeer gebrekkig onderwijs en begon als krantenjongen op de Grand Trunk-spoorweg.
Zeer geïnteresseerd in scheikunde, richtte hij in een spoorwegwagon een laboratorium in. Een ontploffing bij het nemen van proeven kostte de jonge Edison al spoedig zijn betrekking. Hij bekwaamde zich vervolgens in de telegrafie, bekleedde verscheidene posten als telegrafist en werd ten slotte superintendant bij de Gold Indicator Company. Hier deed hij vele uitvindingen op telegrafisch gebied, wat hem financieel onafhankelijk maakte.
In 1876 vestigde hij een privélaboratorium in Menlo Park, Orange, New Jersey, waar hij de meeste van zijn uitvindingen deed. Daartoe behoren o.a. een koolmicrofoon (1876), een fonograaf (1877), een verbeterde telefoon volgens het lokaal-batterijsysteem (1878) en de elektrische gloeilamp (1879). In 1882 bouwde hij in New York de eerste Amerikaanse elektrische centrale voor openbare verlichting; hij bracht vele verbeteringen aan in de dynamo's en elektrische schakelapparatuur. In 1883 ontdekte hij het Edisoneffect, de stroomovergang in vacuüm tussen een gloeidraad en een metaalplaat, welke ontdekking van belang was voor de ontwikkeling van de elektronenbuizen. Verder construeerde hij filmopname- en -projectieapparaten (1889–1895), een duplicator (1890) en de naar hem genoemde nikkel-ijzeraccumulator (1914).
Vele van de talrijke uitvindingen van Edison (ca. 2500 patenten) waren niet geheel oorspronkelijk. Edisons grote verdienste ligt mede in het feit dat hij vroegere ontdekkingen praktisch bruikbaar wist te maken.
De halogeengloeilamp:
halogeengloeilamp, een gloeilamp met een ballon van kwarts of kwartsglas en meestal een verhoogde vuldruk, waarbij aan de gasvulling een halogeen (meestal broom, vroeger ook wel jodium) is toegevoegd.
Tijdens het branden verdampt de gloeidraad van een gloeilamp langzaam, waardoor deze dunner wordt en uiteindelijk zal breken. Bij een normale gloeilamp slaat het verdampte wolfraam van de gloeidraad neer op de koudste plaats, de ballonwand, zodat deze na enige tijd zwart wordt en het licht onderschept. Door de ballon relatief groot te maken kan deze afzwarting binnen de perken worden gehouden, maar tegelijkertijd neemt het de mogelijkheid weg de gasdruk in de lamp op een veilige manier te verhogen, om zo de verdamping van de gloeidraad tegen te gaan en aldus de levensduur te verlengen.
Door broom aan de gasvulling toe te voegen verbindt de verdampte wolfraam zich tot wolfraambromide. Dit blijft bij temperaturen boven ca. 250 °C gasvormig, zodat afzwarting achterwege blijft, mits de ballonwand minimaal die temperatuur heeft.
Waneer een wolfraambromidemolecule in aanraking komt met de zeer hete gloeidraad, volgt ontleding, waarbij het wolfraam zich weer op de gloeidraad afzet en het broom opnieuw in het vulgas wordt opgenomen. Er ontstaat op deze wijze een kringloop die theoretisch een onbeperkte levensduur voor de gloeidraad mogelijk maakt. In de praktijk is dit echter niet het geval, omdat de levensduur wordt bepaald door de dunste plek in de draad, waar het wolfraam zich niet noodzakelijkerwijze zal afzetten. Wel is het door toepassing van een kleine dikwandige ballon mogelijk geworden de gasdruk aanzienlijk te verhogen, waardoor verdamping van de gloeidraad wordt tegengegaan. Hierdoor kan de temperatuur van de gloeidraad worden verhoogd van 2800 K tot ca. 3100 K zonder dat dit ten koste gaat van de levensduur, wat resulteert in een hogere lichtopbrengst (specifieke lichtstroom) en ‘witter’ licht.
Een compacte ballonvorm is anderzijds ook noodzakelijk om de minimum wandtemperatuur van 200 à 300 °C te bereiken die nodig is voor het handhaven van de halogeencyclus. Om dezelfde reden moet de ballon van kwarts of speciaal glas worden gemaakt.
Verklaring lumen (symb.: lm), de eenheid van lichtstroom; 1 lumen = 1 candela× steradiaal.
De gasontladingsbuis
gasontladingslamp, elke lamp waarbij het licht direct of indirect ontstaat door gasontlading in een afgesloten ruimte van glas of enig ander doorschijnend materiaal. De ontlading vindt vrijwel altijd plaats tussen twee metalen geleiders, elektroden genaamd.
1. INDELING
Naar gelang de aard van de ontlading onderscheidt men lagedrukglimontladingslampen (bijv. neonreclamebuizen en neonsignaallampjes), lagedrukboogontladingslampen (bijv. fluorescentielampen en lagedruknatriumlampen) en hogedrukboogontladingslampen (bijv. hogedrukkwiklampen, hogedruk natriumlampen, metaalhalogenidelampen en xenonlampen). De werkdruk bedraagt bij lagedruklampen enkele honderdsten van een atmosfeer, bij normale hogedruklampen 0, 3 tot 15 atm. en bij speciale hogedruklampen (bijv. projectielampen) maximaal 50 atm.
2. WERKING
De vulling van de ontladingsbuis bestaat of uit een zuiver edelgas, of uit een edelgas – of een mengsel van edelgassen – waaraan vluchtige metalen of metaalzouten zijn toegevoegd. De vulling en de werkdruk bepalen samen de lichteigenschappen van de lamp. Het spectrum van een lagedrukgasontlading bestaat uit een beperkt aantal lijnen van verschillende sterkte en golflengte die karakteristiek zijn voor het lichtgevende element. Te zamen bepalen ze de kleurindruk van de ontlading, bijv. rood voor neon, blauw voor kwik en geel voor natrium. Bij hogedruklampen blijken de lijnen te zijn verbreed tot banden, terwijl ook hun aantal is toegenomen. Bij zeer hoge druk, bijv. in een hogedrukxenonlamp, wordt een practisch continu spectrum uitgestraald.
Vrijwel alle gasontladingslampen hebben om stabiel te kunnen functioneren een voorschakelapparaat nodig dat de stroom door de lamp tot een maximumwaarde beperkt. Dit kan een inductiespoel of een elektronische schakeling zijn of in een enkel geval, bijv. bij zeer kleine lampen, een eenvoudige weerstand. De door een inductiespoel veroorzaakte, ongewenste, faseverschuiving tussen stroom en spanning kan worden gecompenseerd met behulp van een condensator.
Ook hebben veel gasontladingslampen een inrichting nodig om de koude lamp te starten. Dit kan een hulpelektrode zijn die via een glimontlading over korte afstand de ontlading tussen de hoofdelektroden op gang brengt, een schakeling die de elektroden voorverhit of een starter of ontsteker, een inrichting die een hoge spanningspiek door de lamp stuurt, en zo de ontlading op gang brengt.
Met kwik gevulde lampen stralen het merendeel van hun energie uit in het ultraviolette gebied, dat kortgolviger is dan zichtbare straling. Door de binnenkant van de lamp te bedekken met een fluorescerend poeder kan de ultraviolette straling worden omgezet in zichtbare straling, waardoor het lichtrendement van de lamp en de kleureigenschappen van het licht worden verbeterd. Dit principe wordt toegepast in alle fluorescentielampen (ook wel bekend als TL-lampen) en in de meeste hogedrukkwiklampen. Lange tijd zijn fluorescentiepoeders gebruikt die een zo groot mogelijk gedeelte van het zichtbare spectrum bestreken, zoals de halofosfaten van calcium en strontium, maar in 1973 werd de eerste driebandenlamp geïntroduceerd. Deze is bedekt met een mengsel van drie, uit de kleurentelevisietechniek overgenomen, fluorescentiepoeders, die ieder slechts in een smal golflengtegebied stralen, rood, groen en blauw. Op deze wijze wordt een zeer hoog lichtrendement met behoud van goede kleureigenschappen verkregen.
Tot de meest recente ontwikkelingen behoort de compacte fluorescentielamp, die in 1980 zijn intrede deed en onder een groot aantal merknamen bekend is. Het principe berust op een nauwe ‘TL’-buis die tot een compacte vorm is gebogen of gevouwen. Vaak is de eigenlijke ontladingsbuis omgeven door een buitenballon en/of voorzien van een normale schroeffitting om als directe vervanger van de gloeilamp te kunnen worden gebruikt. In het laatste geval zijn het voorschakelapparaat en de starter in de lamp verwerkt.
|
Bron: Encarta 2002 
[Dit bericht is aangepast door Oen (12-03-2002).]
|
12-03-2002, 17:46
Adverteren