Oszczędzaj do 80% opłat za prąd!
LED działa 30 razy dłużej niż tradycyjna żarówka, 15 razy dłużej niż halogen i 4 razy dłużej niż świetlówka

 
Czego szukasz?

Pęknięta żarówka

Kupując w sklepie zwykłą żarówkę do domowego użytku, chcemy aby służyła nam co najmniej przez kilka miesięcy. Na ogół nie zastanawiamy się nad tym ile dokładnie godzin prześwieci ona w tym czasie. Reklamy świetlówek kompaktowych kuszą nas informacjami o ich trwałości kilkakrotnie wyższej niż w przypadku żarówek. I znów zapamiętujemy tylko

Trwałość źródeł światła

Trwałość średnia źródeł światła to czas, po którym połowa lamp przestaje świecić. Trwałość znamionowa to wartość trwałości deklarowana przez producenta. Jest ona na ogół równa trwałości średniej.

Kupując w sklepie zwykłą żarówkę do domowego użytku, chcemy aby służyła nam co najmniej przez kilka miesięcy. Na ogół nie zastanawiamy się nad tym ile dokładnie godzin prześwieci ona w tym czasie. Reklamy świetlówek kompaktowych kuszą nas informacjami o ich trwałości kilkakrotnie wyższej niż w przypadku żarówek. I znów zapamiętujemy tylko hasło – nowoczesna lampa będzie świecić dłużej. Przy profesjonalnych zastosowaniach urządzeń oświetleniowych, fachowcy świadomie biorą pod uwagę trwałość źródeł światła deklarowaną przez producentów. Jednak nawet oni czasami nie zdają sobie sprawy z tego jak definiowana jest ta cecha lamp. Często spodziewamy się, że każda z użytych lamp prześwieci czas, który producent podaje w katalogu jako jej trwałość. Tak jednak nie jest.

Trwałość żarówek

Tradycyjna żarówkaTrwałość żarowych źródeł światła (żarówek) jest badana w trakcie ich świecenia w sposób ciągły, bez wyłączania. Badania prowadzone są w określonej pozycji pacy i przy zasilaniu znamionowym napięciem zasilania (w zakresie ±0,25%). Żarówki są wyłączane jedynie dla wykonania pomiaru parametrów fotoelektrycznych.

Trwałością średnią żarowych źródeł światła nazywamy czas świecenia, po którym połowa lamp przestanie świecić. Ta właśnie trwałość średnia deklarowana jest przez producentów jako trwałość znamionowa żarówek.

W praktyce oznacza to, że dwie żarówki tego samego typu, o takiej samej trwałości znamionowej, mogą działać bardzo różny okres czasu. Ich trwałość indywidualna może się różnić dość znacznie nawet w identycznych warunkach pracy.

Krzywa wygaśnięć żarówek

Krzywa wygaśnięć żarówek

Typowa krzywa wygaśnięć dla lamp żarowych widoczna jest na rysunku 1. Pokazuje ona możliwe różnice trwałości indywidualnej między żarówkami wygasłymi na początku i na końcu testu, mimo że dla jednych i drugich będzie podawana jednakowa, średnia trwałość znamionowa.

Trwałość znamionowa typowych żarówek konwencjonalnych wynosi od kilkuset do 1.500 godzin natomiast żarówek w wersji halogenowej powyżej 5.000 godzin.

Mechanizm starzenia żarówek i czynniki wpływające na trwałość

Trwałość żarówek, nie biorąc pod uwagę przypadkowych uszkodzeń mechanicznych takich jak stłuczenie bańki, zależy głównie od parowania wolframu ze skrętki. W żarówkach prąd elektryczny przepływający przez żarnik w formie skrętki wolframowej, nagrzewa ją do temperatury, w której emitowane jest promieniowanie widzialne. Towarzyszy temu powolne odparowanie wolframu z powierzchni żarnika. Bańka szklana ciemnieje z powodu osadzania się na niej cząsteczek wolframu odparowanego ze skrętki. Zmniejsza to strumień świetlny żarówki. Parowanie powoduje zmniejszenie grubości drutu wolframowego aż do momentu jego przerwania w najcieńszym punkcie. Powoduje to przerwanie obwodu elektrycznego i jest kresem działania lampy żarowej.

Trwałość żarówek halogenW 1960 roku zwykła żarówka została udoskonalona przez dodanie do wnętrza bańki szklanej związków chemicznych, tzw. halogenków, np. jodków, podwyższających czas eksploatacji żarnika wolframowego. Dzięki właściwościom halogenków, użyciu odporniejszego termicznie materiału bańki i zmniejszeniu jej rozmiarów możliwe stało się podwyższenie ciśnienia gazy wewnątrz żarówki. Spowolniono dzięki temu parowanie wolframu dzięki czemu trwałość uległa wydłużeniu.

Wpływ zmian napięcia na trwałość żarówek

Wpływ zmian napięcia na trwałość żarówek

Powyższy rysunek pokazuje zależność trwałości żarówki od wartości napięcia zasilania. Jak widać użytkowanie lampy przy 120% napięcia znamionowego skraca trwałość średnią do zaledwie 10-15% trwałości znamionowej, natomiast obniżenie napięcia zasilania do 90% wartości znamionowej podwyższa trwałość aż 4 krotnie. Zjawisko to wykorzystują konstruktorzy przy projektowaniu żarówek stosowanych w sygnalizacji ulicznej i wszelkiego rodzaju wskaźnikach, gdzie duża trwałość i niezawodność ma szczególne znaczenie. Możliwe jest zwiększenie trwałość lamp żarowych przez zaprojektowanie ich na napięcie wyższe niż to przy którym będą one rzeczywiście pracowały. Można na przykład zwiększyć rezystancję skrętki żarnika dzięki jego wydłużeniu, co spowoduje jego ochłodzenie. To z kolei pozwala zwiększyć średnicę drutu wolframowego. Dzięki obniżeniu temperatury pracy i użyciu grubszego drutu można uzyskać wydłużenie trwałości. Skutkiem ubocznym jest niestety obniżenie skuteczności świetlnej i strumienia świetlnego. Żarówki do sygnalizacji ulicznej mają średnią trwałość znamionową 8000 godzin właśnie dzięki zaprojektowaniu ich na napięcie wyższe niż to, przy którym są w rzeczywistości eksploatowane.

Lampy fluorescencyjne

Lampy fluorescencyjneW przypadku lamp fluorescencyjnych (świetlówek) trwałość uzależniona jest od całkiem innych czynników. Dlatego też wymagają one innego sposobu badania trwałości niż żarówki. Niezwykle ważnym parametrem wpływającym na trwałość lamp fluorescencyjnych jest liczba ich załączeń. Długość cyklu włączenie / wyłączenie ma więc podstawowe znaczenie przy ich badaniu. Trwałość świetlówek badana jest w temperaturze otoczenia 25 stopni Celsjusza przy pracy w cyklu 3 godziny świecenia / 20 minut wyłączenia w układzie ze statecznikiem znamionowym. Tak jak dla żarówek, trwałość średnia świetlówek jest okresem czasu po którym połowa lamp z próbki przestaje świecić, co oznacza, że trwałości indywidualne poszczególnych lamp mogą się znacznie różnić. Trwałość średnia typowych lamp fluorescencyjnych wynosi od 7.500 do 20.000 godzin i jest znacznie wyższa od trwałości żarówek.

Mechanizm starzenia świetlówek i czynniki wpływające na trwałość

W przeciwieństwie do lamp żarowych, gdzie głównie ubytek wolframu ze skrętki podczas świecenia powoduje wygaśnięcie, podstawowym czynnikiem prowadzącym do zakończenia życia świetlówki jest strata materiału emisyjnego pokrywającego elektrody. Emiter odparowuje z elektrod lampy powoli podczas jej pracy jednak straty te są najbardziej intensywne podczas zapłonu wyładowania. Zwiększenie liczby zapłonów skraca więc trwałość lamp fluorescencyjnych. Oznacza to, że lampy rzadziej wyłączane osiągają wyższą trwałość indywidualną. Rysunek 3 pokazuje wzrost trwałości świetlówek liniowych przy wydłużeniu czasu załączenia w stosunku do standardowego cyklu 3 godz. świecenia / 20 min. wyłączenia.

Czas świecenia na zapłon w godzinach

Względnie duża trwałość lamp fluorescencyjnych (do 20.000 godzin) powoduje, że czas potrzebny do jej zbadania może dochodzić nawet do około 3 lat. Producenci stosują często różnego rodzaju testy przyspieszone oparte na ogół na skróceniu czasu załączenia / wyłączenia lamp.

Badania wykazują, że użycie lamp fluorescencyjnych tego samego typu z różnymi typami stateczników powoduje znaczne wahania w trwałości źródeł światła. Dlatego właściwy dobór lampy i statecznika ma tu ogromną rolę. Ta sama lampa pracując z różnymi statecznikami może osiągać różne trwałości i mieć różny przebieg zmian parametrów w czasie starzenia się.

Chcąc ominąć ograniczenia stwarzane lampom fluorescencyjnym przez ich system elektrodowy, konstruktorzy stworzyli bezelektrodowe źródła światła. Przykładami są dostępne na rynku od kilku lat, bezelektrodowe lampy fluorescencyjne QL Philipsa, Endura Osrama czy Genura General Electric. Zasada ich działania oparta jest na pobudzaniu gazu energią pola elektromagnetycznego, a nie na wywoływania w gazie wyładowania zachodzącego bezpośrednio pomiędzy dwoma metalowymi elektrodami jak to ma miejsce w konwencjonalnych świetlówkach. Oddziaływanie takie powoduje wyładowanie w parach rtęci wytwarzające promieniowanie UV, które podobnie jak w świetlówkach transformowane jest przez luminofor na promieniowanie widzialne. Zmienił się więc tylko sposób generowania wyładowania pierwotnego we wnętrzu lampy. Wyeliminowanie elektrod tracących materiał emisyjny w czasie eksploatacji lampy pozwoliło jednak producentom na deklarowanie szacunkowej trwałości na poziomie od 50.000 do 100.000 godzin.

Zjawiska związane z elektrodami nie jest jednak jedynym czynnikiem limitującym trwałości lamp fluorescencyjnych. W trakcie długiej pracy degradacji ulegają także luminofor pokrywający wewnętrzną powierzchnię ścianek lampy oraz szkło z którego są one wykonane. W wyniku tych procesów strumień świetlny lamp fluorescencyjnych spada do wartości w zakresie 60-90% znamionowej wartości początkowej po 10.000 godzin pracy. Właściwość ta może być oczywiście uwzględniona przy projektowaniu oświetlenia, ale nieregularna konserwacja i wymiana źródeł światła może prowadzić do pracy instalacji oświetleniowej przy strumieniu świetlnym zmniejszonym nawet do połowy w stosunku do jego początkowej wartości.

Wysokoprężne lampy wyładowcze

Badanie trwałości wysokoprężnych lamp wyładowczych – rtęciowych, metalohalogenkowych i sodowych jest bardzo podobne jak w wypadku lamp fluorescencyjnych. Również w tym wypadku trwałością średnią wysokoprężnych lamp wyładowczych nazywamy czas świecenia, po którym połowa lamp przestanie świecić. Sposób badania jest podobny jak w przypadku świetlówek i różni się głownie cyklem pracy. Lampy wyładowcze, zwłaszcza większych mocy, stosowane są do oświetlenia zewnętrznego lub wnętrz przemysłowych. Najczęściej pracują więc co najmniej 8 godzin dziennie. Dlatego też w badaniach stosowany jest cykl 11 godzin świecenia / 1 godzina wyłączenia.

Lampa wyładowczaCykl ten może być jednak niewłaściwy dla lamp metalohalogenkowych niższych mocy, które dzięki swoim doskonałym właściwościom oddawania barw, często pojawiają się w zastosowaniu do oświetlenia mniejszych wnętrz, np. całodziennych lub całodobowych sklepów, gdzie częstotliwość załączeń jest mniejsza. Typowa, średnia trwałość lamp rtęciowych osiąga wartość z przedziału 20.000 do 24.000 godzin, wysokoprężnych lamp sodowych około 24.000 godzin, a lamp metalohalogenkowych znacznie mniej bo 7.500 do 15.000 godzin.

Mechanizm starzenia lamp wyładowczych i czynniki wpływające na trwałość.

Czynniki wywołujące naturalny koniec działania wszystkich trzech typów wysokoprężnych lamp wyładowczych są zazwyczaj takie same jak w przypadku świetlówek. Jest to wyczerpanie substancji emisyjnych na elektrodach połączone z ich częściowym odparowaniem i osadzeniem na ściankach jarznika w pobliżu jego końców. Na ten destrukcyjny proces narażone są najbardziej elektrody lamp metalohalogenkowych pracujące w szczególnie agresywnej chemicznie atmosferze wyładowania w halogenkach metali. Dodatkowo substancje emisyjne wchodzą w skomplikowane reakcje chemiczne ze środowiskiem wyładowczym zmieniając jego skład co prowadzi zwykle do niekontrolowanych i łatwo zauważalnych zmian barwy promieniowania w trakcie eksploatacji lamp metalohalogenkowych. W wypadku wysokoprężnych lamp sodowych emiter osadzający się na ściankach jarznika powoduje zmianę ich temperatury, a w konsekwencji poprzez podwyższenie prężności par rtęci, wzrost napięcia na lampie do wartości, przy której statecznik nie jest w stanie stabilizować wyładowania. Objawia się to cyklicznym gaśnięciem i zapłonem, a po pewnym czasie ostateczną awarią lampy.

Te właśnie właściwości wysokoprężnych lamp wyładowczych, szczególnie metalohalogenkowych, sprawiają, że powinny być one bezwzględnie wymieniane grupowo dla uniknięcia wrażenia różnej barwy i poziomu strumienia świetlnego poszczególnych źródeł światła w instalacji.

Elektroluminescencyjne diody świecące LED.

Żarówka diodowa LEDDiody elektroluminescencyjne LED są urządzeniami półprzewodnikowymi wytwarzającymi światło. W przeszłości były one używane głównie jako wskaźniki świetlne od których nie wymagano zbyt wielkich ilości promieniowania widzialnego. Były one także stosowane do oznaczania dróg ewakuacyjnych z budynków i w świetlnych sygnalizatorów drogowych. Obecnie coraz częściej diody LED w obszar oświetlenia ogólnego wnętrz. Jako źródła światła w przemyśle oświetleniowym są one stosowane stosunkowo krótko, dlatego definicja ich trwałości nie została jeszcze ustalona. Diody elektroluminescencyjne, w odróżnieniu od dotychczas znanych lamp, nie ulegają gwałtownemu zniszczeniu.

Są one w stanie generować promieniowanie przez bardzo długi czas, a intensywność ich promieniowania zmniejsza się bardzo powoli, tak że dopiero po kilkudziesięciu tysiącach godzin ich świecenie jest już tak słabe, że są nieprzydatne do dalszej eksploatacji. Strumień świetlny współczesnych diod elektroluminescencyjnych spada do 50-70% początkowej wartości dopiero po 100.000 godzin świecenia w określonych warunkach pracy. Bardzo szybki postęp w konstrukcji i technologii wytwarzania półprzewodnik owych źródeł światła i ich ekstremalnie wysoka trwałość sprawiają, że praktyczne możliwości pomiaru trwałości nie nadążają za rozwojem produktu.

W tej sytuacji trwałość urządzeń oświetleniowych wykorzystujących diody LED jako źródła światła jest ograniczana głównie przez osprzęt zasilający. Diody wymagają zasilania napięciem stałym. Muszą więc współpracować z urządzeniami przetwarzającymi zmienne napięcie sieciowe na napięcie stałe o odpowiednich parametrach. Na obecnym etapie rozwoju ta właśnie zasilacze mogą stanowić główne źródło ograniczenia trwałości opraw z tymi nowymi źródłami światła.

Fakt, że deklarowana przez producenta trwałość znamionowa źródeł światła jest ich trwałością średnią jest równoznaczny z wygaśnięciem w tym czasie 50% lamp. Przy dużej trwałości współczesnych źródeł światła, zwłaszcza wyładowczych, kontrola czasu pracy pojedynczych lamp staje się mało realna jednak użytkownik zauważa, że pewna liczba źródeł ulega uszkodzeniu wcześnie niż inne. Słysząc, że w trakcie zadeklarowanej przez producenta trwałości liczba tych awarii może dojść aż do połowy całej partii wprowadzonych do eksploatacji lamp, użytkownicy są często zaskoczeni. Powołują się wtedy na mylne informacje uzyskiwane często od sprzedawców, że cała partia lamp ma obowiązek przeświecić czas równy trwałości znamionowej, co nie jest prawdą. W rzeczywistości jeżeli przed upływem trwałości znamionowej nie wygaśnie połowa zakupionej partii, to lampy spełniają wymagania. Oddzielnym problemem jest zjawisko tak zwanych wczesnych wygaśnięć. Zdarza się, że na skutek wad konstrukcyjnych, technologicznych lub wykonawczych znaczne, lecz mniejsze od 50%, partie lamp wygasają we wczesnym okresie eksploatacji, daleko przed upływem trwałości znamionowej. Zjawisko to jest szczególnie uciążliwe w przypadku źródeł światła stosowanych do oświetlenia ulicznego lub oświetlenia wnętrz użyteczności publicznej. Koszty ponownej wymiany lamp krótko po ich zainstalowaniu są na ogół bardzo wysokie. Choć w takim wypadku użytkownik nie ma w zasadzie formalnych podstaw do reklamacji, producenci w trosce o dobre imię stosują często zasadę natychmiastowej, bezdyskusyjnej wymiany wszystkich uszkodzonych źródeł światła pokrywając nierzadko koszty ich instalacji.

Trwałość średnia źródeł światła to czas, po którym połowa lamp przestaje świecić.

Trwałość znamionowa to wartość trwałości deklarowana przez producenta. Jest ona na ogół równa trwałości średniej.

Artykuł ukazał się drukiem w dodatku „TECHNIKA ŚWIETLNA” do miesięcznika ELEKTROSYSTEMY nr 10 / 2003 Autor : Marek Kołakowski

źródło: http://www.wojnarowscy.com.pl/

Print Friendly, PDF & Email

Jeden komentarz

  1. Paweł pisze:

    Spora ilość lamp LED przedwcześnie ulega zużyciu z powodu poważnych błędów konstrukcyjnych i planowego postarzania produktu.
    Najczęstsze błędy to brak odpowiedniego wyprowadzenia ciepłą z lampy, elementy zasilacza pracujące w lekkim przeciążeniu, co powoduje znaczne skrócenie trwałości lampy nawet do 100h pracy.
    Nie warto kupować lamp nieznanych producentów, „no name”.

    Dobra lampa LED będzie swoje ważyć – metalowe radiatory mają swoją wagę. Jeśli lampa jest lekka a ma ponad 10W mocy to jest niemal pewne że bardzo szybko padnie.
    Podobnie oprawy, w ktorych instaluje się lampy LED muszą mieć odprowadzenie ciepła. Oprawa dla źródła żarowego, która jest projektowana dla mocy 100W tego źródła, może współpracować z źródłem LED o mocy nie większej niż 10W. Wynika to z mniejszej odporności na podwyższoną temperaturę źródeł światła LED.
    Jak źródło światła LED zbyt szybko ulegnie awarii wystarczy zrobić „sekcję zwłok”. W wielu przypadkach gołym okiem widać przegrzane częśći lampy, często są to nawet ponadtapiane części z tworzyw sztucznych.

Dodaj swój komentarz


Moja historia

Pan Andrzej Kalinowski

Do niedawna w podbitce mojego domu zamontowane miałem zwykłe żarówki. Niestety przy takim rozwiązaniu nie wchodziło w grę oświetlenie domu przez całą noc. Wymieniłem je na żarówki LEDowe na gwincie Gu10 i teraz 10 żarówek na podbitce pobiera tylko 25 W zamiast 250W! Oszczędność jest niesamowita, a domek pięknie oświetlony przez całą noc.

Zobacz inne historie...

W elektrykon.pl polecamy produkty elektryczne, żarówki led i świetlówki, tanie oprawy

 w elektrykon.pl polecamy

Żarówki diodowe LED Żarówki powerLED Taśmy LED SMD i RGB Świetlówki energooszczędne Akcesoria LED, piloty, sterowniki RGB Lampy Nowodvorski Lampy na zewnątrz i ogrodowe Oprawy domowe LED Czujniki i automatykę domową Zasilacze i transformatory  

Wszystkie produkty