Jak to działa? Cz. 1: Oświetlenie

Jak to się dzieje, że naciskasz pstryczek, a lampa zaczyna świecić? Oto pierwszy z naszego cyklu artykułów objaśniających powszednie technologie, których działanie niewiele osób potrafiłoby wyjaśnić.

  1. Jak powstaje światło w tradycyjnej żarówce?
  2. Jak działa świetlówka?
  3. Jak działa lampa LED?
  4. Jak działa włącznik światła?

Dla naszych dalszych przodków pojawienie się światła po naciśnięciu przycisku byłoby magią. Dla wielu z nas prawdopodobnie nadal nią jest, bo nie mamy pojęcia, jak to wszystko działa. Wiele technologii traktujemy jak coś, co po prostu towarzyszy nam w codziennym życiu, i nie zadajemy sobie trudu, by je zrozumieć. Poznanie podstaw ich działania nie wymaga jednak długich studiów. Wystarczy przeczytać artykuł w Gadżetomanii.

Jak powstaje światło w żarówce?

Klasyczna żarówka, czyli właściwie lampa żarowa, to szklana bańka, pod którą znajduje się drut wolframowy. W pewnym sensie przypomina ona… świeczkę. Przepływający przez drut prąd sprawia, że metal rozgrzewa się i zaczyna emitować promieniowanie elektromagnetyczne. Na pewną część jego widma wyczulone jest ludzkie oko. Tę część promieniowania wydzielanego przez rozżarzony wolfram widzimy jako światło.

Tradycyjna żarówka nie jest najbardziej wydajnym urządzeniem, jakie można wyobrazić. Tylko około 5 proc. pochłanianej przez nią energii zostaje przekształcone w światło. Cała reszta jest emitowana jako ciepło. Można by powiedzieć, że żarówkom bliżej do grzejników niż do urządzeń oświetleniowych. Nic więc dziwnego, że po zakazie produkcji i importu tradycyjnych żarówek nadal można je było zdobyć – pod nazwą „urządzenia cieplne”.

Jak żarówka się zużywa?

Rozgrzany wolfram paruje i staje się coraz cieńszy. Jego opary osadzają się na wewnętrznej części szklanej bańki i sprawiają, że staje się ona coraz ciemniejsza. Wreszcie, gdy drucik całkiem się przepala, żarówka przestaje działać i pokrywa się od wewnątrz ciemnym nalotem.

Tradycyjne żarówki były dość duże właśnie dlatego, by opary wolframu osadzały się na możliwie dużej powierzchni i nie zaciemniały żarówki w miarę zużywania drucika. Pod kopułą znajdowała także mieszanka gazów, która miała spowalniać parowanie wolframu i przedłużyć „żywotność” żarówki.

Jak działa żarówka energooszczędna?

Inaczej wygląda zasada działania żarówek energooszczędnych, czyli dominujących dziś świetlówek. Niewiele mają one wspólnego z tradycyjnymi lampami żarowymi.

Zobacz również: Niesamowity telewizor Samsunga: 110 cali, UHD

Ich główną częścią są szklane rurki, w których znajdują się opary rtęci. Ścianki rurek od wewnątrz pokryto emitującym światło związkiem chemicznym zwanym luminoforem. W świetlówkach wykorzystano także wolfram, choć w innym celu niż w tradycyjnych żarówkach.

Milestoned via Compfight cc

Wyładowania elektrody wolframowej sprawiają, że elektrony przepływają przez rurki i uderzają w atomy znajdującej się w niej rtęci. Rtęć tym samym emituje niewidzialne dla człowieka promieniowanie ultrafioletowe. Ono z kolei powoduje, że osadzony na ściankach luminofor zaczyna wydzielać światło w zakresie widzialnym.

Działająca na takiej zasadzie świetlówka nie wydziela tyle ciepła, co żarówka tradycyjna, i zużywa kilkakrotnie mniej energii. Do jej wad zalicza się – widoczny w przypadku korzystania z tanich świetlówek – efekt migotania światła, który męczy wzrok, czy stopniowo zmieniająca się barwa światła w miarę zużywania się żarówki.

Jak działa żarówka LED-owa?

Mamy jeszcze do dyspozycji żarówki LED-owe – a właściwie lampy LED-owe, bo przecież nie wydzielają one światła poprzez rozgrzewanie metalu. Wykorzystują za to diody elektroluminescencyjne, które emitują światło różnych kolorów. Co ciekawe, nie jest to światło białe. Aby je uzyskać, producenci muszą się uciec do jednej z dwóch sztuczek.

Skakerman via Compfight cc

W lampie LED mogą znaleźć się diody o barwach podstawowych – czerwonej, niebieskiej i żółtej – które w połączeniu dadzą światło białe. Można też wykorzystać samą diodę niebieską lub wydajniejszą fioletową, a szklany „klosz” lampy pokryć od wewnętrznej strony luminoforem, tak jak w świetlówkach. Światło koloru niebieskiego aktywuje luminofory, które zaczną emitować światło białe.

Jak świeci sama dioda LED, będąca podstawowym elementem lampy? Składa się ona z kryształu zbudowanego z dwóch warstw materiału półprzewodnikowego, czyli przewodzącego prąd. Kiedy podłączymy zasilanie, z warstwy do warstwy materiału zaczynają przepływać elektrony. Podczas „przeskoku” między warstwami uwalniają one energię, którą widzimy jako światło.

Jak działa włącznik światła?

Pozostaje jeszcze wyjaśnić, jak to możliwe, że robimy „pstryk”, a lampa zaczyna świecić. Otóż włącznik światła zamyka obwód elektryczny. Dzięki temu przez żarówkę zaczyna przepływać prąd, inicjując parowanie wolframu, przepływ elektronów przez opary rtęci czy przeskakiwanie elektronów z warstwy do warstwy półprzewodnika.

Taka uproszczona zasada działania oświetlenia teoretycznie jest całkiem prosta do przedstawienia, ale ile osób, które znasz, potrafiłoby ją opisać? Można by jeszcze poruszyć kwestię źródła energii elektrycznej czy sposobów jej dostarczania do naszych mieszkań, ale tym samym zaczęlibyśmy wkraczać w inny temat, warty bliższego spojrzenia. Zajmiemy się nim przy innej okazji.

Zobacz więcej artykułów z serii: Jak to działa?

Podziel się:

Przeczytaj także:

Także w kategorii Technologie:

Jak odzyskać hasło ukryte za gwiazdkami? Bill Gates: kradnij pomysły, zdradzaj przyjaciół, ciężko pracuj. Tak zostaniesz miliarderem Współczesne czołgi i pojazdy bojowe Wojska Polskiego. Ten sprzęt ma nas obronić Tajny projekt NASA: dlaczego rozsypano w Kosmosie miliony miedzianych igieł? Nieznane samoloty polskich konstruktorów, które nigdy nie weszły do produkcji Test monitora 4K AOC U3277PQU. To doskonała alternatywa dla dwóch ekranów Cougar Panzer Max: zaawansowana obudowa Full Tower dla wymagających graczy LG X power i LG X mach już w Polsce Jak obejść obowiązek rejestracji numerów? Polacy już to wiedzą! Nowe MacBooki: ekran OLED i skaner linii papilarnych w przycisku zasilania Największa machina latająca świata: Airlander 10 Żegnaj minijacku! JBL prezentuje słuchawki Reflect Aware C z wtyczką USB-C Aby ściągnąć abonament RTV podsłuchają prywatne sieci Wi-Fi Harman Kardon Onyx Studio 3: stylowy głośnik Bluetooth dla wymagających Acer K650i: FullHD, 3D i niemal 8-metrowa przekątna obrazu z mobilnego projektora 25 lat temu powstała pierwsza strona WWW. Wszystkiego najlepszego, Internecie! Nigdy więcej błędu 404! Dzięki Mozilli strony WWW będą zawsze dostępne Pioneer PLX-500: gramofon, którym odtworzysz i zarchiwizujesz ulubione nagrania iRobot Roomba 960: inteligentny i przyjazny alergikom odkurzacz z WiFi Philips Smart Health: nowa linia produktów dla dbających o zdrowie i uprawiających sport Brawo Polacy! Polski gadżet erotyczny doradzi, jak zwiększyć przyjemność z seksu Chińczycy naprawdę to zbudowali! Ten autobus jeździ nad samochodami Plextor M8Pe: dyski SSD kilkukrotnie szybsze od SATA III Słuchawki z selektywnym tłumieniem: wyciszą hałas, ale nie odgłos alarmu

Popularne w tym tygodniu:

Inteligentne rowery LeEco: wbudowana nawigacja, fitness tracker i komunikator Jak odzyskać hasło ukryte za gwiazdkami? Budynek, który walczy ze smogiem. Jest ratunek dla zatrutych miast! Bill Gates: kradnij pomysły, zdradzaj przyjaciół, ciężko pracuj. Tak zostaniesz miliarderem Renesans kaset magnetofonowych: trend na przekór cyfryzacji Siłownia jak starożytna galera. Ćwicz, aby dopłynąć do celu! Majsterkowanie dla zaawansowanych: Xbox One S w formie laptopa Aplikacje dla architektury x86 uruchomimy również na procesorach ARM DR ZĄBER Sentry: stworzona w Polsce obudowa o wymiarach konsoli Basslet: nadgarstkowy subwoofer pozwala poczuć odsłuchiwaną muzykę Najbardziej bezużyteczny klawisz na klawiaturze. Do czego służy? Płonące baterie w przyszłości ugasi wbudowany czynnik gaśniczy