Hehkulamppu

Wikipedia

Hehkulamppu (60 W, 230 V)

Hehkulamppu on Heinrich Göbelin keksimä ja Thomas Alva Edisonin sittemmin kehittelemä sähkölaite, joka tuottaa valoa sähkövirrasta.

[muokkaa] Rakenne

Hehkulamppu koostuu ilmatiiviistä lasisesta kuvusta, joka sulkee sisäänsä hehkulangan sekä johtimet, joiden väliin hehkulanka on ripustettu päistään. Lampussa on tavallisimmin metallinen, messingistä tai alumiinista valmistettu kanta, joka on kiinnitetty lasikupuun kohdasta, jossa johtimet läpäisevät sen. Yleisin kantatyyppi on niin sanottu Edison-kanta, joka on ruuvimainen kierrekanta. Kierrekannassa lampun johtimista toinen on yhdistetty kannan kierteeseen ja toinen sen kärjessä sijaitsevaan kontaktinastaan.

Hehkulankana käytettiin aluksi hiililankaa, mutta 1900-luvun alusta tavallisin hehkulankamateriaali on ollut volframi. Volframilla on metalleista korkein sulamispiste (3410 °C), ja se säilyttää lujuutensa muita metalleja paremmin korkeissa lämpötiloissa: se ei löysty eikä sula ja pystyy tuottamaan hyvin kirkasta valoa.

Johtimet valmistettiin aiemmin alumiinioksidilla dispersiolujitetusta kuparista,^[1] mutta nykyään on siirrytty halvempaan kuparipäällysteiseen teräslankaan. Näiden materiaalien kuumalujuus on huomattavasti parempi kuin puhtaan kuparin, mutta sähkönjohtavuus pysyy yhä hyvänä.

Kupu voi olla tyhjiöity, kuten varhaisissa lampuissa, tai se on täytetty inertillä kaasulla tai kaasuseoksella, tavallisimmin typen ja argonin seoksella. Erikoislampuissa käytetään myös ominaisuuksiltaan parempia jalokaasuja, kryptonia ja ksenonia. Tyhjiöinnillä estetään kuuman hehkulangan hapettuminen ja täytekaasu myös hidastaa volframin höyrystymistä ja siitä johtuvaa hehkulangan ohenemista ja kuvun tummumista. Hapen kanssa kosketuksiin joutunut kuuma hehkulanka kirjaimellisesti palaa keltaisella liekillä volframitrioksidiksi, jättäen jälkeensä valkoista savua.^[2]

Lampun tuottaman valon spektriin voidaan vaikuttaa seostamalla lampun lasiin jotakin metallia, esimerkiksi neodyymioksidia. Täytekaasulla ei ole suoraa vaikutusta valon värilämpötilaan ja sen kautta koettuun valon sävyyn.

[muokkaa] Toiminta

200 W tehoisen hehkulampun hehkulanka voimakkaasti suurennettuna. Kierretty lanka on kertaalleen kierretty hyvin ohuesta volframilangasta, ns. kaksoiskierre.

Palava hehkulamppu

Tavallisista hehkulampuista saadaan kellertävää valoa, jonka värilämpötila on noin 2700 K. Hehkulampun valo saadaan aikaan johtamalla sähkövirta hehkulankaa pitkin. Koska lanka on hyvin ohut ja pitkä, sen resistanssi on suuri. Hehkulangasta on saatu hyvin pitkä kaksoiskierteen avulla (ks. kuva). Kaksoiskierteinen hehkulanka valmistetaan kiertämällä erittäin ohut volframilanka ensin ohuen kuparikaran ympärille, jonka jälkeen kara kierretään kertaalleen toisen kuparikaran päälle, jonka jälkeen karat syövytetään pois ja jäljelle jää kaksoiskierteinen volframilanka. Hehkulanka toimii siis vastuksena ja kuumetessaan alkaa hehkua sähkövirran kulkiessa sen lävitse. Langan kuumentuessa metalliatomien lämpöliike voimistuu, ja atomit virittyvät. Kun jonkin atomin viritystila purkautuu, syntyy valokvantti.

Valoa lähettävässä aineessa on runsaasti elektroneja, tästä syystä hehkulankana käytetään volframia jolla on 74 elektronia. 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.

Hehkulampun toiminnan päättyminen, "palaminen" ehjän lasikuvun sisällä, ei johdu hapen ja hehkuvan metallin välisestä reaktiosta vaan hehkulangan katkeamisesta, joka aiheutuu hehkulangan höyrystymisestä jota tapahtuu aina langan hehkuessa. Hehkulangan ohuemmat kohdat kuumenevat enemmän kuin paksummat, jolloin niistä haihtuu enemmän metallia, mikä ohentaa niitä entisestään. Seurauksena on lopulta langan katkeaminen. Katkeamiseen voi vaikuttaa myös energiatilan muutos: yleisimmin hehkulanka katkeaa valoa sytyttäessä tai sammuttaessa. Lanka katkeaa myös lampun lasikuvun särkyessä jolloin suojakaasu karkaa ja langalle pääsee happea joka polttaa hehkuvan langan poikki.

[muokkaa] Käyttö

Ensimmäinen hehkulamppu Suomessa otettiin käyttöön Finlaysonin tehtaalla Tampereella vuonna 1882. Airam aloitti hehkulamppujen tuotannon 1925. Hehkulamppu oli pitkään ainoa koti- ja toimistokäyttöön sopiva sähköinen valonlähde.

Verrattain alhaisen hyötysuhteen (n. 3–5 %) vuoksi hehkulampun ovat toisen maailmansodan jälkeen monin paikoin syrjäyttäneet sitä monta kertaa tehokkaammat loistelamput (hyötysuhde n. 10 %), joita myös energiansäästölamput ovat, sekä purkauslamput, joita käytetään ulkovaloissa, autojen ajovaloissa ja somistusvaloissa. Nämä korvikkeet eivät tosin pääse lähellekkään hehkulampun tuottamaa luonnollista "mustan kappaleen säteilyn" spektrijakaumaa. 1990-luvulta lähtien myös hohtodiodit eli ledit ovat kehittyneet varteenotettaviksi valonlähteiksi valaisinkäyttöön, ja ne ovat vähentäneet hehkulamppujen käyttöä käsivalaisimissa, ajoneuvoissa ja liikennevaloissa. Sähkölaitteiden 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 hankintahintansa vuoksi. Lisäksi hehkulampun värintoistoindeksi on erinomainen eikä sen valo välky, joten sillä on käyttöä kuvausvalona, varsinkin kun värintoistokyvyltään ja valon vakaudeltaan vastaavat purkauslamput ovat edelleen huomattavasti kalliimpia.

[muokkaa] Hehkulamppujen korvaaminen ja kieltäminen

Pääartikkeli: Hehkulamppujen kielto

Hehkulamppujen käytön korvaamista on harkittu useissa paikoissa niiden heikon energiatehokkuuden vuoksi. Kuubassa ja Venezuelassa on jaettu energiansäästölamppuja sähkön käytön vähentämiseksi ja Kaliforniassa ja Britanniassa on harkittu hehkulamppujen kieltämistä vuoteen 2009 tai 2012 mennessä.^[3] Australia on jo ensimmäisenä maana maailmassa kieltänyt uusien hehkulamppujen myynnin. EU kieltää alueellaan kotitalouksien huonevalaistukseen tarkoitettujen yli 7 W hehkulamppujen myynnin vaiheittain vuoteen 2012 mennessä.^[4] Irlanti siirtyy energiasäästölamppuihin ensimmäisenä maana Euroopassa. Irlanti on kieltänyt vanhat hehkulamput tammikuusta 2009. Vaihto säästää Irlannin sähkökustannuksissa 185 miljoonaa euroa vuodessa ja vähentää hiilidioksidipäästöjä 700 000 tonnia vuodessa.^[5] Esim. Australiassa on arvioitu hiilidioksidipäästöjen laskevan yli 800 000 tonnia vuodessa, kun hehkulamput vaihdetaan energiaa säästäviin lamppuihin.^[6][7] Suomessa ja muissa pohjoisissa maissa ilmastolliset olosuhteet kuitenkin vähentävät hehkulampun korvaamishyötyä, koska hehkulamppujen lämpöhukka tulee osittain hyödyksi lämmityksessä^[8] ja loistelamppujen valaisuteho heikkenee alhaisissa lämpötiloissa^lähde? sekä toisaalta esimerkiksi monimetallilamput ja niiden vaatimat valaisimet ovat verrattain kalliita. Lisäksi hehkulampuilla on lukuisia erikoiskäyttökohteita, joihin korvaavien ratkaisujen kehittäminen on yhä kesken.

Tämä artikkeli tai sen osa saattaa sisältää uutta tutkimusta tai vahvistamattomia väitteitä. Voit auttaa Wikipediaa lisäämällä artikkelille asianmukaisia viitteitä. Lisätietoja saattaa olla keskustelusivulla. Tarkennus: Lähteettömässä perustelussa unohdetaan hehkulampun säteilylämmitysvaikutus (silloin kun ei ole aivan lampun peittävää tummaa varjostinta)

Hehkulampun hukkalämmön vaikutus lämmitykseen on tosin käytännössä erittäin kyseenalainen. Etenkin kaupungeissa käytössä on kaukolämpö, jota tuotetaan joka tapauksessa. Lämmön tuottaminen hehkulamppuja polttamalla on siis joitakin poikkeuksia lukuun ottamatta lähinnä energian tuhlaamista. Lisäksi hehkulamppujen lämmittämä ilma nousee ylöspäin ja lämmittää näin ollen enimmäkseen huoneen kattoa. Lämmityspatterit termostaatteineen ovat kuitenkin yleensä huoneen alaosassa, koska kylmä lämmittämistä tarvitseva ilma laskeutuu alaspäin. Näin ollen hehkulamppu ei edes teoriassa pysty lämmittämään ikkunoista ja tuuletusaukoista tulevaa vetoa, jonka lämmittäminen on erittäin tärkeää asumisviihtyvyyden ja asukkaiden terveyden kannalta.^lähde?

[muokkaa] Halogeenilamppu

Halogeenilamppu

Halogeenilamput ovat tavallisiin hehkulamppuihin nähden pitkäikäisempiä, energiatehokkaampia ja siten valaisuteholtaan parempia. Halogeenilampun suojakupu on täytetty tavanomaisen hehkulampun tavoin inerteillä kaasuilla, joita on täydennetty halogeeneilla, tavallisimmin jodi- tai bromikaasulla. Kuumasta hehkulangasta haihtunut volframi reagoi kaasuuntuneen halogeenin kanssa ja kiinnittyy takaisin langan kuumimpiin osiin. Tämä mahdollistaa hehkulangan lämpötilan nostamisen korkeammaksi kuin tavallisella hehkulampulla. Kuumempi hehkulanka lisää hyötysuhdetta ja nostaa valon värilämpötilaa. Halogeenilampun lasikupu ei siten myöskään tummu yhtä nopeasti hehkulangasta haihtuvan volframin vaikutuksesta. Volframin kiertokulku edellyttää, että lampun, mukaan lukien lasikuvun, lämpötila on käytön aikana riittävä korkea. Tästä syystä halogeenilamppujen kuvut ovat pienikokoisia ja lampun himmentäminen - päinvastoin kuin tavallisissa hehkulampuissa - lyhentää sen elinikää. Halogeenilamppujen kupu on kvartsilasia, joka läpäisee ultraviolettisäteilyä. Osassa halogeenilampuista kupu sisältää ultraviolettisuodattimen, mutta useissa halogeenilamppua käyttävässä valaisimessa on erityinen suodinlasi. Valotehokkuudeltaan parhaissa halogeenilampuissa lasikuvun pinta on päällystetty infrapunasäteilyä heijastavalla pinnoitteella. Pinnoite heijastaa lämpösäteilyä takaisin hehkulankaan ja näin mahdollistaa hehkulangan lämmittämisen pienemmällä sähköteholla.

Hehkulampun tilaan sopiva E27-kantainen halogeenilamppu.

Hehkulamppujen kieltämisen jälkeen markkinoille ovat ilmestyneet hehkulampun muotoiset, verkkojännitteellä toimivat halogeenilamput. Halogeenilampulla on yhtä nopea syttyminen kuin hehkulampulla ja täysi kirkkaus heti syttymisen jälkeen - myös kylmässä (toisin kuin tavallisimmilla energiansäästölampuilla). Halogeenilampun käyttöikä on mahdollisesti jopa viisinkertainen hehkulamppuun verrattuna ja energiankulutus 30% alhaisempi, kuin vastaavan valon tuottavalla hehkulampulla.^[9] Lisäksi hintaero E27-kantaisen hehkulampun ja halogeenilampun välillä on pienempi kuin hehkulampun ja energiansäästölampun välillä.^[10]

[muokkaa] Triviaa

Tämä osio sisältää luettelon nippelitietoa. Voit auttaa Wikipediaa yhdistämällä oleelliset tiedot artikkelin muihin osioihin ja poistamalla merkityksettömät tiedot.

• Hehkulamput eivät ole aina olleet kertakäyttöisiä, aikoinaan kun ne olivat kalliita, niitä korjattiin Suomen Sähkölampputehtaalla.^[11]
• Pisimpään palanut hehkulamppu on palanut vuodesta 1901 asti. Lampun paksu hehkulanka selittää pitkän kestoiän.^[12]
• Halogeenilamput, kuten hehkulamputkaan, eivät ole ongelmajätettä, ja ne voidaan laittaa tavalliseen roskikseen.^[13]

[muokkaa] Lähteet

[muokkaa] Aiheesta muualla

• Kuvia tai muita tiedostoja aiheesta hehkulamppu Wikimedia Commonsissa.