Glödlampa

Från Rilpedia

Texten från svenska Wikipedia

Volframlampa, 230 V, 60 W, 720 lm, skruvsockel E27, höjd cirka 110 mm.

Volframlampa. 1. Glaskolv, 2. Gas, 3. Glödtråd, 4. Kontakttråd (till fot), 5. Kontakttråd (till bas), 6. Stödtrådar, 7. Glashållare, 8. Baskontakttråd, 9. Skåror, 10. Isolering, 11. Fotkontakt.

En glödlampa är en metalltrådslampa vars funktion är att omvandla elektricitet till ljus.

Hur glödlampan fungerar

Glödlampan har en glödtråd som ljuskälla. Glödtråden omges av en skyddande gas innesluten i en glaskolv. Glaskolven är fastsatt i en metallsockel, och elektriskt ledande trådar går från glödtrådens ändar ut genom sockeln. Glödtråden fungerar som ett elektriskt motstånd, och då ström leds genom den blir den het och fungerar därmed som en svartkroppsstrålare som avger ljus och värme.

Glödtråden måste tåla hög temperatur och tillverkas av osmium, tantal, kol eller volfram, varav det sistnämnda är det vanligaste (se volframlampa). Ju högre temperatur tråden tål, desto större del av den utstrålade effekten är inom det synliga området. I kupan finns antingen ett vakuum eller någon slags inert gas (ofta en ädelgas såsom argon), vars syfte är att minska tillgången på ämnen som glödtråden kan reagera med. I närvaro av exempelvis syrgas skulle glödtråden fatta eld och förbrännas på ett ögonblick.

Olika sorters glödlampor

Glödlampor är ofta avsedda för en spänning på 230  eller 240 volt (tidigare 220 V), men också andra spänningar används, exempelvis 6, 12, 24, 48, 110 och 400 volt. De vanligaste effekterna är 7, 15, 25, 30, 40, 60, 75, 100, 150 och 200 watt, men det finns glödlampor från under en watt upp till flera tusen watt. 12 V-lampor för montering i bilar har ofta en effekt på 5 W eller 21 W.

Sockeln på glödlampor fungerar som fästanordning för lampan och är ofta en skruvsockel, Edisongänga, med 27 eller 14 mm sockeldiameter (betecknas E27 resp E14) men också andra skruvsocklar (E5,5, E10, E12, E33, E40). E27 används för normallampor. E14 kallades förr mignon. De största sorterna kallas även Bantam (E33) och Goliat (E40). Bajonettsocklar (Ba9, Ba15, Ba22) förekommer. Ba-sockeln kan ibland förses med suffix s (single) eller d (double) för att indikera en resp två kontaktpunkter i botten på hållaren. Ba9s kan förekomma i två varianter: med bajonettens tappar antingen nära botten på sockeln (låg bajonett, vanligast) eller högre upp, alldeles intill glaset (hög bajonett, mindre vanligt). Swansockeln är en bajonettsockel av d-typ. Den är särskilt lämplig i vibrerande miljö, där edisonsockeln gärna lossnar av vibrationerna. G-sockel förekommer på mindre glödlampor av typen halogen.

Glödlampor finns i många former som t.ex. kron-, klot-, signal-, glob-, vriden-, miniatyr-, reflektor-, skruvad topp-, opalrörs-, päron-, spol-, ficklamps-, trädgårds-, värme-, symaskins-, ugns-, kylskåps-, lykt-, kyrk-, tub-, flickerflame-, bras-, insekts-, blacklight-, dagsljus-, rörglödlampa och de kan vara matta, klara, opaliserade eller färgade. Glaskolven i reflektorlampor kan vara försilvrad i toppen eller botten för att rikta ljuset från glödlampan.

Halogenlampor

Halogenlampa

Under 1960-talet kom halogenlampor, som innehåller en halogen, t ex jod, som förgasas i värmen och hjälper till att minska svärtning av glasets insida orsakad av förångning av glödtråden. Lampan bevarar därför bättre ursprungligt ljusutbyte under lampans hela användningstid. Halogenlampor kan göras med mycket små dimensioner, men blir särdeles heta. Anslutningen sker hos lågspänningslamporna oftast med små stift, som kommer ut direkt från glaset. Typen kallas G-sockel. Det tal i beteckningen som följer på bokstaven G avser avståndet mellan kontaktstiften, mätt i mm. Halogenlamporna drivs ofta med lågspänning, men det finns också nätspända halogenlampor. Effekterna varierar från omkring 1 W i ficklampor upp till ett par kW för fotolampor och byggstrålkastare. De högsta effekterna är rörformade lampor upp till ett par decimeter långa med kontaktdon i ändarna.

Användning

Vanliga glödlampor används främst som hembelysning, stämningsbelysning i hem och restauranger, i julskyltning och andra festliga tillfällen. Speciallampor används i allt från signalsystem till ficklampor. Speciella värmelampor (jämför infraröd strålning) används inom bland annat sjukvården, industrin, restauranger och i djuruppfödning.

Glödlampan ger ett närmast omedelbart kraftigt ljus med ett brett spektrum som uppfattas som varmare än de flesta typer av lysrör (vilka dessutom kan ha en fördröjning på ett antal sekunder när de tänds). Det varma ljuset är något som uppskattas särskilt i norden, medan lite kallare ljusfärg brukar föredras i varmare/ljusare delar av världen. Den har ett kontinuerligt spektrum och högsta möjliga färgåtergivning (Ra 100). Vidare kan den användas med dimmer, varvid man minskar strömförbrukningen och förlänger livslängden. En skillnad mot andra ljuskällor är att ljuset går åt det röda hållet när man dimmar lampan, vilket inte sker med t ex lysrör och lågenergilampor.

Glödlampan är temperaturtålig. Den fungerar, till skillnad från lysrör och lysdiodslampor, även vid låga och höga temperaturer, det vill säga lika bra i frysen som i ugnen. Den är dock känslig för mekaniska stötar, vibrationer och spänningstoppar. Den innehåller få och enkla delar och är därmed billig och enkel att tillverka och återvinna.

Glödlampan har en begränsad livslängd. Detta beror på att den tunna glödtråden långsamt förgasas vid den höga temperaturen. Ju tunnare glödtråd desto kortare livslängd. Låg effekt (W) kräver högt motstånd = tunn tråd = kort liv. Hög spänning (V) kräver också tunn tråd för att ge högt motstånd = kort liv. Låg temperatur ger kraftigt ökad livslängd men sämre verkningsgrad. Glödlampor för säkerhetssystem, t ex trafikljus och järnvägssignaler har lägre spänning och därmed tjockare glödtråd, samt lägre temperatur.

Glödlampans låga verkningsgrad gör att endast cirka 5 procent av den tillförda elektriska effekten avges som synligt ljus. Lysrör har 3-4 gånger högre verkningsgrad.

Glödlampans historia

 at:1910 text:"William David Coolidge -\nGlödtråd i volfram"
 at:1882 text:"Lewis Latimer - Bättre glödtrådstillverkning"
 at:1880 text:"Thomas Edison - Längre livslängd på glödtråden"
 at:1875 text:"Warren & Evans - Gasfylld ""glob""
 at:1873 text:"Joseph Wilson Swan - Kolfiberglödtråd"  
 at:1854 text:"Heinrich Göbel -\nGlödtråd i förkolad bambu"
 at:1841 text:"Frederick de Moleyns -\nPulvriserad träkol istället för glödtråd"  
 at:1835 text:"Warren De la Rue -\nVakuuminkapsling (1840)"
 at:1809 text:"Sir Humphry Davy -\n""Davylampan" med kolljusbåge"
 at:1801 text:"Sir Humphry Davy - Glödtråd i platina"

Förkommersiella experiment och patent

Glödlampans uppfinnare brukar sägas vara amerikanen Thomas Alva Edison som levde 1847–1931, men det fanns även andra som gjorde viktiga bidrag för att göra glödlampan möjlig. I december 1879 visar Edison upp sin första funktionella glödlampa. Andra namn som nämnts som glödlampans uppfinnare är Joseph Wilson Swan samt Heinrich Göbel, som byggde den första fungerande glödlampan tre decennier före Edison. Denna konstruktion var dock helt och hållet baserad på Wolfgang Junes modell, så teoretiskt sett bör han ses som glödlampas fader. Alexander Nikolajevitj Lodygin utvecklade volframlampan under samma tid. Många andra har också haft ett finger med i utvecklingen av att producera elektriskt ljus.

Sir Humphry Davy, en engelsk apotekare, fick 1801 remsor av platina att lysa genom att leda en elektrisk ström genom dem, men remsorna förångades för snabbt för att vara användbara som ljuskälla. År 1809 skapade han den första båglampan genom att skapa en ljusbåge mellan två koltrådar kopplade till ett batteri. När uppfinningen demonstrerades år 1810 blev uppfinningen känd som Davylampan.

År 1835 demonstrerade James Bowman Lindsay ett konstant elektriskt ljus vid en konferens i Dundee, Skottland. Han konstaterade att han kunde läsa en bok på ett avstånd av en halvmeter, men efter att ha filat på uppfinningen för sitt eget nöjes skull ägnade han sig åt problemet med trådlös telegrafi istället för att vidareutveckla glödlampan.

Warren de la Rue inneslöt 1840 en spiral av platina i ett vakuumrör och lät en elektrisk ström gå genom platinaspiralen. Konstruktionen byggde på tanken att platinas höga smältpunkt borde få den att fungera, och att det lufttomma utrymmet borde innehålla färre gasmolekyler som skulle kunna skapa en reaktion med platinan, vilket i sin tur skulle leda till längre hållbarhet. Konstruktionen var effektiv, men platinas kostnad var ett problem. Ingen normal privatperson skulle ha råd med den dyra lösningen.^[1][2]

Frederick de Moleyns (från England) var 1841 den första att få patent på en glödlampa. Denna glödlampa var konstruerad så att den utnyttjade pulvertäckt kol som upphettades mellan två platinatrådar. År 1845 fick amerikanen John W. Starr ett patent för sin glödlampa som innefattade använding av koltråd.^[3] Han dog kort efter att han fick patentet. Utöver den information som finns i själva patentet så är inte mycket mer känt om honom.

Den tyska uppfinnaren Heinrich Göbel utvecklade 1854 den första moderna glödlampan med en karboniserad bambuglödtråd i en vakuumkula för att förhindra oxidation. Under de följande fem åren utvecklade han vad många kallar den första praktiska glödlampan.

År 1851 gjorde Jean Eugène Robert-Houdin en allmän demonstration på sitt gods i Blois, Frankrike. Hans glödlampa är permanent utställd i Chateau de Blois' museum.

A. N. Lodygin uppfann en glödlampa år 1872 och fick 1874 patent för sin uppfinning. ^[4]

Kommersiell utveckling

Joseph Wilson Swan (1824–1914) var en fysiker och kemist född i Sunderland, England. År 1850 började han försök med karboniserade pappersglödtrådar i en luftfri glasbubbla. År 1860 var han beredd att demonstrera en fungerande anordning, men avsaknaden av bra vakuum och tillräcklig elektricitet gjorde att lampan till en ineffektiv ljuskälla med kort livstid. När effektivare vakuumpumpar blev tillgängliga 1870 fortsatte Swan med sina experiment. År 1878 fick Swan brittiskt patent för sin anordning. Swan anmälde sina framsteg till Newcastle Chemical Society på en föreläsning i februari 1873. I Newcastle demonstrerade han en fungerande lampa som utnyttjade kolfiberglödtråd, men 1877 hade han övergått till tunna kolstavar. Det viktigaste i Swans lampa var att det var mycket lite kvarvarande syre i vakuumröret som skulle kunna reagera med glödtråden, vilket gjorde att glödtråden kunde glöda nästan helt vitt utan att fatta eld. Från och med detta år började han installera glödlampor i hushåll och gatubelysning, och vid början av 1880-talet startade han sitt eget företag.

Thomas Edisons första glödlampa.

På andra sidan Atlanten skedde en parallell utveckling av glödlampan. Den 24 juli 1874 inlades en ansökan om kanadensiskt patent för "The Woodward and Evans light" av en medicinsk elektriker från Toronto vid namn Henry Woodward och hans kollega Mathew Evans. De byggde sina lampor av olika stora kolglödtrådar fästa mellan elektroder i glasglober fyllda med kväve. Woodward och Evans försökte kommersialisera sin lampa, men misslyckades. Trots det ansåg Edison att deras försök var lovande, och han köpte rättigheterna till deras kanadensiska och amerikanska patent innan han tog upp sitt eget program för utveckling av glödlampor.

Thomas Edison började på allvar experimentera för att få fram en praktisk glödlampa 1878. Efter många experiment med platina och andra metallglödtrådar återgick Edison till glödtrådar av kol. Det första lyckade försöket utfördes den 21 oktober 1879 och varade 13,5 timme. Edison fortsatte med att förbättra sin konstruktion, och 1880 hade han patent på en lampa som höll i över 1 200 timmar med hjälp av karboniserad bambuglödtråd. Edison och hans medarbetare kunde inte skapa glödtrådar för kommersiellt bruk förrän sex månader efter att hans patentansökan beviljades. Bambu förstärktes senare med en cellulosahinna som infördes i produktionen runt 1882.

År 1878 startade Hiram S. Maxim ett lampföretag för att exploatera sina och William Sawyers patent. Hans United States Electric Lighting Company var det första efter Edison, som sålde användbara elektriska glödlampor. De gjorde sin första kommersiella installation av glödlampor på Mercantile Safe Deposit Company i New York City hösten 1880, c:a 6 månader efter att Edison-lampan blivit installerad på hjulångaren Columbia. I oktober 1880 tog Maxim patent på en metod att täcka koltråden med hydrokarbon för att förlänga dess livslängd. Lewis Latimer, då anställd, utvecklade en förbättrad metod att värmebehandla tråden vilken ledde till minskad risk att den skulle gå av och möjliggjorde den att böjas till nya former, såsom den karakteristiska "M"-formen på Maxim-trådar. 17 januari 1882 fick Latimer patent för "metoden att tillverka koltråd," en förbättrade metod för att producera lampglödtråd som sedan köptes av United States Electric Light Company. Latimer patenterade även andra förbättringar, såsom ett bättre sätt att fästa glödtråden vid dess upphägningsmetalltråd.

I Storbritannien, slogs Edisons och Swans firmor ihop och blev the Edison and Swan United Electric Company (vilket senare blev Ediswan, som så småningom blev Thorn Lighting Ltd). Edison var ursprungligen emot denna sammanslagning, men efter att Swan stämt honom och vunnit var Edison nödgad att samarbeta och fusionen kom till stånd. Så småningom lyckades Edison komma över Swans del i firman. Swan sålde sina patent till Brush Electric Company i juni 1882. Swan skrev senare att Edison hade större rätt till lampan än han hade, för att kunna skydda Edisons patent mot stämningar i USA. 1881 blev Savoy Theatre den första offentliga byggnad i världen som lystes upp enbart med elektriskt ljus.^[5]

Thomas Edisons patent på en förbättrad elektrisk lampa, 27 januari 1880

År 1882 installerades den första julgransbelysningen bestående av miniglödlampor. Det skulle dock dröja många år innan de blev vanliga i hemmen.

Det amerikanska patentverket beslutade 1883 att Edisons patent baserades på tidigare verk av William Sawyer och var ogiltiga. Tvisten pågick ett antal år. Slutligen, 6 oktober 1889, avgjorde en domare att Edisons påstådda lampförbättringpatent "koltråd med högt motstånd" var giltig.

På 1890-talet arbetade den australiska uppfinnaren Carl Auer von Welsbach på metallglödtrådskåpa(?), först med platinatråd, sen med osmium, och skapade en fungerande version 1898. 1898 tog han patent på sin osmiumlampa och började sälja den 1902; den första metallglödtrådslampan på marknaden.

Walther Nernst, en tysk fysiker och kemist, utvecklade 1897 den så kallade Nernstlampan, en sorts glödlampa som använder sig av en keramisk stav av kiselkarbid och inte behövde inneslutas i vakuum eller trög gas. Då Nernstlampan var dubbelt så effektiv som koltrådslampor, blev den populär ett kort tag innan lampor med metallglödtråd tog över marknaden.

År 1903 uppfann Willis Whitnew en metallöverdragen koltråd som inte skulle svärta lampkolven. (Några av Edisons experiment med denna svärtning ledde till upptäckten av termionisk emission och uppfinnandet av den elektroniska vakuumtuben).

Ungrarna Sándor Just och Ferenc Hanaman fick 1904 ungerskt patent (No. 34541) på en wolframglödtrådslampa som hade längre livslängd och gav mer ljus än en koltrådslampa. Wolframlampor marknadsfördes först av det ungerska företaget Tungsram 1905, så denna lamptyp kallas ofta Tungsram-blampor i många europeiska länder.^[6]

År 1906 patenterade General Electric Company en metod för att göra wolframglödtrådar för glödlampor. sintrade wolframglödtrådar var dyra men 1910 hade William David Coolidge (1873–1975) uppfunnit och förbättrat metoden att tillverka wolframglödtrådar. Wolframglödtrådens livslängd slog alla andra typer och Coolidge fick kostnaden att bli rimlig.

Irving Langmuir upptäckte 1913 att om man fyllde glaskolven med en inert gas istället för vakuum så fick man dubbelt så starkt ljusflöde och minskning av svärtningen på glaset. År 1924 tog Marvin Pipkin, en amerikansk kemist, patent på en metod att frosta insidan av glaset utan att försvaga det och 1957 tog han patent på metoden att täcka insidan av lampan med kiseldioxid.

År 1930 fyllde ungerske Imre Bródy lampkolven med gasen krypton istället för argon. Han använde krypton- och/eller xenon-fyllning i lamporna. Då den nya gasen var dyr, utvecklade han med sina kolleger en teknik för att utvinna krypton från luft. Produktionen av krypton-fyllda lampor baserade på hans upptäckt började i Ajka 1937, i en fabrik som ritats av Polányi och ungerskfödde fysikern Egon Orowan. ^[7]

1964 hade förbättringarna och produktionen av glödlampor reducerat kostnaden för att tillhandahålla en given kvantitet ljus med en faktor på 30, jämfört med kostanden för Edisons ljussystem.^[8]

Glödlampor och miljön

Glödlampor har en relativt låg verkningsgrad och förbrukar mycket elektrisk energi i förhållande till det ljus de ger. Detta har fått flera länder att förbjuda glödlampor i syfte att spara energi. Brasilien och Venezuela var de första länderna som påbörjade utfasning av glödlampor 2005. Australien och Nya Zeeland har fattat beslut om utfasning före 2010 och Kanada före 2012. I december 2008 beslöt även EU att glödlampan ska fasas ut före 2013 med början för september 2009, då det blir importförbud för alla matta glödlampor samt klara 100 watts glödlampor.^[9]

Tungmetallen bly har använts i sockel, vilket orsakat miljöproblem. Efter att ljuskällor i Sverige identifierats som en av de största enskilda källorna till utsläpp av bly blev det 2001 lag på att insamla och återvinna glödlampor.^[10] I och med RoHS-direktiven begränsades 2006 användningen av bly i nya elektroniska produkter, inklusive glödlampor, inom EU. Lamptillverkare har sedan dess, enligt egen utsago, bytt ut blyet mot annat material.

Alternativ till glödlampan

Det finns flera energieffektiva alternativ till glödlampor.

• Lågenergilampor. Drar mindre energi men har lite sämre färgåtergivning än glödlampan (Ra 82), tappar ljus vartefter de åldras och är temperaturkänsliga. Innehåller kvicksilver som är farligt för hälsan och miljön.

• Lysdiod-lampor (LED- och PowerLED-lampor). Drar ännu mindre energi men har lite sämre färgåtergivning än glödlampan (Ra 70-85) och är temperaturkänsliga men inte stötkänsliga. Extremt lång livslängd under rätt förhållanden men tappar gradvis i ljusstyrka. Innehåller inga tungmetaller. Är fortfarande under utveckling för allmänbelysning och gör sig ännu så länge bäst som energieffektivt dekorationsljus.

• Halogenlampor och Halogensparlampor (halogen energy savers). Halogenlampor och halogensparlampor ser ut som standardglödlampor, kronljuslampor eller reflektorlampor till formen och ger samma varma, högkvalitativa ljus som glödlampan. Halogenlampor drar ungefär lika mycket ström som glödlampor medan halogensparlampan drar 30% resp 50% mindre el och innehåller varken bly eller kvicksilver. ^{[11] [12]} Strömåtgången kan ses på lampans energimärkning.

Källor

1. ↑ ”The History Of The Light Bulb”. Net Guides Publishing, Inc.. 2004. http://www.thehistoryof.net/the-history-of-the-light-bulb.html. Läst 2007-05-02. 
2. ↑ ”The History of the light bulb”. IN-VSEE. http://invsee.asu.edu/Modules/lightbulb/meathist.htm. Läst 2007-05-02. 
3. ↑ T.K. Derry &, Trevor Williams (1960). A Short History of Technology. Oxford University Press. 
4. ↑ Många av de ovan nämnda exemplen finns illustrerade och beskrivna i Edwin J. Houston and A. E. Kennely Electric Incandescent Lighting, The W. J. Johnston Company, New York, 1896 pages 18-42. Available from the Internet Archive.
5. ↑ D'Oyly Carte Opera Company website, on Patience accessed March 1, 2007
6. ↑ ”The History of Tungsram” (PDF). http://www.tungsram.hu/tungsram/downloads/tungsram/tu_short_history_1896-1996.pdf. 
7. ↑ ”Ganz and Tungsram - the 20th century”. Electric history. Energosolar. 2007. http://energyhistory.energosolar.com/en_20th_century_electric_history.htm. Läst 14 maj 2009. 
8. ↑ General Electric TP-110 pg. 3
9. ↑ Energimyndigheten: EU fasar ut glödlamporna
10. ↑ ”Glödlampor sprider tonvis med bly”. Ny Teknik. 4 december 2002. http://www.nyteknik.se/nyheter/it_telekom/allmant/article22804.ece?stjarna=1. Läst 15 oktober 2008. 
11. ↑ Osram Halogen Energy Saver
12. ↑ Philips introduces world’s most energy efficient halogen lamps for the home

Externa länkar

• Wikimedia Commons har media som rör Glödlampa
  Bilder & media