Žárovka

Podle novodobých výzkumů, žárovku sestrojilo nezávisle na sobě 20 vědců a vynálezců ještě před Edisonem. Ovšem úspěšně ji patentoval Thomas Alva Edison v roce 1879 – první Edisonova žárovka byla rozsvícena 21. října 1879 a svítila 40 hodin.[1] Edisonův přínos spočíval především v tom, že výrobek dokázal úspěšně zavést na trhu, což se vynálezcům před ním nedařilo.[2] Hned z počátku udělal žárovkám velkolepou reklamu: v roce 1880 nasvítil parník, na Světové výstavě v Paříži o rok později už jich svítila zhruba tisícovka.[3] Na trh byly uvedeny žárovky v provedení s bambusovým vláknem a standardní šroubovací paticí E 27 v roce 1881. Svítily asi 600 hodin a byly drahé – 1 dolar a 15 centů. Nicméně, Edison není původním vynálezcem žárovky, i když právě jeho jméno bývá s vynálezem žárovky nejčastěji spojováno[4]. Jeho předchůdcem byl Heinrich Göbel.[5] První pokusy se žárovkou (principiálně vznik světla žhavením materiálů průchodem elektrického proudu) lze datovat k roku 1802 (Humphry Davy). Jako datum jejího vynalezení je často uváděn rok 1854 a jméno Göbel (Goebel), ale výrobou žárovky Edison v soudní síni dokázal, že prvenství ve využití patří jemu.

Ze žárovky se později vyvinula elektronka, která byla základem elektronických přístrojů až do vynálezu tranzistoru. Efekt vyzařování elektronů z rozžhaveného vlákna objevil kolem roku 1890 T. A. Edison a tento efekt je po něm pojmenován.

První elektrické světlo v našich zemích měl Robertův cukrovar v Židlochovicích, jeden z nejmodernějších podniků té doby. Zde se rozsvítila žárovka již v roce 1880. Na pařížské výstavě svítily žárovky v roce 1881 a téhož roku měla elektrické osvětlení Daňkova strojírna v Praze. První divadlo s vlastním elektrickým osvětlením na evropské pevnině mělo Brno – Mahenovo divadlo bylo otevřeno koncem roku 1882. Elektrické osvětlení v Národním divadle bylo zadáno v roce 1883. K místní tovární výrobě žárovek došlo ale až roku 1920.[6]

Žárovky se vyrábějí s baňkami mnoha tvarů, ovšem standardizovaných.

Kulové skleněné baňky mají různé rozměry a konstrukční označení:

• A60 – průměr 60 mm, např. pro žárovky 100 W.
• G45 – průměr 45 mm, pro žárovky nižších výkonů.

Kromě kulových baněk se používají například „svíčkové“ žárovky, s protáhlými baňkami.

Konektor žárovek zároveň běžně slouží i pro mechanické upevnění tohoto zařízení, nese i jeho hmotnost. Patice mají nejrůznější konstrukce, každá s vlastním typovým a rozměrovým označením nebo názvem.

• závitové
  • Edisonův závit
    • E27 – o průměru 27 mm, vůbec nejběžnější závit žárovek v našich domácnostech, např. pro 100W žárovky.
    • E14, tzv. miňonka – pro zúžené žárovky například do více ramenných lustrů.
    • E12, E40 ...
  • používají se i jiné závity, například „T--“ a další.
• nezávitové – dalšími paticemi jsou například různé druhy bajonetů, například GU10.

Kromě jednostranných patic existuje i dvoustranně kontaktní konstrukce žárovek, tzv. sufitka.

Dvoustranně jsou opaticované i klasické zářivkové trubice, ta však má na každé straně dokonce dva kontakty, kolíčkové nebo jehlové.

• Jas žárovek se dá plynule regulovat.
• Je možné získat vyšší světelný tok zvýšením napájecího napětí; u běžné žárovky při užívání o 5 % vyššího napájecího napětí vzroste světelný tok asi o 20 %, zatímco životnost takové žárovky klesne na 50 % z původní hodnoty.
• Výroba žárovek je mnohem jednodušší, levnější a energeticky úspornější. Konstrukčně jsou jednoduché, neobsahují žádný elektronický zapalovač.
• Proveditelnost pro široký rozsah napětí od méně než voltu až po jednotky kilovoltů (na rozdíl od jiných typů zdrojů světla, u nichž je napětí dané jejich fyzikální podstatou a vyžadují dodatečné přizpůsobovací obvody).
• Dříve využívaný velký rozsah příkonů od zlomků watu po kilowaty (než byla nahrazena modernějšími a úspornějšími světelnými zdroji)
• Žárovky jsou z hlediska materiálů ekologicky nezávadné, protože neobsahují žádné nebezpečné látky (sklo, wolfram, inertní plyn jako je dusík a argon a běžný konstrukční kov na patici a držák vlákna). Zářivky, které dříve sloužily jako náhrada žárovek, se musí složitě ekologicky likvidovat jako nebezpečný odpad, protože obsahují rtuť a toxický luminofor a u zářivek s elektronickým zapalovačem další elektrotechnické součástky. U LED žárovek problém s nebezpečným odpadem také není.
• Žárovky neemitují žádné nebezpečné záření.
• Žárovky vyzařují spojité spektrum světla podobně, jako je tomu u slunečního záření.
• Žárovky mohou sloužit jako kombinovaný světelný a tepelný zdroj (akvaristika, teraristika).

• Žárovky téměř neblikají, z toho důvodu je jich možné použít i tam, kde se vyskytují rychle rotující předměty (zejména v dílnách s obráběcími stroji).

• Velmi nízká energetická účinnost – většina elektrické energie (až 95 %) se promění v teplo. Účinnost žárovek ovšem roste s příkonem (viz tabulka Světelná účinnost). Pokrytí vlákna vrstvou však může zvýšit účinnost.[7]
• Žárovky mají kratší životnost, která se pohybuje nejčastěji kolem 800–1000 hod. provozu. Jde o ekonomický kompromis mezi účinností a životností; vysoce účinné přežhavené žárovky (např. v kinoprojektorech) mají velmi krátkou životnost, naopak tzv. podžhavené (též dlouhoživotné) žárovky s nízkým světelným tokem (tedy nízkou účinností) mají násobně delší životnost.
• Některé halogenové žárovky emitují také ultrafialové záření, avšak baňka žárovky je pro něj prakticky nepropustná.
• Regulace jasu ovlivňuje barvu světla, od tmavě červené po jasně bílou (na rozdíl např. od LED, kde se s příkonem a jasem spektrum vyzařovaného světla nemění)

U vysoko přežhavených žárovek (také halogenových) bývá provozní tlak mnohonásobně vyšší, než atmosférický. To je třeba brát na zřetel a omezit možnost exploze speciálním sklem, síťkou a podobně. Tam, kde tato možnost není, (optická zařízení, reflektory) je nutno počítat s rizikem rozlétnutí žhavých střípků. Tyto žárovky bývají plněny halogenidovými sloučeninami, původně čistým jódem, nyní různými organickými sloučeninami bromu (brommetan, bromofosfonitrit, apod.)

schéma halogenového cyklu

Halogenová žárovka je speciální druh žárovky, u které se dosahuje vyšší teploty vlákna (a tedy vyšší světelné účinnosti a bělejšího světla) a/nebo delší životnosti tím, že se do atmosféry uvnitř baňky přidá sloučenina halového prvku (halogenu, např. bromu nebo jódu). V žárovce probíhá tzv. halogenidový cyklus, kde se při vysoké teplotě vypařující wolfram slučuje a rozpadá např. s bromem. Díky tenzi wolframových par v blízkosti vlákna se omezuje jeho vypařování – výsledkem je asi o 10 % delší životnost a zvýšení světelného toku (měrný zářivý výkon až 20 lm/W).

Při porovnávání LED žárovek a klasických žárovek se nedoporučuje srovnávat příkon ve wattech, ale raději světelný tok (světelný výkon) v lumenech. Vývoj technologie LED stále probíhá, není tedy možné podobně jako u kompaktních zářivek sestavit srovnávací tabulku podle příkonu. Watty tak mohou být zavádějící a srovnání rychle zastarává, navíc jsou v obchodech k dispozici LED-žárovky různých generací. V obchodě lze klidně momentálně (tj. roku 2018) vedle sebe nalézt LED s účinností od 50 lm/W do 140 lm/W což představuje téměř trojnásobný rozdíl světelné účinnosti a tím i příkonu potřebného pro stejný světelný tok. Vždy je tedy nutné zkontrolovat slibovaný světelný tok, který by měl být alespoň takový, jako nahrazovaná žárovka. Navíc je nutné zohlednit barvu (teplotu) světla a směrovou vyzařovací charakteristiku.

• zářivka
• LED žárovka
• nahrazování žárovek
• plánované zastarávání
• Edisonův závit

• Šťastný J., Remek B.: Autoelektrika a autoelektronika, T.Malina nakladatelství 2003, ISBN 80-86293-02-5.
• Habel Jiří: Světelná technika a osvětlování, FCC Public 1995, ISBN 80-901985-0-3.
• LÁNÍČEK, Robert. ELEKTRONIKA - obvody, součástky, děje. Praha: BEN - technická literatura, 1998. ISBN 80-86056-25-2. Kapitola 2.5, s. 77–78.

• Obrázky, zvuky či videa k tématu žárovka na Wikimedia Commons
• Slovníkové heslo žárovka ve Wikislovníku
• Od klasických až po LED žárovky ElektroTrh.cz, 23. únor 2012