Улучшение характеристик нити шло по направлению повышения термостойкости материала. Первоначально использовались различные угли на основе бамбука, хлопка и т.д. К концу XIX века светоотдача таких лампочек составляла 3 люмен/ватт. Затем стали использовать различные тугоплавкие материалы. Так Ауэр предлагает лампу с осмиевой спиралью (Тпл = 2700oС), пытались использовать тантал с температурой плавления 2996oС эффективность которого в лампах составляла 7 люмен/ватт, а ряд изобретателей, в том числе Лодыгин, пытались применять для этих целей вольфрам. Однако только после того, как Кулиджу удалось получить ковкий вольфрам лампочки накаливания уверенно обошли газовые рожки и дуговые лампы.
И до сих пор, несмотря ни на что, лампы накаливания пока еще составляют большую часть используемых в мире источников света .
Галогенные лампы накаливания
Серьезным шагом в развитии ламп накаливания явилось открытие галогенного цикла. Еще в 1949 году фирма OSRAM подала заявку на выдачу патента на галогенные лампы накаливания. Однако настоящий технический прорыв произошел только в 1959 году на фирме General Electric. Название этих ламп объясняется использованием в них галогенов (солей), йода или брома в качестве газов-наполнителей. Галогенный цикл в лампе предотвращает осаждение испарившегося со спирали накаливания вольфрама на внутренние стенки колбы, что обычно происходит у обычной лампы накаливания в течение ее срока службы. Во время работы лампы вольфрам и галоген соединяются, и испарившийся вольфрам осаждается на спираль. Галоген внутри лампы действует как чистильщик окон, поэтому колба лампы остается прозрачной.
Галогенные лампы накаливания, как и обычные лампы накаливания, излучают тепло, однако их рабочая температура составляет около 2800oС. В результате этого они излучают более белый свет, имеют более высокую световую отдачу - до 25 люменов/Ватт и более длительный срок службы, составляющий от 2000 до 4000 часов.
Газоразрядные лампы
Газоразрядные лампы являются родственниками дуговых. Это большое семейство ламп, в которых разряд происходит между электродами в атмосфере какого-либо газа, или пара. Разряд вызывает ионизацию газа, то есть возникает плазма, которая и является рабочим органом системы. Однако, в отличии от дуговых, в газоразрядной лампе используется «тлеющий» разряд. В результате, температура и энергопотребление таких ламп существенно ниже.
Газовый разряд в газах вызывают излучение видимого света, спектр которого зависит от использованного газа.
Самым распространенным примером таких ламп является люминисцентные лампы «дневного света», где излучателем света являются пары ртути. При этом генерируется УФ излучение, которое преобразовывается люминофором в видимый свет.
Люминесцентные лампы накаливания обеспечивают световую отдачу от 30-50 лм/Вт. Они имеют довольно большой срок службы, до 20000 часов.
Компактные люминесцентные лампы
Основная особенность устройства компактных люминесцентных ламп состоит в придании различными способами разрядной трубке таких форм, которые бы обеспечили резкое снижение длины лампы. Кроме того, большинство маломощных ламп, предназначенных для замены ламп накаливания, устроены таким образом, что могут непосредственно или через адаптер ввёртываться в резьбовой патрон.
Срок службы у большинства ламп составляет 10000 ч, т.е. в 10 раз выше, чем у ламп накаливания. Энерго-экономичность - одно из главных преимуществ КЛЛ по сравнению с лампами накаливания. Компактные люминесцентные лампы соединили в себе лучшие свойства, присущие лампам накаливания и обычным люминесцентным лампам, и начинают постепенно вытеснять эти источники из традиционных областей их применения в жилых домах и общественных зданиях.
Однако у люминесцентных ламп есть очень существенный и непреодолимый недостаток: они используют пары ртути (в очень малых количествах, от 40 до 70 мг). Эта доза не нанесет много вреда, даже если лампа разбилась. Но если постоянно подвергаться пагубному воздействию паров ртути, то они будут накапливаться в организме человека, нанося вред здоровью. Поэтому, в последнее время, появилась тенденция к ограничению применения люминесцентных ламп.
Безэлектродные лампы
Безэлектродная лампа работает на высокочастотном излучении устройства, называемого магнетрон и расположенного за рефлектором. СВЧ-излучение создает электромагнитное поле, приводя, таким образом, к возникновению плазмы с длиной волны, определяемой газовым наполнением.
Сейчас получили распространение лампы, заполненные парами серы . Можно выделить такие достоинства СВЧ- световых приборов на основе безэлектродных серных ламп, как:
- повышенная световая отдача (~100 лм/Вт), обеспечивающая возможность энергосбережения;
- сплошной квази-солнечный спектр области излучения с резко пониженным уровнем УФ- и ИК-излучения, максимум спектральной плотности мощности которого практически совпадает с максимумом кривой "видности" человеческого глаза, т.е. естественная (неискаженная) цветопередача;
- малые габариты, высокая яркость и симметричность формы светящего тела, облегчающая оптимизацию оптических систем и, в частности, фокусировку потока области излучения ;
- большая долговечность лампы - несколько десятков тысяч часов;
- экологическая "чистота" собственно излучения и материалов горелки;
- возможность регулировки силы света путем изменения уровня мощности СВЧ-накачки.
Светодиоды
Светодиоды (LED - light-emitting diode) - полупроводниковый элемент, который при подаче напряжения в "прямом смещении" ("плюс" источника питания подаётся на анод, "минус" - на катод) излучает монохроматический, некогерентный (в отличие от полупроводникового лазера) свет. Цвет свечения зависит от применяемого при производстве светодиода полупроводника (в большей степени - от используемых примесей при их производстве) и сегодня охватывает весь видимый спектр, захватывая инфракрасный, а в последних разработках - даже ультрафиолетовый.
В силу высокого КПД и низких рабочих токов и напряжений светодиоды - отличный материал для изготовления автономных источников света. В компактных фонарях они не имеют себе равных и со временем, скорее всего, полностью вытеснят из этого сектора лампы накаливания.
Начиная с 80-х годов, по всему миру исследуются возможности применения органических светодиодов (OLED). Эти светодиоды состоят из органических химических веществ, которые при подаче на них напряжения начинают светиться желтым, зеленым, красным или синим цветом. При этом используются такие естественные процессы, как флуоресценция и фосфоресценция. Таким образом, при рассмотрении истории развития источников света мы видим примеры реализации различных законов развития технических систем. Натриевая низкого давления.