nického pokroku
Keď praskne žiarovka a nemáme doma náhradnú, je to mrzuté. Ešte horšie je, keď vypnú prúd a prestanú svietiť žiarovky v celom byte. Najprv príde šok z tmy, potom po pamäti nahmatáme sviečku a zápalky. Veď ľudstvo si nesvietilo odvždy elektrinou. No tak sme si už na ňu zvykli, že bez elektriny sme úplne bezradní a nevieme si predstaviť, ako to naši predkovia vydržali síce s romantickými, ale s nepraktickými sviečkami.
Používanie žiarovky je nielen veľmi výhodné, ale aj jednoduché, veď vymeniť žiarovku dokáže každý laik. Navyše, výberom správnej žiarovky si môžeme vytvoriť v izbe žiaducu náladu. Dáte do lampy napríklad červenú a hneď je to iné. Hoci úspornejšie žiarivky a takzvané halogénky sú už pár rokov na trhu, možno patríte k tým zarytým konzervatívcom, ktorí dodnes vytrvalo kupovali nemoderné klasické žiarovky hruškového tvaru. Od septembra však už nebudete. Respektíve, budete si môcť ešte nejaký čas nakúpiť z existujúcich zásob, ale ak sa všetky minú, máte smolu. Klasickej žiarovke odzvonilo, vyrábať sa už nebude. Ako spievala legendárna česká skupina Golden Kids - Časy se mění...
Unikátny vynález
Žiarovku každý z nás dobre pozná, nachádza sa určite v každej domácnosti. Princíp jej fungovania sme si osvojili v škole na hodinách fyziky a preto by sme mali vedieť, že je to tepelný zdroj svetla, ktorý vyžaruje z vlákna rozžeraveného prechodom elektrického prúdu. Vlákno sa dnes vyrába z volfrámu práškovou metalurgiou. Žiarovky do príkonu 25 wattov majú v banke vákuum, žiarovky nad 25 wattov sú plnené nezlúčivým plynom - kryptónom, dusíkom a podobne. Teplota vlákna je 2000 - 2600 stupňov Celzia. Bežné osvetľovacie žiarovky majú závitovú päťku či päticu - takzvaný Edisonov závit.
Thomas Alva Edison je totiž - ako je všeobecne známe - vynálezcom žiarovky. Vlastne, o autorstvo tohto vynálezu sa delí s Josephom Swanom z Newcastle, z Veľkej Británie, ktorý vynašiel žiarovku nezávisle od Edisona v roku 1878. Ešteže nemal Edison s vynálezmi rovnakú smolu ako Jára Cimrman, ktorému každý patent pred nosom vyfúkli. A tak môžeme povedať, že v rovnakom roku ako Swan v Británii, vynašiel žiarovku aj Edison v USA a na celom svete sa vynález žiarovky spája s jeho menom. Prvé pokusy o zostrojenie žiarovky sa však objavili už v roku 1854, keď prvý odporový zdroj svetla vytvoril nemecký hodinár Henrich Göbel.
Ruské svetlo
Aby sme boli spravodliví, mali by sme spomenúť aj Pavla Nikolajeviča Jabločkova, Rusa žijúceho vo Francúzsku, ktorý v marci roku 1876 vynašiel predchodkyňu žiarovky, takzvanú oblúkovú lampu. Svoj vynález predviedol o dva roky na parížskej Svetovej výstave. Hovorilo sa mu „ruské svetlo" a vyžaroval elektrický oblúk horiaci medzi dvoma elektródami.
Jabločkov vyriešil novým spôsobom najmä polohu uhlíkov, medzi ktorými elektrina preskakovala a ktoré boli predtým kameňom úrazu. Počas horenia ich bolo treba zložito približovať k sebe. Legenda vraví, že toto riešenie mu napadlo po tom, čo v parížskej kaviarni náhodou položil vedľa seba dve ceruzky a došlo mu, že takto - teda napevno vedľa seba, nie proti sebe - by mali byť umiestnené dve elektródy, aby sa nemuseli pri horení neustále posúvať. Ruské svetlo svietilo necelú hodinu a potom sa uhlíky vypálili, bol to však svetový rekord v dĺžke svietenia elektrinou.
Jabločkov svoj vynález zdokonalil - v lampe sa postupne zapínali štyri sviečky po tom, čo vyhorela tá predchádzajúca. V Paríži na skúšku osvetlili jednu ulicu starými plynovými lampami a druhú ruským svetlom. Ľudia boli nadšení, nešli vraj ani do opery, len sa pozerali na čarovné svetlá vychádzajúce z oblúkových lámp.
Vlákno má takmer meter
Edisonova žiarovka funguje teda na princípe odporového zahrievania vodiča elektrickým prúdom, ktorý ním preteká. Pri vysokej teplote vlákno žiarovky žiari ako absolútne čierne teleso v infračervenom a ultrafialovom a viditeľnom spektre. Sklenená banka žiarovky je však pre ultrafialové žiarenie nepriepustná.
Pôvodné Edisonove žiarovky mali uhlíkové vlákno, dnes sa zvyčajne využíva spomínaný volfrám, ktorý lepšie odoláva vysokým teplotám. Volfrámové vlákno je stočené do špirály, ktorá je dlhá asi 2 centimetre. Po roztiahnutí má však vlákno takmer meter. Prechodom elektrického prúdu sa rozžeraví na 2 500 stupňov Celzia, keď volfrám vyžaruje biele svetlo. Aby vlákno nezhorelo, je umiestnené v sklenenej banke, z ktorej je vyčerpaný vzduch. Podtlak by však pri náhodnom rozbití banky spôsobil nebezpečnú implóziu - opak explózie - teda prudké vyrovnanie tlakov smerom dovnútra. Preto býva vákuum nahradené inertným plynom pod nízkym tlakom, napríklad argónom.
Geniálny vynálezca
Thomas Alva Edison sa narodil 11. februára 1847 a zomrel 18. októbra 1931. Bol jedným z najproduktívnejších vynálezcov, na svojom konte má viac než tisíce patentov, ďalšie tisíce zaregistrovali jeho firmy. Medzi jeho najznámejšie vynálezy však patria žiarovka a fonograf - predchodca gramofónu. Edison je aj zakladateľom dodnes vydávaného prestížneho časopisu Science.
Najslávnejšie Edisonove vynálezy vznikli v rokoch 1876 - 1883 v meste Menlo Park v americkom štáte New Jersey. Mesto v roku 1954 premenovali na Edison. Na mieste, kde sa nachádzalo Edisonove laboratórium, v roku 1937 postavili pamätník a otvorili tu Menlo Park Museum, venované Edisonovi.
V roku 1886 sa geniálny vynálezca presťahoval do menšieho mesta West Orange, kde vybudoval rozsiahly areál výskumných pracovísk Glenmont, s celkovou rozlohou 5,5 hektára. Existuje dodnes, ako národná pamiatka Edison National Historical Site.
Čo povedať o Edisonovi ako o človeku? Bol bez náboženského vyznania, vynikal podnikavosťou, pracovitosťou a cieľavedomosťou. Stihol dve manželstvá a v každom počal tri deti. Spoločne so svojou druhou manželkou je pochovaný v Glenmonte vo West Orange, kde strávil podstatnú časť svojho života. V deň, keď mal pohreb, teda 21. októbra 1931, boli na jeho počesť v USA zhasnuté všetky žiarovky.
Thomas nemal ľahké detstvo. Býval často chorý, do školy chodil krátko. Učiteľ o ňom jeho matke povedal, že je hlúpy a spomalený. Už ako chlapec sa veľmi zaujímal o prírodné vedy a keď mal desať rokov, v pivnici domu, v ktorom s rodičmi býval, vybudoval malé chemické laboratórium. Keďže chemikálie boli drahé, musel si na ne zarábať predajom zeleniny a roznášaním novín.
Vo svojich dvanástich rokoch čiastočne ohluchol, príčina nie je známa, ale pravdepodobným dôvodom boli kiahne. Už ako 17-ročný začal vydávať vlastné noviny - The Weekly Herald. Vystriedal rôzne zamestnania a jeho prvé vynálezy ovplyvnila skutočnosť, že pracoval ako telegrafista. Stláčací telegraf, duplexný telegraf a viackanálový automatický telegraf patrili medzi tie prvé, ktoré Edison aj predal. Zarobené desiatky tisíc dolárov investoval do laboratória v Menlo Park. To bolo celosvetovo prvé zariadenie vybudované na vývoj a aplikáciu nových vedeckých poznatkov a technológií.
Tesla
Hoci dnes nám je svietenie žiarovkou a teda elektrickým prúdom úplne samozrejmé, v začiatkoch zavádzania elektrickej energie do života všetko také jasné nebolo. Viedli sa rôzne spory - napríklad, či je lepší jednosmerný alebo striedavý prúd.
Edison bol stúpencom jednosmerného prúdu, druhú možnosť presadzovali Nikola Tesla a George Westinghouse. Edison a jeho zamestnanci chceli verejnosti predviesť nebezpečnosť striedavého prúdu, preto vymysleli a verejne predviedli elektrické kreslo.
V roku 1896 firma Westinghouse Electric Corporation uviedla do prevádzky elektráreň na Niagarských vodopádoch s rozvodným systémom využívajúcim transformátory napätia. Edison teda prehral.
Vždy išiel veľmi pragmaticky za svojím cieľom, usiloval sa využiť vlastné nápady na výrobu predajných produktov. Preto založil rad firiem, v ktorých zamestnával veľa nadaných ľudí. Sám ich starostlivo vyberal. Najslávnejším zamestnancom Edisonových firiem bol práve Nikola Tesla, jeho odporca v otázke využitia jednosmerného prúdu.
Asi najvýznamnejšou Edisonovou firmou je Edison General Electric Company, ktorú založil v roku 1878. V roku 1892 sa zmenila na spoločnosť General Electric a dnes je jednou z najväčších nadnárodných svetových firiem.
Spomeňme ešte filmové študio Black Maria v New Jerseym založené v roku 1893 alebo Edison Botanic Research Company, ktorá od roku 1927 hľadala náhradu prírodného kaučuku.
Jedna z firiem, Edison Illuminating Company, zas od roku 1891 zamestnávala neskoršieho automobilového magnáta Henryho Forda. Až do Edisonovej smrti bol jeho veľmi dobrým priateľom.
A v továrni Edison Machine Company začal svoju prax absolvent Vysokej školy technickej (dnes ČVUT, České vysoké učení technické) Emil Kolben, ktorý sa neskôr stal jedným z najvýznamnejších česko-slovenských podnikateľov. Spolu s Čeňkom Daňkom založili spoločnosť ČKD, čiže Českomoravská - Kolben - Daněk. Mimochodom, ak vám v tejto súvislosti zišlo na um cimrmanovské predstavenie Vizionář, vaša asociácia je správna.
Čo bude zajtra?
Štandardné žiarovky sa doteraz vyrábali v hodnotách príkonu 25, 40, 60, 75, 100 a 150 wattov. Svetelný tok klasickej žiarovky je pre 25-wattovú žiarovku 230 lúmenov (lm), 100-wattovú 1300 lúmenov. Merný výkon žiarovky vyjadruje jej účinnosť - je to pomer svetelného toku a príkonu. Pre 25-wattovú žiarovku to predstavuje 9,2 lm/W, pre 100-wattovú 13 lm/W. Silnejšie žiarovky majú teda vyššiu účinnosť. Priemerná životnosť žiaroviek je približne tisíc hodín. Sklená banka má dve základné úpravy - číru a matnú. Prvá poskytuje ostré, druhá rozptýlené svetlo. Klasické žiarovky plnili často aj dekoratívne účely - vyrábali sa v rôznych farbách a tvaroch. Na elektrickú sieť sa pripájali pomocou normalizovaného kovového závitu E 27 alebo E 14.
Žiarovka spotrebuje len časť príkonu na svetlo, až 92 percent energie sa vyžiari v iných spektrách a ako teplo, preto je jej používanie také neefektívne. Úsporné svietidlá, ktoré klasickú žiarovku z rozhodnutia Rady Európskej únie nahradia, stoja síce o čosi viac, ale odborníci sľubujú 30až 80-percentnú úsporu za spotrebovanú energiu. Inak povedané, pri kúpe modernej žiarovky či žiarivky siahnete síce trochu hlbšie do vrecka, ale klesnú vám účty za elektrinu
Žiarovky budú z pultov miznúť postupne. Od prvého septembra tohto roku odídu matné žiarovky a číre s príkonom nad 100 wattov. O rok neskôr sa rozlúčime so žiarovkami s príkonom nad 75 wattov, ďalší rok padnú za obeť tie s príkonom nad 60 wattov a v septembri 2012 definitívne z nášho života odídu všetky klasické žiarovky triedy C. Na scénu nastúpia nové, efektívnejšie halogénové žiarovky, kompaktné žiarivky a polovodičové LED svietidlá. Európska únia sa takto rozhodla odľahčiť rozvodné siete a znížiť emisiu skleníkových plynov.
Aká bude náhrada?
Ak ste si na klasické žiarovky skrátka zvykli a nie a nie sa s nimi rozlúčiť, najviac vám budú vyhovovať zrejme halogénové žiarovky, ktoré majú rovnaký tvar ako ich predchodkyne, s ktorými sa lúčime. Tiež majú päťkový závit a vyrábajú svetlo úplne zhodné s tým, ktoré používame desaťročia. Jediný rozdiel bude okrem vyššej ceny vo vlákne zapuzdrenom v dvoch sklenených bankách namiesto jednej. Len pre vašu informáciu, 70-wattová halogénová žiarovka, ktorá nahradí 100-wattovú obyčajnú žiarovku za 33 centov, vás vyjde na dve eurá. Počas jej 2000-hodinovej životnosti tak ušetríte energiu za 7,84 eura a investícia sa vám vráti po 520 hodinách svietenia.
Ďalšou možnosťou budú kompaktné žiarivky, ktoré by sa dali označiť ako zmenšenina pomerne nesympatických kancelárskych neóniek. Kvalita svetla v tomto prípade za obyčajnými žiarovkami zaostáva, no ponuka je pestrá a nie je problém nájsť vhodnú žiarivku do každej lampy. Mimochodom, lampy. Aj tie budete musieť postupne vymeniť. Aby sa skutočná životnosť priblížila tej, ktorú uvádza výrobca, mali by ste vyhodiť lampy s uzavretými tienidlami, pretože žiarivky sa v nich prehrievajú a predčasne zlyhávajú. Pamätajte, že ich nevýhodou je dlhší štart a obmedzený počet zapnutí, preto nie sú vhodné do miestností, kde sa svieti len krátko. Úspora energie, ktorú dosahujú, je až 80 percent.
Pre vašu predstavu - za kvalitnú 20-wattovú kompaktnú žiarivku, ktorá je náhradou za obyčajnú stowattovú žiarovku, zaplatíte 6,50 eura. Pri 8000 hodinovej životnosti ušetríte teda energiu za 83 eur, čiže investícia sa vám vráti po 620 hodinách svietenia. No a keď chcete ušetriť ešte viac, kúpte si takzvanú LED žiarovku. Problém je, že ju zatiaľ až tak bežne nedostať a zo spomínaných možností najviac zaťaží vašu peňaženku. Navyše, svetelný výkon LED žiarovky je obmedzený, preto nahradí skôr trvalé osvetlenie na chodbách a schodištiach, prípadne ju využijete ako doplnkové osvetlenie v obývačke. S náhradami za viac ako 40-wattovú žiarovku sa stretnete iba zriedkavo.
Tak teda zbohom!
Zbohom, žiarovka! Od septembra sa výroba klasickej žiarovky síce končí, ale vy sa môžete vybrať do obchodov a z nostalgie si rýchlo nakúpiť staré žiarovky len tak, pre radosť, pretože obchodníci ich budú ešte chvíľu predávať. Môžete si nimi nejaký čas svietiť, alebo ich budete ukazovať svojim vnúčatám ako raritu, aby videli, čím sa kedysi svietilo. Napríklad v Nemecku, v Maďarsku či v Rakúsku sa už ľudia na obchody s klasickými žiarovkami vrhli. Nás Slovákov zatiaľ ešte tento „problém" netrápi, v obchodoch zvýšený záujem po tomto sortimente nezaznamenali. Niektorí naši predajcovia dokonca avizovali, že klasické žiarovky od septembra stiahnu z predaja.
Čo sa zmení? Zrejme nebudete musieť tak často meniť žiarovku, aj keď ste tento úkon zvládali bravúrne. A odteraz žiarovky už nebudú halierovou či centovou záležitosťou. Ak ste sa ku klasickým žiarovkám až citovo pripútali, máte iba dve možnosti: buď si tajne založíte malú fabriku na ich výrobu, alebo sa vyberte do „zaostalejších" krajín. U nás už totiž budeme svietiť iba na úrovni, európsky. Kedysi sme o úplnej elektrifikácii iba snívali. Napríklad Lenin - „elektrifikované Rusko už žiari v jeho snoch" - hovorilo sa v jednej básni. Komu by bolo vtedy napadlo, že elektrina v domácnostiach bude raz úplnou samozrejmosťou a žiarovka sa vo svojom vývoji priblíži k dokonalosti? A čo by na to povedal Thomas Alva Edison, ktorý tento malý svietiaci zázrak vymyslel?
Čo nahradí žiarovky?
Halogénová žiarovka
Je to žiarovka plnená halogénovým plynom, napríklad jódom či brómom. Pri rozžeravení vlákna dochádza k vyrovnanej chemickej reakcii, pri ktorej sa materiál vlákna rovnomerne vyparuje a znova usadzuje na horúcich miestach, čo zabraňuje rýchlemu prehoreniu vlákna. Vďaka tomu môže halogénová žiarovka pracovať na vyšších teplotách, čo vedie k vyššiemu jasu a účinnosti než u klasických žiaroviek. Pretože banka žiarovky pri tomto procese musí byť veľmi horúca, vyrába sa z kremičitého, a nie z normálneho skla, ktoré by pri týchto teplotách bolo príliš mäkké a tekuté.
Azda najvýznamnejším vedľajším prejavom použitia kremičitého skla namiesto normálneho je, že táto žiarovka sa stáva zdrojom UV-B žiarenia, pretože kremičité sklo je pre toto žiarenie, na rozdiel od obyčajného skla, priepustné. Pri nadmernom vystavení sa svetlu halogénovej žiarovky je teda možné sa aj popáliť. Pretože sklo je zvyčajne horúce a existuje nebezpečenstvo požiaru či popálenín, ako aj z dôvodu vystavenia UV žiareniu, sú tieto žiarovky obyčajne chránené filtrom z obyčajného skla, ktoré pohltí väčšinu UV-B žiarenia.
Kremičité sklo môže byť poškodené zamastením dotykom ruky. Zamastením sa totiž zmení štruktúra skla a žiarovka sa po zapnutí pri zahriati spáli. Ak dôjde k dotyku sklenenej banky, má sa očistiť technickým liehom.
Halogénové žiarovky sa často využívajú v automobilových reflektoroch alebo v domácnostiach, keď má byť svetlo sústredené do jedného miesta, takzvané bodové svetlo.
Žiarivka
Je to druh elektrického svetelného zdroja - nízkotlaková ortuťová výbojka, ktorá na premenu elektrickej energie na svetelnú využíva žiarenie tlejivého elektrického výboja v parách ortuti. Samotný výboj vyžaruje neviditeľné ultrafialové žiarenie, ktorým je ožarovaná tenká vrstva vhodného luminoforu, nanesená na vnútornej strane banky žiarivky. Žiarenie excituje molekuly luminoforu, ktoré pri návrate do pôvodného stavu emitujú fotóny viditeľného svetla. Tento jav sa nazýva fluorescencia. Odtiaľ je odvodený aj anglický názov žiarivky - fluorescent lamp.
LED
Prvú prakticky použiteľnú LED diódu vyvinul v roku 1962 kanadský vedec Nick Holonyak.
LED, čiže luminiscenčná dióda, prípadne svetelná alebo elektroluminiscenčná dióda, je polovodičová elektronická súčiastka, ktorá vyžaruje úzkospektrálne svetlo, keď ňou prechádza elektrický prúd v priepustnom smere. Svietiaci efekt je následkom žiarivej rekombinácie elektrón-dierového páru a je formou elektroluminiscencie. Farba vyžarovaného svetla závisí od chemického zloženia použitého polovodičového materiálu.
Najlacnejšie sa vyrábajú infračervené diódy, po nich najlacnejšie svietivé sú červené. Zelené sú asi o 20 percent drahšie ako červené. Modré sú podľa výrobcov aj niekoľkonásobne drahšie ako červené, avšak ich cena v poslednom čase prudko klesá.
