Svar:
Glödlampor och lysrör fungerar på helt olika sätt. I glödlampan är det en tråd som upphettas så att den glöder av en ström. Detta sker mycket snabbt.

I lysröret så sker en urladdning av elektroner som rusar genom en tunn gas. När elektronerna stöter på gasatomerna så blir dessa exciterade och utsänder ljus. Detta ljus omvandlas sedan till andra våglängder i ett (fluoriscerande) skikt på lysrörets insida. Det tar en viss tid innan urladdningen i lysröret har stabiliserats och då kan det bli blinkningar. En del typer av lågenergilampor fungerar i princip som lysrör.

Undersök: Med hjälp av ett gitter eller en enkel spektrometer kan man undersöka ljuset från olika lampor. Vad är det för skillnad på ljuset från en
vanlig lampa och från ett lysrör?
1999-06-27

Svar:
En mycket bra fråga, som är ett av många exempel på att man, om man vill värna om vår miljö, måste ta hänsyn till alla effekter. Tåg är ju till exempel ett mycket energieffektivt och miljövänligt transportmedel, men man måste också ta hänsyn
till exempelvis tunnelbyggande (tänk på Hallandsåsen!) och hur man producerar den ström som tågen behöver.

Lågenergilampor är små kompakta lysrör, som i stället för en glödtråd har en gas i vilken det blir en urladdning. Lågenergilampor innehåller miljöfarliga ämnen (t.ex. kvicksilver), så när de går sönder måste de tas om hand på ett bra sätt.

Lågenergilampor är betydligt dyrare än vanliga lampor, men de varar längre, så kostnaden blir ungefär densamma. Det har ingen betydelse om värmen kommer från lampor eller element - all energi från lamporna utom den lilla del som går ut genom fönstren används till uppvärmning. Dessutom är det ju så att vi behöver mest uppvärmning på vintern när vi även behöver mest ljus. Värmen från utspridda lampor blir även jämnare fördelad i rummet än från enstaka element.

Skulle man då lika gärna kunna använda bara lampor för uppvärmningen? Nej, det skulle bli för dyrt. Visserligen blir energiförbrukningen (det vill säga elräkningen) densamma, men lamporna går sönder efter en tid, medan ett el-element kan användas mycket länge. Dessutom blir det väldigt ljust hela natten, vilket kan vara störande.

Se även Lågenergilampor sprider kvicksilver med soporna.

Ljuskällor

Ljuskällor är konstruktioner som genererar ljus. Det finns flera olika ljuskällor som bygger på varierande fysikaliska fenomen. Nedan är en sammanställning av fördelar och nackdelar med olika ljuskällor. Detaljer om hur de olika ljuskällorna fungerar finns under länk 1, i Wikipedia-artiklarna Glödlampa och Lågenergilampa samt under nyckelordslänkarna nedan.

Eftersom olika ljuskällor skapar ljus på olika sätt (se nedan) så är fördelningen av ljuset med olika våglängd (spektrum) mycket olika, se figuren nedan.

Glödlampa

Mycket gammal och etablerad ljuskälla som är på väg att fasas ut genom EU-bestämmelser (Incandescent_light_bulb).
Glödlampan har en glödtråd (vanligen av wolfram) som ljuskälla. Glödtråden omges av en skyddande gas (vanligen en ädelgas) 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 (temperaturstrålning) som avger ljus och värme.

++ billig

+ behagligt, varmt ljus

- dålig ljuseffektivitet, c:a 2% (ger mycket värme, Incandescent_light_bulbEfficiency_comparisons)


Lysrör

Etablerad ljuskälla i vissa miljöer, speciellt offentliga (Fluorescent_lamp). Lysrör är en elektrisk ljuskälla som joniserar argon och kvicksilverånga för att bli elektriskt ledande varvid UV-ljus skapas. UV-ljuset exciterar elektroner i det fluorescerande pulver som är anbragt på glasrörets insida. När den exciterade elektronen återfaller i sin lägre bana avges synligt ljus. Glaskvaliteten i röret förhindrar UV-läckage.

+ relativt billigt

+ bra ljuseffektivitet (c.a 10 gånger bättre än en glödlampa)

+ lång livslängd

+ ljuset kan anpassas för olika behov med olika fluoriscenter

- startar upp långsamt (sekunder)

- kallt ljus

- svåra att reglera ljusstyrkan ("dimma")


LÃ¥genergilampa

Är i princip ett litet lysrör och har därför liknande fördelar och nackdelar (Compact_fluorescent_lamp, Lågenergilampa)

+ relativt billig

+ bra ljuseffektivitet

+ lång livslängd (varierar dock)

- startar upp långsamt (sekunder)

- kallt ljus

- innehåller kvicksilver

- åldras (effektiviteten försämras)

- temperaturkänslig

- kan ej "dimmas"


Halogenlampa

Används mest i tillämpningar där man vill ha en liten ljuskälla, t.ex. bilstrålkastare, spotlight (Halogen_lamp). En halogenlampa är en slags glödlampa som innehåller halogengas, vanligen av jod eller brom. I halogenlampan är temperaturen hos glödtråden högre än i en vanlig glödlampa. Den höga temperaturen gör att glödtråden förgasas till viss del men de gasformiga atomerna sublimerar och återgår till glödtråden i ett kretslopp så att den håller 2-4 gånger längre och ger mer ljus än en glödlampa. Halogenlampans ytterhölje är gjort av värmetåligt kvartsglas och har vanligen ett UV-skydd för att filtrera bort UV-strålning.

+ lite högre ljuseffektivitet än en vanlig glödlampa pga högre temperatur

+ innehåller inga tungmetaller

- relativt dyr

- kräver normalt lågspänning så man behöver en transformator

Lysdiod

Har snabbt etablerat sig som en mycket viktig ljuskälla när problemen högt pris och onjutbart ljus har lösts (Light-emitting_diode). Lysdiod (Light Emitting Diode, LED) är en diod som utstrålar inkoherent monokromatiskt ljus vid en elektriskt framåtriktad spänning. Till skillnad från glödlampor, som kan använda likström eller växelström så kräver lysdioder likström med rätt polaritet (några få volt). När spänningen genom PN-övergången är i rätt riktning, flyter en betydande ström genom dioden. Strömmen säges då vara framåtriktad. Spänningen över lysdioden är i detta tillfälle stabil för en given lysdiod och proportionell mot energin av de utstrålade fotonerna. Speciella konstruktioner (fråga [12571]) kan ge vitt ljus.

+ bra ljuseffektivitet

+ ej stötkänslig

+ mycket lång livslängd även om den tappar i effektivitet

+ innehåller inga tungmetaller

+ kan göras mycket små

+ ljuset kan fokuseras till en stråle utan reflektor

-- mycket dyr än så länge

- kallt ljus

- temperaturkänslig (speciellt för värme)

Översikt över de vanligaste lamptyperna (från Sydsvenska Dagbladet 5/12/09):

Glödlampa Lågenergilampa Halogenlampa LED-lampa

 60W 15W 35W 7-15W

710 lumen 710 lumen 710 lumen 710 lumen

12 lumen/W 50 lumen/W 20 lumen/W 50-100 lumen/W

Se Luminous_efficacy för en översikt av effektiviteten (verkningsgraden) av olika ljuskällor. Se länk 2 och Plasma_lamp för information om plasmalampor.

/Peter Ekström 2003-09-03

Svar:
Precis som Du säger så fungerar lågenergilampor som små
lysrör. Tyvärr är de inte så åskådliga att använda i undervisningen
eftersom man inte ser kretsen inne i lampan.

I ett lysrör så finns det en gas som sänder ut ljus. Detta ljus "har fel färg" för våra ögon,
det är blått och ultraviolett. Därför har man ett skikt på insidan av
röret som "omvandlar ljuset" till en mer röd färg.

Läs Uppslagsordet lysrör i Nationalencyklopedin innehåller en
bra artikel både om lysrör och lågenergilampor.
/GO 1998-11-16

Svar:

a) 5 - 8 %

b) 20 - 40 %

Se länk 1 för detaljerad information om effektiviteten hos olika ljuskällor.

/KS/lpe 2001-12-10

Svar:
Det är svårt att svara på. Från spänningen över röret borde man kunna beräkna energin (och därmed hastigheten) hos de accelererade elektronerna (av storleksordningen 100 eV), men gastrycket är inte försumbart (länk 1) så elektronerna saktas ner genom kollisioner. Det är ju dessa kollisioner som ger upphov till UV-ljus som genom fluorescens (fråga [2439]) ger upphov till det synliga ljuset.

UV-ljuset (från kvicksilver) har våglängden 254 nm. Omräknat till energi i eV är detta

E = hc/(le) = 6.610^-34310⁸/(25410^-91.610^-19) = 4.9 eV

Elektronerna måste alltså ha minst 4.9 eV rörelseenergi. Vi kan räkna ut hastigheten från rörelseenergin med hjälp av det klassiska uttrycket

mv²/2 = 4.91.610^-19 = 7.810^-19 J

Hastigheten blir då 0.004c eller 0.4% av ljushastigheten.

Se vidare länk 1, 2 och Fluorescent_lamp.
/Peter E 2014-09-18

Svar:
Ja, när du inte rör kulan går strömmen genom luften och till jord. Då har det ingen betydelse vilken väg strömmen tar inne i kulan. Du får en massa små urladdningar i alla riktningar.

När du rör kulan går den mesta strömmen genom dig till jord eftersom du leder ström bättre än luft. Du består ju till en stor del av vatten med lösta salter.

Lysröret lyser för att starka elektriska fält accelererar elektroner. Dessa kolliderar med gasen i lysröret varvid molekylerna exciteras (får överskottsenergi). När molekylerna går tillbaka till gruntillståndet utsänds ljus.

Se nedanstående video från LTHs julkalender från 2015.

Se även Plasma_globe och länk 1. Lysrör lyser även upp i det starka elektriska fältet nära en högspänningsledning, se fråga [13608].



LTH-teknologerna Ingrid Odlén, Ina Rehnholm och Johanna Hjalte har genom experiment tagit fram de 24 kortfilmerna i 2015 års julkalender, se länk 2.
/Peter E 2016-02-23