Kaarilamppu

Kaarilamppu eli kaarivalo on vanhin olemassa oleva sähkölampputyyppi. Kaarilamppu on nykyään erittäin harvinainen lamppu, ja sitä käytetään vain erityisissä käyttökohteissa.

Nykyaikainen 15 kilowatin volframielektrodinen ksenonkaarilamppu.

Toiminta ja rakenne

Vanhanaikainen hiilipuikoilla toimiva kaarilamppu avattuna ja toiminnassa.

Vanhanaikainen kaarilamppu avattuna. Kuvassa näkyvät hiilielektrodit, palotila ja elektrodien etäisyyttä säätelevä koneisto.

Alkuperä

Kaarilampun keksi englantilainen tiedemies Sir Humphry Davy varhain 1800-luvulla. Tarkat vuosiluvut 1802, 1805, 1807 ja 1809 ovat oletuksia, sillä hänen jälkeenjääneet muistiinpanonsa ovat aikamääritysten suhteen epämääräisiä. Hän havaitsi, että jos kahteen hiilipuikkoon johdetaan voimakas sähkövirta, niiden välille syttyvä valokaari muodostaa poikkeuksellisen voimakasta ja puhtaanvalkoista valoa. Kaarilampun toiminta perustuu siis nimensä mukaisesti valokaareen.^lähde?

Vuonna 1846 Fredrick Hale Holmes patentoi valokaarilampun. Laitettaan hän oli kehitellyt työskennellessään Brysselissä. Englannissa hän esitteli laitteensa Michael Faradaylle, joka oivalsi valaisimen käyttökelpoisuuden majakoissa. Ensimmäinen valo asennettiin South Forelandin majakkaan 1858.

Suomessa kaarilamppua kokeiltiin ensimmäisen kerran 10. joulukuuta 1877 valtionrautateiden konepajalla Helsingissä. Seuraavana vuonna 1878 Carl Kämpin Kaivopuistossa sijainneen ravintolan puutarhaa valaistiin kahden kuukauden ajan kaarilampuilla.

Rakenne

Alun perin kaarilamput toimivat juuri hiilielektrodeilla, jotka kuitenkin paloivat nopeasti loppuun. Tätä varten kaarilamppuihin kehitettiin mekanismi, jolla elektrodien etäisyyttä toisistaan voitiin säätää, ja aina hiilten palaessa niitä voitiin säätönupeista siirtää lähemmäs toisiaan.

Käytettävyyden kannalta olennainen parannus oli hiilielektrodien sulkeminen jalokaasutäytteisiin lasiputkiin, jotka lisäsivät lampun käyttöikää jopa sataan käyttötuntiin. Lasiputkessa olevat kaarilamput olivat myös helpompia käsitellä ja niiden täyttäminen jalokaasulla esti hiilten reagoimisen hapen kanssa ja varsinaisen palamisen.

Lasiputket myös absorboivat valokaarten muodostaman, silmille vaarallisen ultraviolettisäteilyn osittain tai kokonaan pois.

Nykyaikaisissa kaarilampuissa elektrodit ovat volframia, joka kestää sulamatta ja muotoaan muuttamatta valokaaren muodostaman useiden tuhansien asteiden lämpötilan.

Sytytys

Kaarilampun syttyminen edellyttää elektrodien välisen kaasun ionisoitumisen, jotta se voi johtaa sähköä ja näin muodostaa valokaaren.

Ionisoituminen ja sytyttäminen saadaan aikaan kuristimella, joka on kytkettynä sarjaan elektrodeille menevän virtapiirin kanssa. Kuristimelle johdetaan aluksi matalampi jännite, joka katkaistaan, ja näin kuristimen rautasydämeen muodostuneen magneettikentän romahtaminen indusoi kuristimen käämiin suurjännitepiikin, joka muodostaa kipinän elektrodien välille.

Näin muodostunut kipinä ionisoi elektrodien välissä olevan kaasun jolloin valokaari voi syttyä ja elektrodeille johdetaan suurempi, useiden kilovolttien suuruinen jännite, joka ylläpitää muodostunutta valokaarta.

Käyttö

Merenkulku

Varhaiset kaarilamput mahdollistivat muun muassa ensimmäisten kunnollisten valonheitinten rakentamisen ja niitä alettiin käyttää muun muassa merenkulussa merkkivaloina. Samoin joissakin majakoissa kokeiltiin kaarilampun käyttöä valonlähteenä, nämä kokeilut yleensä päättyivät lyhyeen: sähkön tuotanto vaati oman sähkövoimalan, koska yleistä sähköverkkoa ei vielä ollut ja höyrykäyttöisen sähkövoimalan käyttö ja rakentaminen olisi tullut kohtuuttoman kalliiksi. Höyrylaivoissa kaarilamppujen käyttö ei puolestaan ollut ongelmallinen, koska aluksiin voitiin helposti asentaa ylimääräinen valonheittimille sähköä tuottava, generaattoria käyttävä voimakone.^lähde?

Kaarilamppujen kehittyessä ne suorastaan mullistivat niin talvisen merenkulun kuin luotsienkin työskentelyn: 1900-luvun alussa niitä alettiin asentaa ensin majakkalaivoihin ja sittemmin myös tarkastusaluksiin.^lähde?

Muu käyttö ja kaarilamppu nykyisin

1880-luvun jälkipuolella kaarivalolla toimivat valonheittimet alkoivat yleistyä muissakin käyttökohteissa. Nykyisin hiilielektrodiset kaarilamput ovat poistuneet käytöstä, mutta kohteissa, joissa tarvitaan erittäin kirkasta ja valkoista valoa, kuten esimerkiksi elokuvaprojektorit, käytetään edelleen volframielektrodisia, jalokaasutäytteisiä kaarilamppuja.^lähde?

Kaarilamppujen tilalle on kuitenkin esimerkiksi katuvalaisimissa tulleet nykyaikaiset voimakasvaloiset kaasupurkauslamput, jotka ovat toimintaperiaatteensa puolesta eräällä tavalla varsinaisen kaarilampun jälkeläisiä.^lähde? Sittemmin ne on 2010-luvulta alkaen korvattu led-lampuilla.

Katso myös

• Sähkövalo

Lähteet

• Laurell, Seppo: Aalloilla keinuvat majakat, luku "Majakkalaiva Kemin tarina". Merenkulkuhallitus, 1988 ISBN 951-49-0940-2
• Talvitie, Arvi: Lyhyt kemian oppikirja, WSOY, 1939 (vuosi?)

Aiheesta muualla

• Kuvia tai muita tiedostoja aiheesta Kaarilamppu Wikimedia Commonsissa

• YouTube.com - Voimakas ksenonkaarilamppu toiminnassa elokuvaprojektorin valaisimena
• Arc Lamps, Edison Tech Center

Valonlähteet

Luonnollinen	Luminesenssi - Taivaankappaleet - Salama - Tuli
Palaminen	Kynttilä - Lyhty - Kalkkivalo - Kaasuvalaistus - Öljylamppu - Öljytuikku - Argand-lamppu - Bude-lamppu - Carcel-lamppu
Hehkuminen	Hehkulamppu - Halogeenilamppu - Nernst-lamppu - PAR-lamppu - Tilley-lamppu - Voimavalolyhty
Fluoresenssi	Loistelamppu - Energiansäästölamppu - Induktiolamppu
Valokaari	Kaarilamppu - Jablotškovin kynttilä
Kaasupurkauslamppu	Suurpainenatriumlamppu - Pienpainenatriumlamppu - Monimetallilamppu - Elohopeahöyrylamppu - Ksenonlamppu - Hohtolamppu
Muut	hohtodiodi (LED) - Rikkiplasmalamppu - Plasmapallo