Klasifikace světelných zdrojů. Část 2. Výbojky pro vysoký a nízký tlak

Klasifikace světelných zdrojů. Část 1. Žárovky a halogenové žárovky

Zářivky

Zářivky jsou nízkotlaké plynové výbojky, ve kterých se v důsledku plynového výboje ultrafialové záření neviditelné pro lidské oko přeměňuje fosforovým povlakem na viditelné světlo.

Zářivky jsou válcová trubice s elektrodami, do kterých jsou čerpány rtuťové páry. Působením elektrického výboje rtuťové páry vyzařují ultrafialové paprsky, které zase způsobují, že fosfor usazený na stěnách trubice vyzařuje viditelné světlo.

Zářivky poskytují měkké, rovnoměrné světlo, ale rozložení světla v prostoru je obtížně řiditelné kvůli velké ploše záření. Lineární, prstencové, U a kompaktní zářivky se liší tvarem. Průměry trubek jsou často uváděny v osminách palce (např. T5 = 5/8 « = 15,87 mm). V katalozích lamp jsou průměry obvykle uváděny v milimetrech, například 16 mm pro lampy T5.Většina žárovek má mezinárodní standard. Průmysl vyrábí asi 100 různých standardních velikostí univerzálních zářivek. Nejběžnější výbojky o výkonu 15, 20,30 W pro napětí 127 V a 40,80,125 W pro napětí 220 V. Průměrná doba hoření výbojky je 10 000 hodin.

Fyzikální vlastnosti zářivek závisí na okolní teplotě. To je způsobeno charakteristickým teplotním režimem tlaku rtuťových par ve výbojce. Při nízkých teplotách je tlak nízký, takže existuje příliš málo atomů, které se mohou účastnit procesu záření. Při příliš vysoké teplotě vede vysoký tlak par ke stále větší samoabsorpci produkovaného UV záření. Při teplotě stěny baňky cca. Výbojky při 40°C dosahují maximálního indukčního napětí jiskrového výboje a tím i nejvyšší světelné účinnosti.

Výhody zářivek:

1. Vysoká světelná účinnost, dosahující 75 lm / W

2. Dlouhá životnost, až 10 000 hodin u standardních žárovek.

3. Možnost mít zdroje světla různého spektrálního složení s lepším podáním barev pro většinu typů žárovek

4. Relativně nízký (i když vytvářející odlesky) jas, což je v některých případech výhoda

Hlavní nevýhody zářivek:

1. Omezený výkon jednotky a velké rozměry pro daný výkon

2. Relativní složitost inkluze

3. Nemožnost napájení lamp stejnosměrným proudem

4. Závislost charakteristik na okolní teplotě. Pro klasické zářivky je optimální okolní teplota 18-25 C.Při odchylce teploty od optima se snižuje světelný tok a světelná účinnost. Při teplotách pod +10 C není zaručeno vznícení.

5. Periodické pulsace jejich světelného toku s frekvencí rovnou dvojnásobné frekvenci elektrického proudu. Lidské oko si tyto světelné oscilace v důsledku zrakové setrvačnosti nevšimne, ale pokud se frekvence pohybu součásti shoduje s frekvencí světelných pulzů, může se jevit jako nehybná nebo se vlivem stroboskopického efektu pomalu otáčet v opačném směru. V průmyslových prostorách proto musí být zářivky zapínány v různých fázích třífázového proudu (pulzace světelného toku bude v různých půlperiodách).

Při označování zářivek se používají tato písmena: L — zářivka, D — denní světlo, B — bílá, HB — studená bílá, TB — teplá bílá, C — zlepšená propustnost světla, A — amalgám.

Pokud trubici zářivky „stočíte“ do spirály, získáte CFL – kompaktní zářivku. CFL se svými parametry blíží lineárním zářivkám (svítivost až 75 lm / W). Jsou primárně určeny k nahrazení žárovek v široké škále aplikací.

Obloukové rtuťové výbojky (DRL)

Označení: D — oblouk R — rtuťová L — žárovka B — rozsvítí se bez předřadníku

Obloukové rtuťové zářivky (DRL)

Rtuťové křemenné zářivky (DRL) se skládají ze skleněné baňky potažené luminoforem na vnitřní straně a křemenné trubice umístěné uvnitř baňky, která je naplněna vysokotlakými rtuťovými parami. Pro zachování stability vlastností fosforu je skleněná baňka naplněna oxidem uhličitým.

Pod vlivem ultrafialového záření generovaného ve rtuťově-křemenné trubici svítí fosfor, což dává světlu určitý namodralý odstín a zkresluje skutečné barvy. K odstranění této nevýhody se do složení fosforu zavádějí speciální složky, které částečně korigují barvu; tyto lampy se nazývají DRL lampy s chrominanční korekcí. Životnost lamp je 7500 hodin.

Průmysl vyrábí lampy o kapacitě 80,125,250,400,700,1000 a 2000 W se světelným tokem od 3200 do 50 000 lm.

Výhody DRL lamp:

1. Vysoká světelná účinnost (až 55 lm / W)

2. Dlouhá životnost (10 000 hodin)

3. Kompaktnost

4. Není kritické pro podmínky prostředí (kromě velmi nízkých teplot)

Nevýhody DRL lamp:

1. Převaha modrozelené části ve spektru paprsků, která vede k nevyhovujícímu podání barev, což vylučuje použití lamp v případech, kdy jsou předmětem diskriminace lidské tváře nebo lakované povrchy.

2. Schopnost pracovat pouze na střídavý proud

3. Nutnost zapnout přes předřadnou tlumivku

4. Doba trvání zapalování při zapnutí (asi 7 minut) a začátek opětovného zapalování po i velmi krátkém přerušení napájení lampy až po vychladnutí (asi 10 minut)

5. Pulzující světelný tok, větší než u zářivek

6. Výrazné snížení světelného toku ke konci služby

Kovové halogenidové výbojky

Obloukové metalhalogenidové výbojky (DRI, MGL, HMI, HTI)

Značení: D — oblouk, R — rtuť, I — jodid.

Kovové halogenidové výbojky -jedná se o vysokotlaké rtuťové výbojky s přísadami jodidů kovů nebo jodidů vzácných zemin (dysprosium (Dy), holmium (Ho) a thulium (Tm), dále komplexní sloučeniny s halogenidy cesia (Cs) a cínu (Sn). Tyto sloučeniny se rozkládají v centrálním výbojovém oblouku a kovové páry mohou stimulovat emisi světla, jehož intenzita a spektrální rozložení závisí na tlaku par halogenidů kovů.

Navenek se metalogenní výbojky liší od výbojek DRL nepřítomností fosforu na baňce. Vyznačují se vysokou světelnou účinností (až 100 lm/W) a výrazně lepším spektrálním složením světla, ale jejich životnost je výrazně kratší než u DRL výbojek a spínací schéma je složitější, protože kromě balastní tlumivka, obsahuje zapalovací zařízení.

Časté krátkodobé zapínání vysokotlakých výbojek zkracuje jejich životnost. To platí pro studené i teplé starty.

Světelný tok prakticky nezávisí na teplotě prostředí (mimo svítidlo). Při nízkých okolních teplotách (do -50 °C) je nutné použít speciální zapalovací zařízení.

HMI lampy

Výbojky HTI s krátkým obloukem — metalhalogenidové výbojky se zvýšeným zatížením stěny a velmi krátkou vzdáleností mezi elektrodami mají ještě vyšší světelnou účinnost a barevné podání, což však omezuje jejich životnost. Hlavní oblastí použití výbojek HMI je scénické osvětlení, endoskopie, kino a fotografování za denního světla (teplota barev = 6000 K). Výkon těchto lamp se pohybuje od 200 W do 18 kW.

Pro optické účely byly vyvinuty halogenidové výbojky HTI s krátkým obloukem s malými mezielektrodovými vzdálenostmi. Jsou velmi světlé. Proto se primárně používají pro světelné efekty, jako jsou poziční světelné zdroje a v endoskopii.

Vysokotlaké sodíkové (HPS) výbojky

Značení: D — oblouk; Na – sodík; T — trubkový.

Vysokotlaké sodíkové výbojky (HPS) jsou jednou z nejúčinnějších skupin zdrojů viditelného záření: mají nejvyšší světelnou účinnost ze všech známých plynových výbojek (100-130 lm/W) a mírné snížení světelného toku s dlouhým životnost . U těchto svítidel je uvnitř válcovité skleněné baňky umístěna výbojka z polykrystalického hliníku, která je inertní vůči parám sodíku a dobře propouští jeho záření. Tlak v potrubí je asi 200 kPa. Délka práce — 10-15 tisíc hodin. Extrémně žluté světlo a odpovídající nízký index podání barev (Ra = 25) umožňují jejich použití v místnostech, kde jsou lidé, pouze v kombinaci s jinými typy svítidel.

Xenonové výbojky (DKst)

Obloukové xenonové výbojky DKstT s nízkou světelnou účinností a omezenou životností se vyznačují spektrálním složením světla nejbližším přirozenému dennímu světlu a nejvyšším jednotkovým výkonem ze všech světelných zdrojů. První výhoda se prakticky nevyužívá, protože se lampy nepoužívají uvnitř budov, druhá určuje jejich široké využití pro osvětlení velkých otevřených prostor při montáži na vysoké stožáry. Nevýhody lamp jsou velmi velké pulzace světelného toku, přebytek spektra ultrafialových paprsků a složitost zapalovacího obvodu.