Klasifikácia svetelných zdrojov. Časť 2. Výbojky pre vysoký a nízky tlak

Klasifikácia svetelných zdrojov. Časť 1. Žiarovky a halogénové žiarovky

Žiarivky

Žiarivky sú nízkotlakové plynové výbojky, v ktorých sa v dôsledku plynového výboja ultrafialové žiarenie neviditeľné pre ľudské oko premieňa fosforovou vrstvou na viditeľné svetlo.

Žiarivky sú valcová trubica s elektródami, do ktorých sa čerpá ortuťová para. Pôsobením elektrického výboja ortuťové pary vyžarujú ultrafialové lúče, ktoré následne spôsobujú, že fosfor usadený na stenách trubice vyžaruje viditeľné svetlo.

Žiarivky poskytujú mäkké, rovnomerné svetlo, ale rozloženie svetla v priestore je ťažko kontrolovateľné kvôli veľkej ploche žiarenia. Lineárne, prstencové, U a kompaktné žiarivky sa líšia tvarom. Priemery rúr sa často uvádzajú v osminách palca (napr. T5 = 5/8 « = 15,87 mm). V katalógoch svietidiel sa priemery zvyčajne uvádzajú v milimetroch, napríklad 16 mm pre žiarivky T5.Väčšina lámp má medzinárodný štandard. Priemysel vyrába asi 100 rôznych štandardných veľkostí žiariviek na všeobecné použitie. Najbežnejšie svietidlá s výkonom 15, 20,30 W pre napätie 127 V a 40,80,125 W pre napätie 220 V. Priemerná doba horenia svietidla je 10 000 hodín.

Fyzikálne vlastnosti žiariviek závisia od teploty okolia. Je to spôsobené charakteristickým teplotným režimom tlaku ortuťových pár v lampe. Pri nízkych teplotách je tlak nízky, takže je príliš málo atómov, ktoré sa môžu zúčastniť procesu žiarenia. Pri príliš vysokej teplote vedie vysoký tlak pary k neustále sa zvyšujúcej vlastnej absorpcii produkovaného UV žiarenia. Pri teplote steny banky cca. Svietidlá pri 40°C dosahujú maximálne napätie indukčného iskrového výboja a tým aj najvyššiu svetelnú účinnosť.

Výhody žiariviek:

1. Vysoká svetelná účinnosť, dosahujúca 75 lm / W

2. Dlhá životnosť, až 10 000 hodín pre štandardné žiarovky.

3. Možnosť mať svetelné zdroje rôzneho spektrálneho zloženia s lepším podaním farieb pre väčšinu typov žiaroviek

4. Relatívne nízky (aj keď vytvárajúci odlesky) jas, ktorý je v niektorých prípadoch výhodou

Hlavné nevýhody žiariviek:

1. Obmedzený výkon jednotky a veľké rozmery pre daný výkon

2. Relatívna zložitosť inklúzie

3. Nemožnosť napájania lámp jednosmerným prúdom

4. Závislosť charakteristík od teploty okolia. Pre bežné žiarivky je optimálna okolitá teplota 18-25 C.Pri odchýlke teploty od optima sa znižuje svetelný tok a svetelná účinnosť. Pri teplotách pod +10 C nie je zaručené vznietenie.

5. Periodické pulzácie ich svetelného toku s frekvenciou rovnou dvojnásobnej frekvencii elektrického prúdu. Ľudské oko si tieto svetelné oscilácie v dôsledku zrakovej zotrvačnosti nedokáže všimnúť, ale ak sa frekvencia pohybu časti zhoduje s frekvenciou svetelných impulzov, môže sa javiť ako stacionárna alebo sa môže pomaly otáčať v opačnom smere v dôsledku stroboskopického efektu. Preto v priemyselných priestoroch musia byť žiarivky zapnuté v rôznych fázach trojfázového prúdu (pulzácia svetelného toku bude v rôznych polovičných periódach).

Pri označovaní žiariviek sa používajú písmená: L — žiarivka, D — denné svetlo, B — biela, HB — studená biela, TB — teplá biela, C — zlepšená priepustnosť svetla, A — amalgám.

Ak trubicu žiarivky „stočíte“ do špirály, získate CFL – kompaktnú žiarivku. CFL sa svojimi parametrami blížia lineárnym žiarivkám (svetelná účinnosť až 75 lm / W). Sú primárne určené na nahradenie žiaroviek v širokej škále aplikácií.

Oblúkové ortuťové výbojky (DRL)

Označenie: D – oblúk R – ortuť L – žiarovka B – zapína sa bez predradníka

Oblúkové ortuťové žiarivky (DRL)

Ortuťové kremenné žiarivky (DRL) pozostávajú zo sklenenej banky potiahnutej luminoforom na vnútornej strane a kremennej trubice umiestnenej vo vnútri banky, ktorá je naplnená vysokotlakovými ortuťovými parami. Aby sa zachovala stabilita vlastností fosforu, sklenená banka je naplnená oxidom uhličitým.

Vplyvom ultrafialového žiarenia generovaného v ortuťovo-kremennej trubici svieti fosfor, čo dáva svetlu určitý modrastý odtieň, čo skresľuje skutočné farby. Na odstránenie tejto nevýhody sa do zloženia fosforu zavádzajú špeciálne zložky, ktoré čiastočne korigujú farbu; tieto lampy sa nazývajú DRL lampy s chrominančnou korekciou. Životnosť lámp je 7500 hodín.

Priemysel vyrába svietidlá s kapacitou 80,125,250,400,700,1000 a 2000 W so svetelným tokom od 3200 do 50 000 lm.

Výhody žiaroviek DRL:

1. Vysoká svetelná účinnosť (až 55 lm / W)

2. Dlhá životnosť (10 000 hodín)

3. Kompaktnosť

4. Nie je kritické pre podmienky prostredia (okrem veľmi nízkych teplôt)

Nevýhody žiaroviek DRL:

1. Prevaha modrozelenej časti v spektre lúčov, čo vedie k nevyhovujúcemu farebnému podaniu, čo vylučuje použitie lámp v prípadoch, keď predmetom diskriminácie sú ľudské tváre alebo lakované povrchy.

2. Schopnosť pracovať len na striedavý prúd

3. Potreba zapnúť cez predradníkovú tlmivku

4. Trvanie zapaľovania pri zapnutí (asi 7 minút) a začiatok opätovného zapálenia aj po veľmi krátkom prerušení napájania svietidla až po vychladnutí (asi 10 minút)

5. Pulzujúci svetelný tok, väčší ako u žiariviek

6. Výrazné zníženie svetelného toku ku koncu služby

Kovové halogenidové výbojky

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

Značenie: D — oblúk, R — ortuť, I — jodid.

Kovové halogenidové výbojky -sú to vysokotlakové ortuťové výbojky s prísadami jodidov kovov alebo jodidov vzácnych zemín (dysprózium (Dy), holmium (Ho) a thulium (Tm), ako aj komplexné zlúčeniny s halogenidmi cézia (Cs) a cínu (Sn). Tieto zlúčeniny sa rozkladajú v centrálnom výbojovom oblúku a kovové pary môžu stimulovať emisiu svetla, ktorého intenzita a spektrálne rozloženie závisí od tlaku pár halogenidov kovov.

Vonkajšie sa metalogénne žiarovky líšia od žiaroviek DRL v neprítomnosti fosforu na žiarovke. Vyznačujú sa vysokou svetelnou účinnosťou (až 100 lm/W) a výrazne lepším spektrálnym zložením svetla, avšak ich životnosť je výrazne kratšia ako u DRL žiaroviek a spínacia schéma je komplikovanejšia, keďže okrem balastná tlmivka, obsahuje zapaľovacie zariadenie.

Časté krátkodobé zapínanie vysokotlakových lámp skráti ich životnosť. Platí to pre studené aj horúce štarty.

Svetelný tok prakticky nezávisí od teploty prostredia (mimo svietidla). Pri nízkych teplotách okolia (do -50 °C) sa musia použiť špeciálne zapaľovacie zariadenia.

HMI lampy

HTI výbojky s krátkym oblúkom — metalhalogenidové výbojky so zvýšeným zaťažením steny a veľmi krátkou vzdialenosťou medzi elektródami majú ešte vyššiu svetelnú účinnosť a podanie farieb, čo však obmedzuje ich životnosť. Hlavnou oblasťou použitia lámp HMI je osvetlenie javiska, endoskopia, kino a denné svetlo (teplota farieb = 6000 K). Výkon týchto svietidiel sa pohybuje od 200 W do 18 kW.

Kovové halogenidové výbojky HTI s krátkym oblúkom s malými medzielektródovými vzdialenosťami boli vyvinuté na optické účely. Sú veľmi svetlé. Preto sa primárne používajú na svetelné efekty, ako sú polohové svetelné zdroje a v endoskopii.

Vysokotlakové sodíkové (HPS) výbojky

Značenie: D — oblúk; Na - sodík; T - rúrkový.

Vysokotlakové sodíkové výbojky (HPS) sú jednou z najúčinnejších skupín zdrojov viditeľného žiarenia: majú najvyššiu svetelnú účinnosť spomedzi všetkých známych plynových výbojok (100-130 lm/W) a mierne zníženie svetelného toku s dlhým životnosť . V týchto svietidlách je vo vnútri valcovej sklenenej banky umiestnená výbojka z polykryštalického hliníka, ktorá je inertná voči parám sodíka a dobre prenáša jeho žiarenie. Tlak v potrubí je asi 200 kPa. Trvanie práce - 10-15 tisíc hodín. Extrémne žlté svetlo a tomu zodpovedajúci nízky index podania farieb (Ra = 25) umožňujú ich použitie v miestnostiach, kde sú ľudia, len v kombinácii s inými typmi svietidiel.

Xenónové výbojky (DKst)

Oblúkové xenónové výbojky DKstT s nízkou svetelnou účinnosťou a obmedzenou životnosťou sa vyznačujú spektrálnym zložením svetla najbližšie prirodzenému dennému svetlu a najvyšším jednotkovým výkonom zo všetkých svetelných zdrojov. Prvá výhoda sa prakticky nevyužíva, keďže svietidlá sa nepoužívajú vo vnútri budov, druhá predurčuje ich široké využitie na osvetlenie veľkých otvorených priestorov pri montáži na vysoké stožiare. Nevýhody lámp sú veľmi veľké pulzácie svetelného toku, prebytok spektra ultrafialových lúčov a zložitosť zapaľovacieho obvodu.