Výbojkové lampy: druhy, konštrukcia, ako správne vybrať tie najlepšie

Chcete si zaobstarať výbojové lampy, aby ste v miestnosti vytvorili osobitú atmosféru? Alebo hľadáte žiarovky na stimuláciu rastu rastlín v skleníku? Vybavenie úspornými svetelnými zdrojmi nielenže zatraktívni interiér a pomôže v rastlinnej výrobe, ale umožní aj šetriť elektrickú energiu. Je to tak, však?

Pomôžeme vám zorientovať sa v sortimente svetelných zariadení výbojového typu. V článku sú rozobraté ich vlastnosti, charakteristiky a oblasť použitia žiaroviek vysokého a nízkeho tlaku. Sú vybrané ilustrácie a videá, ktoré vám pomôžu nájsť optimálny variant úsporných lámp.

Konštrukcia a parametre výbojových lámp

Všetky hlavné časti lampy sú uzavreté v sklenenej banke. Tu dochádza k výboju elektrických častíc. Vo vnútri sa môžu nachádzať pary sodíka alebo ortuti, ako aj niektorý z inertných plynov.

Ako plynová náplň sa používajú varianty ako argón, xenón, neón, kryptón. Populárnejšie sú výrobky naplnené parami ortuti.

Hlavné uzly výbojovej lampy sú: kondenzátor (1), stabilizátor prúdu (2), spínacie tranzistory (3), zariadenie na potlačenie rušenia (4), tranzistor (5)

Kondenzátor zabezpečuje činnosť bez blikania. Tranzistor má kladný teplotný koeficient, ktorý zaisťuje okamžité spustenie VŽL bez blikania. Činnosť vnútornej konštrukcie sa začína po tom, ako vo výbojovej trubici prebehne generovanie elektrického poľa.

Počas procesu sa v plyne objavujú voľné elektróny. Pri zrážke s atómami kovu ich ionizujú. Pri prechode niektorých z nich vzniká nadbytočná energia, ktorá vytvára zdroje žiarenia – fotóny. Elektróda, ktorá je zdrojom žiarenia, sa nachádza v strede VŽL. Celý systém spája pätka.

Lampa môže vyžarovať rôzne svetelné odtiene, ktoré človek vidí – od ultrafialových po infračervené. Aby to bolo možné, vnútorná časť banky sa pokrýva luminiscenčným roztokom.

Oblasti použitia VŽL

Výbojové lampy sú žiadané v rôznych oblastiach. Najčastejšie ich možno stretnúť na mestských uliciach, vo výrobných halách, obchodoch, kanceláriách, na staniciach, vo veľkých obchodných centrách. Používajú sa aj na osvetlenie reklamných tabúľ, fasád budov.

Výbojkové lampy sa používajú aj v automobilových svetlách. Najčastejšie ide o lampy s vysokou svetelnou účinnosťou — neónové modely. Niektoré automobilové svetlá sú plnené kovohalogenidovými soľami, xenónom.

Prvé výbojkové osvetľovacie zariadenia pre dopravné prostriedky mali označenie D1R, D1S. Nasledujúce — D2R a D2S, kde S označuje projekčnú optickú schému a R — reflexnú. Výbojkové žiarovky sa používajú aj pri fotografovaní.

Na fotografii impulzné výbojkové lampy používané pri fotografovaní: IFK120 (a), IKS10 (b), IFK2000 (v), IFK500 (g), ISŠ15 (d), IFP4000 (g)

Počas fotografovania tieto lampy umožňujú udržiavať svetelný tok pod kontrolou. Sú kompaktné, jasné a úsporné. Negatívom je neschopnosť vizuálne riadiť svetlo a tieň, ktoré vytvára samotný zdroj svetla.

V poľnohospodárskej sfére sa výbojkové lampy používajú na ožarovanie zvierat, rastlín, na sterilizáciu a dezinfekciu produktov. Na tento účel musia mať lampy vlnové dĺžky zodpovedajúceho rozsahu.

Koncentrácia vyžarovacieho výkonu má v tomto prípade tiež veľký význam. Z tohto dôvodu sú najvhodnejšie výkonné výrobky.

Druhy výbojových lámp

Výbojkové lampy sa delia na druhy podľa typu svietenia, podľa parametra ako je tlak, vzhľadom na účel použitia. Všetky vytvárajú konkrétny svetelný tok. Na základe tohto znaku sa delia na:

• žiarivkové zariadenia;
• plynové svetelné varianty;
• indukčné varianty.

V prvých z nich sú zdrojom svetla atómy, molekuly alebo ich kombinácie excitované výbojom v plynnom prostredí.

V druhých – luminofory, plynový výboj aktivuje fotoluminiscenčnú vrstvu pokrývajúcu banku, v dôsledku čoho osvetľovacie zariadenie začne vyžarovať svetlo. Lampy tretieho druhu fungujú vďaka žiareniu elektród rozžeravených plynovým výbojom.

Xenónové lampy určené pre automobilové svetlá svojou svetelnou účinnosťou a jasom prekračujú halogénové analógy viac ako dvojnásobne

V závislosti od náplne oblúkové výbojky sa delia na ortuťové, sodíkové, xenónové, kovohalogenidové lampy a ďalšie. Na základe tlaku vo vnútri banky dochádza k ich ďalšiemu deleniu.

Od hodnoty tlaku od 3 × 10⁴ do 10⁶ Pa ich zaraďujeme medzi lampy vysokého tlaku. Do kategórie nízkeho tlaku zariadenia spadajú pri hodnote parametra od 0,15 do 10⁴ Pa. Viac ako 10⁶ Pa — veľmi vysokého tlaku.

Druh #1 – lampy vysokého tlaku

Vysokotlakové rtuťové výbojky sa vyznačujú tým, že obsah baňky je vystavený vyskému tlaku. Pre ne je charakteristická prítomnosť významného svetelného toku v kombinácii s malou spotrebou energie. Zvyčajne ide o rtuťové vzorky, preto sa najčastejšie použvajú na pouličné osvetlenie.

Takéto výbojky majú solídnu svetelnú účinnosť a efektívnu prevádzku v podmienkach zlého počasia, ale nízke teploty znášajú zle.

Existuje niekoľko základných kategórií výbojok vyského tlak: DRT a DRL (rtuťové obúkové), DRI — rovnaké ako DRL, ale s jódidmi a rad modifikácií vytvorených na ich základe. Do tohto radu patria aj obúkové sodíkové (DNaT) a DKsT — obúkové xenónové.

Prvý vývoj — model DRT. V označení D znamená obúková, symbol R — rtuťová, na to, že tento model je rúrkový, ukazuje písmeno T v označení. Vizúálne je to priama rúrka z kremenného skla. Z oboch strán sú volfrámové elektródy. Použiva sa v žiarovacích zariadeniach. Vnútri je trochu rtuťe a argónu.

Po okrajoch lampy DRT sú svorky s držiakmi. Spája ich kovový pásik určený na ľahšie zapaľovanie lampy.

Zapojenie lampy do siete sa vykonáva sériovo s tlmivkou s využitím rezonančnej schémy. Svetelný tok lampy DRT pozostáva z 18% ultrafialového žiarenia a z 15% infračerveného. Rovnaké percento tvorí viditeľné svetlo. Zvyšok tvoria straty (52%). Hlavné využite je ako spoľahlivý zdroj ultrafialového žiarenia.

Na osvetlenie miest, kde kvalita farebného podania nie je veľmi dôležitá, sa používajú osvetlovacie zariadenia DRL (obúkové rtuťové). Tu prakticky nie je ultrafialové žiarenie. Infračervené tvorí 14%, viditeľné — 17%. Na tepelné straty pripadá 69%.

Osobitosti konštrukcie lámp DRL umožňujú ich zapaľovanie z 220 V bez použitia vyskónapäťového impulzného zapaľovacieho zariadenia. Kvôli temu, že v schéme je tlmivka a kondenzátor, kolísanie svetelnéh toku sa zmenšuje, koeficient výkonu rastie.

Keď je lampa zapojéná sériovo s tlmivkou, nastáva drevý výboj medzi dodatočnými elektródami a hl avnými susednými. Výbojový priestor sa ionizuje, v dôsledku čho vzniká výboj medzi hl avnými volfrámovými elektródami. Činnosť zapaľovacích elektród sa končí.

Súčasťou lampy DRL sú: baňka (1), hl avné elektródy (2), pomocné elektródy (3), rezistry (4), horák (kremenná rúrka) (5), pätka (6).

Horáky DRL majú väčšinou štyri elektródy — dve pracovné, dve zapaľovacie. Ich vnútrojok je naplnený inertnými plynmi s prísadou určitého množstva rtuťe.

Metalhalogenidové výbojky DRI tiež patria do kategórie zariadení s vysokým tlakom. Ich farebná účinnosť a kvalita podania farieb sú vyššie ako u predchádzajúcich. Na vzhľad emisného spektra vplýva zloženie prísad. Tvar banky, neprítomnosť prídavných elektród a luminoforového povlaku – to sú hlavné rozdiely medzi lampami DRI a DRL.

Schéma, podľa ktorej sa DRL zapájajú do siete, obsahuje IZU — impulzné zapaľovacie zariadenie. V trubiciach lámp sú prítomné zložky, ktoré patria do halogénovej skupiny. Tie zvyšujú kvalitu spektra viditeľného žiarenia.

Inertný plyn v banke MGL slúži ako nárazník. Z tohto dôvodu elektrický prúd prechádza cez horák aj vtedy, keď má nízku teplotu.

Počas zohrievania sa odparuje ortuť aj prísady, čím menia odpor lampy, svetelný tok a emitované spektrum. Na základe zariadení tohto typu boli vytvorené DRIZ a DRIŠ. Prvú z týchto lámp používajú v zaprášených vlhkých priestoroch, ako aj v suchých. Druhú — na osvetlenie farebných televíznych záberov.

Najúčinnejšie sú sodíkové výbojky DNaT. Súvisí to s dĺžkou emitovaných vĺn — 589 – 589,5 nm. Sodíkové zariadenia s vysokým tlakom fungujú pri hodnote tohto parametra približne 10 kPa.

Pre výbojkové trubice takýchto lámp sa používa špeciálny materiál — keramika prepúšťajúca svetlo. Kremičité sklo nie je na tento účel vhodné, pretože sodíkové pary sú preň veľmi nebezpečné. Pracovné sodíkové pary vnášané do banky majú tlak od 4 do 14 kPa. Vyznačujú sa nízkymi ionizačnými a excitačnými potenciálmi.

Elektrické charakteristiky sodíkových lámp sú závislé od napätia siete a dĺžky prevádzky. Pre dlhodobé horenie je potrebná predradná aparatúra.

Na nahradenie strát sodíka, ktoré nevyhnutne vznikajú počas horenia, je potrebný určitý jeho nadbytok. To vyvoláva proporcionálnu závislosť hodnôt tlaku ortuti, sodíka a teploty studeného bodu. V tomto bode dochádza ku kondenzácii nadbytku amalgámu.

Keď lampa horí, na jej koncoch sa usadzujú produkty odparovania, čo vedie k stmavnutiu koncov banky. Tento proces je sprevádzaný zmenou smerom k zvýšeniu teploty katódy, zvýšením tlaku sodíka a ortuti. V dôsledku toho sa zvyšuje potenciál a napätie lampy. Pri montáži sodíkových lámp sú predradníky z DRL a DRI nevhodné.

Druh #2 – lampy nízkeho tlaku

Vo vnútornej dutine takýchto zariadení sa nachádza plyn pod tlakom nižším ako je vonkajší. Delia sa na LL a KLL a používajú sa nielen na osvetlenie obchodných miest, ale aj na domáce usporiadanie. Žiarivky sú v tomto rade najobľúbenejšie.

Premena elektrickej energie na svetlo prebieha v dvoch etapách. Prúd medzi elektródami vyvoláva žiarenie v ortuťových parách. Hlavnou zložkou žiarivej energie, ktorá pritom vzniká, je krátkovlnné UV žiarenie. Viditeľné svetlo tvorí približne 2%. Následne sa žiarenie oblúka v luminofóre transformuje na svetelné.

Označenie žiarivkových lámp obsahuje písmená aj číslice. Prvý symbol je charakteristika spektra žiarenia a konštrukčné znaky, druhý je výkon vo wattoch.

Dešifrovanie písmen:

• LD — žiarivka denného svetla;
• LB — bieleho svetla;
• LChB — taktiež bieleho, ale studeného;
• LTBS — teplého bieleho.

U niektorých svietidiel je spektrálne zloženie žiarenia vylepšené s cieľom dosiahnuť dokonalejšie podanie farieb. V ich označení sa nachádza symbol «C». Žiarivkové lampy poskytujú miestnostiam rovnomerné, jemné svetlo.

Výhoda LL lámp spočíva v tom, že na vytvorenie rovnakého svetelného toku ako LN vyžadujú niekoľkonásobne menší výkon. Majú tiež dlhšiu životnosť a spektrum žiarenia je oveľa priaznivejšie.

Plocha vyžarovania LL je pomerne veľká, preto je ťažké riadiť priestorové rozloženie svetla. V neštandardných podmienkach, najmä pri veľkej prašnosti, sa používajú reflektorové lampy. V tomto prípade vnútornú plochu banky nepokrýva difúzna reflexná vrstva úplne, ale len dve tretiny jej.

Luminoforom je pokrytých 100% vnútorného povrchu. Časť banky bez reflexného povlaku prepúšťa oveľa väčší svetelný tok ako rovnaký objem trubice bežnej lampy — približne 75%. Rozpoznať takéto lampy možno podľa označenia — je v ňom zahrnuté písmeno «R».

V niektorých prípadoch je hlavnou charakteristikou LL teplota farby Tc. Prirovnáva sa k teplote čierneho telesa, ktoré vyžaruje rovnakú farbu. Podľa tvaru sú LL lineárne, do tvaru U, do tvaru symbolu W, kruhové. V označení takýchto lámp je zahrnuté príslušné písmeno.

Najobľúbenejšie sú zariadenia s výkonom 15 – 80 W. Pri svetelnom výkone 45 – 80 lm/W horia LL minimálne 10 000 hodín. Na kvalitu práce LL veľmi vplýva okolité prostredie. Za prevádzkovú teplotu sa považuje vonkajšia teplota od 18 do 25°.

Pri odchýlkach klesá svetelný tok, aj účinnosť svetelného výkonu a napätie zapaľovania. Pri nízkej teplote sa šanca na zapálenie blíži k nule.

Predradník KLL je oveľa kompaktnejší ako u žiarivkovej lampy. S pomocou EPRA sa svetlo stalo rovnomernejším a bzučanie zmizlo.

K lampám nízkeho tlaku patria aj kompaktné žiarivky — KLL.

Ich konštrukcia je analogická bežným LL:

1. Prechádza vysoké napätie medzi elektródami.
2. Vznietia sa pary ortuti.
3. Vzniká ultrafialové žiarenie.

Fosfor vo vnútri trubice robí ultrafialové lúče neviditeľnými pre ľudské videnie. Prístupné sa stáva len viditeľné žiarenie. Kompaktné prevedenie prístroja sa stalo možným po zmene zloženia fosforu. Kompaktné žiarivky (KŽ), rovnako ako bežné žiarovky (Ž), majú rôzny výkon, ale ukazovatele prvých sú výrazne nižšie.

Údaje o výkone KŽ sú vložené do označenia svietidla. Tam sú tiež informácie o type päty, farebnej teplote, type elektronického predradníka (EPRA) (vstavaný alebo externý), indexe podania farieb.

Meranie farebnej teploty prebieha v kelvinoch. Hodnota 2700 – 3300 K označuje farbu teplú žltého odtieňa. 4200 – 5400 – biela bežná, 6000 – 6500 – biela studená s modrým nádychom, 25000 – fialová. Reguláciu farebnosti vykonávajú zmenou zložiek fosforu.

Index podania farieb charakterizuje parameter, akým je identita prirodzenosti farby so štandardom, približujúcim sa maximálne k slnečnému. Absolútne čierny – 0 Ra, najväčšia hodnota – 100 Ra. Osvetľovacie zariadenia KŽ patria do rozsahu od 60 do 98 Ra.

Sodíkové výbojky patriace do skupiny nízkeho tlaku majú vysokú teplotu najchladnejšieho bodu – 470 K. Nižšia teplota nebude schopná prispieť k udržaniu požadovanej úrovne koncentrácie pár sodíka.

K svojmu vrcholu rezonančné žiarenie sodíka prichádza pri teplote 540 – 560 K. Táto hodnota je porovnateľná s tlakom pár sodíka 0,5 – 1,2 Pa. Svetelný výkon výbojok tejto kategórie je najvyšší v porovnaní s inými osvetľovacími zariadeniami všeobecného použitia.

Pozitívne a negatívne stránky VŽL

Plynové výbojky (PV) sa nachádzajú tak v profesionálnej aparatúre, ako aj v prístrojoch určených na vedecký výskum.

Ako hlavné výhody osvetľovacích zariadení tohto druhu sa zvyčajne uvádzajú takéto ich vlastnosti:

• Úroveň svetelného výkonu je vysoká. Tento ukazovateľ príliš neznižuje ani hrubé sklo.
• Praktickosť, prejavujúca sa v dlhodobej životnosti, čo umožňuje používať ich na pouličné osvetlenie.
• Odolnosť v náročných klimatických podmienkach. Do prvého zníženia teploty sa používajú s bežnými tienidlami, v zime so špeciálnymi lampami a svetlometmi.
• Dostupná cena.

Nedostatkov týchto výbojok nie je veľmi veľa. Nepríjemnou vlastnosťou je pomerne vysoká úroveň pulzovania svetelného toku. Druhým závažným nedostatkom je zložitosť zapínania. Pre stabilné horenie a normálnu prevádzku jednoducho potrebujú predradník, obmedzujúci napätie na potrebné medze pre prístroje.

Tretí nedostatok spočíva v závislosti parametrov horenia od dosiahnutej teploty, ktorá nepriamo ovplyvňuje tlak pracovnej pary v banke.

Preto väčšina výbojkových zariadení dosahuje štandardné charakteristiky horenia až po určitom čase po zapnutí. Ich emisné spektrum je obmedzené, preto podanie farieb u vysokonapäťových aj nízkonapäťových lámp nie je ideálne.

V tabuľke sú uvedené základné informácie o najobľúbenejších výbojkách DRL (ortuťových žiarivkách) a sodíkovom svietidle. DRL so štyrmi elektródami má väčšiu svetelnú účinnosť ako s dvoma.

Práca zariadení je možná iba v podmienkach striedavého prúdu. Aktivujú sa pomocou predradníka (tlmivky). Na zahriatie je potrebný určitý čas. Kvôli obsahu ortuti nie sú úplne bezpečné.

Závery a užitočné video k téme

Video #1. Informácie o výbojkových žiarovkách. Čo to je, princíp fungovania, výhody a nevýhody v nasledujúcom videu:

Video #2. Populárne o žiarivkách:

Napriek vzniku stále dokonalejších svietidiel, výbojkové žiarovky nestrácajú svoju aktuálnosť. V niektorých oblastiach sú jednoducho nenahraditeľné. Postupom času si výbojkové žiarovky určite nájdu nové oblasti využitia.

Povedzte nám, ako ste vyberali výbojkovú žiarovku na inštaláciu do záhradného alebo domáceho svietidla. Podeľte sa o to, čo bolo pre vás rozhodujúcim faktorom kúpy. Zanechajte, prosím, komentáre v bloku nižšie, pýtajte sa otázky a pridávajte fotografie k téme článku.