Žiarivkové lampy: parametre, usporiadanie, schéma, výhody a nevýhody v porovnaní s inými

Moderné žiarivky (LŽ) výborne zvládajú osvetlenie obytných, pracovných a technických priestorov veľkej plochy a umožňujú znížiť celkovú spotrebu elektriny o 50-83 %, čím znižujú účty za energie.

V tomto článku sa pozrieme na pracovné charakteristiky LŽ, ich konštrukciu, hlavné výhody a nevýhody v porovnaní s inými typmi osvetľovacích zariadení. Ako doplnok uvedieme tematické fotografie a schémy, ako aj videá o princípe fungovania žiariviek a špecifikách ich použitia.

Princíp fungovania a konštrukcia LŽ

Luminiscenčné zariadenie je plynový výbojový zdroj svetla, kde elektrický výboj v ortuťových parách vytvára intenzívne ultrafialové žiarenie.

Kompaktné moduly luminiscenčného typu majú štandardnú päticu, vďaka ktorej sú pohodlnou náhradou jasných, ale energeticky náročnejších klasických žiaroviek.

Ako funguje žiarivka?

Na svetlo viditeľné ľudským okom ho premieňa špeciálna látka nazývaná luminofor, ktorá pozostáva z halofosforečnanu vápenatého zmiešaného s ďalšími prvkami.

Po pripojení žiarivky k centrálnej elektrickej sieti je potrebné vo vnútri sklenenej banky udržiavať takzvaný tlejúci výboj.

Ten umožňuje zabezpečiť svietenie vrstvy luminoforu v nepretržitom režime aj počas krátkodobého výpadku centrálneho napájania.

Skôr mala klasická žiarivka tvar trubice zatavenej z oboch strán, vo vnútri ktorej sú ortuťové pary. V súčasnosti sa zariadenia vyrábajú v rozmanitejších tvaroch a konfiguráciách.

Konštrukčné vlastnosti zariadenia

Tradičná žiarivka je sklenený valec s vonkajším priemerom 12, 16, 26 a 38 mm, zvyčajne prezentovaný ako:

• priama predĺžená trubica;
• modul v tvare U;
• krúžok;
• komplexný tvar.

Do koncových hrán sú hermeticky vsadené nožičky. Na ich vnútornej strane sú umiestnené volfrámové elektródy, ktoré konštrukčne pripomínajú bispirálne telesá vlákien, zabudované do žiaroviek Iľjiča.

V niektorých typoch žiariviek sa používajú progresívnejšie trojšpirály, ktoré predstavujú skrútenú bispirálu. Zariadenia nimi vybavené majú zvýšenú úroveň účinnosti a nižší prah tepelných strát, čo výrazne zvyšuje celkovú efektivitu svetelného toku.

Z vonkajšej strany sú elektródové prvky prispájkované k kovovým kolíkom kovovej pätice, na ktoré sa privádza pracovné napätie.

U-podobné a priame prístroje sú zvyčajne vybavené paticami G5 a G13, kde písmenový kód označuje kolíkový typ pätice a číselný kód udáva, v akej vzdialenosti od seba sú umiestnené pracovné prvky.

Elektricky vodivé prostredie nachádzajúce sa vnútri sklenenej banky má záporný odpor. Keď medzi dvoma protiľahlými elektródami vznikne nárast prúdu vyžadujúci obmedzenie, prejaví sa a zníži pracovné napätie.

Do schémy zapojenia bežnej žiarivky patrí tlmivka alebo predradník. Je zodpovedný za vytváranie vysokonapäťového impulzného napätia potrebného na správnu aktiváciu lampy.

Obrázok zobrazuje vnútornú konštrukciu žiarivky a názorne vysvetľuje základný princíp činnosti jej hlavných súčastí.

Okrem tejto súčiastky je EMPR (elektromagnetický predradník) vybavený štartérom. Ten predstavuje prvok s doutnavým výbojom, vnútri ktorého sú umiestnené dva elektródy obklopené prostredím inertného plynu.

Jeden z nich pozostáva z bimetalovej platne. V pokojovom režime sú oba elektródy v rozpojenom stave.

Bežné typy takýchto žiariviek

Primárna klasifikácia výrobkov na báze žiariviek sa vykonáva podľa úrovne základného tlaku. Prístroje s vysokým tlakom sa používajú pre osvetľovacie zariadenia veľkého výkonu a vonkajšie pouličné osvetlenie.

Nízkotlakové lampy sa používajú v domácnostiach na dodávanie svetla do výrobných, technických a obytných priestorov rôzneho určenia.

Typ #1 — moduly s vysokým tlakom

Vysokotlakové zariadenia vytvárajú nasýtený svetelný tok s dobrou hustotou. Vnútorný povrch bankového prvku má špeciálny luminoforový náter z fluorogermanátu alebo arzenátu horčíka.

Pracovný výkon takýchto žiariviek sa pohybuje v rozmedzí 50–2000 W.

Ortuťové moduly vysokého tlaku pre správnu činnosť potrebujú menovité sieťové napätie 220 wattov. Koeficient ich pulsácie zvyčajne predstavuje 61 až 74%.

Úplné zapálenie osvetľovacieho modulu nastane do 3 sekúnd. Životnosť 80–125-wattových výrobkov je približne 6 000 h, a lampy od 400 W a viac môžu pracovať až 15 000 h pri bezpodmienečnom dodržiavaní prevádzkových predpisov stanovených výrobcom.

Typ #2 — výrobky s nízkym tlakom

Žiarivka nízkeho tlaku sa používa na zabezpečenie svetelného toku v obytných, technických a výrobných priestoroch.

Konštrukčne je zariadenie trubica z pevného skla, obsahujúca vo vnútri argón pod tlakom 400 Pa a malé množstvo ortuti alebo amalgámu. Na trhu sa ponúka v najrôznejších modifikáciách a je vybavená dvoma elektródovými prvkami.

Najnižšia teplota, ktorú môžu znášať žiarivky nízkeho tlaku, je -15 °C. Preto sa tieto svetelné zdroje považujú za neaktuálne na použitie na otvorených priestranstvách.

Sklenená banka môže mať veľmi rôzny priemer. Úroveň svetelného výkonu sa mení v závislosti od výkonu samotného zariadenia. Pre jeho správnu činnosť je potrebný štartér tlmivkového typu. Priemerná životnosť je 10 000 hodín.

Vlastnosti kompaktných LŽ

Žiarivky kompaktného typu sú hybridné výrobky, ktoré spájajú niektoré špecifické odlišnosti žiaroviek a vlastnosti žiariviek.

Vďaka progresívnym technológiám a rozšíreným inovačným možnostiam majú malý priemer a neveľké rozmery, typické pre žiarovky „Iľjiča“, a tiež vysokú úroveň energetickej účinnosti, charakteristickú pre rad zariadení žiariviek.

Žiarivky kompaktného typu sa vyrábajú s tradičnými pätkami E27, E14, E40 a veľmi aktívne vytláčajú z trhu klasické žiarovky vďaka poskytovaniu kvalitného svetla pri podstatne nižšej spotrebe elektrickej energie.

Kompaktné žiarivky sú vo väčšine prípadov vybavené elektronickým predradníkom a môžu byť použité v osvetľovacích zariadeniach špecifického typu. Tiež sa používajú na náhradu jednoduchých a bežných žiaroviek v nových aj raritných svietidlách.

Pri všetkých výhodách majú kompaktné moduly tieto špecifické nedostatky:

• stroboskopický efekt alebo blikanie – hlavné kontraindikácie sa tu týkajú epileptikov a ľudí s rôznymi ochoreniami očí;
• výrazný hlukový efekt – počas dlhodobého používania sa objavuje akustické pozadie, ktoré môže spôsobiť určitý diskomfort u osoby nachádzajúcej sa v miestnosti;
• zápach – v niektorých prípadoch výrobky vydávajú štipľavé, nepríjemné arómy, ktoré dráždia čuch.

Posledná pozícia sa častejšie vyskytuje u beznámeňových výrobkov čínskeho pôvodu, pričom prvými dvomi často trpia aj značkové zariadenia vyrobené podľa všetkých pravidiel a moderných požiadaviek. Rebríček najlepších výrobcov CFL sme uviedli v tomto článku.

Základné spektrum farebných teplôt

Farba žiarenia je jedným z najdôležitejších parametrov, priamo závislých od zloženia luminofora, ktorý premieňa ultrafialové žiarenie na svetlo.

Dnes k najrozšírenejším patrí 7 definícií odtieňov toku, produkovaného žiarivkami:

• LEB – prirodzená biela s výrazným studeným odtieňom;
• LDC – prirodzené denné so zlepšenou kvalitou podania farieb;
• LTB – teplá biela;
• LD – tradičná denná biela;
• LB – klasická biela;
• LEC – prirodzená s maximálne kvalitným podaním odtieňov;
• LHB – jednoduchá studená biela.

Pre obytné priestory, kde človek trávi veľa času, sú vhodné odtiene teplej škály alebo prirodzené denné lampy so zvýšenou úrovňou podania farieb.

Biele a denné tóny sa spravidla nachádzajú v kancelárskych, pracovných, priemyselných priestoroch, kabinetoch a posluchárňach. Podporujú sústredenie pozornosti, zvyšujú mozgovú aktivitu a zlepšujú celkovú schopnosť učenia a produktivitu práce.

Najstudenejšie odtiene sa používajú v zdravotníckych zariadeniach, laboratóriách, nemocniciach a technických miestnostiach. Dodávajú predmetom dodatočnú jasnosť a zvyšujú ostrosť videnia.

Žiarivky pre mäsové vitríny potravinárskych obchodov sa vyznačujú špeciálne vybraným spektrom vyžarovania ružovej farby. Zvýrazňuje prirodzené odtiene výrobkov, čím ich robí atraktívnejšími v očiach zákazníkov.

Farebné zložky pridané do luminoforu umožňujú dosiahnuť ružové, modré, zelené a iné nezvyčajné odtiene lámp.

Takéto zariadenia sa používajú na dizajnérske, reklamné a komerčné účely. S ich pomocou sa vytvára originálne žiarenie potrebné v konkrétnom jednotlivom prípade.

Viac informácií o farebnej teplote svetla, vlastnostiach vnímania farieb človekom a nuansách výberu sme napísali v nasledujúcom článku.

Silné a slabé stránky zariadení

Rovnako ako akékoľvek technické zariadenia určené na osvetlenie domácich a pracovných priestorov, aj žiarivky majú svoje slabé a silné stránky.

Na základe týchto informácií možno určiť, kde je rozumnejšie ich používať a v akých prípadoch treba uprednostniť svetelné zdroje iného typu.

Pozitívne stránky žiariviek

Hlavnou výhodou fluorescenčných výrobkov je zvýšená svetelná účinnosť a dobrá úroveň účinnosti. Zabezpečujú osvetlenie miestnosti, ktoré nedráždi oči, a vykazujú normálnu odolnosť aj pri intenzívnej prevádzke.

Modul približne 5-násobne prevyšuje základný výkon bežnej žiarovky. A 20-wattová fluorescenčná žiarivka poskytuje svetelný tok rovný tomu, ktorý zabezpečuje 100-wattová žiarovka.

Rôzne teploty svetelných odtieňov, približujúce sa spektru prirodzeného slnečného svetla, umožňujú vybrať vhodné osvetľovacie zariadenie na rôzne účely a pre miestnosti akéhokoľvek určenia.

Svetelný tok vydávaný modulom je nie smerový, ale rozptýlený. Pokojná, oku príjemná žiara vychádza nielen z volfrámového vlákna umiestneného vo vnútri, ale aj z celého vonkajšieho povrchu banky.

To umožňuje používať fluorescenčné zdroje ako na vytvorenie celkového podsvietenia, tak aj na organizáciu zónového svetla.

Na použitie v miestach, kde sa osvetlenie zapína automaticky na základe signálov z pohybových senzorov, fluorescenčné žiarivky nie sú vhodné. Sú obmedzené čo do povoleného počtu zapnutí za určité časové obdobie a pri príliš častej aktivácii môžu zlyhať.

Životnosť fluorescenčných výrobkov sa líši v závislosti od modelu a dosahuje až 20 000 hodín alebo 5 rokov.

Avšak, kupujúci by mal vedieť, že tento zdroj žiarivka vyčerpá iba pri dodržaní nasledujúcich podmienok:

• dostatočný objem kvalitného elektrického napájania bez skokov a výkyvov;
• kvalitný predradník;
• určitý počet aktivácií, zvyčajne nie viac ako 2000 za prvé 2 roky používania, čo predstavuje len 5 zapnutí denne.

Porušenie týchto základných podmienok výrazne zhorší účinnosť osvetľovacieho zariadenia a výrazne skráti jeho životnosť.

Moduly možno použiť na osvetlenie skleníkov. Poskytujú prirodzené svetlo, maximálne priblížené slnečnému, nespotrebúvajú veľa elektrickej energie a vykazujú dobrú odolnosť voči kolísaniu napätia, ktoré je typické pre vidiecke energetické siete.

Úroveň spotreby energie u fluorescenčných žiariviek je takmer 5-krát nižšia ako u tradičných výrobkov, preto ich možno zaradiť medzi energeticky úsporné zdroje svetla.

S ich pomocou sa podarí efektívne osvetliť veľkú miestnosť bez vynaloženia veľkých nákladov na komunálne platby.

Pracovná teplota na povrchu banky nepresahuje 50 stupňov. To umožňuje prevádzkovať lampu v priestoroch, kde sú na požiarnu bezpečnosť kladené zvýšené požiadavky.

Hlavné nevýhody modulov

Prvou veľkou nevýhodou výrobkov je nadmerná citlivosť na teplotné výkyvy. Silne reagujú na pohyb ortuťového stĺpika a môžu prestať pracovať pri ochladení pod -20 °C.

Horúčava presahujúca +50 °C nemá na fungovanie ani zďaleka najlepší vplyv a výrazne obmedzuje spektrum použitia týchto svetelných zdrojov.

Citlivosť na vlhkosť tiež nepatrí medzi výhody a neumožňuje široké použitie výrobkov v kúpeľniach a sanitárnych miestnostiach.

Časom luminofor v lampových bankách degraduje a spektrum žiarenia sa mení. Súbežne klesá úroveň svetelného výkonu zariadenia a výrazne sa znižuje účinnosť.

Niekedy sa k nedostatkom priraďuje aj samotný svetelný tok, ktorý má čiarové, nerovnomerné spektrum, skresľujúce prirodzené odtiene predmetov nachádzajúcich sa v miestnosti.

Nie všetci to vnímajú vizuálne, ale pre tých, ktorí túto nevýhodu zachytávajú príliš zreteľne, sa predávajú lampy s luminoforom blížiacim sa spojitému, prirodzenejšiemu spektrálnemu farbeniu. Pravda, ich svetelný výkon je podstatne nižší.

Vyskytujú sa situácie, keď žiarivky blikajú s dvojnásobnou frekvenciou napájacej siete. Tento problém je riešiteľný istým vylepšením zariadenia, konkrétne použitím EPRA s vhodnou úrovňou kapacity vyhladzovacieho kondenzátora usmerneného prúdu na vstupe invertora.

Ale to, že výrobcovia sa snažia ušetriť a nevybavujú zariadenia kondenzátormi potrebnej kapacity, trochu rozčuľuje.

Domáce žiarivkové moduly sa najlepšie cítia, keď teplota okolitého vzduchu zostáva v rozsahu od +5 do +35 °C. Keď teplomer ukazuje nižšie hodnoty, štart zariadenia sa výrazne sťažuje a doba prevádzky sa výrazne skracuje.

Potreba dodatočného štartovacieho zariadenia tiež trochu znižuje popularitu lámp. Nevyhnutne potrebujú buď nadmerne hlučnú a pomerne objemnú tlmivku so štartérom nízkej spoľahlivosti, alebo progresívnejšie EPRA, ktoré má funkciu korekcie výkonu, ale pritom stojí solídne peniaze.

Ďalším zraniteľným miestom žiariviek je vysoká citlivosť na zapínanie. Počas priamej aktivácie lampy sa na elektródach spaľuje a opadáva osobitná zmes, ktorá zabezpečuje stabilitu výboja a chráni vnútorné volfrámové vlákno pred prehriatím.

Neustále zapínanie výrazne znižuje životnosť zariadenia. Okrem toho sa objavuje oku viditeľné, dráždivé blikanie a okraje lampovej banky tmavnú a strácajú estetickosť.

Chemické ohrozenie zdravia

Jednou z hlavných nevýhod žiarivkových svetelných zdrojov je chemické nebezpečenstvo. V trubici žiarivky je obsiahnutá vysoko toxická ortuť, pričom jej množstvo kolíše od 1 do 70 mg.

Pary tejto látky môžu poškodiť zdravie ľudí, ktorí sa neustále zdržiavajú v miestnostiach osvetlených zariadeniami typu žiariviek.

Nesmie sa porušiť celistvosť použitej žiarivky, inak sa toxická ortuť dostane do vonkajšieho prostredia. Za neoprávnenú likvidáciu je stanovená pokuta, preto je lepšie odovzdať výrobok do centra, ktoré sa zaoberá spracovaním prvkov nebezpečných pre prírodu a človeka.

Keď modul zlyhá, v žiadnom prípade ho nemožno rozbiť ani vhodiť do bežného koša. Je potrebné ho zlikvidovať v súlade s normami a pravidlami jasne opísanými v platnej legislatíve.

Napríklad odvážať na skládky, kde od obyvateľstva prijímajú toxické materiály na ich správne zničenie alebo spracovanie.

Porovnanie s inými svetelnými zdrojmi

Výrobky typu žiariviek sa výrazne líšia od zastaraných žiaroviek aj od progresívnych LED.

V porovnaní s prvými spotrebúvajú 5-krát menej elektriny, pričom poskytujú rovnakú úroveň sýtosti svetelného toku. Naproti tomu LED zariadeniam trochu ustupujú vo výkone v kombinácii so spotrebou energie.

Tabuľka názorne v číslach ukazuje, o koľko výhodnejšie je používať namiesto tradičných Edisonových žiaroviek modernejšie zdroje kvalitného osvetlenia.

Pravdaže, žiarovka počas celej doby prevádzky svieti s rovnakou intenzitou, zatiaľ čo žiarivky strácajú časť sýtosti v dôsledku vyhorenia vnútornej vrstvy odrážajúcej ultrafialové žiarenie.

LED výrobky počas prevádzky získavajú istú matnosť vďaka degradácii pracovných diód. A v niektorých modeloch je možnosť regulácie jasu osvetlenia pomocou stmievača.

V žiarovkách alebo žiarivkách taká funkcia nie je zabezpečená. Tento pohodlný režim v LED zariadeniach však nie je zadarmo a zaň budete musieť zaplatiť dodatočnú sumu.

Pokiaľ ide o úroveň konštrukčnej krehkosti, žiarovky a žiarivky sú podobné, pretože majú sklenenú banku. LED moduly sú v tomto ohľade odolnejšie voči nárazom a mechanickému poškodeniu. A aj absencia akýchkoľvek škodlivých a toxických prvkov vo vnútri ich robí oveľa atraktívnejšími na používanie v domácnosti.

Najvyššie výdavky počas celej prevádzkovej doby prináša používanie žiaroviek. Žiarivky spotrebúvajú energiu v rozumných medziach, zatiaľ čo LED diódy umožňujú znížiť náklady na minimálnu úroveň.

Pokiaľ ide o finančnú stránku, spočiatku stojí žiarovka menej ako ostatné. Avšak vzhľadom na jej prevádzkovú životnosť iba 1 000 hodín to sotva možno považovať za výraznú výhodu.

Základná cena žiariviek je vyššia, avšak slúžia výrazne dlhšie. Ako hovoria renomovaní výrobcovia, vystačia na 10 000-15 000 hodín v prípade, že počet denných aktivácií nepresahuje 5-6 krát.

LED moduly sa môžu pochváliť ešte lepšími parametrami, ale za toto potešenie bude potrebné zaplatiť oveľa viac, a to nie je vo všetkých prípadoch účelné. Hoci trend nahrádzania jedných svetelných zdrojov inými je badateľný všade. O potrebe výmeny žiariviek za LED a o postupe tejto práce sme písali tu.

Závery a užitočné video k téme

Na akom princípe fungujú žiarivky. Podrobné vysvetlenie všetkých nuans fungovania úsporných a energeticky účinných osvetľovacích zariadení:

V čom spočívajú hlavné rozdiely medzi žiarivkovými prvkami a jednoduchými a tradičnými žiarovkami. Porovnanie výkonu, svetelného toku a spotreby energie dvoch moderných svietidiel:

Čo predstavujú kompaktné úsporné žiarivky žiarivkového typu. Ako fungujú, koľko wattov spotrebúvajú a na aké účely sa používajú:

Žiarivkové zariadenie je praktickou alternatívou klasickej žiarovky. Pomocou neho možno zabezpečiť kvalitný svetelný tok v miestnosti akýchkoľvek rozmerov, pričom sa zníži spotreba energie. Bude slúžiť dlho a nespôsobí majiteľom žiadne výrazné problémy.

Potom, keď lampy doslúžia, bude potrebné ich zlikvidovať a namiesto nich kúpiť nové, progresívnejšie moduly.

A aký typ žiaroviek uprednostňujete Vy a čo si myslíte o žiarivkách? Podeľte sa s ostatnými používateľmi o svoj názor, povedzte, v čom vidíte hlavné výhody žiariviek a čo je pre Vás osobne podstatnou nevýhodou týchto zariadení.

Ak máte dobré teoretické znalosti na tému vyššie uvedeného článku a chcete doplniť náš materiál užitočnými nuansami, napíšte, prosím, svoje komentáre do bloku nižšie.