Zdroje světla - výbojky

Zdroje světla - výbojky Ing. Jiří Kubín, Ph.D.

TECHNICKÁ UNIVERZITA V LIBERCI Fakulta mechatroniky, informatiky a mezioborových studií

Tento materiál vznikl v rámci projektu ESF CZ.1.07/2.2.00/07.0247 Reflexe požadavků průmyslu na výuku v oblasti automatického řízení a měření, který je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem ČR

Zdroje světla - výbojky Reflexe požadavků průmyslu na výuku v oblasti automatického řízení a měření

Úvod Úvod Rtuťové Halogenidové NT sodíkové VT sodíkové Xenonové Závěr

• Výbojové zdroje se dělí na – Vysokotlaké • Rtuťová, VT sodíková, Halogenidová v., xenonová v.

– Nízkotlaké • NT sodíková, svítící trubice

• Obecně mají výbojky vyšší měrný výkon a delší dobu náběhu


Rtuťové vysokotlaké výbojky Úvod Rtuťové Halogenidové NT sodíkové VT sodíkové Xenonové Závěr

• Světlo vzniká zářením výboje v parách rtuti • H – hořák z křemenného skla • N – nosný systém • HE – hlavní elektrody • PE – zapalovací molybdenová elektroda • B – vnější baňka


Vlastnosti RV Úvod Rtuťové Halogenidové NT sodíkové VT sodíkové Xenonové Závěr

• Viditelná část spektra tvoří necelých 15 % přivedené energie • barva světla je modrozelené až modrobílé • chybí v něm červená složka 600 nm • velmi zkresleno vnímání barev • přidává se luminofor, který transformuje UV záření do červené oblasti spektra (rtuťová vysokotlaká výbojka s luminoforem • doba života 12 000 až 15 000 h


Vlastnosti RVV Úvod Rtuťové Halogenidové NT sodíkové VT sodíkové Xenonové Závěr


Vlastnosti RV Úvod Rtuťové Halogenidové NT sodíkové VT sodíkové Xenonové Závěr

• k ustálení provozu dochází po 5 min provozu • po krátkodobém přerušení napájení výbojka zhasne a znovu zapálí znovu až po snížení tlaku rtuťových par za cca 3 až 7 min


Výhody a nevýhody RVV Úvod Rtuťové Halogenidové NT sodíkové VT sodíkové Xenonové Závěr

• relativně malý pokles světelného toku v průběhu života • velká odolnost proti větším změnám teploty a proti otřesům • menší pravděpodobnost poruchy oproti osvětlení se zářivkami (poloviční počet kontaktů) • špatný index podání barev


Možné použití pro osvětlování Úvod Rtuťové Halogenidové NT sodíkové

• vnitřní i venkovní průmyslové osvětlení • osvětlování komunikací, sportovišť • osvětlování významných objektů

VT sodíkové Xenonové Závěr

• v průmyslových objektech je nutné doplnit náhradní soustavou se zářivkami či žárovkami • nevhodné k osvětlování obrazáren, muzeí, společenských prostor a bytů z důvodu nízkého Ra


Speciální použití RVV Úvod Rtuťové Halogenidové NT sodíkové VT sodíkové Xenonové Závěr

• při použití speciální baňky ze speciálního Woodova skla, která propouští pouze UV záření se získá zdroj světla pro fluorescenční analýzu a k buzení fluoreskujících umělých látek • použití ve vědě, průmyslu, v kriminalistice a černém divadle • Při použití vhodného krytu zdroj UV záření pro horská slunce


Halogenidové výbojky Úvod Rtuťové Halogenidové NT sodíkové VT sodíkové Xenonové Závěr

• vysokotlaké rtuťové výbojky • viditelné záření vzniká zářením nejen par rtuti, ale převážně produktů štěpení halogenidů tj. sloučenin halových prvků s galiem, thaliem, sodíkem apod. • získá se tím zvýšení měrného výkonu a indexu podání barev • má výhody výbojek tzn. malé rozměry a velký výkon v jednom světelném zdroji


Vlastnosti halogenidových výbojek Úvod Rtuťové Halogenidové NT sodíkové VT sodíkové Xenonové Závěr

• Teplota hořáku 700 až 750 • zapálení výboje usnadňuje náplň argonu • nutný vnější zapalovač (doutnavkový, tyristorový, vysokonapěťový či impulzový) • dobré vlastnosti při teplotách -25 – 60 °C • velmi dobrý index barevného podání Ra = 65 – 90


Konstrukční uspořádání hal. výbojek Úvod Rtuťové

• velmi podobné vysokotlakým rtuťovým výbojkám

Halogenidové NT sodíkové VT sodíkové Xenonové Závěr

• vnější baňka je z tvrdého borosilikátového skla a má elipsovitý tvar nebo je ve tvaru trubice


Úvod Rtuťové Halogenidové NT sodíkové VT sodíkové Xenonové Závěr

Základní elektrické a světelně technické parametry • patice jsou E27 a E 40 • náběhový proud o 40 % až 90 % vyšší než proud jmenovitý • doba do plného světelného toku je asi 2 až 12 min


Schéma napájení výbojky Úvod Rtuťové Halogenidové NT sodíkové VT sodíkové Xenonové Závěr

• Tl – tlumivka • TZ – zapalovací zařízení • Ck – kompenzační kondenzátor



Základní vlastnosti halogenidových výbojek • měrný výkon 83 lm/W • životnost 12 000 h


Možné použití halogenidových výbojek Úvod Rtuťové Halogenidové NT sodíkové VT sodíkové Xenonové Závěr

• vhodné i pro prostory s vysokými nároky na barevné podání • v technice barevného televizního záznamu • při osvětlování sportovišť • veřejné a průmyslové osvětlení • v lékařství k léčení kojenecké žloutenky • v polygrafickém průmyslu k fotografickému kopírování (výbojky s modrou částí spektra)


Speciální halogenidové výbojky Úvod Rtuťové Halogenidové NT sodíkové VT sodíkové Xenonové Závěr

• výbojky o výkonu 25 W včetně předřadníků s 80 lm/W s teplotou chromatičnosti 3000 K a dobou života 12 000 h rozměry blížící se rozměrům halogenidových žárovek


Nízkotlaké sodíkové výbojky Úvod Rtuťové Halogenidové NT sodíkové VT sodíkové Xenonové Závěr

• vyzařují prakticky monochromatické záření v pásmu dvou blízkých vlnových délek 589,0 589,6 nm • parciální tlak par je asi 0,5 Pa • teplota stěny 270 - 300 °C • vysoký měrný výkon až 200 lm/W • Ra = 0 • vytvářejí se větší kontrasty a dobře se rozeznávají podrobnosti


Použití pro osvětlování Úvod Rtuťové Halogenidové NT sodíkové VT sodíkové Xenonové Závěr

• v místech, kde není hustý provoz a pohyb lidí • výpadové dálnice, seřaďovací nádraží apod. • pro potřeby barevného signálu


Vysokotlaké sodíkové výbojky Úvod Rtuťové Halogenidové NT sodíkové VT sodíkové Xenonové Závěr

• Při tlaku par sodíku 26,6 kPa dojde k zlepšení barevného podání světla potom je Ra = 20 • nižší měrný výkon 120 lm/W



Konstrukční uspořádání vysokotlaké sodíkové výbojky • hořák výbojky je s ohledem na velkou chemickou aktivitu sodíku z polykrystalického či monokrystalického kysličníku hlinitého (korund) • hořák je naplněn argonem nebo xenonem a amalgamem sodíku


Konstrukční uspořádání Úvod Rtuťové Halogenidové NT sodíkové VT sodíkové Xenonové Závěr

• přítomnost rtuti přispívá ke zlepšení chromatičnosti světla a zvyšuje napětí na výboji z 42 V na 100 V • baňka je z čirého skla a čerpá se na vysoké vakuum • někdy má baňka na vnitřní straně rozptylnou vrstvu, čímž se dociluje optických vlastností podobných vysokotlakým rtuťovým výbojkám



Vlastnosti vysokotlakých sodíkových výbojek • životnost 20 000 h • minimální pokles světelného toku v průběhu provozu • nejhospodárnější vysokotlaký výbojový zdroj


Světelně technické parametry Úvod Rtuťové Halogenidové NT sodíkové VT sodíkové Xenonové Závěr


Napájení vysokotlaké výbojky Úvod Rtuťové Halogenidové NT sodíkové VT sodíkové Xenonové Závěr

• realizuje se přes tlumivku a zapalovací zařízení • pro zapálení se využívají impulzy 3 až 4,5 kV • po zapálení výboje přestane zapalovací zař. vydávat napěťové impulzy



Základní vlastnosti vysokotlakých výbojek • provozní teplota je – 40 °C – 65 °C • při krátkodobém přerušení el. proudu výbojka zhasne a po celou dobu chladnutí zapalovač vydává napěťové impulzy • při provozu je potřeba, aby nedošlo ke zvýšení teploty výbojky, neboť to vyvolá zvýšené napětí na výbojce a výbojka zhasíná • při vychladnutí výbojka opět zapaluje a tento cyklus se stále opakuje



Náběhové charakteristiky a závislost na napájecím napětí


Svítící trubice Úvod Rtuťové Halogenidové NT sodíkové VT sodíkové Xenonové Závěr

• nízkotlaké výbojky plněné vzácnými plyny • délka trubice může být až 6 m, při průměru 10 až 20 mm • pracovní napětí je 500 až 700 V na metr délky • barva se upravuje plynnou náplní a luminoforem • měrný výkon je 60 lm/W • doba života 15 000 h • využití hlavně pro dekorativní a reklamní účely


Doutnavky Úvod Rtuťové Halogenidové NT sodíkové VT sodíkové Xenonové Závěr

• nízkotlaké výbojky plněné vzácnými plyny s malou vzdáleností studených elektrod (2 až 4 mm) • zápalné napětí 110 až 190 V, příkon cca 0,2 až 5 W • doba života 1000 h při nepatrném světelném toku • využití hlavně jako indikace napětí a pro signální účely • pro osvětlování se nehodí


Xenonové výbojky Úvod Rtuťové Halogenidové NT sodíkové VT sodíkové Xenonové Závěr

• představitel výbojek s vyšším tlakem (několik desetin MPa) • spektrální složení výboje v xenonu je nejbližší slunečnímu světlu • baňka má kulový nebo trubicový tvar a vyrábí se ze silnostěnného křemenného skla • příkon 200 W až 2 kW (1 – 100 kW) • měrný výkon 20 až 50 lm / W • životnost 2000 h • typický je velký jas výboje • chlazení je vzduchové nebo vodní


Použití xenonových výbojek Úvod Rtuťové Halogenidové NT sodíkové VT sodíkové Xenonové Závěr

• v kinoprojekční technice • divadelní, televizní a filmové osvětlovací technice


Závěr Úvod Rtuťové Halogenidové NT sodíkové VT sodíkové Xenonové Závěr

• Co jsme dnes probrali – Vysokotlaké výbojky • Rtuťová, sodíková, svítící trubice, xenonová

– Nízkotlaké výbojky • Sodíková,zářivka

• Příště LED diody

Zdroje světla - výbojky

Recommend Documents