VILÁGÍTÁSTECHNIKA
A fény Elektromágneses sugárzás • Látható fény: 380 és 780 nm között • Hullám és részecske terjedési jellemzők •
Villtech mennyiségek • • • • •
Fényáram (lumen) – teljes térbe kisugárzott látható fény Fényerősség (candela) – egységnyi térszögbe kisugárzott fényáram Megvilágítás – felületegységre jutó fényáram Fénysűrűség – egységnyi felületre beeső és visszavert fény nagysága Káprázás: ha túl nagy a visszavert fény mennyisége
Színhőmérséklet A színhőmérséklet a fényforráshoz legjobban hasonlító ideális „fekete test” izzási hőmérséklete • ≈ 2700 K – meleg, ≈ 4500 K – semleges, ≈6000 K - hideg •
A világítás tervezése •
•
•
Alapfeladat annak meghatározása, hogy a megvilágított területen milyen tevékenységet fognak folytatni (kültér – beltér, sport, munka, oktatás, természetes fény jelenléte) A tervezésre és a felhasznált anyagokra rengeteg szabvány és egyéb előírás vonatkozik, ezeknek betartása és betartatása igen komplex feladat A megvilágítás erősségét az un. munkasíkra számolják
A világítás tervezése A tervezés fontos eleme a fényeloszlási görbe ismerete. Az ábrából kiolvasható a fény eloszlása és erőssége a lámpatesttől adott távolságra.
IP védettség Veszélyes részek érintése és idegen testek behatolása elleni védelem A védettségi fokozat meghatározásának táblázatos formája megtalálható a katalógus függelékének K/2 oldalán!
Fényforrások
Wolframszálas izzók • • •
• •
Thomas A. Edison találmánya – szénszál Tungsram – már wolframszállal Az izzószál elpárolog – a vákuumozott burát belül gázzal töltik fel a rekombinációhoz 2800 K, közel ideális „fekete test” Szűkebb teljesítményskála
Előnyök / hátrányok Előnyök: • Folyamatos színkép • Jó színvisszaadás (Ra ~ 100) • Fényereje szabályozható • Olcsó Hátrányai: • Rossz hatásfok (~18 lm/W) • Rövid élettartam (~1000 h) • Kitiltás alatt…
Az izzólámpa spektruma
Halogén lámpák Felépítésük és működési elvük az izzólámpáéhoz hasonló – halogenid elemeket kevernek a bura gázterébe a wolfram körfolyamat hatásossága érdekében • 3000 K, 2000 h, • C energiaosztály – 20 lm/W • Széles teljesítményskála (20 – 1000 W) •
Előnyök / hátrányok Előnyök: • Folyamatos színkép • Jó színvisszaadás (Ra ~ 100) • Fényereje szabályozható Hátrányai: • Rossz hatásfok (~20 lm/W) • Rövid élettartam (~2000 h) • 2016-ig maradhat a C osztályú kivitel
Fénycsövek •
• • • •
A csőben villamos kisülés hatására a benne lévő gázatomok (Hg) gerjednek – az ezekből kilépő elektronok UV sugárzást bocsátanak ki – a fénypor ezt alakítja át látható fénnyé A gerjesztést korlátozni kell – előtét (fojtó) A magnetikus előtéthez gyújtó is szükséges Speciális kivitelek (UV, indukciós, színes) 2700 – 6400 K, 70 – 105 lm/W, T8, T5 stb.
Előnyök / hátrányok Előnyök: • Jó hatásfok (70 – 105 lm/W) • Hosszú élettartam (~ 10000-15000 h) • Széles színpaletta és speciális kivitelek sokasága Hátrányai: • Gyengébb színvisszaadás (Ra ~ 85) • A kapcsolgatást nem szeretik • Bemelegedési idő • Opcionális szabályozhatóság • Magnetikus előtéttel stroboszkóp hatás
A fénycső spektruma
Kompakt fénycsövek A fénycső technikája kompakt méretben • Előtét nélküli, gyújtós, előtéttel egybeépített • 2700 – 6400 K, 55 – 75 lm/W • Kisebb teljesítményskála, mint a normál fénycsövek esetében •
Előnyök / hátrányok Előnyök: • Jó hatásfok (55 – 70 lm/W) • Hosszú élettartam (~ 6000-10000 h) • Széles színpaletta és speciális kivitelek sokasága Hátrányai: • Gyengébb színvisszaadás (Ra ~ 82) • A kapcsolgatást nem szeretik • Bemelegedési idő • Opcionális szabályozhatóság
Kisülőcsöves lámpatípusok • • • • • •
A fénycsővel analóg felépítésű lámpák Kis- és nagynyomású higanylámpák Kevertfényű higanylámpa – előtét nélkül! Nagynyomású nátriumlámpák Fémhalogén lámpák Hosszú felfutási idő, magas bekerülési költség, azonnal nem újragyújthatók
Fémhalogén fényforrások Működésük hasonló a fénycsőéhez • Nagynyomású kisülőcsőben lévő gázokhoz fémhalogén elemek halogénvegyületeit keverik • Nagyfeszültségű gyújtás, stabilizáló előtét • Ipari és közlekedési alkalmazások •
Előnyök / hátrányok Előnyök: • Jó hatásfok (55 – 110 lm/W) • Hosszú élettartam (~ 4000-10000 h) • Jó színvisszaadás (Ra ~ 90) Hátrányai: • Azonnal nem újragyújtható (kiv: 20 kV, xenon) • Magas bekerülési költségek • Bemelegedési idő • Fényereje nem szabályozható
LED fényforrások
Működési elv: a két eltérő típusú félvezető két oldalára kötött feszültség hatására az elektronok először magasabb energiájú pályára lépnek, majd alacsonyabb energiájú pályára lépnek vissza (rekombinálódnak). A többlet energiát fény formájában bocsátják ki
LED fényforrások A kilépő fény színét a félvezető ötvöző anyaga határozza meg. Sokáig ez volt a LED világítástechnikában való elterjedésének gátja. Ma már vezérelhető LEDek is léteznek, melyeknek színe a rá kapcsolt vezérlőfeszültség nagyságával változtathatók (RGB). Elterjedésüknek gátja még a magas ár és a retrofit alkalmazások behatároltsága.
Előnyök / hátrányok Előnyök: • Jó hatásfok (70 – 110 lm/W) • Hosszú élettartam (~ 30000-50000 h) • Jó színvisszaadás (Ra ~ 90) • Kapcsolásra nem érzékeny, azonnali max. fényerő • A műszaki paraméterek széles sávban változtathatók Hátrányai: • A melegedésre és a táp stabilitására igen érzékenyek • Magas bekerülési költségek • Nagy teljesítményű változatok még fejlesztési stádiumban
Működtető elemek Előtétek: • Magnetikus (hagyományos) előtétek • Elektronikus előtétek (LED meghajtók) Gyújtók: • Parázsfény (glimm) gyújtók Kondenzátorok Foglalatok
Előtétek (fojtók) Feladatuk a kisülőcsövekben (fénycső, nagynyomású csövek) a gerjesztés áramának szabályzása. E szabályzás nélkül az öngerjesztés gyorsulása miatt a cső felrobbanna! Az optimális működési feltételek biztosítása érdekében fontos a megfelelően méretezett előtét alkalmazása!
Magnetikus előtétek Vasmagra tekercselt rézvezető • Induktív ellenállásként jelenik meg az áramkörben Előnyei: egyszerű, olcsó, megbízható Hátránya: rontja a lámpatest műszaki paramétereit (fogyasztás, súly), magasabb fenntartási költségek, stroboszkóp hatás •
Elektronikus előtétek Elektronikai elemek NYÁK lapon • Az áramkör elemeinek módosításával a működési paraméterek széles sávban változtathatók Előnyei: jó működési paraméterek, nagyfrekvenciás működés, hosszú elméleti élettartam Hátránya: kisebb teljesítményszint esetében magasabb bekerülési költségek, harmonikus torzítás, EMC •
LED meghajtók Felépítésében egyezik az elektronikus előtéttel Két változat: állandó áramú és állandó feszültségű Állandó áramú: azonos teljesítményű (áramú) fényforrások SORBAN köthetők rá a névleges teljesítménynek megfelelően– stabilabb üzem Állandó feszültségű: a meghajtó névleges feszültségének megfelelő LED-ek PÁRHUZAMOSAN köthetőek rá a névleges teljesítmény-tartományban – a terhelés függvényében kis mértékben változik a kimeneti feszültség értéke, ez a kis változás is negatívan hat a LED élettartamára a melegedés miatt!
LED meghajtók
Áramgenerátoros hajtás (állandó A)
Feszültséggenerátoros hajtás (állandó V)
Gyújtókészülékek A kisülőcsöves fényforrások magnetikus előtétjeinél alkalmazandó eszközök Fénycső: glimm gyújtó. Hagyományos típus esetében villogást okozhat, modern típusoknál a gyújtó pár impulzus után leállítja a gyújtási folyamatot. Nagynyomású csövek: hárompontos nagyfeszültségű gyújtó
Kondenzátorok A magnetikus előtétek induktivitása rontja a hálózati képet, ezt az elmozdulást kompenzálni kell – ezt a lámpatestekben legegyszerűbben kondenzátorokkal tehetjük meg. Az előtét műszaki adataiból kiszámítható a szükséges kondenzátor mérete.
Fázisjavítás IL: látszólagos (ohmos) áram IM: meddő (induktív) áram IH: hatásos (eredő) áram
IL: látszólagos (ohmos) áram IM: meddő (induktív) áram IH: hatásos (eredő) áram A meddő áram kialakulása
IL: látszólagos (ohmos) áram IM: meddő (induktív) áram IC: kapacitív áram IH: hatásos (eredő) áram
IL: látszólagos (ohmos) áram IM: meddő (induktív) áram IC: kapacitív áram IH: hatásos (eredő) áram A meddő áram teljes kompenzálása
KÖSZÖNÖM A FIGYELMET!
