Korszerű fényforrások a színpadvilágításban.
2010.11.06.
Világítástechnika 2012-2013 PELYHE LTD
1
A fényforrásokra jellemző fogalmak Fényhasznosítás A fényhasznosítás megadja, hogy a felvett elektromos teljesítményt ( P ) milyen hatásfokkal váltja át fényre, vagyis hány Lumen fényáram/Watt felvett elektromos teljesítményt hoz létre egy lámpa. Jelölés: η (Éta) Mértékegység: Lumen/Watt Jele: Lm/W
megtermelt fényáram(lm) Fényhasznosítási - érték = felvett elektromos teljesítmény(W) A fényhasznosítási érték az egységnyi elektromos energia által keltett fényáram értékét határozza meg. A fényáram értékét Lumenben, az elektromos teljesítményt Wattban adjuk meg. Az emberi szem érzékenységének maximumánál (555nm) 1w teljesítmény 683 lumen fényáramnak felel meg, azaz a fényhasznosítás 683 lumen/watt Optikai hatásfok a látható fényteljesítmény és az összes kisugárzott teljesítmény aránya. PELYHE LTD
2
Stúdió, TV és színpadi fényforrások fényáram értékei, átlagos élettartama és fényhasznosítása Teljesítm. W
Fesz. V
Fényáram lm
Ált. élettartam/h
Fényhasznosítás lm/W
Mozilámpa
500
220
10.500
100
21
Alacsonyfesz. fényszórólámpa
500
24
12.000
100
24
Keményüvegbúrás halogén-projektor lámpa
650
220
16.200
50
25
Kvarcüvegbúrás halogén projektor lámpa
650
220
16.800
100
26
Kvarcüvegbúrás halogén projektor lámpa
1000
220
26.000
200
26
Halogén vonalizzó, 2 oldali aljzattal
1000
220
22.000
2000
22
Kvarcüvegbúrás halogén projektor lámpa
2000
220
52.000
400
26
Fémhalogén lámpa (HMI, MSI, RSI)
1200
220
110.000
750
92
Fajta
A halogénizzók a bevezetett elektromos energia cca 7%-át alakítja át látható fényé (16-33 lm/w), a fémhalogén izzók 20-30%-át (65-105 lm/w). PELYHE LTD
3
Élettartam (T) Élettartam a fényforrás működőképességét jellemző időtartam. Egysége: óra, h.
Az élettartamok kapcsán megkülönböztetünk: Névleges élettartam Átlagos élettartam Tényleges élettartam Prognosztizált élettartam
: : : :
A gyártó által deklarált érték. A kiégési görbe 50%-ához tartozó érték. A vizsgált darabot jellemző érték. Adott helyen, adott üzemi feltételek mellett várható érték
PELYHE LTD
4
Színvisszaadás A fényforrás színvisszaadási tulajdonsága azt jellemzi, hogy fényében a környezetünk mennyire természetes módon jelenik meg. Az Ra általános színvisszaadási index fejezi ki ennek mértékét. Jelölik még CRI-ként is (Color Rendering Index)
Színvisszaadási index Ra , (CRI)
A színvisszaadási index megadja, pontosan milyen egy adott fényforrásra vonatkoztatott színvisszaadási arány. Az Ra meghatározásához nyolc teszt-színt választanak ki a környezetünkből, melyeket a vizsgálandó fényforrás és egy azonos színhőmérsékletű standard tesztlámpa fényének teszik ki. Minél kisebb az egyes teszt-színektől való eltérés, annál jobb a színvisszaadás. A 100as érték azt jelenti, hogy a fényforrás a teljes színskálát megjeleníti.
PELYHE LTD
5
Színvisszaadási index (R) A színvisszaadási index az adott színhőmérsékletű összehasonlító sugárzás által keltett színérzettől való eltérést, a spektrális telítettséget jellemző fogalom. Az általános színvisszaadási index jele: Ra; (CRI) dimenzió nélküli szám. Az általános színvisszaadási index a 14 színminta egyedi színvisszaadási indexei közül 8 színminta átlaga. A szabványok előírják, hogy adott látási feladathoz milyen színvisszaadási fokozat szükséges. Színvisszaadási fokozat
Ra
Színlátás
1A
> 90
kiváló
Izzólámpák, többsávos fénycsövek
1B
80…90
kiváló
Fémhalogénlámpák, ritkaföldfém adalékkal
2A
70…80
kiváló
De luxe fénycsövek, fémhalogénlámpák
2B
60…70
jó
De luxe fénycsövek, fémhalogénlámpák
3
40…60
közepes
Higanylámpák
4
< 40
gyenge
Nagynyomású nátriumlámpák
PELYHE LTD
Példák
6
PELYHE LTD
7
Színhőmérséklet
A fény színe egy hőmérséklettel jellemezhető, melyet a fényforrás határoz meg. A fényforrás színhőmérséklete az a hőmérséklet, amelyen az (elméleti fizikában meghatározott) „feketetest”ugyanolyan színű, mint a vizsgált fényforrás. Max Planck fizikus rendszerezte a fény színe és a sugárzás hőmérséklete közti összefüggést egy úgynevezett – feketesugárzás - leírásával. Ezt nevezzük Planck görbének. Ő kiszámította a mindenkori úgynevezett Színhőmérsékletet. Ez a Kelvin fokban meghatározott érték a hőmérséklet thermodinamikai alapjain került kiszámításra, az abszolút nullapontra ( mínusz 273,15 Celsius fok ) vonatkoztatva.
PELYHE LTD
8
Színhőmérséklet (F) Színhőmérséklet a sugárzott teljesítmény spektrális eloszlására jellemző, a színérzetet meghatározó fogalom. Egysége: kelvin, K. A világítási berendezések létesítésével foglalkozó szabványok a fényforrásokat, a táblázat szerinti, színhőmérsékleti csoportokba sorolják.
A színhőmérsékleti csoport jele
Színhőmérsékleti tartomány (K)
M
< 3300
S
3300 ... 5300
H
> 5300
PELYHE LTD
9
Fényszín A fényszín a fényforrás által kibocsátott fény melegségét vagy hidegségét jellemző valódi szín, melyet Kelvinben kifejezett színhőmérséklettel jellemeznek A fényszínt a színhőmérséklete adja meg és három csoportra osztható: Színvisszaadás Ra
Legközelebbi színhőmérséklet
Fényszínek
3. szint
3,300 K alatt
meleg fehér (ww, wam white)
2. szint
3,300 – 5,000 K
semleges fehér ( nw, neutral white)
1. szint
5,000 K felett
napfény fehér (dw, daylight white)
PELYHE LTD
10
PELYHE LTD
11
Alapvető lámpafoglalatok Számuk, a professzionális világítástechnika területén történő alkalmazásuknak köszönhetően az utóbbi években ugrásszerűen megnőtt. Az új készülék konstrukciók, példának okáért mind csekélyebb házméretekkel vagy még nagyobb teljesítményfokozatban, a lámpagyártóknál is számos új lámpatípus kifejlesztéséhez vezetett. A legelterjedtebb lámpafejek: Gy9,5 Gx9,5 GY16 G22 G38 HPL Gx16D (PAR lámpák) R7s G6,35 Gx5,3 E40 üveg-, kerámia, fém PELYHE LTD
12
Edison / Bayonet / speciális (pl süllyesztett érintkezős) foglalatok
PELYHE LTD
13
G (tűs) típusú foglalatok
PELYHE LTD
14
PELYHE LTD
15
PELYHE LTD
16
PELYHE LTD
17
PELYHE LTD
18
Fényforrások és fénykeltési elvek Termikus emisszió Hőmérséklet sugárzás
Elektromos kisülés
Lumineszcens
Félvezető
St. János bogár
NAP Természetes fényforrások
Nincs villámlás Izzólámpa
Mesterséges fényforrások
Nagynyomású Fémhalogén
Fénycső, kompakt fénycső
LED
Xenon Halogén izzólámpa
PELYHE LTD
19
Az izzólámpák egy zárt lámpaburából állnak, melyben egy spirálon átmenő villamos áram szükséges az izzáshoz. Az izzólámpa fénysugárzása tulajdonképpen csak egy melléktermék, az energia nagyobb része hősugárzás és csak a teljesítmény 10 %-a alakul látható fénnyé. Az izzószál anyaga wolfram, melynek olvadáspontja 3400 Cº fölötti izzóhőmérsékletnek is ellenáll. A spirál átmérője és hossza minden fényforrásnál egyedileg a kívánt üzemi feszültségre, a teljesítményfelvételre és lámpahőmérsékletre készül. A wolframszál jó hőállóságának ellenére, ez az anyag is korlátozva alkalmazható az izzólámpa főbb jellemzőinek megfelelően Egyrészt a növekvő lámpateljesítmény egy csekélyebb élettartamhoz vezet, a növekvő izzóhőmérséklet feltételezi az izzószál anyagának gyorsabb elgőzölését és legvégül hosszabb égetési idő után az teljesen elolvad. Más oldalról nézve korlátozza ezt a folyamatot az izzólámpák célzott színhőmérséklete, a színhőmérséklet növekedése nagyobb izzószál hőmérsékletéttel valósítható meg és ezzel a fényforrás élettartamának természetes végét még gyorsabbá teszi. Ennek köszönhetően az izzólámpa színhőmérséklete nem haladhatja meg a 3400 K-t, ellenkező esetben a hőmérséklet az izzószál olvadáspontjának kritikus közelségében lenne és az élettartama extrém rövid volna. Emellett az elgőzölgő wolfram a lámpabúra belső felén fekete bevonatot képez és az égési idő növekedésével a színhőmérséklet csökkenni fog. Ez a folyamat játszódik le kétségtelenül a lámpabúra gáztöltése ellenére, amely nagyobb hőmérsékletnél a túl gyors wolframpárolgást akadályozza. PELYHE LTD
20
Modernebb izzólámpáknál a töltőgázba egy kis mennyiségű halogénelemet kevernek (pl. bromidok, jód,) a búráfeketedés megakadályozása céljából (halogén-körfolyamat). Egyszerűsítve a dolgot az elpárolgó wolfram atomok el se jussanak a búráig, hanem kerüljenek vissza a spirál közelébe, így a búra belső hőmérséklete 250 Cº marad. Kisebb, nem olvadó lámpaburáknál a gyártók gondoskodtak róla, hogy a lámpaburák belső oldala a többlethőmérsékletet gyorsan átvegye és a wolfram-halogenid vegyületek ne ott rakódjanak le, hanem visszavándorolva a spirál melegebb környezetébe ott visszabomoljanak wolfram és halogén atomokra. A kisebb és stabilabb lámpaburák alkalmazása lehetővé teszi a töltőgáz nyomásának növelését, mely egy műveletet, amely a wolframszál párolgási sebességét csökkenti és a lámpa élettartamát ill. a fényhasznosítását megnöveli. A halogénnel adalékolt fényforrások általánosan mint halogén izzólámpák kerültek a köztudatba. Előnye a lényegében változatlan színvisszaadás melletti öszélettartam, nagyobb fényhasznosítás valamint lámpaélettartam és kisebb méretek, melyek nem utolsósorban a fényvetők házméreteit csökkentik.
PELYHE LTD
21
Halogén körfolyamat 1
2
wolfram (W) Halogen (X)
W + nX
3
4
WXn
WXn
W + nX
Szinhőmérséklet cca. : 3000K Búra belső hőmérséklet : 250 C°
Búratérben 1400 C° hőmérséklet áramlás regeneratív(visszaépítő) kémiai folyamat PELYHE LTD
22
Halogén izzólámpák - Átfolyó áram hatására felmelegedő izzószál halogénnel adalékolt gáz közegben. A spirálról elpárolgott wolframot a halogén elemek „visszaszállítják” a spirálra, növelve ezzel az élettartamot. - Tipikusan 3000K körüli hőmérséklet, utal a várható élettartamra - Kitűnő színvisszaadás, kitűnő fénykomfort ,0-100% szabályozható - Változatos kivitelek tükörrel ill. tükör nélkül, változatos fejtípusok - Nem túl jó fénykeltési hatásfok - Élettartam tipikusan 50-1000 óra
- Megbízható, alacsony költségszint - Jellemzően: 200W….10kW
PELYHE LTD
23
Stúdiók és színházak halogén izzói A stúdiók és színházak halogénizzóival szemben támasztott követelmények egyediek és nem hasonlíthatóak össze az általános világítással. A következő követelmények elengedhetetlen feltételei ezeknek a fényforrás-kategóriáknak:
• Nagyobb és állandó fényáram; egyedi, a filmszakmára jellemző nagy megvilágítás-értékek eléréséhez. • Jobb fényhasznosítás; azonos teljesítményfelvételnél nagyobb fényteljesítmény a látható fény tartományában az IR hősugárzás rész visszaszorítása mellett (nagyobb színhőmérséklet, kisebb hősugárzás) • Nagyobb fénysűrűség, hogy a leadott fényt tükrökkel és lencsékkel jobban vezessék a kívánt irányban • Konstans színhőmérséklet; a stúdióvilágításnál különösen minden fényforrás egységes színhőmérsékletére figyelni kell. • Egzakt, pontos beültetési helyzet; lámpacsere után szükségtelen a fényforrások beállításával, pozicionálásával foglalkozni. PELYHE LTD
24
A fényvetőket nézve a leggyakrabban alkalmazottak a halogén-izzólámpák, amelyek három lényeges fényforrás-konstrukciót takarnak. Egyoldalon fejelt halogénlámpa Kétvégén fejelt halogénlámpa PAR lámpák
PELYHE LTD
25
Egyoldalon fejelt halogénlámpa
Az egyoldalon fejelt halogénlámpák egy üvegburából, és egy érintkezőlábakkal ellátott kerámia fejből (kivételes esetben fémfej is lehet) állnak. Ez egy olyan optimális optikai leképezést enged meg, amely elkerüli a szóródási effektust és az emittált (kisugárzott) fényt a lencsék vagy tükrök segítségével a kívánt irányban vezeti. A lámpa izzószála spiralizált és egyoldalon egymás mellett úgy van elhelyezve, hogy a fő sugárzási irányban magát az ellenkező irányba ne árnyékolja.
PELYHE LTD
26
Gyakorlatban ez síkbeli elrendezéshez vezet (monoplán elrendezés). A duplasíkú és fedésileg eltolt elrendezés (biplán elrendezés) a lámpatest szélességét tovább csökkenti és még nagyobb fénysűrűséget eredményez.
PELYHE LTD
27
Ebben az összefüggésben említhető meg, hogy a törpefeszültségű (12 -24V) halogénlámpáknál az egyedi spirálok távolsága lényegesen kisebb, mint a hálózati feszültségű (230 V) lámpáknál, így kisebb méretű lámpabúra szükséges.) Az egyoldalon fejelt halogénlámpákat 24 kW-ig használják
PELYHE LTD
28
HALOGEN LAMPS
Gy 9,5 Üzemi hőmérsékletek: Izzószál csatlakozásánál A burában A foglalatnál Élettartam cca:.
Single Ended
GX 9,5
G 22
500°C 250-800°C 350°C (attention of the positioning ) 500 HOURS
Előnyei
GY 16
G 38
Hátrányai - Magas üzemi hőmérséklet
- Kis méret
Kíváló színvisszaadás Ra - kitünő fehér fény - Kiválóan dimmerelhető -
Rövid élettartam - Érzékeny a rázkódásra - Esetenként nem felcserélhető csatlakozás -
PELYHE LTD
29
Két végén fejelt halogénlámpák
A kétvégén fejelt halogénlámpák általánosan a halogéncsoporthoz tartoznak, és alkalmazhatóak fényár,- felületvilágító lámpatestekhez és riportlámpatestekhez is. Ezek egy hosszú üvegburából és kétoldalon kiképzett kerámiafejből állnak melyből az izzószál kivezetése axiális. A kétoldalon fejelt halogénlámpák 5 kW-ig beépíthetők. Megfelelő fényvetők mindazonáltal a szabványos teljesítményfokozatokban 500, 800, 1000, 1250 és 2000 W-os kivitelben találhatóak.
PELYHE LTD
30
A színház nézői számára alig észrevehető a színhőmérséklet különbség, kivétel ez alól, ahol extrém nagy különbségek vannak (pl. egy halogénizzó fénye közvetlenül összehasonlítható a lényegesen magasabb színhőmérsékletű kisülőlámpáéval). Ezzel szemben a TV-stúdiókban egy egységes és állandó színhőmérséklet bír nagy jelentőséggel, ahol a TV kamerák, mint a színes filmek is, egy egzakt színhőmérsékletre vannak beállítva és az eltérés törvényszerűen színeltolódáshoz vezet. Ez a színhőmérséklet 3200 K-nél található, itt a lehető legjobb a kompromisszum a relatív hosszú élettartam (400 óra) és a jobb fényhasznosítás között (csekélyebb hőfejlődéssel jár). A 3200 K színhőmérsékletű lámpákat a szakemberek, mint stúdiólámpákat ismerik. CP (cinema photo) sorozat. Színházban a nagyobb színhőmérséklet nem feltétlenül szükséges, mely a lámpaélettartam lerövidüléséhez vezet. A színházba 2900 vagy 3000 K lámpákat építenek be, ahol a megszokott égési idő 750 óra. Ennek megfelelően ezeket a lámpákat, mint színpadlámpákat osztályozzák. T (theater sorozat). PELYHE LTD
31
PAR-lámpák
A PAR-lámpák üvegtükrös lámpák, melyeknél a fényforrás parabolikus fémgőzölt üvegtükörrel összeépített egység. Alkalmazhatóak a manapság kapható fényvetőkhöz (pl. PAR 36, PAR 56, PAR 64) és 1000W-ig különböző teljesítményekben szállítható. A spirál elrendezése közvetlenül a parabolatükör fókusz pontjában található. Az előtétüveg főfelületének különböző struktúrája segítségével eltérő sugárzási szög érhető el. A választék az átlátszótól (Very Narrow Spot Narrow Spot CP 60) a matitott (Spot CP 61), a bordázottól (Flood CP 62) a nagyon erősen bordázottig (Wide Flood CP 95) terjed. Legújabban fémtükörrel ALUPAR típusként is gyártják. PELYHE LTD
32
PELYHE LTD
33
Halogén izzólámpák – fejlesztési irányok: - IRC bevonatok megjelenése - Gyorsan, könnyen a lámpatest megbontása nélkül cserélhető fényforrás
- Az optimális optikai világítástechnikai paramétereknek alárendelt spirálkonstrukció (80V típusok) - Új nyersanyagok
- Megnövelt hőmérséklet tűrés – hosszabb élettartam - Fizikai méretek csökkentése
PELYHE LTD
34
Halogén fényforrások működési karakterisztikája 90
95
400
feszültség % 100
105
%
110 140 %
300
130 120
200 150
110
100
100 80
90 60 50 80
40
Relatirelatív értékek
Relatirelatív értékek
105
30 70
25 90
95
PELYHE LTD
100
105
feszültség %
%
110
35
W
lumen
500
1 000
1 200
óra
K
M 40
MP
8 500
2 900
T18
MP
12 000
3 050
12,5x11,5
400
CP82
MP
12 500
3 200
12,3x11,5
200
T11
MP
23 000
3 050
17,5x17.5
750
T19
BP
21 000
3 050
15x12
750
CP70
BP
25 000
3 200
15x12
200
T 29
BP
30 500
3 050
400
CP 90
BP
33 000
3 200
200
PELYHE LTD
2 000
36
Fémhalogén lámpák - Ívkisülés nagy nyomáson higany, + egyéb fémek Indium, Tallium, Diszprózium)
(pl.
- Minden esetben működtető egység használata szükséges - Extrém nagy fényáramok( kb 3,5x nagyobb a hasonló teljesítményű halogénhez képest, akár 1,5..2 millió lumen) - Kitűnő színvisszaadás, kiváló fénykeltési hatásfok - Kis méretű fénypont, kiváló optikai hatásfok - Élettartam tipikusan 1000-3000 óra - Jellemzően:200W….18kW (24kW) PELYHE LTD
37
Kisülőlámpák
A kisülőlámpáknál a fény egy a gázban történő elektromos kisülés hatására folyékony vagy szilárd adalékanyagok segítségével jön létre, ahol a fényforrások üzemeltetéséhez egy előtétkészülék, a kisülés beindításához pedig egy gyújtókészülék használata szükséges. A gyújtókészülék néha a fényvetőbe építve, azon belül a lámpafejbe integrálva található, az előtét nagyobb méreteinek köszönhetően, mint külső egység használatos. 20-30% hatásfok 65-105 lm/w fényhasznosítás
PELYHE LTD
38
Összehasonlítva az izzólámpával, a nappalifény-spektrumban ajánlott kisülőlámpáknál a fény megszokott színhőmérséklete 5200 K-tól 6-7000 K-ig terjed, a különböző fényszínek a gyártók által rögzítettek a különböző töltőanyagok összeállításától függően. A kisülőlámpák fényteljesítménye a halogénizzókkal összehasonlítva lényegesen magasabb (4-szer nagyobb), fénysűrűségét a készülék konstrukciónak köszönhetően egy szűkebb sugárnyaláb segíti elő. A kisülőlámpák hagyományos módon nem dimmerellhetők. Erre a célra olyan elektronikus előtétek ajánlhatók, amely a dimmer-funkciót is tudja, ez a világításszabályozás 70-100% tartományban engedhető meg. 70 %-os határ alatt egy további szabályozás szükséges, amely a színhőmérséklet látható változásához vezet, egy olyan effektushoz, amely üzem közben nem kívánt. Komplett elsötétítési lehetőség ezekkel nem valósítható meg. A gyakorlatban ezt mechanikus elsötétítő blendékkel oldják meg, melyek lamelláit általában egy fényvezérlőpultról tudják vezérelni. Egyes kisülőlámpák kikapcsolás után melegen nem gyújthatók újra, az új gyújtási folyamat előtt hagyni kell őket először kihűlni. Éppen ezért fontos tudni, hogy a kisülőlámpák teljes fényteljesítménye a gyújtási folyamat után mennyi idő múlva áll rendelkezésre (felfutási idő). Ez az időtartam a fényforrástól függően akár 2-4 percet is igényelhet. Egyes kisülőlámpáknál már megvalósították a melegen is utángyújthatóságot. (60 KV) A kisülőlámpák alkalmazása a film és TVszektorban alapvető a külső felvételeknél, ahol nappali fényű filmeket forgatnak. Itt rá vannak utalva egy kb. 5600 K színhőmérsékletre és a halogénizzós fényvetők csak akkor alkalmazhatók, ha az ő fényüket egy korrekciós szűrővel erre a színhőmérsékletre összehangolják. Ezáltal a fényhasznosítás vesztesége 50% , így a drasztikusan csekély fényerősség még jobban lecsökkenne és a felvétel számára többé nem volna elegendő. A színházban a kisülőlámpákat, mint kiegészítő fényforrást alkalmazzák , melyeket nagy fényintenzitása és a kemény, hideg fénye határoz meg. PELYHE LTD
39
PELYHE LTD
40
Keramikus fémhalogén
PELYHE LTD
41
A fontosabb kisülőlámpa típusok.
HMI Fémhalogénlámpák (HMI . MSI) HTI Fémhalogénlámpák (HTI – MSR- CSR) HQI Fémhalogénlámpák (HQI) XBO Xenonlámpák (XBO) UV-lámpák Fénycsövek
PELYHE LTD
42
Fémhalogénlámpák (HMI)
A HMI lámpák váltakozóáramú kisülőlámpák, melyekben a villamos ív egy sűrű, ritka földfémmel adalékolt (Dysprozium, Thulium és Holmium), különböző fémhalogenidekből és higanyból álló gázban jön létre. Ezeket a lámpákat az Osram 1970-ben fejlesztette ki és többnyire „DAY LIGHT” napfény fényvetőkben” használatosak. Más fényforrásgyártók is készítenek azonos teljesítményjellemzőkkel fényforrásokat más terméknév alatt értékesítve őket. A jellegzetes HMI lámpák nagyon magas fényhasznosításúak, amely max.100 lm/W, a színhőmérsékletük 6-8000 K, a színvisszaadási index Ra>90, a fényáramszabályozás 70100%-ig terjed, éppen úgy, mint meleg újragyújtásnál. PELYHE LTD
43
A halogén körfolyamat érvényesül a HMI lámpáknál is, melynél akadályozza a búra belső falára történő lecsapódást, melynek oka az elektródaanyag elgőzölgésében keresendő. A körfolyamat továbbá beállítja az ív meleg zónájában a fénykeltéshez szükséges gázhalmazállapotú halogenidek nagy koncentrációját. A HMI lámpák normál állapotban konvekciós (hőáramlás) hűtéssel üzemeltethetők, különösen nagy teljesítményeknél a fej hűtéséhez egy segédventillátor szükséges. A HMI lámpáknál lényeges megkülönböztetési szempont a fej kiképzése. Az egyoldalon fejelt fényforrások egy érintkezőkkel ellátott fejjel rendelkeznek és leghasználtabban 125-12 000 W teljesítményfokozatokban találhatók, de 2500-4000W változatban is kezd elterjedni és 6-12 kW-os változatban is használatosak. A kisülőcső általában egy dupla burában van, azaz a kisülőcső egy második üvegburával van ellátva. Az egyoldalon fejelt kisülőlámpák előnye a kisebb beépítési helyigény, amely a különösen nagy teljesítményű Day Light, nappalifény-fényvetőknél” a házméretek csökkenéséhez vezet. Tipizált fejtipusok pl. GZY9,5; GZZ9,5; GX9,5 (általában 400 W-ig), G22 (általában 1200 W-ig) és G38 (1200 W-tól). A kétoldalon fejelt HMI lámpák relatív rövid ívűek, amely a fényvezetés nagyon jó kontrollját biztosítja a beltéri fényvetőkben. Ez különösen az Osram által kifejlesztett rövid elektródatávolságú GS verzióknak felel meg. A fényforrás mindkét oldalán hüvelyes fej található menettel ill. cilindrikus érintkezőkkel. Szállíthatók 125 W-tól 24 000W-ig terjedő teljesítményfokozatokban, a fejkivezetések tipusai pedig SFc10-4, SFc15,5-6, Sfa21-12, S25,5 és S30 néven. A Philipsnél egyébként ezek a lámpák MSR, az Osramnál HSR -SE, a GE.-nél CSR-SE, a Radiunnál RSR jelűek. PELYHE LTD
44
Fémhalogénlámpák (HTI)
A HTI lámpák éppen úgy a fémhalogénlámpa kategóriába tartoznak, mint az előzőekben leírt HMI lámpák, de rövid ívvel készülnek, amely a fényforrások még kompaktabb beépítését teszi lehetővé. Lényeges ismertetőjele a nagyon rövid ívnek köszönhető, rendkívül irányított pontvilágítás, valamint a magas fényhasznosítás és fénysűrűség. Felépítése és töltése majdnem teljesen azonos a HMI lámpa kisülőcsövével. Két lényeges beépítési fajtát különböztetnek meg. Egyrészt a HTI lámpák mint egyoldalon fejelt tükröslámpák szállíthatók, dikrotikusan fókuszálható ellipszoid hidegtükörrel, amellyel egy optimális fókuszálhatóság, spotnagyság és színhomogenitás mutatható fel.
PELYHE LTD
45
Másrészt a megszokott üvegburában tükör nélkül szállítható, tetszés szerint egyoldalon vagy kétoldalon fejelt változatban, ahol a lámpakivezetések a professzionális világítástechnikai piacon a korábbi alkalmazásokhoz társíthatók.
A legtöbb lámpatípus az elektronikus előtéttel történő üzemeltetést igényli, ezért működéséhez váltakozó áram szükséges. Általánosságban a HTI lámpák tulajdonságaik alapján főleg kompakt felépítésű optikai sugárzású világítási rendszerekben alkalmazhatók, ahol a legtöbb lehetőséget gyors színváltásnál kínálja (pl. szkennerek, robot lámpák). Az átlagos teljesítményértékek 150, 250, 300, 400, 600, 1200, 2500 4000 W, a színhőmérséklet fokozatonként 4000 - 6500 – 7000 K. A HTI lámpák alfajaként említhető a HSR / MSR és a HSD / MSD jelű lámpák, amelyek hasonló konstrukcióval rendelkeznek, de melegen nem gyújthatók újra, kivéve az újabb HR típusok. PELYHE LTD
Fémhalogénlámpák (HQI) A HQI lámpák is halogénlámpák, a nagynyomású higanygőzlámpák továbbfejlesztéseként jöttek létre, kiegészítésként a higany-halogén vegyülethez különböző fémeket adalékoltak, melynek következtében a fényhasznosítás érthető módon megnőtt. Előnye a hagyományosan jó színvisszaadási tulajdonság, a nagy fényhasznosítás és a relatív hosszú élettartam. A piacra szállítható HQI-lámpa választék nagy és változatos teljesítménytartományban 75W-tól 3500W-ig terjed, tetszés szerinti érintkező, kapocs és fejkiképzéssel. Ezek a fényforrásfajták széles területen megtalálhatók, de elsősorban az általános világítás feladatainál, ahol a HQI lámpákat fényárlámpáknál, a közvilágításban vagy az építészet területén (díszvilágítás) alkalmazzák. Az építészeti területhez alkalmazkodott viszont a közelmúltban már kapható színes fényű 150 W-os lámpa (kék, zöld, sárga vagy orange), amely színek előállítása speciális fémek keverésével lehetséges. A HQI lámpáknál van lehetőség meleg és hagyományos újragyújtásra az utóbbi kategóriánál az újragyújtási idő időtartama 20 percig is terjedhet.
PELYHE LTD
47
Alacsony nyomású natrium lámpák
PELYHE LTD
48
Xenonlámpák (XBO)
A xenonlámpák tiszta xenon gázzal töltött rövid ívű lámpák, melyben a kisülés íve nagy nyomás alatt van. A xenon töltés túlnyomása, a lámpa üzeme közben akár háromszorosára is megnőhet.. Ennek a lámpafajtának lényeges tulajdonsága a nagyon nagy fénysűrűség, a 6000K színhőmérséklet, egy magas Ra>95 színvisszaadási index, egy állandó fényszín és élettartam mellett, amelynél a gyújtás után a teljes fényáram rendelkezésre áll. Alapvető különbség más kisülőlámpához képest, az üzemeltetéséhez szükséges egyenáram, amelyet egy speciális hálózati egyenirányítótól kap. Felöleli a 75W-tól 10 000 W-ig terjedő teljesítményspektrumot, amelynél ez a lámpafajta feltételezi konstrukcióján keresztül, hogy kizárólag kétoldalon fejelt lehet. PELYHE LTD
49
Fémhalogén lámpák – fejlesztési irányok - Nagyobb kimenő fényáram - hasonló fizikai méretek
- Moduláris rendszerek, teljesítmény tartományonként csereszabatos külső méretekkel - Gyorsan, könnyen a lámpatest megbontása nélkül cserélhető fényforrás
- DIMM – BOOST - Megnövelt hőmérséklet tűrés – hosszabb élettartam - Fizikai méretek további csökkentése
PELYHE LTD
50
Teljesítmény növelés - kompakt méretek mellett Az elvárt kimenő fényteljesítmény egyre nagyobb…
300 W
700 W
250 W
575 W
1500 W
2000 W
1200 W
PELYHE LTD
51
És a helyzet egyre …
FORRÓBB…
De mi a nagyobb teljesítmény hatása – a több fényen kívül????
1500 W
1200 W
…..a fényforrásra?
700 W
…..a lámpatestre?
575 W
…..az alkalmazásra?
400 W
200 W PELYHE LTD
52
Mit kapunk a fényen kívül… … megnő a hőterhelés minden területen (különösen veszélyes a fényforrásra, elektronikákra, műanyagokra nézve) … egyre intenzívebb hűtés szükséges (de ez növeli a működés közben keltett zajt) … a lámpák nehezebbek és nagyobbak lesznek
… a kijövő fénysugár nagyobb IR tartalma miatt a lámpatest nehezebben elhelyezhető
PELYHE LTD
53
UV-lámpák
Az UV-lámpák általánosan, mint feketefényű lámpák ismertek, amelyek csak ultraviola sugárzást bocsátanak ki. Ez egy olyan fényfajta, amely a látható tartományon kívül fekszik és fluoreszkál. A fényforrás fekete üvegbúrában helyezkedik el, amely a látható fény komplett spektrumát elnyeli. Gyakorlatban az UV-lámpák alkalmazása fehér felületen egyfajta túlvilágításhoz vezet, amelynél ez a besugárzott felület úgy működik a szemlélő számára, mint maga a lámpatest. Az UV-lámpák szállíthatók, mint higanygőzlámpák (menetes fejjel, 125W-400W) vagy fénycsövek (pl.18W vagy 36W). A fénycsövek alkalmazásának előnye, hogy kikapcsolás után azonnal újragyújtható. Általában speciális effektekhez alkalmazzák őket. PELYHE LTD
54
Fénycsövek
A fénycsövek fényhasznosítása az izzólámpákénál egy sokkal nagyobb fényhasznosítást (kb.3-szor, 5-ször magasabb) jelent és amely hosszabb élettartamban és csekélyebb energiafelvételben nyilvánul meg. A fényforrások kétségkívül nagy felületűek és a felületi fénysűrűségük csekély, az általuk emittált fény nehezen fókuszálható. Az általános fénycsövek kisnyomású kisülőlámpák, melyeket a piacon manapság számtalan teljesítményben (4215W), alakban, csőhosszban, csőátmérőben és fényszínben kínálnak.
PELYHE LTD
55
A fénycsövek alapfelépítése egy csőalakú búrából és két végébe beépített egy-egy elektródból áll (spirál kivezetések), melyek között higanygőzben létesített ívkisülés van, melyet a cső belső falán található fényporkeverék látható fénnyé alakít. Pontosabban a kisnyomású higanygőzben létesített ívkisülés túlnyomórészt ultraibolya sugárzást gerjeszt, melynek nagy része láthatatlan, melyet a búra belső falára felvitt fényporréteg látható fénnyé alakít. (FÉNYTRANSZFORMÁTOR)
A fényporrétegek vegyi összetételétől függnek a különféle fényszínek, a különböző színhőmérséklet tartományok 2700K és 6500K közé esnek. Ismertebb fényforrásgyártók: G.E., OSRAM, RADIUM, PHILIPS, A fénycsövek színház és stúdióterületre történő alkalmazásához fényáram szabályozás szükséges. Ez nem úgy működik, mint a halogénlámpáknál, ahol a feszültség vezérlése által érhető el, hanem egy költségesebb technikát igényel. PELYHE LTD
56
Szabályozható fénycsö Az alacsony nyomású fluorescens lámpák / közismert nevükön fénycsövek / fényerejét a hagyományos dimmerekkel nem, vagy csak nagyon kis mértékben lehet szabályozni, viszont a fénycsövek előnyös tulajdonságainak a hagyományos izzólámpák szabályozhatóságával történő ötvözése új világítási effektusok létrehozását tehetik lehetővé,
A fénycső működési elvéből és az emberi szem tehetetlenségéből fakadóan adódik, hogy a hagyományos hálózati feszültség 50 Hz rezgésszámánál lényegesen magasabb frekvenciát kell biztosítanunk a teljes szabályozhatóság eléréséhez. Erre a célra egy impulzus generátornak / Pulse Generator / nevezett önálló elektronikus egységet alkalmaznak, mely általában 25-70 kHz frekvenciatartományban állítja elő a gyújtó impulzusokat. Ezeknek az impulzusoknak a sűrűségét megváltoztatva a fénycső által egy időegység alatt kibocsátott fény mennyisége is változik. VIP 90 szabályzó egység
PELYHE LTD
57
BEKAPCSOLÁSI ÁRAM Ideális paramétereket feltételezve, kizárólag ohmikus összetevőket tartalmazó terhelés esetén a kapocsfeszültség hatására átfolyó áram állandó. Az átfolyó áram ( I ) - mértékegysége A=Amper - nagysága függ a kapocsfeszültségtől ( U ) - mértékegysége V=Volt - és a terhelés ellenállásától ( R ) - mértékegysége Ω=Ohm. A három érték közti összefüggést a közismert OHM háromszöggel tudjuk a legegyszerűbben leírni:
R=U/I ( Ω )
I=U/R ( A )
U=I*R ( V )
A fogyasztó által felvett teljesítmény ( P ) a kapocsfeszültség és az átfolyó áram szorzatával egyenlő – mértékegysége W=Watt: P=U*I ( W ) A normál izzólámpák vákumban, vagy semleges ( inert ) gázzal töltött zárt térben egy vezető anyagból álló szálat ( izzószál ) - a rákapcsolt feszültség segítségével – fehérizzásig hevítenek. Az izzószálak anyagát képező vezető anyagok ( pl.: Wolfram ) / Németül a wolfram neve Tungsten → e két név kombinációjából született a TUNGSRAM márkanév / ellenállása – egyéb, jelen esetben elhanyagolható tényezők mellett - függ azok hőmérsékletétől. Az ellenállás és a hőmérséklet pozitív összefüggésben állnak egymással → a hőmérséklet emelkedésével nő az izzószál ellenállása. PELYHE LTD
58
A fent említett összefüggésekből adódik, hogy az üzemi hőmérséklet eléréséig az izzószál ellenállása folyamatosan növekszik és az átfolyó áram ezzel egyenes arányban csökken. Mivel a kapocsfeszültség állandó, belátható, hogy a felvett teljesítmény is a csökkenő áramfelvétel függvényében csökken. A hidegellenállás és az üzemi hőmérsékleten mérhető ellenállás közt a különbség nagyságrendi is lehet. Pl. a GE T19 1000W Izzó szobahőmérsékleten mérhető hidegellenállása 3,8 Ω, a hálózati ( kapocs ) feszültség 230 V, ebből számítással meghatározva a T19 izzó bekapcsoláskor felvett rövididejű teljesítményfelvétele több, mint 13,9 kW, a pillanatnyi áramfelvétele szobahőmérsékletű állapotban több mint 60 A. A bekapcsolási áram csökkentésére és ezzel egyidejűleg az izzó élettartamának lényeges megnövelésére közvetlen kapcsolású ( direkt ) áramkörök esetén az úgynevezett Soft Switch áramkör ( null-átmenet komparátorral rendelkező kapcsoló ) használata ajánlott. Szabályzott áramköröknél az előfűtés ideális beállításával csökkenthetjük a bekapcsoláskor fellépő áramlökés mértékét és növelhetjük meg egyidejűleg a fényforrás élettartamát.
Induktív illetve kapacitív összetevőket tartalmazó terhelés esetén a bekapcsoláskor igen rövid ideig tartó áramlökések keletkezhetnek, melyek kiküszöbölésére illetve csökkentésére rendszerint kapcsolástechnikai megoldásokat alkalmaznak. PELYHE LTD
59
Jelölési kódok Halogén fényforrások LIF kód (Lighting Industries Federation) CP cinema photo 3200 K P1 photo 3400 K P2 photo 3200 K A1 dia és vetitők T theater 2900 - 3050 K K fényárlámpák M vegyes Minden gyártónál azonosak: teljesítmény fénypontmagasság működési feszültség foglalat színhőmérséklet Eltérhetnek:
búrakialakítás fényáram ANSI kód(American National Standarts Institute) Fémhalogén fényforrások nincs egységes jelölés HMI-RSI HSR-MSR-CSR MSD-HSD PELYHE LTD
60
SharXS® HTI® – benefit 1 Simple lamp descriptions:
SharXS® HTI® 400W/D3/75 D = double ended 3 = 3 mm electrode gap
75 = 7500 K colour temperature
= easy to understand. PELYHE LTD
61
SharXS® HTI® – benefit 2 The new lamp types: SharXS® HTI® 200W/D3/70
3 mm
7000 K
3000 h *
SharXS® HTI® 400W/D3/75
3 mm
7500 K
1000 h **
SharXS® HTI® 575W/D4/75
4 mm
7500 K
750 h *
SharXS® HTI® 700W/D4/75
4 mm
7500 K
750 h *
SharXS® HTI® 700W/D4/60
4 mm
6000 K
750 h *
SharXS® HTI® 1200W/D7/60
7 mm
6000 K
750 h *
SharXS® HTI® 1200W/D7/75
7 mm
7500 K
750 h *
* nominal service life; ** 1,000 hrs (from March‘05 on) PELYHE LTD
62
Fényforrás adatlap
PELYHE LTD
63
PELYHE LTD
64
PELYHE LTD
65
PELYHE LTD
66
PELYHE LTD
67
PELYHE LTD
68
PELYHE LTD
70
PELYHE LTD
71
PELYHE LTD
72
PELYHE LTD
73
PELYHE LTD
74
2008 január 5.
[email protected]
2008 január 5.
[email protected]
PELYHE LTD
77
