Zdroje světla - výbojky

Transkript

1 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/ , který je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem ČR

2 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

3 vysokotlaké výbojky 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

4 Vlastnosti RV 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 až h

5 Vlastnosti RVV

6 Vlastnosti RV 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

7 Výhody a nevýhody RVV 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

8 Možné použití pro osvětlování vnitřní i venkovní průmyslové osvětlení osvětlování komunikací, sportovišť osvětlování významných objektů 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

9 Speciální použití RVV 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

10 výbojky 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

11 Vlastnosti halogenidových výbojek Teplota hořáku 700 až 750 zapálení výboje usnadňuje náplň argonu nutný vnější zapalovač (doutnavkový, tyristorový, vysokonapěťový či impulzový) dobré vlastnosti při teplotách C velmi dobrý index barevného podání R a = 65 90

12 Konstrukční uspořádání hal. výbojek velmi podobné vysokotlakým rtuťovým výbojkám vnější baňka je z tvrdého borosilikátového skla a má elipsovitý tvar nebo je ve tvaru trubice

13 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

14 Schéma napájení výbojky Tl tlumivka TZ zapalovací zařízení Ck kompenzační kondenzátor

15 Základní vlastnosti halogenidových výbojek měrný výkon 83 lm/w životnost h

16 Možné použití halogenidových výbojek 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)

17 Speciální halogenidové výbojky výbojky o výkonu 25 W včetně předřadníků s 80 lm/w s teplotou chromatičnosti 3000 K a dobou života h rozměry blížící se rozměrům halogenidových žárovek

18 Nízkotlaké sodíkové výbojky 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 C vysoký měrný výkon až 200 lm/w R a = 0 vytvářejí se větší kontrasty a dobře se rozeznávají podrobnosti

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

20 Vysokotlaké sodíkové výbojky Při tlaku par sodíku 26,6 kpa dojde k zlepšení barevného podání světla potom je R a = 20 nižší měrný výkon 120 lm/w

21 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

22 Konstrukční uspořádání 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

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

24 Světelně technické parametry

25 Napájení vysokotlaké výbojky 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

26 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

27 Náběhové charakteristiky a závislost na napájecím napětí

28 Svítící trubice 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 h využití hlavně pro dekorativní a reklamní účely

29 Doutnavky 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

30 výbojky 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

31 Použití xenonových výbojek v kinoprojekční technice divadelní, televizní a filmové osvětlovací technice

32 Co jsme dnes probrali Vysokotlaké výbojky Rtuťová, sodíková, svítící trubice, xenonová Nízkotlaké výbojky Sodíková,zářivka Příště LED diody