Světelná technika Výbojové zdroje světla

Nízkotlaké rtuťové výbojové zdroje Lineární zářivky 1.W vlákno s aktivní vrstvou (např. kysličník barya) 2.Elektron 3.Atom rtuti 4.UV záření ( 253,7 nm) 5.Luminiscenční vrstva 6.Viditelné záření Princip: 1.Mezi elektrodami hoří výboj 2.Nízkotlaký výboj v parách rtuti se vyzařuje viditelné záření (2%) a UV záření (více než 60%). 3Část UV záření (asi 19%) se transformuje prostřednictvím luminoforu, který je nanesen na vnitřní stěně trubice, na viditelné záření Vzácný plyn snižuje zápalné napětí a snižuje odpařování kovu z elektrod.

Vlastnosti: *Během prvních 100 hodin nelze světelný tok přesně definovat (v katalogu je světelný tok udáván po 100 hodinách svícení) – zahoření zářivky (změna vlastností luminoforu) *K největšímu odpařování wolframu z elektrod dochází při zapínání. Proto se zářivka nehodí pro časté vypínání a zapínání (induktivní předřadník) *Plný světelný tok je asi po 10 minutách Lineární zářivky *Hoření výboje je nestabilní, zářivka musí mít předřadník, který vytváří úbytek napětí (asi 50% U n ). -induktivní – energetická třída C - zvyšuje příkon zářivky o (10–20) % -elektronický – energetická třída A, A+ *Servisní životnost je podle typu zářivky od do hodin *Nejčastější průměry trubic-16 mm, označení T5, patice G5 -26 mm, označení T8, patice G13

*Výkony běžných trubic jsou od 10 do 58 W, speciální již od 8 W, maximální výkon 120 W. *Maximální světelný tok při okolní teplotě zhruba u trubice s průměrem 26 mm při 25 0 C, u průměru 16 mm 35 0 C. *Zářivky T5 mají u potisku “studený“ konec. Jsou-li dvě trubice ve svítidle musí být tyto konce u sebe, ve vertikálním uspořádání trubic dole. Pozn. z technologických důvodů musí být v trubici prostor, ve kterém je nižší teplota. U trubic T8 je to zhruba uprostřed. U trubic T5 je jedno žhavící vlákno posunuto ke středu trubice a studený bod je pod ním. Uspořádání trubic musí být takové, aby se studený bod nebyl „porušen“ *Měrný výkon až 116 lm/W Vlastnosti luminoforu: *Použitý luminofor tvoří teplotu chromatičnosti (T c ) a index barevného podání (R a ). *Indexy barevného podání R a = 60, 80 a 90, maximální R a = 98 *R a = 80 běžné zářivky v domácnosti a v kanceláři *R a = 90 v místnostech s vyššími požadavky (operační sály). Oproti R a = 80 jsou R a = 90 méně ekonomické, mají nižší měrný výkon

*Teploty chromatičnosti T c = K *„Účinnost“ luminoforu výrazně závisí na teplotě okolí Luminofor *Nové označení běžných zářivek L 18 W/840 /8xx-R a = (80 – 89) /x40-T c = 4000 K (chladně bílá) *Doplňující označení (příklady)HO-vysoký výkon HO … ES-vyšší měrný výkon HO … XT-dvojnásobná životnost HE-vysoká efektivita HE... ES-vyšší měrný výkon Popište zářivku s označením H0 80 W/840 XT

zapojení používané dříve v Německu – větší tepelné ztráty na tlumivce Zapojení s elektromagnetickým předřadníkem Popište jednotlivá zapojení

Zapnutí zářivky s induktivním předřadníkem Pro zapálení výboje se využívá se doutnavkový zapalovač (doutnavka + bimetal) … 1.Po zapnutí se zapálí na doutnavce výboj, který ohřeje a posléze spojí bimetalový kontakt  výboj na doutnavce zhasne, hlavní obvod se propojí a začnou se žhavit hlavní elektrody. 2.Bimetal se rozpojí, hlavní obvod se přeruší  vlivem indukčnosti tlumivky vznikne přepětí, které zapálí výboj. 3.Při hoření výboje vzniká na tlumivce úbytek napětí, který snižuje napětí na elektrodách (stabilizuje výboj). animace Najděte v katalogu hlavní parametry tlumivky a startéru ?

Elektronický předřadník Elektronický předřadník nahrazuje doutnavkový zapalovač, tlumivku a kompenzační kondenzátory. Snižuje elektrický příkon zářivkového svítidla. Svítidlo s trubicí 36 W má příkon bez elektronického předřadníku asi 46W, s elektronickým předřadníkem 36 W  úspora elektrické energie je zhruba 20 %. Příklad: zářivka 2 x 36 W má příkon 69 W Vlastnosti: *okamžité rozsvícení zářivky (zhruba do 1 sek.) *frekvence (25 – 70) kHz  odstranění stroboskopického jevu (zářivka nebliká) *zpomaluje pokles světelného toku v průběhu života zářivky *životnost zářivek se zvyšuje asi o 50%, životnost předřadníku až hodin *větší stabilita světelných parametrů při kolísání napětí

Příklady Elektronický předřadník 2 x 54W, střídavé i stejnosměrné napájení, bez stmívání, životnost hodin, automatické vypnutí vadné zářivky Elektronický předřadník 2 x 58W, střídavé i stejnosměrné napájení, regulace DALI, stmívání v rozsahu 1-100%, životnost hodin, automatické vypnutí vadné zářivky

Elektronický předřadník Další možnosti elektronických předřadníků (automatizace osvětlení): -stmívání – dnes řešeno změnou frekvence ve stmívatelném předřadníku 1–10V. Způsob ovládání například systémem DALI (má otevřený protokol a lze ho volně programovat) - stmívání a světelné scény -udržení konstantního osvětlení -detekce pohybu Popište daný obrázek

Kompaktní zářivky Odstraňují hlavní nevýhodu lineárních zářivek – velikost. Provedení:a)neobsahují ani startér ani tlumivku (musí být vně). Snižují pouze rozměry zářivky b)mají startér, tlumivka je mimo zářivku c)obsahují elektronický předřadník Rozdělení podle patice:1.paticové 2.na závit (E27, E14) Porovnejte oba typy z hlediska světelných vlastností

Kompaktní zářivky příklady OSRAM DULUX INTELLIGENT FACILITY spínacích cyklů, rychlý náběh světelného toku (<30s.), životnost hodin, lze i stejnosměrný zdroj ( )V OSRAM DULUX INTELLIGENT SENZOR -integrovaný světelný senzor, spínacích cyklů, životnost hodin OSRAM DULUX INTELLIGENT DIM -stmívatelná (7-100)%, 10 6 spínacích cyklů, životnost hodin

Předřadník kompaktní zářivky Filtrační elektrolytický kondenzátor Transformátor Předřadná tlumivka Spínací tranzistory Usměrňovací diody Nevýhody kompaktních zářivek: plný světelný tok po 5 minutách, běžné typy se nehodí ke stmívání, obsahují malé množství rtuti, vyšší cena (pro kvalitnější typy)

Světelný tok Porovnání výkonu světelných zdrojů Kompaktní zářivka Halogenová žárovka Klasická žárovka 150 lm4 W20 W 200 lm5 W20 W25 W 250–400 lm6/7 W20/25 W30/35 W 450 lm8/9 W28 W40 W 500 lm10 W35 W50 W 550–700 lm11 W40/42 W60 W 800 lm14 W42/50 W65 W 950 lm17 W50 W75 W 1200 lm20 W70 W100 W 1500 lm23 W100 W120 W

Indukční výbojka (bezelektrodová zářivka) Princip: Trubice nemusí být lineární a je tvořena speciálním geometrickým tvarem (obdélník). Elektrony jsou urychlovány magnetickým polem, které vzniká prostřednictvím dvou cívek na feritových jádrech (kmitočet 250 kHz). Odstraňuje hlavní nevýhodu - elektrody. Cívka na feritovém jádře Magnetické pole cívky ElektronCívka na feritovém jádře Atomy rtuti UV záření Luminofor

Řídící elektronika je v patici zářivky

OSRAM ENDURA -měrný výkon 80 lm/W, životnost hodin, téměř konstantní tok po celou životnost, nutný elektronický předřadník -výkon ( )Wm, ( )lm Použití *místa s náročnou výměnou zdrojů *vnitřní i venkovní použití *velký světelný tok i při nízkých teplotách

Indukční výbojka Plazmová výbojka (zatím ve vývoji)

Zdroj: Autor děkuje Petru Niesigovi z firmy Elkovo Čepelík za aktivní pomoc při tvorbě prezentačních materiálů. Osram –katalogy, studijní materiály Jiří PlchSvětelná technika v praxi Jiří HabelZáklady světelné techniky Materiál je určen pouze pro studijní účely