Výbojové zdroje světla 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 3 5 4 6 2 1 Princip: 1. Mezi elektrodami hoří výboj 2. Nízkotlaký výboj v parách rtuti se vyzařuje viditelné záření (2%) a UV záření (více než 60%). 3 Část 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.

Lineární zářivky 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 * Hoření výboje je nestabilní, zářivka musí mít předřadník, který vytváří úbytek napětí (asi 50% Un). - induktivní – energetická třída C - zvyšuje příkon zářivky o (10–20) % - elektronický – energetická třída A, A+ * Servisní životnost je podle typu zářivky od 16 000 do 75 000 hodin * Nejčastější průměry trubic - 16 mm, označení T5, patice G5 - 26 mm, označení T8, patice G13

Vlastnosti luminoforu: * 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 250C, u průměru 16 mm 350C. * 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 (Tc) a index barevného podání (Ra). * Indexy barevného podání Ra = 60, 80 a 90, maximální Ra = 98 * Ra = 80 běžné zářivky v domácnosti a v kanceláři * Ra = 90 v místnostech s vyššími požadavky (operační sály). Oproti Ra = 80 jsou Ra = 90 méně ekonomické, mají nižší měrný výkon

Luminofor Popište zářivku s označením H0 80 W/840 XT * Teploty chromatičnosti Tc = 2700 - 8000 K * „Účinnost“ luminoforu výrazně závisí na teplotě okolí * Nové označení běžných zářivek L 18 W/840 /8xx - Ra = (80 – 89) /x40 - Tc = 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 s elektromagnetickým předřadníkem zapojení používané dříve v Německu – větší tepelné ztráty na tlumivce 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 100 000 hodin * větší stabilita světelných parametrů při kolísání napětí

Příklady Elektronický předřadník 2 x 54W, střídavé i stejnosměrné napájení, bez stmívání, životnost 100 000 hodin, automatické vypnutí vadné zářivky Elektronický předřadník 2 x 58W, střídavé i stejnosměrné napájení, regulace DALI, stmívání v rozsahu 1-100%, životnost 100 000 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 - 106 spínacích cyklů, rychlý náběh světelného toku (<30s.), životnost 20 000 hodin, lze i stejnosměrný zdroj (200-300)V OSRAM DULUX INTELLIGENT SENZOR - integrovaný světelný senzor, 30 000 spínacích cyklů, životnost 10 000 hodin OSRAM DULUX INTELLIGENT DIM - stmívatelná (7-100)%, 106 spínacích cyklů, životnost 10 000 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)

Porovnání výkonu světelných zdrojů Světelný tok   Porovnání výkonu světelných zdrojů Kompaktní zářivka Halogenová žárovka Klasická žárovka 150 lm 4 W 20 W 200 lm 5 W 25 W 250–400 lm 6/7 W 20/25 W 30/35 W 450 lm 8/9 W 28 W 40 W 500 lm 10 W 35 W 50 W 550–700 lm 11 W 40/42 W 60 W 800 lm 14 W 42/50 W 65 W 950 lm 17 W 75 W 1200 lm 70 W 100 W 1500 lm 23 W 120 W

Indukční výbojka (bezelektrodová zářivka) Cívka na feritovém jádře Elektron Cívka na feritovém jádře UV záření Magnetické pole cívky Atomy rtuti Luminofor 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.

Řídící elektronika je v patici zářivky

OSRAM ENDURA - měrný výkon 80 lm/W, životnost 100 000 hodin, téměř konstantní tok po celou životnost, nutný elektronický předřadník - výkon (70 - 100)Wm, (6 800 - 13 000)lm Použití * místa s náročnou výměnou zdrojů * vnitřní i venkovní použití * velký světelný tok i při nízkých teplotách

Plazmová výbojka (zatím ve vývoji) 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 Plch Světelná technika v praxi Jiří Habel Základy světelné techniky http://www.elkovo-cepelik.cz Materiál je určen pouze pro studijní účely