Plinske žarulje: vrste, građa, kako pravilno odabrati najbolje

Želite li nabaviti žarulje s izbojem kako biste stvorili posebnu atmosferu u prostoriji? Ili tražite žarulje za poticanje rasta biljaka u stakleniku? Opremanje ekonomičnim izvorima svjetlosti neće samo učiniti interijer privlačnijim i pomoći u uzgoju biljaka, već će i omogućiti uštedu električne energije. Zar nije tako?

Pomoći ćemo vam da se snađete u asortimanu rasvjetnih uređaja s izbojem. U članku su razmotrene njihove posebnosti, karakteristike i područja primjene žarulja visokog i niskog tlaka. Odabrane su ilustracije i videozapisi koji će vam pomoći pronaći optimalnu varijantu štedljivih žarulja.

Uređaj i karakteristike žarulja s izbojem

Svi glavni dijelovi žarulje smješteni su u staklenu cijev. Ovdje dolazi do izboja električnih čestica. Unutra se mogu nalaziti pare natrija ili žive, kao i neki od inertnih plinova.

Kao plinsko punjenje koriste se opcije poput argona, ksenona, neona, kriptona. Popularniji su proizvodi ispunjeni parama žive.

Glavni sklopovi žarulje s izbojem su: kondenzator (1), stabilizator struje (2), sklopni tranzistori (3), uređaj za suzbijanje smetnji (4), tranzistor (5)

Kondenzator je odgovoran za rad bez treperenja. Tranzistor ima pozitivni temperaturni koeficijent, koji osigurava trenutačno pokretanje žarulje s izbojem bez treperenja. Rad unutarnje konstrukcije počinje nakon što se u cijevi s izbojem generira električno polje.

Tijekom procesa, u plinu se pojavljuju slobodni elektroni. Sudarajući se s atomima metala, oni ih ioniziraju. Pri prijelazu pojedinih atoma, pojavljuje se suvišna energija koja stvara izvore svjetlosti — fotone. Elektroda koja je izvor svjetlosti nalazi se u središtu žarulje s izbojem. Cijeli sustav povezuje grlo.

Žarulja može emitirati različite nijanse svjetlosti koje čovjek može vidjeti — od ultraljubičastih do infracrvenih. Da bi to bilo moguće, unutarnji dio cijevi premazuje se fluorescentnom otopinom.

Područja primjene žarulja s izbojem

Žarulje s izbojem tražene su u najrazličitijim područjima. Najčešće ih se može susresti na gradskim ulicama, u proizvodnim pogonima, trgovinama, uredima, kolodvorima, velikim trgovačkim centrima. Primjenjuju se i za osvjetljavanje reklamnih panoa, fasada zgrada.

Plinske izbojne žarulje koriste se i u automobilskim farovima. Najčešće su to žarulje koje se odlikuju visokom svjetlosnom učinkovitošću — neonski modeli. Neki automobilski farovi pune se metalhalogenidnim solima, ksenonom.

Prvi plinski izbojni rasvjetni uređaji za vozila imali su oznaku D1R, D1S. Sljedeći — D2R i D2S, gdje S označava projektorsku optičku shemu, a R reflektorsku. Koriste se GR žarulje i kod fotografiranja.

Na fotografiji su impulsne plinske izbojne žarulje koje se koriste pri fotografiranju: IFK120 (a), IKS10 (b), IFK2000 (v), IFK500 (g), ISŠ15 (d), IFP4000 (g)

Tijekom fotografiranja ove žarulje omogućuju kontrolu svjetlosnog toka. One su kompaktne, svijetle i ekonomične. Negativna strana je nemogućnost vizualnog upravljanja svjetlosnim sjenama koje stvara sam izvor svjetlosti.

U poljoprivrednom sektoru plinske izbojne žarulje koriste se za ozračivanje životinja, biljaka, za sterilizaciju i dezinfekciju proizvoda. U tu svrhu žarulje moraju imati valne duljine odgovarajućeg raspona.

Koncentracija snage zračenja u ovom slučaju također ima veliku važnost. Iz tog razloga najprikladniji su snažni proizvodi.

Vrste žarulja s izbojem

Plinske izbojne žarulje dijele se na vrste prema vrsti svjetljenja, parametru kao što je tlak, te prema namjeni. Sve one stvaraju određeni svjetlosni tok. Na temelju ove karakteristike dijele se na:

• fluorescentni uređaji;
• plinsko-svjetlosne varijante;
• indukcijske varijante.

U prvima od njih izvor svjetlosti su atomi, molekule ili njihove kombinacije, pobuđeni izbojem u plinskom okruženju.

U drugima – fosfori, plinski izboj aktivira fotoluminiscentni sloj koji oblaže tikvicu, te rasvjetni uređaj počinje emitirati svjetlost. Žarulje treće vrste funkcioniraju zahvaljujući svjetljenju elektroda usijanih od plinskog izboja.

Ksenonske žarulje namijenjene za automobilske farove po svjetlosnoj učinkovitosti i svjetlini nadmašuju halogene analogne više nego dvostruko.

Ovisno o punjenju lučnoizbojni uređaji dijele se na živine, natrijeve, ksenonske, metalhalogenidne žarulje i druge. Na temelju tlaka unutar tikvice vrši se njihova daljnja podjela.

Počevši od vrijednosti tlaka od 3x10⁴ do 10⁶ Pa, ubrajaju se u žarulje visokog tlaka. U kategoriju niskog tlaka uređaji spadaju pri vrijednosti parametra od 0,15 do 10⁴ Pa. Više od 10⁶ Pa — iznimno visokog tlaka.

Vrsta #1 — lampe visokog tlaka

Visokotlačne žarulje (RLVD) razlikuju se po tome što je sadržaj tikvice pod visokim tlakom. Za njih je karakterističan značajan svjetlosni tok uz malu potrošnju energije. Obično su to živine žarulje, pa se najčešće koriste za vanjsku rasvjetu.

Takve visokotlačne žarulje imaju solidnu svjetlosnu učinkovitost i učinkovito rade u lošim vremenskim uvjetima, ali slabo podnose niske temperature.

Postoji nekoliko osnovnih kategorija visokotlačnih žarulja: DRT i DRL (živine lučne), DRI – iste kao DRL, ali s jodidima te niz modifikacija nastalih na njihovoj osnovi. U isti red spadaju i lučne natrijeve (DNAT) i DKsT – lučne ksenonske.

Prvi razvoj – model DRT. U oznaci D označava lučnu, simbol R označava živinu, a slovo T u oznaci ukazuje da je ovaj model cijevast. Vizualno je to ravna cijev izrađena od kvarcnog stakla. S obje strane su volframove elektrode. Koristi se u uređajima za zračenje. Unutra se nalazi malo žive i argona.

Na krajevima žarulje DRT nalaze se stezaljke s držačima. Povezuje ih metalna traka namijenjena lakšem paljenju žarulje.

Spajanje žarulje u mrežu izvodi se serijski s prigušnicom korištenjem rezonantne sheme. Svjetlosni tok žarulje DRT sastoji se od 18% ultraljubičastog zračenja i 15% infracrvenog. Isti postotak čini vidljiva svjetlost. Ostatak su gubici (52%). Glavna primjena – kao pouzdan izvor ultraljubičastog zračenja.

Za osvjetljavanje mjesta gdje kvaliteta prikaza boja nije važna, koriste se rasvjetna tijela DRL (lučne živine). Ovdje gotovo da nema ultraljubičastog zračenja. Infracrveno čini 14%, vidljivo 17%. Na toplinske gubitke otpada 69%.

Značajke konstrukcije žarulja DRL omogućuju njihovo paljenje na 220 V bez upotrebe visokonaponskog impulsnog paljenja. Zbog prisutnosti prigušnice i kondenzatora u shemi, oscilacije svjetlosnog toka se smanjuju, a faktor snage raste.

Kada je žarulja spojena serijski s prigušnicom, dolazi do tinjajućeg izboja između pomoćnih i susjednih glavnih elektroda. Izbojni prostor se ionizira, što rezultira izbojem između glavnih volframovih elektroda. Rad elektroda za paljenje prestaje.

Sastav žarulje DRL uključuje: tikvica (1), glavne elektrode (2), pomoćne elektrode (3), otpornici (4), gorionik (kvarcna cijev) (5), grlo (6)

Gorionici DRL uglavnom imaju četiri elektrode – dvije radne, dvije za paljenje. Njihova unutrašnjost ispunjena je inertnim plinovima uz dodatak određene količine žive u smjesu.

Metalhalogene žarulje DRI također spadaju u kategoriju uređaja visokog tlaka. Njihova svjetlosna učinkovitost i kvaliteta prikaza boja viši su od prethodnih. Na izgled spektra zračenja utječe sastav dodataka. Oblik žarulje, odsutnost dodatnih elektroda i fosfornog premaza glavne su razlike između DRI i DRL žarulja.

Shema po kojoj se DRL uključuje u mrežu sadrži IZU — impulsni upaljač. U cijevima žarulja prisutne su komponente koje pripadaju halogenskoj skupini. One poboljšavaju kvalitetu spektra vidljivog zračenja.

Inertni plin u žarulji MGL služi kao pufer. Zbog toga električna struja prolazi kroz plamenik čak i kada ima nisku temperaturu.

Kako se zagrijavaju, i živa i dodaci isparavaju, mijenjajući pritom otpor žarulje, svjetlosni tok i emitirani spektar. Na temelju uređaja ove vrste stvoreni su DRIZ i DRIŠ. Prva od žarulja koristi se u prašnjavim vlažnim prostorijama, kao i u suhim. Druga se koristi za osvjetljenje televizijskih snimanja u boji.

Najdjelotvornije su natrijeve žarulje DNaT. To je povezano s valnom duljinom emitiranog zračenja — 589–589,5 nm. Natrijevi uređaji visokog tlaka funkcioniraju pri vrijednosti tog parametra od oko 10 kPa.

Za ispusne cijevi takvih žarulja koristi se poseban materijal — svjetlopropusna keramika. Silikatno staklo nije prikladno za tu svrhu jer su pare natrija vrlo opasne za njega. Radne pare natrija koje se uvode u žarulju imaju tlak od 4 do 14 kPa. Za njih su karakteristični mali potencijali ionizacije i pobuđivanja.

Električne karakteristike natrijevih žarulja ovise o naponu mreže i trajanju rada. Za dugotrajno gorenje potrebna je upravljačka oprema za pokretanje.

Da bi se nadoknadili gubici natrija koji neizbježno nastaju tijekom gorenja, potreban je određeni višak natrija. To stvara proporcionalnu ovisnost pokazatelja tlaka žive, natrija i temperature hladne točke. U potonjoj dolazi do kondenzacije viška amalgama.

Kada žarulja gori, na njezinim krajevima se talože produkti isparavanja, što dovodi do potamnjenja krajeva žarulje. Proces je popraćen povećanjem temperature katode i porastom tlaka natrija i žive. Kao rezultat, povećava se potencijal i napon žarulje. Pri montaži natrijevih žarulja, balasti iz DRL i DRI nisu prikladni.

Vrsta #2 — lampe niskog tlaka

U unutarnjoj šupljini takvih uređaja nalazi se plin pod tlakom nižim od vanjskog. Dijele se na LL i KLL i koriste se ne samo za osvjetljenje prodajnih mjesta, već i za kućno uređenje. Fluorescentne žarulje u ovom nizu su najpopularnije.

Pretvorba električne energije u svjetlosnu odvija se u dva koraka. Struja između elektroda potiče zračenje u živinim parama. Glavna komponenta energije zračenja koja se pritom pojavljuje jest kratkovalno UV zračenje. Vidljiva svjetlost čini približno 2%. Zatim se zračenje luka u fosforu pretvara u svjetlosno.

Oznake fluorescentnih svjetiljki sadrže i slova i brojke. Prvi znak je karakteristika spektra zračenja i konstrukcijskih značajki, drugi je snaga u vatima.

Objašnjenje slova:

• LD — fluorescentna dnevno svjetlo;
• LB — bijelo svjetlo;
• LHB — također bijelo, ali hladno;
• LTBS — toplo bijelo.

Kod nekih rasvjetnih tijela spektralni sastav zračenja je poboljšan s ciljem postizanja savršenijeg prijenosa svjetlosti. U njihovoj oznaci prisutan je simbol «C». Fluorescentne svjetiljke opskrbljuju prostorije ravnomjernim, mekim svjetlom.

Prednost fluorescentnih svjetiljki je u tome što za stvaranje istog svjetlosnog toka kao klasične žarulje zahtijevaju nekoliko puta manju snagu. Veći im je i vijek trajanja, a spektar zračenja mnogo povoljniji.

Površina zračenja fluorescentnih svjetiljki prilično je velika, stoga je teško upravljati prostornom raspodjelom svjetlosti. U nestandardnim uvjetima, posebice pri velikoj zaprašenosti, koriste se reflektorske svjetiljke. U tom slučaju unutarnju površinu žarulje ne prekriva potpuno difuzni reflektirajući sloj, već samo dvije trećine.

Fosforom se prekriva 100% unutarnje površine. Dio žarulje koji nema reflektorski premaz propušta svjetlosni tok mnogo veći nego ista po volumenu cijev obične svjetiljke — oko 75%. Prepoznati takve svjetiljke moguće je po oznaci — u nju je uključeno slovo «R».

U pojedinim slučajevima glavna karakteristika fluorescentnih svjetiljki jest temperatura boje Tc. Izjednačava se s temperaturom crnog tijela koje daje istu boju. Po obliku fluorescentne svjetiljke mogu biti linearne, U-oblika, u obliku simbola W, prstenaste. U oznaku takvih svjetiljki ulazi odgovarajuće slovo.

Najpopularniji su uređaji snage 15 – 80 W. Uz svjetlosnu učinkovitost od 45 – 80 lm/W, vijek trajanja fluorescentnih svjetiljki je najmanje 10 000 sati. Na kvalitetu rada fluorescentnih svjetiljki uvelike utječe okoliš. Radnom temperaturom za njih smatra se vanjska temperatura od 18 do 25⁰.

Pri odstupanjima smanjuje se i svjetlosni tok i učinkovitost svjetlosne predaje, i napon paljenja. Pri niskoj temperaturi šansa za paljenje približava se nuli.

Upravljački uređaj za paljenje kompaktnih fluorescentnih svjetiljki (KFL) mnogo je kompaktniji nego kod obične fluorescentne svjetiljke. Uz pomoć elektroničke predspojne naprave (EPN) svjetljenje je postalo ravnomjernije, a zujanje je nestalo.

Svjetiljkama niskog tlaka pripadaju i kompaktne fluorescentne svjetiljke — KFL.

Konstrukcija im je analogna običnim fluorescentnim svjetiljkama:

1. Visoki napon prolazi između elektroda.
2. Zapaljuju se pare žive.
3. Nastaje ultraljubičasto svjetljenje.

Fosfor unutar cijevi čini ultraljubičaste zrake nevidljivima za ljudski vid. Postaje vidljivo samo svjetljenje. Kompaktni oblik uređaja postao je moguć nakon promjene sastava fosfora. KLL, kao i obične LN, imaju različite snage, ali su vrijednosti prvih znatno niže.

Podaci o snazi KLL ugrađeni su u oznaku svjetiljke. Tu su takoder informacije o vrsti grla, temperaturi boje, vrsti EPRA (ugrađena ili vanjska), indeksu prikaza boja.

Mjerenje temperature boje vrši se u Kelvinima. Vrijednost 2700 – 3300 K označava toplu boju žućkaste nijanse. 4200 – 5400 – obično bijelo, 6000 – 6500 – hladno bijelo s plavetnilom, 25000 – ljubičasto. Podešavanje kromatičnosti vrši se promjenom sastojaka fosfora.

Iindeks prikaza boja daje karaktristiku parametru identičnosti prirodnosti boje sa standardom maksimalno približenom sunčevom. Apsolutno crno – 0 Ra, najveća vrijednost – 100 Ra. Rasvjetni uređaji KLL uale u raspon od 60 do 98 Ra.

Natrijeve lampe niskog tlaka imaju visoku temperaturu maksimalno hladne točke – 470 K. Niža neće moći doprinijeti očuvanju potrebne razine koncentracije para natrija.

Rezonantno zračenje natrija dostiže svoj vrhunac pri temperaturi 540 – 560 K. Ova vrijednost je razmjerna tlaku isparavanja natrija od 0,5 – 1,2 Pa. Svjetlosna učinkovitost lampi ove kategorije najveća je u usporedbi s drugim rasvjetnim uređajima opće namjene.

Pozitivne i negativne strane žarulja s izbojem

GRL se pojavljuju kako u proesionalnoj opremi, tako i u uređajima namijenjenim za znanstvena istraživanja.

Kao glavne prednost i rasvjetnih uređaja ove vrste obično se navode sljedeće karakteristike:

• Visoka razina svjetlosne učinkovitosti. Ovaj pokazatej ne smanjuje čak ni debelo staklo.
• Praktičnost, koja se očituje u dugovječnosti, što omogućuje njiovu upotrebu za vanjsku rasvetu.
• Postojanost u složenim klimatskim uvetima. Do prvg pada temperature korist e se s običnim plafonima, a zimi – s posebnim svjetiljkama i svjetlima.
• Pristupačna cijena.

Nedostataka ovih lampi nema puno. Neugodna je značajka prilično visoka razina pulziranja svjetlosnog toka. Drugi važan nedostatak je složenost uključivanja. Za st abilno gorenje i normalan rad im je jednostavno potreban balast koji ograničava napon na potrebne granice za uređaje.

Treći nedostatak leži u ovisnosti parametara gorenja o postignutoj temperaturi, koja posredno utječe na tlak radne pare u žarulji.

Stoga većina plinskih izbojnih lampi postiže standardne radne karakteristike nakon određenog vremenskog razdoblja od uključivanja. Njihov emisijski spektar je ograničen, stoga prikaz boja kod visokonaponskih i niskonaponskih lampi nije idealan.

U tablici su prikazani osnovni podaci o najpopularnijim DRL lampama (lučnim živinim fluorescentnim) i natrijevom rasvjetnom uređaju. DRL s četiri elektrode ima veću svjetlosnu snagu od one s dvije.

Rad uređaja moguć je samo u uvjetima izmjenične struje. Aktiviraju se pomoću balastnog prigušnika. Za zagrijavanje je potrebno određeno vrijeme. Zbog sadržaja živinih para, nisu posve sigurni.

Zaključci i koristan video na temu

Video #1. Informacije o plinskim izbojnim lampama. Što je to, princip rada, prednosti i nedostaci u sljedećem videu:

Video #2. Popularno o fluorescentnim lampama:

Unatoč pojavi sve naprednijih rasvjetnih uređaja, plinske izbojne lampe ne gube na svojoj važnosti. U nekim područjima su jednostavno nezmjenjive. S vremenom će plinske izbojne lampe zasigurno pronaći nova područja primjene.

Ispričajte kako ste odabrali plinsku izbojnu žarulju za ugradnju u vikendicu, vanjsku ili kućnu svjetiljku. Podjelite što je za vas osobno bio odlučujući čimbenik pri kupnji. Molimo, ostavite komentare u bloku ispod, postavljajte pitanja i objavite fotografije na temu članka.