mylms.cz

... web o elektronice


Přehled, výhody, nevýhody a zapojení výbojek

Existuje nepřeberné množství výbojek, které se liší svou funkcí, barvou světla, způsobem zapalování apod. Tento článek by měl sloužit jako malý přehled několika nejpoužívanějších druhů výbojek.

 

vybojky-metalhalogen-6

Hořák metalhalogenidové výbojky Philips HPI-T 400W

 

Druhy výbojek:

 

Rtuťová výbojka

V těchto výbojkách vzniká světlo ve rtuťovém výboji při tlaku převyšujícím 100 kPa. Hořák je tvořen z křemenného skla v němž jsou zataveny dvě hlavní wolframové elektrody a většinou jedna pomocná, která je připojena PTC termistor (teplotou jeho odpor stoupá). Vnější baňka je tvořena ze sodno-vápenatého (do 125 W), nebo borito-křemičitého (nad 125 W) skla, na kterém je nanesen luminofor. Sklo zároveň pohlcuje zbytkové UV záření.

Do série s výbojkou se vřazuje vhodně dimenzovaná tlumivka. Tento druh výbojek nepotřebuje k zapálení vysokonapěťový zapalovač, neboť má v sobě pomocnou elektrodu, která umožňuje start. Po zapnutí se nejprve vytvoří výboj mezi jednou hlavní a pomocnou elektrodou. Tento výboj ionizuje prostředí hořáku, až dojde k zapálení výboje mezi hlavními elektrodami.

Speciálním typem rtuťových výbojek jsou směsové výbojky. V baňce výbojky je umístěno wolframové vlákno, které je sériově spojeno s hořákem. Toto vlákno doplňuje spektrum rtuťové výbojky zejména v červené oblasti, navíc nahrazuje funkci tlumivky. Výhodou je rychlý náběh do plného výkonu a možnost nahrazení žárovek větších výkonů těmito výbojkami bez nutnosti použití předřadníku.

 

vybojky-rtut-1

Konstrukce výbojky; 1 – nosný rámeček, 2 – hlavní elektrody, 3 – pomocná elektroda, 4 – molibdenová fólie, 5 – termistor, 6 – rtuť, 7 – vnější baňka, 8 – luminofor, 9 – závitová patice

 

vybojky-11

Konstrukce směsové výbojky

 

 

vybojky-12-nahled

Detail hořáku směsové výbojky. V popředí se nachází vlákno. V levé části hořáku je patrná zapalovací elektroda.

 

 

Na videu je vidět výroba směsových výbojek.



 

vybojky-rtut-2

Barevné podání výbojky

 

Výhody:

  • Nízké pořizovací náklady (cena výbojky cca 1 Kč/Watt)
  • Nepotřebuje el. zapalovač (cena řádově 200 Kč)
  • Směsové výbojky nepotřebují ani předřadník (tlumivku) – lze jimi bez změny zapojení nahradit žárovku


Barva světla:

  • Záleží na luminoforu, studená bílá (viz obrázky podání barev)

Značení
Tesla RVL, RVC, RVU, RVY, RVK
Osram HQL (Osram ruší prodej od roku 2015)
Philips HPL
Tungsram HgLi
Polam LRF
Radium HRL
Rtuťové výbojky jsou kvůli vysokému obsahu rtuti postupně rušeny a nahrazovány metalhalogenidovým osvětlením, nebo LED osvětlením.

 

Sodíková výbojka

V těchto výbojkách vzniká světlo výbojem v atmosféře sodíku, argonu, xenonu a rtuti. Hořák je tvořen trubičkou z oxidu hlinitého (korund) ze které jsou vyvedeny elektrody z wolframu. Tento druh výbojek se stále využívá zejména kvůli velké světelné účinnosti (až 200 lm/W). Nevýhodou těchto výbojek je jejich oranžové světelné spektrum.

Do série s výbojkou se vřazuje vhodně dimenzovaný předřadník (tlumivka). K výbojce je potřeba zapojit elektronický zapalovač, který zapálí výboj napětím v řádech tisíců voltu (3000 – 5000 V). Místo tlumivky a elektronického zapalovače se dá použít kompletní i elektronický předřadník. Kondenzátor na přívodu zlepšuje účiník (kompenzuje jalový výkon).

 
 
vybojky-metalhalogen-10

Příklad zapojení zapalovače sodíkové a metalhalogenidové výbojky. Vždy je třeba řídit se schématem na příslušném zapalovači. Zapalovačů a schémat je několik desítek!

 

vybojky-sodik-1

Konstrukce výbojky; 1 – korundový hořák, 2 – elektroda, 3 – niobový průchodka, 4 – těsnící kroužek, 5 – nosný rámeček, 6 – vnější baňka, 7 – patice, 8 – amalgám sodíku, 9 – getr, 10 – plynná náplň

Výhody:

  • Vysoká účinnost (nejvyšší z výbojek)
  • Stálá barevnost světla


Nevýhody:

  • Oranžová barva světla


Barva světla:

  • Oranžová barva s max. 589,0 – 589,6 nm


Značení
Tesla SHC, SHCP, SHL, SHLP, SHR
Osram SOC
Philips SON


(Metal)halogenidová výbojka

Tento druh výbojek se používá všude tam, kde jsou kladeny vysoké nároky na věrnost barev a kvalitu osvětlení. Nejmenší se používání na nasvětlování např. výloh, větší na osvětlování přechodů pro chodce, výrobních hal apod.

Halogenidové výbojky se provozují s tlumivkou zapojenou v sérii a vysokonapěťovým zapalovačem, nebo s elektronickým předřadníkem – tedy stejně jako sodíkové výbojky). Jejich účinnost je proti sodíkovým výbojkám nižší (až 120 lm/W). Tyto výbojky postupně nahrazují rtuťové zejména kvůli lepšímu podání barev a menší ekologické zátěži.

Hořák je vyroben ze speciálního keramického materiálu, který musí odolat velmi vysokým teplotám a tlaku (cca 15 barů). Jeho rozpouštění způsobuje kontaminaci halogenidové náplně a tím i změnu vyzařovaného spektra. Vysoká teplota uvnitř hořáku někdy způsobuje deformaci jak samotného hořáku tak i celé výbojky, která může explodovat. Tyto výbojky je většinou povoleno provozovat pouze v uzavřených svítidlech (často ještě s tvrzeným sklem).

vybojky-metalhalogen-1

Konstrukce hořáku Osram PowerBall

 

Omluvte kvalitu fotek (hlavně výbojek). Průhledné předměty se špatně fotí…

 
vybojky-metalhalogen-6

Nová výbojka Philips HPI-T 400 W

 
vybojky-metalhalogen-7

Zdeformovaný hořák (Osram HCI 400 W) a část těla výbojky (tenhle kousek už nefunguje – nejde zapálit oblouk)

 
vybojky-metalhalogen-8

Zdeformovaný hořák natavil baňku výbojky. Na skle (na fotce nelze vidět) jsou patrné čáry (praskliny). Kdyby svítila, tak už asi ne moc dlouho…

 

vybojky-metalhalogen-9

Roztříštěný hořák uvnitř baňky. Tělo výbojky je zdeformované, avšak ne prasklé. To se zas tak často nestává. Většinou praskne celá výbojka – ze světla se vyndávají střepy. 

 
vybojky-metalhalogen-2

Vyhořatá objímka (zřejmě vlivem špatného dotažení výbojky)

 
vybojky-metalhalogen-3

Upálený vn vodič u objímky

 
vybojky-metalhalogen-4

Výbojka Philips HPI 400 W – špatně dotažená v objímce

 
vybojky-metalhalogen-5

Explodovaný kompenzační kondenzátor 30 μF (400 W svítidlo)

Výhody:

  • Velký rozsah vyráběných výbojek (od cca 10 W až kW)
  • Barva světla (buď bílé, nebo podle luminoforu)
  • Nízký pokles světelného toku během provozu
  • Nízké náklady na provoz a údržbu


Nevýhody:

  • Poměrně vysoká cena (více než 1 Kč/Watt)
  • „Oddychová“ doba potřebná k opakovanému nastartování 
  • Vysoká teplota hořáku (cca 1000 °C), která může způsobit deformaci výbojky
  • Většina může pracovat pouze v uzavřeném svítidle s tvrzeným sklem


Barva světla:

  • cca 2500 K – 4200 K (záleží na typu)

Značení
Tesla RVI, RVIx
Osram HCI, HQI
Philips HPI
Venture HIE, HIT, HIPE, HIPT

 

LED osvětlení (psáno 2015)

Obstojí výbojkové osvětlení v konkurenci proti modernímu LED osvětlení? Ano i ne! V aplikacích, kde lze vystačit s nízkým výkonem (osvětlení výloh, dekorativní osvětlení apod.) nabízí LED osvětlení výhody ve své velikosti, nízké provozní teplotě, poměrně dobré účinnosti a dobré ceně. Např. LED pásky lze nalepit nad kuchyňskou linku – světelný výkon je dostačující, velikost naprosto minimální a cena okolo 150 Kč / 5 m pásek je téměř bezkonkurenční.

Obrat nastává u průmyslových svítidel. Různé fígle prodejců, jako že 100 W LED svítí jako 300 W výbojka (bez uvedení typu výbojky) jsou naprosto zcestné při porovnání světelného toku. Běžná halogenidový výbojka vyzáří 100 lm/W, tedy stejně jako běžně používané LEDky (ano, jsou i LEDky s lepší účinností, ale většinou jen o výkonu pár wattů v moderních svítilnách). Při výkonech v řádech stovek wattů už tlumivka nespotřebovává velké výkony, takže svítidlo s halogenidovou výbojkou je poměrně úsporné (při 350 W výbojce je ztrátový výkon na tlumivce cca 20 W), navíc spínané zdroje LED svítidel také nepracují se 100% účinností. Pročpak asi mají LEDková svítidla tak velký chladič? Velký chladič = velké teplo = ztráty. Nevýhoda výbojkových svítidel s magnetickým předřadníkem (tlumivkou) je „tvorba“ jalového výkonu (spínané zdroje zase vytváří vyšší harmonické), který by měl být kompenzován. LED osvětlení je kvůli použité diodě závislé na okolní teplotě, takže 50 °C u stropu haly asi není nejlepší prostředí.

Porovnání halogenidové výbojky s LED (rok 2015)
Světlo s … …halogenidovou výbojkou …LED
Světelný tok/W 100 lm/W 100 lm/W
Životnost 30000 hod 50000 hod
Cena svítidla 1000 – 5000 Kč 10000 – 20000 Kč
Cena světelného zdroje 500 – 2000 Kč neoddělitelná součást svítidla

 

Aktualizace 2018: Uplynulo pár let a náhrada výbojkového, nebo zářivkového osvětlení již není tak bláznivý nápad jako před lety… Účinnosti LED svítidel běžně stoupají přes 100 l/W i více. Svítidla zle stmívat (ne že by to např. u zářivek také nešlo) a tím ještě snížit energetickou náročnost. Otázkou už jenom zůstává kvalita a cena jednotlivých svítidel. Často se nelze orientovat ani podle ceny. Důležitá je barva světla, světelný tok a celkový příkon svítidla. U některých světel se lze dostat bídně k 90 l/W, u o něco málo dražších svítidel je udávaná účinnost i přes 120 l/W. 

Cena samotného svítidla je samozřejmě vyšší než u výbojkového svítidla. U LED relektorů se ceny pohybují okolo 12000 Kč za 400W svítidlo. U metalhalogenidových je to kolem 2000 Kč za svítidlo + 500 Kč za výbojku. Výbojka má životnost okolo 15000 hodin. U LED svítidla je to sice více, ale většinou nelze vyměnit samotný světelný zdroj (LEDku) a svítidlo obsahuje spínaný zdroj, který je teoreticky poruchovější než tlumivka se zapalovačem.

Každopádně, nyní asi nastala ta chvíle, kdy je pádný důvod se rozhodnout jestli „jít do výbojek, nebo do LEDek“. Nehledě na to, že strašák jménem ekologie se přiklání spíše k těm LEDkám. Rozhodně je však důležité zvolit kvalitní svítidlo a ne první no-name „super mega 100W LEDku nahrazující 400W výbojku“.

 

Proč nejde výbojku po zhasnutí okamžitě rozsvítit?

Pokud výbojka svítí, hořák se rozehřeje na vysokou teplotu. Uvnitř je pak vysoký tlak o hodnotě několika barů, který brání vzniku výboje. Výboj v hořáku je sice možné zapálit, ale je nutné použít několikanásobně vysoké napětí než u studené výbojky. U běžných svítidel se toto nepoužívá. Z důvodu bezpečnosti je však toto implementováno ve výbojkovém osvětlení automobilů.

 

 

 MOHLO BY VÁS ZAJÍMAT…
nahled-instalace-5s nahled-zasuvky-2 nahled-barvy-vodicu-a-site-2
Skutečné zapojení v elektroinstalaci, … Zapojení zásuvek, prodlužovaček atd. Duhy sítí a jejich možné poruchy – Síť TN
 
nahled-el-usa-9 nahled-vybojky-metalhalogen-1 nahled-sled-fazi-5
Elektrické vedení a rozvody elektřiny v USA Přehled výbojek Měřič sledu fází
 
nahled-pajeni-19 nahled-spin-jednotky-7 nahled-hradla-14
 Jak správně pájet trafopájkou a… Spínací jednotky Siemens vs. Telemecanique Reléové obvody
 
nahled-proudovychranic-11
Jak funguje a jak zapojit proudový chránič


Napsal Petan před sedmi roky v kategorii Elektronika. Připojeno 2 komentáře.
Přečteno 19996x.

Na programy zde poskytované není žádná záruka na funkčnost. Jednotlivé články, stejně jako celý obsah stránek není návodem a slouží pouze k studijním účelům. Zapojení výše mají pouze informativní charakter! Vždy se řiďte originálním návodem k použití! Na elektrickém (vyhrazeném) zařízení smí pracovat pouze osoba s příslušnou kvalifikací dle vyhlášky 50/78 Sb! Vše tedy děláte na vlastní nebezpečí! Autor stránek nebere žádnou zodpovědnost za případné újmy na zdraví, životě, majetku a jiné!

I když jsou články psány s co největší pečlivostí, mohou obsahovat chyby. Vše tedy bez záruky!

Jakékoliv části webu je zakázáno bez svolení autora a uvedení zdroje publikovat! Některé části článků mohou obsahovat texty, případně obrázky ze stránek Wikipedia a Wikimedia Commons. Tyto části jsou dostupné pod původní licencí Creative Commons.



1 | idiotronic @ | před sedmi roky

Ty ceny

Hg-výbojek sedí, ale ty se zlepšeným podáním barev stojí trojnásobek (300 kč za 125W)

Sodíkové výbojky vysokotlaké mají spektrum v okolí uvedených čar, ale samotné čáry tam nejsou (jsou tedy trochu barevné).Uvedenou účinnost a uvedené jednobarevné spektrum mají výbojky sodíkové nízkotlaké (tady se nepoužívají).

Existují kříženci Hg-Na výbojek s tzv. Penningovou směsí
(značka SHLP) , které mohou nahradit kus za kus dosloužilé Hg-výbojky bez změny zapojení(nepot­řebují zapalovač), světlo někde mezi Hg a Na. Jsou k dostání.

Metalhalogenidové výbojky (asi 30 kč/W) se vyrábějí již od 20W s dobrou účinností. Dobrý nápad byl vyfotit POWERBALL. S ním se prodává i výbojka se zrcadlem a silnou baňkou se žárovkovým závitem E27, takže nepotřebuje speciální bezpečnostní sklo ve svítidle (vyrábí Phillips Slovakia,cena 900 kč/35W)

Opětný zápal vysokotlakých výbojek potřebuje napětí desítek kV , takže se s ním nepočítá.Pouze automobilové xenonky takový napáječ mají z bezpečnostních důvodů.

Metalhalogenidové a sodíkové výbojky mohou pracovat se stejnými předřadníky a zapalovači pro výrobcem určené typy.
Mimochodem, xenonky z auta by pracovaly taky, ale jsou drahé v provozu(kratší život).Kvalitou světla jsou výborné, ale mimo automobil odporuje jejich provoz bezp. předpisům (uvniř je za provozu asi 10 atmosfér).

  • Peťan: Díky za doplnění. Akorát ceny metalhalogenidových výbojek (beru v pozat hlavně průmyslově používané 400W svítidla) se pohybují v cenách kolem 2Kč/W. Například Philips HPI-T Plus 400W – cena kolem 950Kč.

reagovat

2 | Haby @ | před pěti roky

Philips HPI-T

Já Philipsku 400W kupuji za 730,– s recykl.

reagovat

Připojte váš komentář!

Hvězdičkou jsou označena povinná pole.
E-mailovou adresu k příspěvku přidávat nemusíte. Autor stránek odpovídá vždy do komentáře, ne na přiložený e-mail!
Kvůli zachování kompletnosti komentáře budou vložené odkazy na obrázky vloženy do komentáře přímo jako obrázek. Původní soubor bude zkopírován na tuto stránku.