A fény forrása II.
2006/5. lapszám | netadmin | 7783 |
Figylem! Ez a cikk 19 éve frissült utoljára. A benne szereplő információk mára aktualitásukat veszíthették, valamint a tartalom helyenként hiányos lehet (képek, táblázatok stb.).
A fény forrása II. Halogénlámpák Napjaink divatos fényforrása a hőmérsékleti sugárzók csoportjába tartozik. A fényt ugyanúgy, mint a normál izzóknál, a felhevített wolfram- szál szolgáltatja, annyi különbséggel, hogy a halogénlámpának lényegesen...
Halogénlámpák
Napjaink divatos fényforrása a hőmérsékleti sugárzók csoportjába tartozik.
A fényt ugyanúgy, mint a normál izzóknál, a felhevített wolfram- szál szolgáltatja,
annyi különbséggel, hogy a halogénlámpának lényegesen magasabb a hőmérséklete
és kisebb a térfogata. Felépítésük eltérő az izzólámpákéhoz képest. Háztartásokban,
üzletekben és intézményekben a törpe- és hálózati feszültségű halogénlámpák
egyaránt közkedveltek. Népszerűségük kis méretükkel, erős fénykibocsátásukkal,
kiváló színvisszaadásukkal, valamint az izzólámpákénál nagyobb fényhasznosításukkal
és hosszabb élettartamukkal (akár 4000 óra) magyarázható. Felépítésükből adódóan
élettartamuk során fényáramuk, illetve fényerősségük nem csökken. Általános
tanács, hogy csak és kizárólag ismert, neves márkájú halogénlámpákat célszerű
használni, még akkor is, ha ezek ára magasabb: a hosszabb élettartam kifizetődő!
Talán a halogénlámpákból kerül a legtöbb ismeretlen eredetű vagy távol-keleti
gyártmány a piacra. Jó szakember ma már kerüli szerelésüket.
A halogénlámpák felépítése
A normál izzólámpáknál is tapasztalható wolframpárolgás és az ebből adódó fényáram-csökkenés,
valamint a magasabb hőmérsékletű működtetés céljából a kvarc vagy keményüveg
burába épített duplaspiralizált izzószál vékonyodását halogén elem segítségével
lehet megakadályozni. Az ún. wolfram-halogén-körfolyamat során gyakorlatilag
az izzószálról elpárolgott wolframatom reakcióba lép a lámpába adalékolt
halogénatomokkal (asszociáció és disszociáció megy végbe az izzószál és a
bura közelében), aminek következtében mérsékelt lesz a wolframpárolgás, és
a bura fényáteresztő képessége az élettartam során szinte állandó marad.
A halogéntöltésnek köszönhetően nagyon csökkenthető a spirál és bura közötti
távolság, ezáltal kisebb méretű lesz a fényforrás, ami az alkalmazástechnikában
előnyös. A halogenidek közül elsődlegesen a jódot, a rövidebb élettartamú
halogénlámpáknál a brómot használják. Árambevezetőként molibdén lapocskát
vagy vezetéket alkalmaznak. A belső nyomás fokozása és a spiráltartók korrodálódásának
megakadályozása céljából töltőgázt (kripton, esetleg xenon) is töltenek a
halogénlámpákba. A fényhasznosítás emelése érdekében neves gyártók titánbevonatot
képeznek a bura belső felületén (IRC, azaz "melegtükör"), ami a spirálon
keletkezett nagy hőmennyiség egy részét visszaveri az izzószálra, ezáltal
kevesebb energiára van szükség ennek fűtésére. Fontos a tárgyak ultraibolya
sugárzás elleni védelme, ezért a neves gyártók a bura anyagához megfelelő
adalék hozzáadásával, ún. UV STOP kivitelben gyártják halogénlámpáikat. E
fényforrásokat működésbe helyezés vagy csere alkalmával tilos kézzel megfogni,
azért, hogy a burára ne kerüljön piszok vagy zsírréteg, mert ez a halogén-körfolyamatot
károsan befolyásolja, ami a fényforrás fényáramának és élettartamának csökkenéséhez
vezet. A bura hőmérséklete működés közben minimum 250 °C-os, ami befolyásolja
a halogénlámpa alkalmazhatóságát és a megvilágított tárgytól mért szerelési
távolságát. Széles választékuk sokrétű felhasználást tesz lehetővé. Ezek
közül ismertetünk néhányat a következőkben.
A leggyakrabban előforduló típusok
Hálózati feszültségen (230 V)
működő halogénlámpák
Csőburás, 2 végén fejelt változatukban (a köznyelvben "ceruza halogénlámpa")
a spirál több helyen rögzített, azért, hogy megnyúlása esetén se érjen hozzá
a burához. A burába jód-oldalékot juttatnak, ezáltal élettartamuk hosszabb
(2-3-szorosa), mint a hagyományos izzólámpáké. 60 W-tól 2000 W-os teljesítményig
gyártják. Ezen típusú halogénlámpákat csak vízszintes helyzetben célszerű üzemeltetni,
egyéb szerelési mód az élettartamát rövidíti az esetlegesen bekövetkező spirál
menetzárlat miatt. A fejelés típusa R 7s. Foglalatba illesztésükkor érdemes
megvizsgálni az érintkezők állapotát és a rugók erősségét, ugyanis a tökéletlen
érintkezés túlmelegedést okoz, ami akár a fényforrás és a lámpatest meghibásodását
is előidézheti. Belsőterekben közvetett módon világító állólámpákban, falikarokban
és mennyezeti lámpatestekben használatosak. Zárt kirakatok esetében megfontolandó
a nagyteljesítményű halogénlámpás lámpatestek használata, mert ezek túlmelegedés
következtében tüzet okozhatnak. Kültéren általában bejáratok, udvar, kert stb.
megvilágítására szerelt mozgásérzékelős vagy egyszerűen bekapcsolható fényvetőkben
működtetik.
Az E14 vagy E27-es fejelésű halogénlámpák közvetlenül becsavarhatók a normál
izzók helyére. Széles teljesítmény választékuk 25 W és 250 W között található
az izzóknál is előforduló teljesítménykategóriákban. Valamennyit a kvarcüvegburán
kívül még egy külső burával is körülveszik. A külső bura lehet normál izzó
formájú, csőbura vagy akár dekoratív jellegű. Legújabb fejlesztésként megjelentek
a tetőtükrös burába szerelt halogénlámpák is. Továbbá, ide sorolhatók a B15d
fejeléssel gyártott típusok is. A gyertyaburás kivitelű halogén izzólámpák
előnyösen használhatók kristálycsillárokban, mivel fényüktől ragyogóbbá,
csillogóbbá válik a lámpatest. Megoldást jelent a normál izzó halogénlámpára
történő cserélése akkor is, ha a megvilágítási szintet lámpatestcsere nélkül
kívánjuk növelni. Minden ilyen esetben számolni kell a halogénlámpa magasabb
hőmérsékletű működésével, ezért zárt lámpatestben lehetőleg csak porcelánfoglalatban
üzemeltessük e fényforrásokat. Az egy végén fejelt halogénlámpák előnyösen
szerelhetők minden olyan helyen, ahol gondot jelent a transzformátor elhelyezése.
Méretüknél fogva jól alkalmazhatók azon lámpatestekben, amelyekben a pontszerű
fényforrás fénye kiemelő világításként szolgál. Speciális fejelésük (G9)
ezek befogadására gyártott foglalatokat igényelnek, amelyek porcelánból
készülnek. Ezeket a halogénlámpákat sem ajánlott kézzel megfogni csere
vagy üzembe helyezés esetén. Bármilyen pozícióban használhatók. Bekerülési
költségük magasabb, mint a törpefeszültségű típusoké. 25, 40, 60 és 75
W teljesítményekkel kaphatók. Reflektorburába helyezett halogénlámpák esetében
a fényt adott térszögbe sugározza a tükör. A tükör parabolikus geometriájú.
A reflektorbura alumíniumtükörrel vagy hideg tükörrel készül. A fényforrások
fejelése GZ10, GU10, E14 vagy E27 típusú lehet, ami széleskörű alkalmazhatóságot
biztosít. Figyelem! A névtelen gyártók azonos fejeléssel gyártják (GU 10)
a hideg tükrös és alumíniumtükrös silány minőségű halogénlámpákat, következésképpen
ezek könnyen felcserélhetők, ami komoly tűzveszélyt eredményez. Elterjedésük
egyszerű szerelhetőségük miatt egyre gyakoribb. Sugárzási térszögük, amely
30°, 35°, 40°, 50° és 75° lehet, és teljesítményválasztékuk, amely 35, 40,
50 és 75 W lehet, a világítástervezők részére nagy mozgásteret biztosít.
Az előbbiekben említésre került két tükörtípus az alumíniumtükör és hideg
tükör. Az alumíniumtükör (vagy alumínium bevonatú tükör) a fényforrás által
kibocsátott fény- és hőmenynyiséget visszaveri abba a térszögbe, amelybe
a parabolikus tükröt gyártották. E tulajdonságuk következtében álmennyezetbe
szerelésük előnyös, viszont tárgyak közelről történő kiemelő világítására
nem alkalmazhatók a jelentős sugárzott hőterhelésük miatt. A hideg tükör
felépítéséből adódóan a fényt visszaverik, a hősugárzást azonban átengedik
a tükör mögötti részbe az üvegre felgőzölt tükröző rétegek. Éppen ezért gondoskodni
kell az áteresztett hő elvezetéséről, tehát nem előnyös pl. álmennyezetbe
szerelésük, mivel a termelt hő az álmennyezet mögött felhalmozódik. A hideg
tükrös halogénlámpákat elsősorban nyitott lámpatestekben ajánlott szerelni.
Ellenkező esetben a fényforrások élettartama csökkenhet a fényforrás túlmelegedése
miatt. Annál jobb egy hideg tükör, minél több hőt enged át, erre általában
a neves gyártók termékei alkalmasak. A távol-keleti típusok ránézésre hasonlítanak
a márkásokra, csak kialakításuk révén a hősugárzást nagyrészt viszszaverik,
ami hátrányos is lehet a megvilágított környezetre. A hideg tükrös halogénlámpa
alkalmas hőre érzékeny anyagok, tárgyak megvilágítására.
Törpefeszültségű halogénlámpák
Ezek kisméretű fényforrások. Működési elvük azonos a hálózati feszültségen
működő halogénlámpákéval. Ezekre is jellemző a hosszú élettartam, amely elérheti
a normál izzólámpák 2-5-szörösét. Felépítésük szerint megkülönböztetünk tükör
nélküli, hideg tükrös és alumíniumtükrös változatokat. Valamennyi működtetése
általában 12 V névleges feszültségen történik. Betervezésükkor mindig gondolni
kell a működtetéshez szükséges törpefeszültséget előállító transzformátor
elhelyezésére. E fényforrásokkal nagyrészt asztali lámpákba szerelve, modern
kialakítású csillárokba, álmennyezeti világítótestekbe helyezve találkozunk.
Fontos tudni, hogy az előtétüveg nélküli lámpatestekben és szabadonsugárzóként
csak az ún. alacsonynyomású halogénizzók használhatók. A márkás fényforrásgyártók
dobozán az erre utaló jelzés minden esetben megtalálható. A nagynyomású izzók
szétrobbanhatnak, ami balesetet okozhat! Lehetőleg csak UV-mentes típusokat
érdemes használni, amit szintén jelölnek a csomagoláson. A tükörrel egybeszerelt
halogénlámpák kiválóan alkalmasak kiemelő vagy helyi világítások létesítésére
(pl. kirakat, műtárgy, fényképészet). Habár napjainkban gyakran alkalmazzák
általános világítás létesítésére is, viszonylag magas bekerülési és üzemeltetési
költséggel kell számolni.
A hálózati feszültségről letranszformált 12 V-on történő üzemeltetés következtében
jelentős feszültségeséssel kell számolni a létrejövő nagy áramerősség miatt.
Pl. egy 50 W-os halogénlámpa esetén 12 V-os működtetés mellett 4,16 A az
áramerősség. És ez csak egyetlen halogénizzó! Tehát a transzformátortól
a halogénlámpákhoz menő vezetékek keresztmetszetét a beszerelt teljesítmény
függvényében kell méretezni feszültségesésre az ismert módon. Amennyiben
ez nem történik meg, úgy az első izzó egész fénnyel, a második kevesebbel,
a harmadik még kevesebbel világít, és így tovább, míg az utolsó egy hosszú
áramkör esetében már csak pislogni fog. Ezeknél a rendszereknél a transzformátorok
túlterhelését is kerülni kell, akár induktív, akár elektronikus rendszerűek.
Korábban a 12 V-os feszültség előállítására induktív transzformátorokat
használtak, amelyek akár a 400 VA teljesítményt is elérték nagyobb világítási
rendszerek esetében. Napjainkban az elektronikus transzformátorok egyre
nagyobb teret hódítanak. Teljesítményük 50-150 VA között van. Előnyük,
hogy rövidzárlat és túlterhelés elleni védelemmel rendelkeznek, terheléstől
független a kimeneti feszültség, csendes működnek, valamint kis méretük
és tömegük miatt szerelhetőségük könnyebb, mint az induktív transzformátoroké.
Az olcsó, ismeretlen gyártmányokra a felsoroltak általában nem igazak.
Ide tartoznak az egy végén fejelt törpefeszültségű halogénlámpák, amelyeket
pici méretük miatt a köznyelvben cseppizzónak is neveznek. Felépítésükből
adódóan van tengelymenti spirálú és vízszintes spirálú halogénizzó. A spirál
elhelyezésének a felhasználásnál van jelentősége, mégpedig a fény irányíthatósága
szempontjából. Névleges teljesítményük 5, 10, 20, 35, 50, 75 és 90 W. Fejelésük
teljesítménytől függően lehet G4 vagy GY 6,35 (a betűjelzés mögötti szám
a fejelés két lába közötti távolságra utal). Vigyázni kell szereléskor,
hogy mindig a fejelésnek megfelelő porcelán foglalatba helyezzük a fényforrást.
Az érintkező lábak hajlítása a bura széttöréséhez vezethet. E típusú halogénlámpákat
általában tükrös lámpatestekben alkalmazzák, azért, hogy fényük megfelelően
irányított legyen a térben. Kis méretük ellenére hőtermelésük jelentős, ezáltal
hőterhelésük is nagy, amivel illik számolni felhasználásukkor.
A belső tükrözésű, egy végén fejelt halogénlámpák új fejlesztések, amelyek
előnye a kis méretük mellett az irányított fény szolgáltatása. Fejelésük
azonos az előbbiekben felsoroltakkal, felépítésük mindössze a bura formájában
és a belső tükörbevonat alkalmazásában különbözik. Felhasználásuk még nem
elterjedt újszerűségük miatt. Kis méretük és nagy fényerősségük előnyössé
teszi például apró tárgyak kiemelő világítására és vitrinek megvilágítására.
Két típusát gyártják: egyik, amely előre sugározza fényét (a fejeléssel
ellentétes irányba), a másik pedig oldalt (a fejelésre merőleges irányba).
Teljesítményük 10 W-tól 50 W-ig terjed, míg sugárzási szögük 20-30°-os.
A hideg tükrös halogénlámpák közismertek, és manapság sok helyen használatosak.
A számítógéppel tervezett hidegtükör fazettás kialakítású, a fény meghatározott
térszögbe történő, minél precízebb visszaverése céljából. A keskenyen sugárzó
típusokat kiemelő, míg a szélesen sugárzókat nagyobb felületek világítására
használják. Fejelésük GU 4 vagy GU 5,3, ennek megfelelően tükörátmérőjük
35 vagy 51 mm. Teljesítményük 10, 20, 35, és 50 W, míg sugárzási szögük 10°,
24°, 36° és 60°. A felsorolt műszaki paraméterekből érzékelni lehet a felhasználhatóságuk
rugalmasságát, tervezhetőségét, de egyben bonyolultságát is, amennyiben szakszerűen
akarunk velük világítani. Vásárláskor is célszerű valamennyi paraméterét
felsorolni a fényforrásnak a világítási feladatnak megfelelően. Két változatát
ismerjük e fényforrásoknak: az előtétüveggel gyártottat és az e nélkülit.
Asztali lámpatestekben és általában az előtét- üveg nélküli lámpatestekben
az előtétüveges változatot ajánlott használni. Az üveggel lezárt lámpatestekben
az előtétüveg nélküli halogénlámpa használható. A fényforrás előtétüvege
az UV-szűrés mellett védelmet is biztosít az izzó szétrobbanása esetén, továbbá
a fényforrást védi a kézi érintéstől, az elpiszkolódástól és a fröccsenő
víztől. A gyenge minőségű gyártmányokban előfordul, hogy az izzó rosszul
pozícionált a tükörben, nincs az optikai fókuszpontjában, emiatt egyik vagy
másik irányba félrevilágít.
Az alumíniumtükrös halogénlámpák napjainkban egyre ismertebbek, üzletvilágításban,
műtárgyvilágításban, de még lakásvilágításban is használatosak. Jellegzetessége,
hogy a fényforrás nézési irányból fedett, ezáltal csak a tükörről visszavert
fény világítja meg környezetét. Tehát a közvetlen fénysugárzás így ki van
zárva, viszont a tükör a fényforrás melegét is visszaveri, ezáltal jelentősen
melegíti környezetét. A tükör kiképzése úgyszintén fazettás, mint a hideg
tükrös halogénlámpánál. Sugárzási szögük 4°, 8°, 24° és 45°-os, míg a tükör
átmérője 70 és 111 mm. Fejelésük BA 15d vagy G 53. A felsorolt paraméterekből
látni, hogy kisebb választékban gyártják e típusokat, ami nagyban korlátozza
felhasználhatóságukat.
A halogénlámpák szakszerű felhasználása, mint az a fentiekből is kiderült,
nagy odafigyelést igényel. A széles választék miatt vásárláskor az eladónak
a halogénlámpa teljesítményét, tükörátmérőjét, sugárzási szögét, a fejelés
típusát, a tükör milyenségét, és az üzemeltetési feszültségét is fel kell
sorolni ahhoz, hogy szakszerűen járjunk el. A jeles márkák termékkatalógusukban
tervezési segédletként közlik a halogénlámpák fényeloszlási görbéjét, valamint
a szolgáltatott megvilágítási szintet a távolság és sugárzási szög függvényében.
Érdemes használni!
Az előzőkben ismertetett általánosan használt típusokon kívül speciális világítási
célokra is gyártanak halogénlámpákat. Ilyenek a fogászatban, az orvosi lámpákban,
a légi közlekedés irányításában, a szórakoztató iparban, a vetítőkben stb.
használatos halogénlámpák. Ezek részletes ismertetésére e cikksorozat keretében
nem térünk ki.
Z. Nagy János