A fény forrása XI. Nagynyomású gázkisülő lámpák
2007/7-8. lapszám | Nagy János | 7799 |
Figylem! Ez a cikk 18 éve frissült utoljára. A benne szereplő információk mára aktualitásukat veszíthették, valamint a tartalom helyenként hiányos lehet (képek, táblázatok stb.).
Amint azt cikksorozatunk IV. részében (Gázkisülő lámpák, Villanyszerelők lapja 2006/9. szám) bemutattuk, a gázkisülő fényforrások kis- és nagynyomású változatban készülnek. A nagynyomásúak csoportjába tartoznak a higany-, a kevert fényű, a nátrium- é...
A nagynyomású gázkisülő lámpák felépítése működési elvük miatt különbözik az eddig bemutatott kisnyomású lámpákétól. Míg a fénycső burahőmérséklete kb. 40 °C, a kisülőcső tengelyére helyezkedett nagynyomású ív által melegített bura hőmérséklete akár több száz °C. Tekintettel arra, hogy a kisülőcső belsejében található gázok és gőzök nagynyomásúak, ennek anyaga is megfelelő minőségű lehet csak, ezért használnak e célra kvarcot, illetve alumíniumoxidot. A nagynyomású kisülőlámpákban nemesgázok, higany, nátrium, európium, tallium, diszprozium stb. biztosítják az ívkisülést, típusonként más és más összetételben.
A kisülőcsövet a külső burába helyezik, egyrészt ennek magas hőmérséklete, másrészt a benne uralkodó nagy nyomás miatt. A formáját tekintve lehet elliptikus vagy cső alakú. Bizonyos típusoknál kötelező módon fénypor-bevonattal látják el a külső burát (higany- és kevert fényű lámpák), ebben az esetben az ultraibolya sugárzást látható fénnyé alakítja át, más esetekben csak a keltett fény diffúzzá, azaz szórttá tétele miatt alkalmazzák. A gyújtási feszültség nagyobb a hálózati feszültégnél: egyes nagynyomású lámpáknál a több tízezer voltos gyújtóimpulzusra van szükség az ív létrejöttéhez, azaz a kisülés beindításához. Ebből következik, hogy külön áramköri egységre, vagyis gyújtókészülékre vagy segédelektródára van szükség a nagynyomású lámpák üzemeltetésénél.
Amennyiben külső gyújtót használunk a működtetéshez, ennek három kapcsolási módját különböztetjük meg: párhuzamos, hárompontos soros, valamint hárompontos párhuzamos (lásd az 1. ábrát!). Érdemes odafigyelni a fényforrásgyártó által ajánlott gyújtó típusára és gyújtás módjára, mert amennyiben nem az előírtat használjuk, előfordulhatnak gyújtási problémák, esetenként be sem gyújt a lámpa. Az íváram korlátozását ezeknél a fényforrásoknál is induktív előtéttel (tehát nem trafó!!!) oldják meg, kivételt képez a kevert fényű lámpa. Az előtét (vagy fojtótekercs) impedanciájának a fényforrás teljesítményéhez illesztettnek kell lennie, a stabil munkapont, azaz a zavartalan ívkisülés biztosítása céljából. Fejelésük sokféle lehet: E 27, E 40, RX7s, RX7s-24, Fc2, G8,5, G12 (lásd a 2. ábrát!).
A nagynyomású gázkisülő lámpák égetési pozíciója katalógusban meghatározott, ennek a gyújtás és az élettartam szempontjából van jelentősége (3. ábra).
Higanylámpák
Ez a fényforrás inkább a múlthoz, mint a jövőhöz tartozik, mivel viszonylag alacsony fényhasznosítása miatt, nagyrészt kiváltották takarékosabbra. A higanylámpa kisülőcsöve kvarcburából készül, két végén a két elektróda található, amelyek közelében vannak elhelyezve a segédelektródák, 10 kilóohmos ellenállással csatlakoztatva az áramkörbe. A bura belsejében nemesgáz (általában xenon) és higany található. A kvarctestet többnyire keményüveg burába építik, amelyet fényporbevonattal látnak el. A fénypornak ebben az esetben sugárzás-átalakító szerepe van, azaz az ívkisülésben keletkező 365 nanométeres UV-sugárzást hivatott átalakítani látható fénnyé. Éppen ezért veszélyes külső bura nélkül működtetni a higanylámpa kisülőcsövet, mert a kisugárzott erőteljes ultraibolya sugárzás ártalmas az egészségre.
A higanylámpa gyújtása: a főelektróda és a tőle mindössze 1-2 mm távolságra elhelyezett segédelektróda között, a közbeiktatott ellenállás következtében térerősség keletkezik. Ez a nagyságú térerősség elegendő ahhoz, hogy a fő- és segédelektróda között a hálózati feszültség bekapcsolásakor létrejöjjön a gázban az ívkisülés a cső két végében. Az így beindult kisülés egyre intenzívebb lesz, mígnem létrejön a kisülési csatorna, azaz az ív kiterjed a kisülőcső teljes hosszára. Az íváram korlátozása végett előtétként fojtótekercset használunk, sorba kapcsolva a higanylámpával (4. ábra). A bekapcsolás pillanatától kb. 5-6 perc elteltével éri el a higanylámpa a teljes fényáramot. Kikapcsolás vagy feszültség-kimaradás idején csak a kisülőcső kihűlését követően, a benne levő nyomás kellő mértékű csökkenése után képes újra a begyújtani a higanylámpa, tehát azonnal bekapcsolni nem lehet. A gyújtás ebben az esetben is a már ismertetett módon történik.
A nagynyomású higanylámpa viszonylag hosszú átlagos élettartamával vívta ki magának évtizedeken keresztül az előkelő helyet használatában. Ez 16-2000 óra közé tehető.
A kezdeti fényhasznosítása eléri az 50-60 lumen/W-ot, amelyet ma már lényegesen meghaladnak az ebbe a kategóriába tartozó fényforrások. A gyakori ki- és bekapcsolások lényegesen csökkentik a fényáramát és átlagos élettartamát.
A színvisszaadása 50 alatti, azaz a 3. színvisszaadási osztályba sorolható, következésképpen nem használható világításra azokon a helyeken, ahol fontos a jó színfelismerés. Színhőmérséklete 4000 K körüli, tehát hideg.
Alkalmazhatóságát illetően a köz-, tér-, és csarnokvilágítás, valamint azon munkahelyek jöhetnek szóba, ahol nincs jelentősége a színhűségnek. Egyszerű kapcsolási (csak egy előtétet kell beiktatni az áramkörébe) és gyújtási módja, valamint viszonylag alacsony ára miatt a 80, 125, 250 és 400 W-os teljesítményűek, E 27 és E 40 fejeléssel, még napjainkban is használatos típusok.
Higanylámpa-típusok
Kevert fényű lámpa
Tulajdonképpen az a típusú higanylámpa, amelynél az íváram-korlátozást nem fojtótekerccsel oldják meg, hanem előtétként izzóspirált használnak, amely be van építve a lámpába a kisülőcsövel sorosan. Tehát ez a fényforrás közvetlenül becsavarható a megfelelő méretű foglalatba, és máris alkalmas a világítási feladatok ellátására. Egyszerű kezelhetősége miatt még napjainkban is szívesen használják villanyszerelők kisebb világítási feladatok megoldására. Hátránya a rövid átlagos élettartam, amely a beépített izzószál tulajdonságából adódik. Bekapcsoláskor a kevert fényű lámpa azonnal begyújt, ellentétben az egyszerű higanylámpával, mivel a sorba kötött wolframszál egyből elkezd izzani.
A bekapcsolást követően lassan elindul az ívkisülés is, ennek stabilizálódása után a bevezetett teljesítmény fele-fele arányban megoszlik az izzószál és kisülőcső között. Tehát ezzel magyarázható a kevertfényű lámpák teljesítménysora is, azaz a 160 W, 250 W, 500 W. Előbbiben 80 W, utóbbiban 125 W a beépített higanylámpa teljesítménye. Fényhasznosítása a beépített hőmérsékleti sugárzónak köszönhetően alacsony, mindössze 22-28 lumen/W. Átlagos élettartama esetleg eléri a 10 ezer órát. Színvisszaadása és színhőmérséklete közel azonos, mint az előbbiekben bemutatott higanylámpa esetében.
UV-lámpa
Alkalmas lumineszkáló anyagok megjelenítésére, gerjesztésére, ezért hangulatkeltő lámpaként használatos diszkókban, szórakozó helyeken. Ennek burája sötét lágyüvegből készül, amely majdnem teljesen elnyeli a sugárzás látható tartományát, és csak a 32- 400 nm közötti UV-sugárzást engedi át. Figyelem! E fényforrás nem helyettesíthető széttört burájú higanylámpával és germicid lámpával sem, még akkor sem, ha a lumineszkáló anyagokat gerjesztő hatásuk úgyszintén létezik, ám ezek jelentős egészség- és szemkárosodást okoznak!
Orvosi kvarclámpa
Speciális kvarcüvegből készül a kisülőcső, amely nem engedi át az UV-sugárzás emberre káros tartományba eső részét. Külső üvegbura nélkül gyártják. Felismerhetők arról, hogy az elektródák környékét hőreflektáló fémréteggel vonják be. Ez a higanylámpa-típus a higanyon kívül más fémadalékokat is tartalmaz a sugárzási tartomány pontos beállítása miatt. Bizonyos módosított típusát technológiai folyamatokban is használják, például nyáklevilágításnál, eprom- beégetésnél stb.
