Plinske sijalke: vrste, zgradba, kako pravilno izbrati najboljše

Ali želite kupiti plinske razelektritvene sijalke, da ustvarite v prostoru posebno vzdušje? Ali iščete žarnice za spodbujanje rasti rastlin v rastlinjaku? Opremljanje z varčnimi viri svetlobe ne bo samo polepšalo notranjosti in pomagalo pri pridelavi rastlin, ampak bo prihranilo tudi električno energijo. Kajne?

Pomagali vam bomo razumeti ponudbo svetlobnih naprav plinskega razelektritvenega tipa. V članku so obravnavane njihove značilnosti, lastnosti in področje uporabe žarnic visokega in nizkega tlaka. Izbrane so ilustracije in videoposnetki, ki vam bodo pomagali najti optimalno možnost varčnih sijalk.

Zgradba in značilnosti razelektritvenih sijalk

Vsi glavni deli sijalke so zaprti v stekleno bučko. Tu pride do razelektritve električnih delcev. V notranjosti so lahko hkrati hlapi natrija ali živega srebra, kot tudi kateri od žlahtnih plinov.

Kot polnilni plin se uporabljajo možnosti, kot so argon, ksenon, neon, kripton. Bolj priljubljeni so izdelki, napolnjeni z živosrebrnimi hlapi.

Glavne enote plinske razelektritvene sijalke so: kondenzator (1), stabilizator toka (2), preklopni tranzistorji (3), naprava za dušenje motenj (4), tranzistor (5)

Kondenzator skrbi za delovanje brez utripanja. Tranzistor ima pozitivni temperaturni koeficient, ki zagotavlja takojšen zagon PRS brez utripanja. Delovanje notranje strukture se začne po tem, ko v plinski razelektritveni cevi poteka tvorba električnega polja.

Med procesom se v plinu pojavijo prosti elektroni. Pri trku z atomi kovine jih ionizirajo. Pri prehodu posameznih izmed njih se pojavi presežna energija, ki poraja vire svetlobe — fotone. Elektroda, ki je vir svetlobe, se nahaja v središču PRS. Celoten sistem povezuje grlo.

Sijalka lahko oddaja različne svetlobne odtenke, ki jih človek lahko vidi — od ultravijoličnih do infrardečih. Da bi to postalo mogoče, notranji del bučke prekrijejo z luminiscenčno raztopino.

Področja uporabe PRS

Plinske razelektritvene sijalke so iskane na zelo različnih področjih. Najpogosteje jih lahko srečamo na mestnih ulicah, v proizvodnih halah, trgovinah, pisarnah, železniških postajah, velikih nakupovalnih središčih. Uporabljajo se tudi za osvetljevanje reklamnih panojev, fasad stavb.

GRL se uporabljajo tudi v avtomobilskih žarometih. Najpogosteje so to sijalke, ki se odlikujejo po visokem svetlobnem izkoristku — neonski modeli. Nekatere avtomobilske žaromete napolnjujejo s kovinskohaloidnimi solmi, ksenonom.

Prve plinske razelektritvene svetilke za vozila so imele oznako D1R, D1S. Naslednje — D2R in D2S, kjer S označuje projektorsko optično shemo, R pa refleksijsko. Sijalke GRL uporabljajo tudi pri fotografiranju.

Na fotografiji so impulzne GRL, ki se uporabljajo pri fotografiranju: IFK120 (a), IKS10 (b), IFK2000 (v), IFK500 (g), ISŠ15 (d), IFP4000 (g)

Med fotografiranjem te sijalke omogočajo nadzor svetlobnega toka. So kompaktne, svetle in ekonomične. Negativna stran je nezmožnost vizualnega upravljanja s svetlobnimi sencami, ki jih ustvarja sam vir svetlobe.

V kmetijstvu se GRL uporabljajo za obsevanje živali, rastlin, za sterilizacijo in razkuževanje proizvodov. V ta namen morajo imeti sijalke valovne dolžine ustreznega območja.

Koncentracija moči sevanja ima v tem primeru prav tako velik pomen. Zato so najbolj primerni močni izdelki.

Vrste plinskih razelektritvenih sijalk

GRL se delijo na vrste glede na vrsto svetenja, parameter tlaka, glede na namen uporabe. Vse ustvarjajo določen svetlobni tok. Na podlagi tega se delijo na:

• fluorescenčne naprave;
• plinsko-svetleče sorte;
• indukcijske različice.

V prvih so vir svetlobe atomi, molekule ali njihove kombinacije, ki jih vzbuja razelektritev v plinskem okolju.

V drugih – luminofore, plinska razelektritev aktivira fotoluminiscentno plast, ki prekriva bučko; posledično svetilka začne oddajati svetlobo. Sijalke tretje vrste delujejo na podlagi svetenja elektrod, ki so razbeljene zaradi plinske razelektritve.

Ksenonske sijalke, namenjene avtomobilskim žarometom, po svetlobnem izkoristku in svetilnosti presegajo halogenske primerke za več kot dvakrat.

Odvisno od polnjenja obločne razelektritvene naprave delimo na živosrebrne, natrijeve, ksenonske, kovinskohalogene sijalke in druge. Glede na tlak v bučki se naprej delijo.

Od vrednosti tlaka od 3x10⁴ do 10⁶ Pa jih uvrščamo med sijalke visokega tlaka. V kategorijo nizkega tlaka spadajo pri vrednosti parametra od 0,15 do 10⁴ Pa. Več kot 10⁶ Pa — izredno visok tlak.

Vrsta #1 — sijalke visokega tlaka

RLVD se razlikujejo po tem, da je vsebina žarnice pod visokim tlakom. Zanje je značilen občuten svetlobni tok v kombinaciji z majhno porabo energije. Običajno so to živosrebrni primerki, zato jih najpogosteje uporabljajo za ulično razsvetljavo.

Takšne razelektritvene sijalke imajo soliden svetlobni izkoristek in učinkovito delovanje v slabih vremenskih pogojih, vendar nizke temperature slabo prenašajo.

Obstaja več osnovnih kategorij visokotlačnih sijalk: DRT in DRL (živosrebrne obločnice), DRI — enake kot DRL, vendar z jodidi, in številne modifikacije, ustvarjene na njihovi osnovi. V to vrsto sodijo tudi obločne natrijeve (DNaT) in DKsT — obločne ksenonske.

Prvi razvoj je model DRT. V oznaki D pomeni obločna, simbol R pomeni živosrebrna, na to, da je model cevasti, kaže črka T v oznaki. Vizualno je to ravna cev iz kvarčnega stekla. Na obeh straneh so volframovi elektrodi. Uporabljajo ga v obsevalnih napravah. V notranjosti je malo živega srebra in argona.

Na robovih sijalke DRT so objemke z držali. Povezuje jih kovinski trak, namenjen lažjemu vžigu sijalke.

Priključitev sijalke na omrežje se izvede zaporedno z dušilko z uporabo resonančnega vezja. Svetlobni tok sijalke DRT sestavlja 18 % ultravijoličnega sevanja in 15 % infrardečega. Enak odstotek predstavlja vidna svetloba. Preostanek so izgube (52 %). Glavna uporaba je kot zanesljiv vir ultravijoličnega sevanja.

Za osvetljevanje prostorov, kjer kakovost barvnega podajanja ni zelo pomembna, se uporabljajo svetilne naprave DRL (obločne živosrebrne). Tu praktično ni ultravijoličnega sevanja. Infrardeče znaša 14 %, vidno 17 %. Toplotne izgube predstavljajo 69 %.

Značilnosti konstrukcije sijalk DRL omogočajo njihov vžig iz 220 V brez uporabe visokonapetostne impulzne vžigalne naprave. Ker so v vezju dušilka in kondenzator, se nihanja svetlobnega toka zmanjšajo, faktor moči se poveča.

Ko je sijalka zaporedno povezana z dušilko, pride do tleče razelektritve med dodatnimi elektrodami in sosednjimi glavnimi. Razelektritvena reža se ionizira, posledično se pojavi razelektritev med glavnimi volframovimi elektrodami. Delovanje vžigalnih elektrod preneha.

V sestav sijalke DRL spadajo: žarnica (1), glavni elektrodi (2), pomožni elektrodi (3), upori (4), gorilnik (kvarčna cev) (5), grlo (6)

Gorilniki DRL imajo v glavnem štiri elektrode – dve delovni in dve vžigalni. Njihova notranjost je napolnjena z inertnimi plini z dodatkom določene količine živega srebra v mešanico.

Metalhalogenidne sijalke DRI prav tako spadajo med naprave visokega tlaka. Njihov barvni izkoristek in kakovost barvnega upodabljanja sta višja kot pri prejšnjih. Na videz spektra sevanja vpliva sestava dodatkov. Oblika žarnice, odsotnost dodatnih elektrod in fosforne prevleke so glavne razlike med sijalkami DRI in DRL.

Shema, po kateri DRL vključijo v omrežje, vsebuje IZU – impulzno vžigalno napravo. V ceveh sijalk so prisotne sestavine, ki spadajo v halogensko skupino. Te izboljšujejo kakovost spektra vidnega sevanja.

Inertni plin v žarnici MGL deluje kot pufer. Zaradi tega električni tok teče skozi gorilnik tudi takrat, ko ima nizko temperaturo.

Med segrevanjem tako živo srebro kot dodatki izhlapevajo, s čimer spreminjajo upornost sijalke, svetlobni tok in sevajoči spekter. Na podlagi naprav tega tipa so bili ustvarjeni DRIZ in DRIŠ. Prvo od sijalk uporabljajo v prašnih vlažnih prostorih, pa tudi v suhih. Druga osvetljuje barvne televizijske posnetke.

Najbolj učinkovite so sijalke DNaT – natrijeve. To je povezano z dolžino oddanih valov – 589–589,5 nm. Natrijeve naprave visokega tlaka delujejo pri vrednosti tega parametra približno 10 kPa.

Za razelektritvene cevi takšnih sijalk se uporablja poseben material – svetlobno prepustna keramika. Silikatno steklo za ta namen ni primerno, ker so natrijeve pare zelo nevarne zanj. Delovne pare natrija, ki ga vnašajo v žarnico, imajo tlak od 4 do 14 kPa. Zanje so značilni majhni ionizacijski in vzbujevalni potenciali.

Električne značilnosti natrijevih sijalk so odvisne od omrežne napetosti in trajanja delovanja. Za neprekinjeno gorenje je potrebna krmilna naprava za zagon.

Da bi nadomestili izgube natrija, ki neizogibno nastanejo med gorenjem, je potreben določen njegov presežek. To povzroči sorazmerno odvisnost vrednosti tlaka živega srebra, natrija in temperature hladne točke. V slednji poteka kondenzacija presežka amalgama.

Ko sijalka gori, se na njenih koncih usedajo produkti izparevanja, kar povzroči potemnitev koncev žarnice. Proces spremljajo spremembe v smeri povečanja temperature katode, zvišanje tlaka natrija in živega srebra. Posledično se povečata potencial in napetost sijalke. Pri montaži natrijevih sijalk balasti od DRL in DRI niso primerni.

Vrsta #2 — sijalke nizkega tlaka

V notranji votlini takšnih naprav se nahaja plin pod tlakom, ki je nižji od zunanjega. Ločijo jih na LL in KLL in jih uporabljajo ne le za osvetljevanje prodajnih mest, ampak tudi za domačo ureditev. Fluorescentne sijalke v tej vrsti so najbolj priljubljene.

Pretvorba električne energije v svetlobno poteka v dveh stopnjah. Tok med elektrodama povzroča sevanje v živih hlapih. Glavna sestavina sevalne energije, ki pri tem nastaja, je kratkovalovno UV sevanje. Vidna svetloba predstavlja približno 2%. Nato se sevanje obloka v fosforju pretvori v svetlobo.

Oznaka fluorescenčnih sijalk vsebuje tako črke kot številke. Prvi simbol je značilnost spektra sevanja in konstrukcijskih lastnosti, drugi pa moč v vatih.

Razlaga črk:

• LD — fluorescenčna za dnevno svetlobo;
• LB — za belo svetlobo;
• LHB — prav tako bela, vendar hladna;
• LTBS — za toplo belo svetlobo.

Pri nekaterih svetilnih napravah je spektralna sestava sevanja izboljšana z namenom doseganja boljše oddajanja svetlobe. V njihovi oznaki je prisoten simbol «C». Fluorescenčne sijalke oskrbujejo prostore z enakomerno, mehko svetlobo.

Prednost LL sijalk je v tem, da za ustvarjanje enakega svetlobnega toka kot LN sijalke potrebujejo večkrat manjšo moč. Daljša je tudi njihova življenjska doba, spekter sevanja pa je veliko ugodnejši.

Sevalna površina LL sijalk je precej velika, zato je težko nadzorovati prostorsko razporeditev svetlobe. V nestandardnih pogojih, zlasti pri veliki zaprašenosti, uporabljajo refleksne sijalke. V tem primeru notranje površine bučke ne pokrije popolnoma difuzni odbojni sloj, ampak le do dveh tretjin.

S fosforjem je pokrite 100% notranje površine. Del bučke, ki nima refleksnega premaza, prepušča veliko večji svetlobni tok kot enako velika cev običajne sijalke – približno 75%. Takšne sijalke lahko prepoznamo po oznaki – v njej je vključena črka «R».

V posameznih primerih je glavna značilnost LL sijalk barvna temperatura Tc. Enačijo jo s temperaturo črnega telesa, ki oddaja isto barvnost. Po obliki so LL sijalke lahko linearne, U-oblika, v obliki simbola W, obročaste. V oznako takšnih sijalk je vključena ustrezna črka.

Najbolj priljubljene so naprave z močjo 15 – 80 W. Pri svetlobnem izkoristku 45 – 80 lm/W gorenje LL sijalk traja najmanj 10.000 ur. Na kakovost delovanja LL sijalk močno vpliva okolje. Delovna zunanja temperatura zanje velja od 18 do 25°.

Pri odstopanjih se zmanjšajo tako svetlobni tok kot učinkovitost svetlobnega izkoristka in vžigalna napetost. Pri nizki temperaturi se možnost vžiga približa ničli.

Prižigalna naprava KLL sijalke je veliko kompaktnejša kot pri fluorescenčni sijalki. Z uporabo elektronskega prižigalnega regulatorja (EPRA) je sij postala bolj enakomeren, brnenje pa je izginilo.

Med nizkotlačne sijalke spadajo tudi kompaktne fluorescenčne sijalke – KLL.

Njihova zgradba je podobna običajnim LL sijalkam:

1. Med elektrodama teče visoka napetost.
2. Vžgejo se hlapi živega srebra.
3. Nastane ultravijolično sevanje.

Fosfor v notranjosti cevi naredi ultravijolične žarke nevidne za človeški vid. Vidna postane le vidna svetloba. Kompaktna izvedba naprave je postala mogoča po spremembi sestave fosforja. KFS imajo, tako kot običajne žarnice, različne moči, vendar so kazalniki prvih bistveno nižji.

Podatki o moči KFS so vgrajeni v oznako svetlobne naprave. Tam so tudi informacije o vrsti podnožja, barvni temperaturi, vrsti elektronske predstikalne naprave (vgrajena ali zunanja) in indeksu barvnega upodabljanja.

Barvna temperatura se meri v kelvinih. Vrednost 2700–3300 K označuje toplo rumeno barvo. 4200–5400 – običajno belo, 6000–6500 – hladno belo z modrino, 25000 – lila. Barvno regulacijo izvajamo s spreminjanjem sestavin fosforja.

Indeks barvnega upodabljanja označuje parameter, kot je enakost naravnosti barve s standardom, čim bolj približanim sončnemu. Absolutno črno ima 0 Ra, največja vrednost je 100 Ra. Svetila KFS se gibljejo v območju od 60 do 98 Ra.

Natrieve sijalke, ki spadajo v skupino nizkega tlaka, imajo visoko temperaturo najhladnejše točke – 470 K. Nižja temperatura ne bi mogla prispevati k ohranjanju zahtevane ravni koncentracije natrijevih hlapov.

Do svojega vrha pride resonančno sevanje natrija pri temperaturi 540–560 K. Ta vrednost je sorazmerna s tlakom natrijevih hlapov 0,5–1,2 Pa. Svetlobni izkoristek sijalk te kategorije je najvišji v primerjavi z drugimi svetili za splošno uporabo.

Pozitivne in negativne lastnosti PRS

Plinske sijalke najdemo tako v profesionalni opremi kot v napravah, namenjenih znanstvenim raziskavam.

Kot glavne prednosti svetil te vrste običajno navajamo naslednje značilnosti:

• Visok nivo svetlobnega izkoristka. Tega kazalnika ne zmanjša niti debelo steklo.
• Praktičnost, izražena v dolgotrajnosti, kar omogoča njihovo uporabo za ulično osvetlitev.
• Odpornost v težkih podnebnih razmerah. Do prvega padca temperature jih uporabljamo z običajnimi senčniki, pozimi pa s posebnimi svetilkami in žarometi.
• Dostopna cena.

Slabosti teh sijalk ni zelo veliko. Neprijetna značilnost je precej visoka stopnja utripanja svetlobnega toka. Druga pomembna pomanjkljivost je zapletenost vklopa. Za stabilno gorenje in normalno delovanje nujno potrebujejo balast, ki omejuje napetost na meje, potrebne za naprave.

Tretja pomanjkljivost je odvisnost parametrov gorenja od dosežene temperature, ki posredno vpliva na tlak delovne pare v žarnici.

Zato večina plinskih razelektritvenih naprav doseže standardne značilnosti gorenja po določenem časovnem obdobju po vklopu. Njihov emisijski spekter je omejen, zato barvna reprodukcija pri visokonapetostnih in nizkonapetostnih svetilkah ni idealna.

V tabeli so predstavljeni osnovni podatki o najbolj priljubljenih svetilkah DRL (ločnih živosrebrnih fluorescentnih) in natrijevem svetilnem telesu. DRL s štirimi elektrodami ima večji svetlobni izkoristek kot tista z dvema.

Delovanje naprav je možno samo v pogojih izmeničnega toka. Aktivirajo jih s pomočjo balastne dušilke. Za segrevanje je potreben določen čas. Zaradi vsebnosti živosrebrnih hlapov niso povsem varne.

Zaključki in koristen video na to temo

Video #1. Informacije o GL. Kaj je to, načelo delovanja, prednosti in slabosti v naslednjem videoposnetku:

Video #2. Popularno o fluorescentnih svetilkah:

Kljub pojavu vse bolj dovršenih svetilnih naprav, plinske razelektritvene svetilke ne izgubljajo svoje aktualnosti. Na nekaterih področjih so preprosto nenadomestljive. Sčasoma bodo GRL gotovo našle nova področja uporabe.

Povejte, kako ste izbrali plinsko razelektritveno žarnico za namestitev v vikend vrtno ali domačo svetilko. Delite, kaj je za vas osebno postalo odločilni dejavnik pri nakupu. Prosimo, pustite komentarje v spodnjem bloku, postavljajte vprašanja in objavljajte fotografije na temo članka.