Ograniczenie lamp HID

PRZEGLĄD ŹRÓDEŁ ŚWIATŁA

Generalnie wymagania stawiane oświetleniu w przemyśle są wysokie. Aby je spełnić, trzeba przede wszystkim wybrać odpowiednie źródło światła. Dalej charakteryzujemy najpopularniejsze z tych obecnie dostępnych.

Elektryczne źródła światła różnią się sposobem jego wytwarzania. To znajduje odzwierciedlenie w ich parametrach i cechach użytkowych - najważniejsze z nich szerzej przedstawiamy w ramkach.

Zasadniczo wyróżnić można trzy kategorie: lampy termiczne, lampy wyładowcze, w których światło jest wytwarzane, bezpośrednio albo pośrednio, w wyniku zachodzącego w gazie, parze metalu albo mieszaninie gazów i par wyładowania elektrycznego oraz półprzewodnikowe źródła światła. Ostatnie to diody elektroluminescencyjne, natomiast do wyładowczych zaliczane są lampy fluorescencyjne oraz wysokoprężne HID (High-Intensity Discharge). Do pierwszej kategorii należą z kolei żarówki i lampy halogenowe (rys. 2).

W obu ostatnich prąd płynie przez nietopliwy żarnik, który nagrzewając się do bardzo wysokiej temperatury, zaczyna świecić. Dlatego wydzielają znaczące ilości ciepła. Lampy halogenowe w porównaniu z żarówkami mają dłuższą żywotność i większą skuteczność świetlną. Zapewnia to regeneracyjny cykl żarnika wolframowego zachodzący dzięki wypełnieniu bańki żarówki gazem szlachetnym z domieszką halogenu.

Oprócz tego można je ściemniać oraz mają one wysoki wskaźnik oddawania barw. Od 2018 na terenie Unii Europejskiej obowiązuje jednak zakaz produkowania i sprzedaży lamp halogenowych. Ograniczenia dotyczące żarówek zostały wprowadzone w Europie już dawno temu. Dlatego termiczne źródła światła nie powinny być brane pod uwagę w instalacjach oświetleniowych w przemyśle.

Parametry i cechy użytkowe źródeł światła   Rys. 2. Parametry źródeł światła Podstawowe parametry źródeł światła to: strumień światła, światłość, natężenie oświetlenia i luminancja. Pierwszy charakteryzuje ilość emitowanego światła wyrażaną w lumenach (lm). Stosunek wartości tej wielkości do energii elektrycznej pobranej przez źródło światła określa skuteczność świetlna wyrażana w lm/W. Jest to miara jego sprawności energetycznej. Kolejny parametr charakteryzuje natomiast ilość światła promieniowaną w danym kierunku. Jednostką światłości jest kandela (cd), czyli lumen na steradian, będący miarą kąta bryłowego. Natężenie oświetlenia jest ilorazem strumienia świetlnego do pola powierzchni, na którą pada. Jest ono wyrażane w luksach (lx = lm/m²). Luminancja z kolei jest ilorazem światłości oświetlonej powierzchni w danym kierunku do jej pola. Parametr ten jako jedyny z wymienionych charakteryzuje wrażenia wzrokowe obserwatora. Dlatego zależy on nie tylko od natężenia oświetlenia, ale też właściwości powierzchni, szczególnie współczynnika odbicia, na który wpływają jej kolor i chropowatość oraz kąta patrzenia. Jednostką luminancji jest cd/m². Ważne parametry to również: trwałość, określająca, po jakim czasie użytkowania wartość strumienia świetlnego zmniejszy się do określonego poziomu poniżej wartości początkowej, kolor światła, określany przez temperaturę barwową (ciepła - do 3300 K, zimna - od 5300 K) oraz współczynnik oddawania barw, który charakteryzuje stopień zafałszowania faktycznego koloru przedmiotu po jego oświetleniu. Istotne są również specyficzne cechy użytkowe źródeł światła. Uwagę powinno się zwrócić szczególnie na: czas rozświetlania się lampy do maksymalnej jasności - na przykład w przypadku lamp wyładowczych może to trwać od kilku sekund do nawet paru minut, czas ponownego uruchomienia - na przykład lampy HID po odłączeniu zasilania muszą przez kilka minut ostygnąć, aby można było je znów włączyć, możliwość ściemniania, ustawienie lampy - na przykład niektóre typy lamp HID do stabilnego działania wymagają pracy w określonej pozycji, a w przypadku świetlówek ustawienie może mieć wpływ na kluczowe parametry światła.

OGRANICZENIE LAMP HID

W lampach fluorescencyjnych (świetlówkach) źródłem światła jest luminofor. Do świecenia pobudza go promieniowanie ultrafioletowe emitowane w czasie wyładowania jarzeniowego zachodzącego między elektrodami w rurze wypełnionej gazem. Świetlówki są dostępne w oprawach liniowych i kompaktowych. Mają dużą skuteczność świetlną, duży współczynnik oddawania barw oraz dość długą żywotność. Można je ściemniać.

Lampy HID do zasilania, tak jak świetlówki, wymagają układu elektrycznego, który pełni funkcję statecznika i zapłonnika. Zbudowane są z jarznika, tzn. szczelnie zamkniętej komory otoczonej szklaną bańką. Jest ona wykonywana ze szkła kwarcowego albo ceramiki. Ta druga pozwala na pracę w wyższych temperaturach. To przekłada się na większą aktywność gazów, które emitują światło.

Mała porowatość ceramiki zwiększa także odporność ścianek komory na korozję pod wpływem substancji ją wypełniających. To wydłuża trwałość lamp HID. Po podłączeniu do zasilania wcześniej niewłączanej lampy pomiędzy elektrodami jarznika po kilku sekundach wytwarza się łuk elektryczny. W takich warunkach gaz emituje światło. Lampa rozświetla się do maksymalnej jasności przeważnie po kilku minutach.

Ważnym ograniczeniem lamp HID jest to, że w razie odłączenia zasilania i wygaszenia łuku muszą ostygnąć, zanim będzie można je ponownie włączyć. Trwa to zazwyczaj kilka minut. Aby ominąć to ograniczenie, w jednej oprawie umieszcza się dwa jarzniki.

Drugi jest zapasowy - włącza się w przypadku wyłączenia pierwszego (zanim rozświetli się do pełnej jasności, także jednak należy zaczekać). Wśród ich zalet wymienia się natomiast: dużą skuteczność świetlną, silny strumień światła, duży współczynnik oddawania barw i dość długą żywotność. Wyróżnia się trzy rodzaje lamp HID: rtęciowe, metalohalogenkowe oraz sodowe wysokoprężne.