Vysokotlaké výbojky

Vysokotlaké plynové výbojky se dělí na několik typů – jedná se o rtuťové, halogenidové, sodíkové a xenonové světelné zdroje. Spojuje je především technologie, kdy světlo vzniká jako výsledek žhnutí kovových par uvnitř hořáku lampy pod vlivem elektrického proudu. Kromě toho se každý typ lampy liší od ostatních v náplni žárovky a technických vlastnostech, které do značné míry určují jejich účel.

Všechny výbojky spojuje i to, že se jedná o výbojky pro profesionální použití. To znamená, že jejich provoz bude vždy vyžadovat určité znalosti, dodatečné vybavení a určité bezpečnostní požadavky jak pro provoz lamp, tak pro jejich výměnu. Mnoho výbojek na konci své životnosti zvyšuje tlak uvnitř baňky a může explodovat, proto je jejich provoz povolen pouze v uzavřených výbojkách, jejichž vnější sklo je žáruvzdorné.

Jaké jsou tedy typy vysokotlakých plynových výbojek:

Rtuťové obloukové výbojky:

Klíčovým prvkem konstrukce je křemenný nebo keramický hořák naplněný rtuťovými parami a plynem. Na bočních stěnách jsou umístěny 4 elektrody, z nichž 2 jsou hlavní prvky a 2 další jsou zapalovací prvky. Žárovka je vyrobena z tepelně odolného skla, potaženého vrstvou fosforu, díky které lampy tvoří viditelné spektrum. Konstrukce je doplněna šroubovací paticí E27 a E40, vhodnou pro přímou náhradu žárovek.

Světelným zdrojem u svítidel typu DRL je obloukový elektrický výboj, který vzniká elektrodami po přivedení napájení (zapalovací prvky přenášejí doutnavý výboj na hlavní a výsledkem je oblouk). Vysoká teplota uvnitř žárovky „zabarvuje“ elektrický výboj do modrých odstínů, což v kombinaci s mocným proudem ultrafialového světla aktivuje fosfor a dodává záři červený tón. Interakcí s bílo-zelenou září samotného hořáku se vytváří jasný proud bílého světla.

Vnější žárovka činí lampy odolnými vůči okolním teplotám, takže spolehlivě fungují od +40 do -30 °C (překročení rozsahu bude vyžadovat více času na zapálení hořáku). Po většinu své životnosti si žárovky zachovávají intenzitu žhavení (od 40 do 60 LmW), ale ke konci životnosti se tok sníží na 70 % původního. Vysokotlaké rtuťové výbojky se používají k osvětlení ulic a dálnic, skladů, průmyslových zařízení a dalších míst, kde je důležité získat hodně světla při mírné spotřebě energie a snadném ovládání výbojek.

Metalhalogenidové výbojky:

Jde o pokročilejší vysokotlaké výbojky, jejichž baňka kromě inertního plynu a rtuti obsahuje sloučeniny kovů – sodík nebo jód. Po ochlazení pokrývají stěny výbojky a vytvářejí tenký povlak. Jak teplota stoupá, tyto látky se začnou vypařovat a po rozpadu na ionty vytvářejí záři.

Světlo halogenidové výbojky přímo závisí na skupině kovů ve složení, a proto nevyžaduje fosfor (například sodík dává žlutý odstín a thalium dává mírně nazelenalý odstín). Podle tvaru se rozlišuje pracovní poloha žárovek: eliptické žárovky mohou pracovat pod jakýmkoli úhlem, ale zařízení válcového formátu jsou umístěna horizontálně, aby nesnižovala účinnost (obecně každá žárovka označuje úhel, pod kterým může být provozován).

Inertní plyn v takové lampě funguje jako nárazník, který umožňuje proudění volně proudit uvnitř zařízení i při nízkých teplotách vzduchu. Technologie MG výbojek neumožňuje ztmavnutí baňky, které je charakteristické pro rtuťové zdroje (důsledkem usazování atomů wolframu na povrchu stěn). Světelný výkon je dvojnásobný oproti DRL a je až 90 Lm/W. Díky kompaktnímu tvaru vytvářejí halogenidové výbojky silný proud bílého světla a jsou hospodárné ve spotřebě energie.

V rámci skupiny jsou 2 typy žárovek – univerzální a speciální, přičemž ty druhé se vyznačují vylepšeným podáním barev. Zdroje MG se používají k osvětlení ulic (například sodíkové výbojky), sportovních areálů a obchodních prostor, nádraží, lomů nebo skleníků. Vytvářejí osvětlení pro architektonické objekty, studiové a scénické osvětlení a používají se na filmových scénách a dalších místech, kde je potřeba získat jasný a kvalitní proud světla.

Xenonové výbojky:

Zdrojová baňka je naplněna čistým xenonem, který umožňuje získat nejjasnější světlo, velmi blízké dennímu světlu. Bez ohledu na výkon se xenonové výbojky rozsvítí za méně než 5 sekund. Tím je zajištěna vysoká hustota xenonu, která zůstává konstantní i za podmínek prudkého zvýšení teploty (při rozsvícení žárovky).

Xenonové výbojky produkují výkon od 10 do 10 000 W. Vzhledem k tomu, že žárovka během provozu neustále prochází změnami teploty, její stěny jsou ke konci své životnosti křehčí. Pod vlivem vysokého tlaku úlomky poškozené lampy odlétají velkou rychlostí, proto je vhodné při servisu používat ochranné brýle a rukavice.

Xenonové výbojky se vyznačují vysokým barevným podáním (98 jednotek), proto se používají v projektorovém a scénickém osvětlení, montují se do optických přístrojů a světlometů automobilů. Pro Rusko je v druhém případě nutné instalovat automatické nastavení sklonu a ostřikovače světlometů, aby xenonové světlo neoslepovalo protijedoucí provoz. Maximální životnost je 750 hodin (v závislosti na typu zdroje).

sodíkové výbojky:

Baňka vysokotlakých sodíkových výbojek (zkráceně HPS) je vyrobena z průhledného žáruvzdorného skla, uvnitř kterého je umístěn hliníkový hořák. Tento materiál dobře zvládá vysoké teploty, aniž by se zničil, a propouští téměř 90 % světelné energie. Výbojka je kromě sodíku naplněna rtutí, argonem nebo xenonem, což pomáhá zlepšit barevné spektrum žárovky. Moderní modely jsou vyráběny bez rtuti, díky čemuž je zařízení o něco šetrnější k životnímu prostředí.

Charakteristickým rysem designu je přítomnost speciálních těsnění. Zabraňují vnikání vzduchu do hořáku a udržují vakuum zajišťující bezpečný provoz (hořák se zahřeje až na 1 300 °C, takže i malé množství kyslíku může způsobit destrukci). Sodíkové výbojky pracují v teplotním rozsahu od +40 do -60 °C při zachování intenzity světelného toku. V prvních minutách po zapnutí je světlo slabé, protože zahřátí na plný výkon trvá 5-7 minut.

Sodíkové výbojky se vyznačují vysokou světelnou účinností – asi 140-160 Lm/W, ale index podání barev zůstává nízký (do 44 Ra). Vlivem sodíku převládá ve světelném toku žlutá barva, která ke konci životnosti přechází do červeného spektra. Svítidla se používají v pouličním a průmyslovém osvětlení.