Halogenidové výbojky

ELEKTRICKÉ ZDROJE SVĚTLA
Žárovky
Popis a princip:
Baňka z měkkého sodno-vápenatého skla je plněna netečným plynem – argonem či kryptonem s příměsí dusíku. Vlákno je tak
odděleno od kyslíku (vzduchu), jinak by se rychle odpařovalo a shořelo. Vlákno má velký ohmický odpor a při průchodu
elektrického proudu se rozžhaví – jde o teplotní zdroj světla. Od uhlíkového vlákna, kterého použil T. A. Edison, dospěl vývoj
ke svinutému wolframovému vláknu. Jen asi 10% energie se transformuje na světlo, zbytek je tepelná energie.
Vlastnosti:
• velmi nízký měrný výkon 8 - 15 lm/W
• vynikající podání barev 100, příjemné teplé světlo (Tc kolem 2800 K)
• relativně krátký život 1000 hodin, výjimečně až 5000
• výkony jednotky až desítky W, vyšší výkony s ohledem na
nehospodárnost se maximální výkon legislativně postupně snižuje
• patice: E 10 (trpasličí), E 14 (miňonky), E 27 (normální), bajonetové,
speciální
• při zapnutí nastává proudový náraz (10 x In)
• velká rozmanitost výkonů a napětí, snadná přizpůsobivost velikosti
• libovolná pracovní poloha
• nepotřebují předřadník ani zapalovač
Druhy:
•
•
•
•
•
obyčejné žárovky na síťové napětí čiré, matné, mléčné
dekorační žárovky různých tvarů
s reflektorovou vrstvou – pokovení na zadní (směrování toku) či
přední (rozptýlení toku) straně baňky
automobilové žárovky na 6, 12, 24 V
barevné žárovky
Příklady:
obyčejná žárovka 230 V, 60 W
710 lm, E27, 60 x 105 mm
reflektorová žárovka 230 V, 100 W
480 cd, E 27, 80 x 116 mm
svíčková dekorativní žárovka 230 V, 40 W
440 lm, 35 x 100 mm, E 14
automobilová žárovka 12 V, 21W, bajonet
Halogenové žárovky
Popis a princip:
Baňka halogenové žárovky je menší a wolframové vlákno má vyšší teplotu než u obyčejné žárovky. Při vyšší teplotě se atomy
W z vlákna rychleji vypařují, což by vedlo k dřívějšímu přerušení vlákna a k černání baňky. Halogenový cyklus tomu
zabraňuje. V baňce je příměs halového prvku, zpravidla jodu. Atomy wolframu odpařeného z vlákna putují ke stěně baňky,
kde je nižší teplota, a tam se slučují s halogenem na halogenid (jodid) wolframu. Molekuly halogenidu wolframu poté
difundují zpět k vláknu, kde se rozkládají za vyšší teploty, kterou má vlákno. Přitom se atomy wolframu usazují zpět na vlákno
(na chladnější místa) a volné atomy halového prvku difundují ke stěně baňky, kde jsou opět připraveny na další regenerační
cyklus.
Nejnovější vývoj: IRC technologie (zachycení IR záření v baňce, což vede ke zvýšení měrného výkonu), nízkotlaká
technologie (menší tlak v baňce vede ke stálejšímu toku během života), UV filtr (zabraňuje vyzařování nebezpečných UV
paprsků).
Vlastnosti:
• měrný výkon 12 - 30 lm/W, vyšší hodnota zkracuje život
• vynikající podání barev 100, Tc kolem 3000 K
• život 2000 - 5000. hodin
• výkony jednotky až tisíce W
• patice: kolíčkové, bajonetové, speciální
• při zapnutí nastává proudový náraz
• některé druhy jsou citlivé na pracovní polohu
• žárovky na malé napětí vyžadují měnič napětí (transformátor)
Druhy:
•
•
•
•
lineární žárovky na síťové napětí
jednopaticové žárovky nízkovoltové (vyžadují trafo)
reflektorové žárovky – bodové zdroje světla
automobilové žárovky
Příklady:
Haloline, 230 V, 150 W, 17 lm/W, 2000 h, 75 x 12 mm
Decostar 12 V, 35 W, 700 cd, 60º, 4000 h, 51 x 45 mm
Halostar Standard, 12 V, 50 W, 19 lm/W, 2000 h, 44 x 12 mm
Zářivky
Popis a princip:
Zářivky jsou nízkotlaké rtuťové výbojky. Trubice je ze sodno-vápenatého skla, naplněna je parami rtuti a argonem, snižujícím
zapalovací napětí. Na koncích je opatřena elektrodami - svinutými wolframovými žhavicími vlákny pokrytými emisní látkou
pro usnadnění zápalu. Vnitřní povrch je pokryt vrstvami luminoforu, který transformuje UV záření na světlo. Trubice se
vyrábějí tvarech I, U, W.
Zapalování a provoz:
Doutnavkový zapalovač a konvenční předřadník (tlumivka) – viz schéma: Po zapnutí zdroje je na elektrody zapalovače
přivedeno plné síťové napětí, a protože jsou elektrody blízko sebe, dojde mezi nimi k doutnavému výboji. Tím se bimetalové
elektrody zahřejí a ohnou tak, až se navzájem dotknou. Žhavicími vlákny začne procházet proud, zahřeje je a kolem elektrod se
vytvoří oblak elektronů. Zatím se elektrody zapalovače ochladí a po několika sekundách se přeruší styk mezi nimi, elektrody
odskočí. Jelikož je v sérii se zářivkou zapojena tlumivka, způsobí přerušení obvodu napěťový náraz na elektrodách zářivky
a dojde k zapálení hlavního výboje. Jestliže zářivka napoprvé nezapálí, celý postup se opakuje.
Po zapálení klesne napětí na trubici na provozní hodnotu (fázorový rozdíl napětí mezi sítí a trubicí je na tlumivce). Stejné
napětí jako na trubici je i na paralelním zapalovači - nestačí k zapálení doutnavého výboje a zapalovač již nepracuje.
Elektronický předřadník – zajišťuje zápal i provoz při frekvenci 20 – 40 kHz (viz kompaktní zářivky). Tento tzv. vf provoz
má lepší vlastnosti (život, měrný výkon, rychlý start).
Vlastnosti:
• měrný výkon 60 - 100 lm/W
• podání barev 60 - 90
• život 12 - 20 tis. hodin, při užití klasického zapalovače se snižuje s počtem zápalů
• výkony jednotky až desítky W
• patice: speciální (se dvěma kontakty)
• největší světelný tok je při teplotě okolí 20-30 C; za mrazu je možný zápal jen speciálním zapalovačem
• tok klesá během života (černání trubice, snižování účinnosti luminoforů)
• tok lze regulovat pouze elektronickým stmívačem (pulsně šířková modulace)
• libovolná pracovní poloha
• stroboskopický jev – lze odstranit elektronickým předřadníkem
Druhy:
•
•
•
•
•
•
obvykle lineární provedení různých délek a průměrů (7, 16, 26, 38 mm)
podle spektra jsou označovány např. teple bílé, bílé, denní
třípásmové či čtyřpásmové luminofory - velmi dobré barevné podání
barevné zářivky - modrá, zelená, žlutá a červená
UV zářivky – zdroj UV záření pro různé účely (dezinfekce, detekce bankovek…)
kruhové provedení nebo tvar U
Příklad:
Lumilux de Luxe, L 36W/940 , 2250 lm, 36 W, podání barev 90, život 20000 h, 26 x 1500 mm
Kompaktní zářivky
Popis:
Jsou to nízkotlaké rtuťové výbojky v kompaktním provedení. Elektronický předřadník je nejčastěji integrován v patici.
Zapalování a provoz:
Elektronický předřadník – zajišťuje zápal i vf provoz při frekvenci 20 – 40 kHz. Typické zapojení elektronických obvodů je
na obrázku. Usměrněné a vyhlazené napětí se vystřídá dvoutranzistorovým střídačem T1, T2. Jeho rozkmitání zajistí startovací
obvod R1, C4, DI1. Trubice je připojena paralelně ke kondenzátorům C7, C8 sériového rezonančního obvodu, takže při startu
je na ní vyšší napětí usnadňující zápal. Po zápalu se obvod dostane mimo rezonanci (ke kondenzátorům se připojí paralelní
odporová zátěž – trubice) a zhorší se činitel jakosti obvodu, takže napětí na trubici klesne na provozní hodnotu. Rezonanční
obvod tímto poklesem napětí na trubici tak nahradí klasický předřadník.
Vlastnosti:
• vysoký měrný výkon 50 - 90 lm/W
• dobré podání barev 60 – 90
• úplný sortiment bílé barvy (Tc od 2700 do 6500 K)
• dlouhý život 5 - 15 tis. hodin, závisí však na výrobci
• výkony jednotky až desítky W
• patice: E 27, E 14, speciální
• stmívatelné se speciálním předřadníkem (pulsně šířková modulace)
• obsah rtuti, i když snížený na technologické minimum – likvidace by měla být ekologická
• s ohledem na snižující se cenu a významnou úsporu oproti žárovkám představují jejich nejdůležitější náhradu
Druhy:
• provedení s trubicemi ve tvaru U, I, šroubovice, s baňkami různých tvarů (svíčka, koule)
Příklad: (uprostřed) Osram Dulux Mini Twist 11 W/825, 100 mA, 660 lm, podání barev 89, život 8000 h, 48 x 93 mm
•
provedení s odděleným konvenčním nebo elektronickým předřadníkem
Indukční výbojky
Popis a princip:
Jsou to nízkotlaké rtuťové výbojky s luminoforem a speciálním bezelektrodovým tvarem trubice. Jejich život tedy není
limitován vyčerpáním elektrod a dosahuje extrémních hodnot. Vzniku výboje se dosahuje vysokofrekvenčním magnetickým
polem (řád 100 MHz) buzeným cívkami na feritovém jádře.
Zapalování:
Pro zapálení výboje a provoz se používá speciální elektronický předřadník.
Vlastnosti:
• měrný výkon kolem 80 lm/W
• podání barev kolem 80
• velmi dlouhý život 60 tisíc hodin
• výkony desítky až stovky W
Použití:
• osvětlování míst, kde je nákladná a složitá výměna světelných zdrojů – tunely, výrobní haly
Příklad:
Endura 100 W, 80 lm/W, Ra = 80 – 89, 60 tis. h, 140 x 250 mm
Rtuťové vysokotlaké výbojky
Popis a princip:
Hořák obsahuje rtuť a pro snížení zapalovacího napětí argon. Světlo vzniká částečně ve výboji (studená část spektra), převážně
však transformací UV záření par rtuti luminoforem. Složení světla závisí na druhu luminoforu, který pokrývá vnitřní povrch
baňky (yttriumvanadát – poskytuje hlavně červenou složku). Směsné výbojky mají v baňce žárovkové vlákno, které obohacuje
spektrum zejména o teplé barvy a nahrazuje předřadník.
Zapalování:
Nejprve dochází k zapálení výboje mezi hlavní a pomocnou elektrodou, zapojenou přes rezistor k protilehlé hlavní. Tento
výboj zajišťuje předběžnou ionizaci výbojového prostoru a usnadňuje rozvinutí výboje mezi hlavními elektrodami.
Nepotřebují tedy vnější zapalovač. Náběh trvá 3 - 5 minut.
Vlastnosti:
• nepříliš měrný výkon 40 - 55 lm/W
• slabší podání barev 40 – 60
• život 8 – 20 tis. hodin
• výkony desítky až stovky W
• patice: E27, E40
• pracovní poloha je libovolná
• spolehlivý provoz i při nízkých teplotách do -25°C
• znovuzápal za tepla není možný, až po vychladnutí
• směsné výbojky mají nižší měrný výkon (30 lm/W) a lepší podání barev (70)
Použití:
• všeobecné osvětlování s menšími nároky na kvalitu světla
• osvětlování parků, zahrad, zeleně
• zřídka osvětlování komunikací, vytlačeny halogenidovými či sodíkovými výbojkami
• jejich výroba již klesá, do budoucna se s nimi nepočítá
Příklad:
výbojka Osram HQL
50 W, 0,6 A, 2000 lm, 40 lm/W, Ra=40 - 59, patice E27, 55 x 130 mm
Halogenidové výbojky
Popis a princip:
Podobají se vysokotlakým rtuťovým výbojkám, hořák obsahuje mimo Hg a Ar navíc halogenidy (jodidy) různých kovů, které
zlepšují vlastnosti rtuťového výboje - jejich záření žádoucím způsobem doplňuje čárové spektrum rtuti. Jde např. o kovy
vzácných zemin (Dy, Tm, Ho), Th, V, Sn, Cs, Ga, In, Tl i Na, které mají velmi husté čárové spektrum v celé viditelné oblasti,
ale nejsou vhodné v čistém stavu. Halogenidy při provozu výbojky difundují do osy výboje, kde se štěpí na tyto kovy a
halogeny. Světlo vzniká tedy zářením par rtuti a těchto kovů. Kovy postupující ke stěnám hořáku se opět slučují s halogenem
na halogenid, který je vrací do středu hořáku. Hořák u klasických halogenidových výbojek je ze speciálního křemenného skla
(obrázek vlevo).
Nejnovější vývoj: hořáky se začínají vyrábět keramické (z polykrystalického oxidu hlinitého – korundu - na obrázcích a - d).
Mají velkou propustnost záření ve viditelné oblasti spektra, vysokou teplotní odolnost, velmi dobré mechanické vlastnosti,
dovolují zvýšit pracovní teploty hořáku, umožňují dosahovat vysokých pracovních tlaků náplně. Vážně tak konkurují
sodíkovým výbojkám.
Zapalování:
Pro zapalování je nutný vysokonapěťový zapalovač s amplitudou impulsů v řádu kV (4,5 kV). Výboj nejprve probíhá v parách
rtuti a v inertním plynu (u bezrtuťových výbojek v xenonu). S nárůstem teploty se zvyšuje koncentrace halogenidů ve výboji.
Náběh trvá několik minut.
Vlastnosti:
• měrný výkon 60 - 110 lm/W
• podání barev 65 – 95
• život 6 – 20 tisíc hodin
• výkony desítky až tisíce W, keramické již od 20 W
• patice: E27, E40; dvě na protilehlých koncích; dvoukolíčkové
• jsou citlivé na kvalitu předřadníků, kolísání napětí a některé typy na pracovní polohu
• holé výbojky bez krycího skla vyzařují UV paprsky
• znovuzápal za tepla možný jen u některých typů se speciálním zapalovačem
• jsou nejrychleji se rozvíjejícími výbojkami, nyní vedle sebe jsou křemenná a keramická technologie
Použití:
• všeobecné osvětlování s vysokými nároky na kvalitu světla
• venkovní reprezentativní osvětlování
• vnitřní použití v obchodních a výstavních prostorech, ve výkladních skříních
• pro automobilové reflektory - mimořádně vysoký světelný tok,
život 2000 hodin, náběh několik s
• krátkoobloukové výbojky pro projektory a optická zařízení
Příklady:
výbojka Osram POWERBALL HCI-TT s keramickým hořákem
pro venkovní osvětlování náměstí, pěších zón, budov
70 W, 1 A, 6500 lm, 100 lm/W, Ra=87, patice E27, život 12000 h
rozměry 30 x 150 mm
reflektorová výbojka POWERBALL PAR s keramickým hořákem
pro pasáže, dekorace a prodejní prostory
24000 cd v úhlu 10º, patice E27
rozměry 97 x 125 mm
Sodíkové vysokotlaké výbojky
Popis a princip:
Hořák je (s ohledem na chemickou agresivitu sodíku) z polykrystalického oxidu hlinitého (korundu), který je průsvitný. Dvě
elektrody (Mo) jsou pokryté emisní hmotou. Hořák je naplněn parami sodíku (starší provedení s amalgamem – Na a Hg), dále
argonem nebo xenonem (sodíkoxenonové výbojky). Argon snižuje zapalovací napětí, xenon zlepšuje spektrum (tzv. bílý
sodík). Vnitřek baňky je getrován a je zde vysoké vakuum.
Zapalování:
Pro zapálení výboje je nutný vysokonapěťový zapalovač (4 kV). Náběh trvá 5 - 7
minut. Byly vyvinuty také výbojky s tzv. Penningovou směsí, které mají nižší
zapalovací napětí a nepotřebují vnější zapalovač, pouze vnitřní zapalovací
elektrodu.
Vlastnosti:
• vysoký měrný výkon 60 - 150 lm/W
• slabé podání barev kolem 25, v xenonem až 60
• život 12 – 30 tis. hodin
• výkony desítky až stovky W
• patice: E27, E40, speciální
Použití:
• všeobecné osvětlování s nízkými nároky na kvalitu světla
• venkovní osvětlování komunikací
• osvětlení průmyslových hal
• venkovní i vnitřní osvětlování sportovišť
• dekorativní osvětlování objektů
• pěstování rostlin
• očekává se vytlačení typů s lepším barevným podáním halogenidovými
výbojkami a zúžení oblasti použití
Příklad:
výbojka Osram NAV-T
250 W, 3 A, 28000 lm, 112 lm/W, Ra=39, patice E40, 46 x 257 mm
Sodíkové nízkotlaké výbojky
Popis a princip:
Výbojová trubice je upravena do tvaru U a na koncích jsou zatavené elektrody. Ve vnitřním prostoru je sodík a neon. Barva
výboje je monochromatická (sodíková dvojčára 589 a 589.6 nm).
Zapalování:
Pro zapálení výboje je třeba napětí v řádu stovek V (450 V), které dodá např. rozptylový transformátor. Náběh trvá až
20 minut.
Vlastnosti:
• měrný výkon 120 - 200 lm/W, největší ze všech výbojek
• podání barev 0
• život 12 – 40 tis. hodin
• výkony desítky až stovky W
• patice: speciální
Použití:
• osvětlování s nejnižšími nároky na kvalitu světla
• venkovní osvětlování komunikací, dálnic, seřaďovacích nádraží, přístavů – světlo dobře proniká mlhou
Příklad:
výbojka Osram SOX 55W
55 W, 0,6 A, 145 lm/W, 54 x 425 mm
Světelné diody
Princip a popis:
LED (light emitting diode) využívá rekombinace elektronů a děr v polovodiči v blízkosti přechodu PN. Při kompenzaci
kladného náboje díry elektronem (ten přitom přechází z vodivostního do valenčního pásma) je vyzářeno kvantum energie
určité velikosti. Vlastní zdroj (čip) může mít velikost až několik mm2. Světlo je nutno usměrnit pomocí krytu a vhodných
optických prvků. Z principu je jasné, že emitované záření je monochromatické, což pro osvětlovací účely není vhodné. Záření
může mít vlnovou délku ve světelné oblasti (červené, zelené, žluté, modré LED, viz obrázek), v IR oblasti (IR dioda) nebo UV
oblasti (UV dioda). Vznik bílého světla je možno realizovat několika způsoby:
• modrá LED InGaN s luminoforem, který je buzen modrou barvou a doplní zbytek spektra;
• UV dioda, která budí třípásmový luminofor, který obsáhne celé spektrum;
• smíchání barev diod R, G, B – méně vhodné.
Vlastnosti:
• provozní proud až stovky mA (high power) při napětí
1,5 – 2,5 V, příkon jednotky W
• vyžadují měniče – zdroje konstantního proudu
přizpůsobené použité kombinaci a počtu diod
• měrný výkon běžně přes 50, ale až 150 lm/W,
v budoucnu se předpokládá 200 lm/W
• extrémně dlouhý život až 100 tisíc hodin (konec
života se projevuje sníženou svítivostí)
• mají plnou stmívatelnost
• nemají škodlivý vliv na životní prostředí, lze je
z větší části recyklovat
• ve srovnání se žárovkami mají vyšší spolehlivost,
rychlejší náběh (10 ns), nepatrné zahřívání, odolnost
proti rázům a vibracím
Použití:
• venkovní osvětlování – pěší zóny, tunely, komunikace, budovy (svítidla až se stovkami LED)
• vnitřní osvětlování – veřejné budovy, prodejny, muzea, místní osvětlení pracovišť
• signalizace – panely, dopravní značky, palubní desky
• automobily – signalizace i osvětlení
• zobrazovací technika – zobrazovací panely (uspořádání do matic – velké, do modulů – malé),
světelné displeje, dekorativní a efektové osvětlení
• Infradiody: ovladače pro spotřební elektroniku
• UV diody – dezinfekce vzduchu, kontrola bankovek
• další použití – kapesní svítilny, hračky, zdroj ve vláknové optice...
Příklad:
Osram Parathom Classic, 230 V, 12 W, 810 lm, 68 lm/W, Ra = 90, E 27, 25000 hodin (vpravo)
Poznámka:
Organické světelné diody (OLED) používají podobný rekombinační princip, pracují však s organickými materiály. Umožňují
realizovat podstatně větší plošné zdroje, avšak zatím nedosahují parametrů LED. Jsou v rychlém vývoji.
Laserové diody
Princip a popis:
LD (LASER diode) je luminiscenční dioda zapojená v propustném směru, u níž je překročena tzv. prahová proudová hustota
(105 A/cm2). Tehdy dochází k hromadění elektronů ve vyšších energetických hladinách (ve vodivostním pásmu) a nevracejí se
samovolně, jako u LED, ale hromadně. Rozdíl energie je vyzářen ve formě koherentního světla (jednobarevného čili
monochromatického, časově a prostorově soufázového).
LD tvoří hranol s přechodem PN 3. Jeho délka je polovinou vlnové délky světla, aby všechny vlny vycházely ven se stejnou
fází. Přívod proudu je kontakty 2. Úzké podélné stěny 4 jsou hrubě opracovány, aby jimi nepronikalo světlo ven. Čelní plošky
jsou vyleštěny a pokoveny. Zadní působí jako úplně odrazivá plocha, přední 1 je polopropustná a vychází jí koherentní
světlo 5. Rozměry jsou velmi malé (např. 240 x 80 x 40 µm).
Vlastnosti:
• zvětšení prahové proudové hustoty vzniká překročením prahového napětí (asi 1,8 V)
• prahový proud bývá 40 -250 mA; při menším proudu se chová jako LED
• barva světla závisí na šířce zakázaného pásu materiálu diody
• rozbíhavost světelného svazku je maximálně několik setin úhlového stupně
• výstupní záření lze modulovat signálem (obraz, zvuk)
• výstupní výkony jsou v trvalém provozu do 10 mW, v impulsním až 300 W
Použití:
• záznamové a čtecí hlavy (CD, DVD)
• laserové tiskárny
• měření vzdáleností, zaměřování, dálkové ovládání
• v optoelektronice při přenosu signálu
• v zabezpečovací technice („mřížování“ oken a dveří)
• laserová ukazovátka
• bodové svařování a řezání kovů
Svítící trubice
Popis a princip:
Jde o výbojky s chladnými elektrodami. Vyrábějí se na zakázku - ruční sklářská práce. Pro výrobu trubic se volí různé průměry
trubice podle velikosti či složitosti obrazce nebo písmene od 6 do 22 mm. Menší průměry lze při výrobě snadněji tvarovat, to je
předurčuje pro složitější realizace. Větší průměry skla s vhodně volenými elektrodami umožňují provoz při vyšších proudech a
navíc dosahují větší svítivosti.
V zásadě se používají dvě provedení trubic.
o První obsahuje pouze neon v čiré skleněné trubici. Pak trubice svítí jasně červenou barvou (odtud vžité označení neon).
o Častěji se používá druhý typ, u nějž výboj vzniká v parách rtuti a směsi neonu (asi 75 %) s argonem (asi 25 %). Výboj má
namodralou barvu s vysokým obsahem UV záření. Vnitřní povrch trubice je opatřen vrstvou luminoforu jako u klasických
zářivek, a proto se pro ně někdy používá termín vysokonapěťová zářivka. Barva je dána právě aplikovaným luminoforem,
popř. ji lze upravit použitím barevného skla trubic.
Napájení: z vysokonapěťových zdrojů. Používají se klasické rozptylové transformátory nebo elektronické měniče. Volba
zdroje je dána zápalným a provozním napětím a provozním proudem. Zápalné napětí je určeno elektrickou délkou připojených
trubic (tj. délka trubic plus asi půl metru pro každý pár elektrod), jejich průměrem, složením a dalšími parametry plnicí směsi.
Vlastnosti:
• světelný tok bývá stovky lm na metr délky
• život je uváděn přibližně 20 000 hodin; dobře provedená trubice však vydrží podstatně déle, klesá pouze její světelný tok;
není-li mechanicky poškozena, popř. neprojeví-li se jiná závada, může svítit i několik desítek let
• lze je libovolně programově spínat nebo plynule rozsvěcet a stmívat
• provozní napětí je kolem 500 V na metr délky, zapalovací jen asi o 100 V vyšší
• při nižší teplotě okolí provozní napětí roste lineárně, zapalovací výrazně
Použití:
• světelné efekty, reklama (za 100 let nebyly překonány pro jedinečnost a působivost, nyní jsou ohroženy LED)
Elektroluminiscenční zdroje
Popis a princip:
Zdroj tvoří tenká, ohebná fólie plošně vyzařující světlo. V podstatě jde o kondenzátor. Dvě elektrody, z nichž spodní je
neprůhledná a vrchní průhledná, jsou odděleny dielektrikem. Elektrody jsou z pryskyřice, jež je opatřena vrstvou oxidu india.
Aktivní vrstvu tvoří substrát s částicemi fosforu a ZnS (sirníku zinečnatého), další vrstvou je dielektrikum.
Po přivedení střídavého napětí na elektrody vzniká tzv. elektroluminiscence – částice jsou buzeny střídavým elektrickým
polem, elektrony se přesunují do vyšších energetických hladin. Při návratu do původních hladin se rozdíl energie vyzáří ve
viditelném pásmu spektra – látka emituje světlo (např. 350 - 450 nm). Barvu lze definovat poměrem částic při výrobě, kdy jsou
do směsi přidávány i jiné chemické prvky. Pro dosažení nejvyšší účinnosti emise světla se pečlivě volí velikost těchto částic.
Směsi těchto materiálů, dielektrika a vodivých elektrod jsou dodávány v podobě past, které se nanášejí na základní materiál,
zpravidla fólii PeS, sítotiskem.
Napájení: ze střídače (invertoru), který generuje potřebné napětí
50 až 200 V o frekvenci 50 až 1 000 Hz, typicky se používá
střídavé napětí 80 až 120 V a kmitočet 400 Hz. Střídače jsou
konstruovány pro vstupní stejnosměrné napětí 0,9 V - 24 V
(typicky 1,5 V, 3 V, 5 V, 9 V, 12 V a 24 V). Střídače pro menší
vstupní napětí jsou většinou realizovány pomocí speciálních
obvodů CMOS v pouzdrech SMD. Pro vyšší vstupní napětí a větší
výkony jsou realizovány klasickou technologií.
Vlastnosti:
• velmi malá hmotnost (fólie jsou 0,2 až 0,5 mm silné)
• velmi nízká spotřeba (např. fólie rozměru A4 má spotřebu přibližně 2 W), téměř nulový vývin tepla
• spolehlivá funkce v teplotním rozmezí – 30 °C až +85 °C
• nízký jas (10 až 100 cd/m2), rovnoměrné vyzařování světla po celé ploše
• velká pružnost, odolnost proti vibracím a nárazům
• svit je díky vyzařované vlnové délce ve srovnání s jinými zdroji velmi dobře viditelný za mlhy a kouře
• barva světla je modrozelená, žlutozelená nebo bílá; na bílou lze aplikovat jakoukoliv průhlednou barvu
Použití:
• podsvícení displejů LCD všech druhů a velikostí – např. displejů mobilních telefonů
• podsvícení membránových klávesnic a ovladačů k domácí elektronice
• světelné piktogramy a označení únikových cest v budovách, bezpečnostní světelné značení
• orientační osvětlení, osvětlení domovních zvonků, osvětlení obrysů budov
• světelná reklama včetně efektů, jako je např. postupné rozsvěcování, blikání aj., efektní světelné scény v divadle, filmu
• podsvícení leteckých přístrojů, osvětlení palubních desek, ovládacích prvků a vnitřních prostorů automobilů
• signalizace v řídicích centrech
Doutnavky
Popis a princip:
Jsou to malé nízkotlaké výbojky, plněné vzácnými plyny (neonem) s malou vzdáleností elektrod.(2 mm). Anodový sloupec
záření je potlačený, je vidět pouze katodový. To je proto, že mezi katodou a katodovým světlem je velký potenciálový spád a
elektrické pole zde má větší intenzitu něž v anodovém sloupci – kladné ionty, které zde vzniknou, narážejí na katodu a
způsobují sekundární emisi – uvolňují se elektrony, které dále ionizují plyn; při srážkách částic vzniká světlo.
Zapojení: používá se (s ohledem na nepatrný proud) odporový předřadník.
Vlastnosti:
• zapalovací napětí bývá obyčejně 50 – 100 V
• mají nepatrný příkon i světelný tok, k osvětlování se nehodí
• měrný výkon asi 1 lm/W
Použití:
• indikátory napětí i polarity (při stejnosměrném napětí svítí katoda, při střídavém obě elektrody)
• kontrolky, orientační světla
• jsou vytlačovány LED