Widmo światła wytwarzanego przez lampę rtęciową
Rtęciówka budowa i układ połączeń: 1-bańka szklana pokryta luminoforem od wewnątrz, 2-elektrody główne, 3-rezystor zapłonowy, 4-elektroda pomocnicza, 5 -jarznik kwarcowy, 6-kropla rtęci. Dł-dławik, C-kondensator.
Lampa rtęciowa bez luminoforu
Wysokociśnieniowa lampa rtęciowa (pot. rtęciówka) - rodzaj
lampy wyładowczej
, w której
światło
powstaje dzięki
wyładowaniu elektrycznemu
w parach
rtęci
. W odróżnieniu od niskoprężnych lamp rtęciowych zwanych potocznie
świetlówkami
, w których następuje
wyładowanie jarzeniowe
, w wysokociśnieniowych lampach rtęciowych zachodzi
wyładowanie łukowe
.
Budowa i zasada działania
Z zewnątrz lampa rtęciowa przypomina lampę żarową, dlatego często nazywana jest błędnie
żarówką
. Składa się bowiem z zewnętrznej bańki
szklanej
, pokrytej wewnątrz
luminoforem
i gwintowanego
cokołu
, umożliwiającego instalację w oprawie.
Jarznik
Właściwym źródłem promieniowania jest umieszczony wewnątrz lampy
jarznik
. Jest to zamknięta rurka ze
szkła kwarcowego
z wyprowadzonymi na zewnątrz dwiema
elektrodami
głównymi i jedną lub dwiema elektrodami pomocniczymi, zawierająca
argon
oraz
rtęć
. W
temperaturze pokojowej
prawie cała rtęć tworzy osadzone na ścianach jarznika krople. Pod wpływem napięcia ok. 180
woltów
[1] pomiędzy jedną z elektrod głównych, a elektrodą pomocniczą (podłączoną szeregowo z rezystorem zapłonowym), następuje
wyładowanie jarzeniowe
(nazywane również wyładowaniem tlącym[1]) w argonie. Wyładowanie to powoduje rozgrzanie gazu i odparowywanie znajdującej się w jarzniku rtęci. Wraz ze wzrostem temperatury następuje zmiana wyładowania z
jarzeniowego
na
łukowe
, charakteryzujące się niższym
napięciem
i znacznie wyższym
prądem
; wyładowanie to odbywa się pomiędzy elektrodami głównymi[2] i jest źródłem światła zawierającego
linie widmowe
rtęci o dużym poszerzeniu ciśnieniowym. Część tych linii leży w obszarze
ultrafioletu
- emisja takiego światła na zewnątrz lampy prowadziłaby do niebezpiecznych
poparzeń
osób, uszkodzeń wzroku oraz przyspieszonego niszczenia oświetlonych przedmiotów z
tworzyw sztucznych
.
Bańka zewnętrzna
Barierę ograniczającą wydostawanie się szkodliwego światła ultrafioletowego na zewnątrz lampy stanowi jej bańka zewnętrzna, wykonana ze szkła o silnej absorpcji ultrafioletu, a ponadto pokryta od wewnątrz
luminoforem
[3]. Luminofor przekształca znaczną część promieniowania ultrafioletowego na światło widzialne, leżące głównie w obszarze
czerwieni
. Luminofor pozwala zatem na poprawienie widma emitowanego światła (w stosunku do naturalnego
światła słonecznego
,
widmo emisyjne
łuku rtęciowego jest ubogie w czerwień). Ponadto, luminofor poprawia
sprawność
lampy i dodatkowo ogranicza emisję ultrafioletu (szkło bańki zewnętrznej pochłania tylko pewną część szkodliwego promieniowania).
Niebezpieczeństwo po uszkodzeniu bańki zewnętrznej
W większości wysokoprężnych lamp rtęciowych jarznik może nadal pracować po stłuczeniu zewnętrznej bańki, emitując duże ilości szkodliwego promieniowania ultrafioletowego[4]. Emisja ultrafioletu z nieosłoniętego jarznika przy mocy lampy sięgającej 1000
W
może powodować u osób znajdujących się w promieniu kilku metrów od lampy oparzenia skóry po kilku minutach ekspozycji, zaś obserwacja światła emitowanego przez jarznik, już po kilkunastu sekundach powoduje ryzyko uszkodzenia wzroku (tym bardziej niebezpieczne, że ból oczu pojawia się dopiero po kilku godzinach od naświetlenia). Ultrafiolet emitowany przez jarznik jest niebezpieczny nie tylko dla ludzi i zwierząt - powoduje on również przyspieszone niszczenie
tworzyw sztucznych
, m.in.
poliwęglanów
.
Z uwagi na powyższe ryzyko, lampy takie powinny być instalowane w kloszach stanowiących dodatkowe zabezpieczenie przed ultrafioletem (oraz przed uszkodzeniami mechanicznymi).
Produkowane są również lampy częściowo zabezpieczone przed skutkami pęknięcia bańki, ulegające samozniszczeniu po kilkunastu minutach pracy z pękniętą bańką[5]. Zabezpieczenie jest realizowane poprzez podłączenie jednej z elektrod przez dodatkowy, szeregowy
rezystor węglowy
o niewielkiej
rezystancji
(nie należy go mylić z rezystorem zapłonowym, obecnym na powyższym rysunku). Po uszkodzeniu bańki, gdy do jej wnętrza dostaje się powietrze, węgiel z rozgrzanego rezystora ulega przepaleniu, uniemożliwiając dalszą pracę jarznika.
Statecznik
Do działania lampy rtęciowej konieczny jest
statecznik
w postaci połączonego
szeregowo
z lampą
dławika
. Lampa włączona do sieci bez statecznika ulegnie zniszczeniu z powodu przepływu bardzo wysokich prądów po przejściu od wyładowania jarzeniowego do łukowego. Statecznik ogranicza możliwość szybkiego wzrostu prądu, dzięki czemu w czasie od rozpoczęcia wyładowania do zakończenia półokresu napięcia przemiennego sieci zasilającej, prąd nie zdąży wzrosnąć do wartości zagrażającej lampie.
Lampa żarowo-rtęciowa
Wykonuje się również lampy rtęciowe niewymagające statecznika. Zamiast niego, posiadają one
żarnik
podobny do tego w tradycyjnej
żarówce
, włączony
szeregowo
z jarznikiem. Żarnik w lampach tego typu pełni rolę statecznika. Lampy żarowo-rtęciowe, stosowane jako zamiennik tradycyjnej żarówki, zwane są czasami lampami o świetle mieszanym. Ich
skuteczność świetlna
jest znacznie mniejsza, niż lamp ze statecznikiem, co istotnie ogranicza obszar zastosowań uzasadnionych ekonomicznie.
Zastosowanie
Lampy rtęciowe ustępują
skutecznością świetlną
lampom sodowym
,
metalohalogenkowym
, a także nowoczesnym świetlówkom liniowym, dlatego coraz rzadziej spotyka się nowe instalacje z ich wykorzystaniem. Wcześniej były szeroko stosowane w oświetleniu zewnętrznym, hal przemysłowych oraz magazynów. Występuje w nich
zjawisko stroboskopowe
, podobnie jak w
świetlówkach
. Produkuje się lampy rtęciowe o mocach od 50
W
do 2000 W. Lampy zwykłe mają sprawność od 36-61
lm
/
W
, a rtęciowo-żarowe 10-26,5
lm
/
W
.
Lampy rtęciowe dostępne w handlu
W zależności od producenta, lampy rtęciowe noszą rozmaite nazwy oraz są produkowane w seriach o różnych mocach znamionowych (przeznaczone do różnych stateczników i montowane w gniazdach o różnych średnicach cokołu). Lampy produkowane w Polsce przez Śląską Fabrykę Lamp Żarowych HELIOS w Katowicach[6] oraz
Zakłady Wytwórcze Lamp Elektrycznych i Rtęciowych POLAMP-Warszawa
są oznaczane jako LRF-xxx (Lampa Rtęciowa Fluorescencyjna), gdzie xxx oznacza moc lampy. Obecnie produkowane są lampy o mocach 50, 80, 125, 175[7] 250, 400, 700, 1000, 2000 [8]
W
, przeznaczone do współpracy ze statecznikami magnetycznymi. Polskie produkty tego typu oznaczone są symbolem STR-xxx (STatecznik Rtęciowy), gdzie xxx, analogicznie jak w przypadku lamp, oznacza moc lampy, np. STR-50 to statecznik przeznaczony do współpracy z lampą o mocy 50
W
.
Lampy te nazywane są wysokociśnieniowymi lub wysokoprężnymi (w rzeczywistości wyładowanie odbywa się przy ciśnieniu porównywalnym z atmosferycznym, określenie to ma odróżniać lampę od niskociśnieniowych lamp jarzeniowych, m.in. również rtęciowych). Zagraniczne koncerny stosują dla swoich lamp rtęciowych oznaczenia HQL (
Osram
), HPL (
Philips
), zaś anglojęzyczne nazwy takich lamp to m.in. High Pressure Mercury Vapour Lamps.
Przypisy
- ↑ 1,0 1,1
Wysokoprężne lampy rtęciowe i rtęciowo-żarowe
(artykuł poglądowy)
- ↑ powstanie łuku pomiędzy elektrodą główną a elektrodą pomocniczą jest niemożliwe z uwagi na zbyt wysoki opór szeregowego rezystora startowego
- ↑ dawniej produkowano lampy bez luminoforu np. polamp LR lub osram HQA, lecz ze względu na słabą jakość światła - brak czerwonego koloru w ich świetle nie są obecnie produkowane, za wyjątkiem lamp służących jako promienniki
ultrafioletu
- ↑ Fakt ten wykorzystują często majsterkowicze - elektronicy w celu otrzymywania tanim sposobem silnego źródła ultrafioletu, potrzebnego w amatorskiej produkcji
obwodów drukowanych
- ↑
self-extinguishing mercury vapor lamp
- ↑
Helios
strona producenta lamp
- ↑ Tylko na rynek amerykański
- ↑ Tylko przez kilku producentów, głównie na potrzeby wymian