Wysokociśnieniowa lampa rtęciowa

Z Wikipedii, wolnej encyklopedii
Skocz do: nawigacja, szukaj
Lampa rtęciowa
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. Lampa tego rodzaju była wynalazkiem amerykańskiego inżyniera Petera Hewitta.

Budowa i zasada działania[edytuj | edytuj kod]

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[edytuj | edytuj kod]

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[edytuj | edytuj kod]

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[edytuj | edytuj kod]

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[edytuj | edytuj kod]

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[edytuj | edytuj kod]

Information icon.svg Osobny artykuł: 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[edytuj | edytuj kod]

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[edytuj | edytuj kod]

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. W przeszłości można było spotkać lampy nieistniejących już producentów: Telam oraz Polam. 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. 1,0 1,1 Wysokoprężne lampy rtęciowe i rtęciowo-żarowe (artykuł poglądowy)
  2. powstanie łuku pomiędzy elektrodą główną a elektrodą pomocniczą jest niemożliwe z uwagi na zbyt wysoki opór szeregowego rezystora startowego
  3. 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, z wyjątkiem lamp służących jako promienniki ultrafioletu
  4. Fakt ten wykorzystują często majsterkowicze - elektronicy w celu otrzymywania tanim sposobem silnego źródła ultrafioletu, potrzebnego w amatorskiej produkcji obwodów drukowanych
  5. self-extinguishing mercury vapor lamp
  6. Helios strona producenta lamp
  7. Tylko na rynek amerykański
  8. Tylko przez kilku producentów, głównie na potrzeby wymian
Wikimedia Commons