Zářivky: parametry, konstrukce, schéma, výhody a nevýhody ve srovnání s ostatními

Moderní zářivky (LL) si skvěle poradí s osvětlením obytných, pracovních a technických prostorů velké plochy a umožňují snížit celkovou spotřebu elektřiny o 50–83 %, čímž snižují účty za energie.

V tomto článku se podíváme na provozní charakteristiky LL, jejich konstrukci, rozebereme hlavní výhody a nevýhody ve srovnání s jinými typy osvětlovacích zařízení. Doplňkově uvedeme tematické fotografie a schémata, a také videa o principu práce zářivek a zvláštnostech jejich použití.

Princip činnosti a konstrukce LL

Zářivka představuje plynový zdroj světla, kde ve rtuťových parách elektrický výboj vytváří intenzivní ultrafialové záření.

Kompaktní moduly zářivkového typu mají standardní patici, díky které se stávají pohodlnou náhradou jasných, ale energeticky náročných žárovek.

Jak funguje zářivka?

Na světlo viditelné lidským okem ho přeměňuje speciální složka zvaná luminofor, složená z halofosfátu vápenatého smíchaného s dalšími prvky.

Po připojení zářivky k centrální elektrické síti je třeba uvnitř skleněné baňky udržovat tzv. doutnavý výboj.

Ten umožňuje zajistit svícení luminoforové vrstvy v trvalém režimu a dokonce i v období krátkodobého výpadku centrálního napájení.

Dříve měla klasická zářivka podobu z obou stran zatavené trubice, uvnitř které se nacházejí rtuťové páry. Nyní se zařízení vyrábějí v rozmanitějších tvarech a konfiguracích.

Konstrukční zvláštnosti zařízení

Tradiční zářivka je skleněný válec s vnějším průměrem 12, 16, 26 a 38 mm, obvykle představovaný jako:

• rovná prodloužená trubice;
• ohnutý modul ve tvaru U;
• kruh;
• složitý tvar.

Do koncových okrajů jsou hermeticky připájeny nožičky. Na jejich vnitřní straně jsou umístěny wolframové elektrody, které konstrukčně připomínají bispirální vlákna zabudovaná do žárovek Iljiče.

U některých typů zářivek se používají progresivnější trojspirály, které představují stočenou bispirálu. Zařízení jimi vybavená mají vyšší účinnost a nižší tepelné ztráty, což výrazně zvyšuje celkovou efektivitu světelného toku.

Na vnější straně jsou elektrodové prvky připájeny ke kovovým kolíkům kovové patice, na které je přiváděno pracovní napětí.

Zařízení tvaru U a přímá zařízení jsou obvykle vybavena paticemi G5 a G13, přičemž písmenové označení znamená kolíkový typ patice a číslice udává vzdálenost mezi pracovními prvky.

Elektricky vodivé prostředí uvnitř skleněné baňky má záporný odpor. Když mezi dvěma protilehlými elektrodami dojde k nárůstu proudu, který vyžaduje omezení, projeví se to a sníží pracovní napětí.

Do schématu zapojení běžné zářivky je zařazen tlumivka nebo předřadník. Ten je zodpovědný za vytvoření vysokého impulsního napětí potřebného pro správnou aktivaci lampy.

Obrázek ukazuje vnitřní uspořádání zářivky a názorně vysvětluje základní princip fungování jejích hlavních součástí.

Kromě tohoto dílu je elektromagnetický předřadník vybaven startérem. Ten představuje prvek doutnavého výboje, uvnitř kterého jsou umístěny dvě elektrody obklopené inertním plynem.

Jedna z nich je tvořena bimetalovým plíškem. V klidovém režimu jsou obě elektrody rozpojeny.

Rozšířené druhy těchto zářivek

Prvotní klasifikace výrobků na bázi fluorescence se provádí podle úrovně základního tlaku. Zařízení vysokého tlaku se používají pro výkonné osvětlovací soustavy a venkovní pouliční osvětlení.

Nízkotlaké zářivky se používají v domácnostech k osvětlení výrobních, technických a obytných prostor různého určení.

Druh #1 – moduly vysokého tlaku

Zařízení vysokého tlaku produkují sytý světelný tok s dobrou hustotou. Vnitřní povrch baňkového prvku má speciální luminoforovou vrstvu z fluorogermanátu nebo arzeničnanu hořečnatého.

Pracovní výkon takových zářivek se pohybuje v rozmezí 50–2000 W.

Rtuťové moduly vysokého tlaku pro správnou funkci potřebují jmenovité síťové napětí 220 wattů. Jejich faktor pulzace obvykle činí 61 až 74 %.

Plné zapálení osvětlovacího modulu nastane do 3 sekund. Životnost 80–125 wattových výrobků je přibližně 6 000 h, zatímco lampy od 400 W a výše mohou fungovat až 15 000 h při bezvýhradném dodržování provozních pravidel stanovených výrobcem.

Druh #2 – výrobky nízkého tlaku

Zářivky nízkého tlaku se používají k zajištění světelného toku v obytných, technických a výrobních prostorách.

Konstrukčně je zařízení trubice z pevného skla, uvnitř obsahující argon pod tlakem 400 Pa a malé množství rtuti nebo amalgámu. Na trhu je nabízeno v nejrůznějších modifikacích a je vybaveno dvěma elektrodovými prvky.

Nejnižší teplota, kterou mohou zářivky nízkého tlaku snášet, je -15 °C. Proto jsou tyto světelné zdroje pro použití na otevřených prostranstvích považovány za neaktuální.

Skleněná baňka může mít velmi různý průměr. Úroveň světelného výkonu se liší v závislosti na výkonu samotného zařízení. Pro jeho správnou funkci je vyžadován startér tlumivkového typu. Průměrná životnost činí 10 000 hodin.

Zvláštnosti kompaktních LL

Zářivky kompaktního typu jsou hybridní výrobky, které spojují některé specifické odlišné rysy žárovek a charakteristiky zářivek.

Díky progresivním technologiím a rozšířeným inovačním možnostem mají malý průměr a nevelké rozměry, typické pro žárovky «Iljiče», a také vysokou úroveň energetické účinnosti, charakteristickou pro řadu zářivek.

Zářivky kompaktního typu se vyrábějí s tradičními paticemi E27, E14, E40 a velmi aktivně vytlačují z trhu klasické žárovky díky poskytování kvalitního světla při podstatně nižší spotřebě elektrické energie.

Kompaktní zářivky jsou ve většině případů vybaveny elektronickým předřadníkem a mohou být použity ve svítidlech specifického typu. Používají se také k náhradě jednoduchých a běžných žárovek v nových i raritních svítidlech.

Přes všechny přednosti mají kompaktní moduly tyto specifické nevýhody:

• stroboskopický efekt nebo blikání – hlavní kontraindikace se zde týkají epileptiků a lidí s různými očními onemocněními;
• výrazný hlukový efekt – při dlouhodobém používání vzniká akustické pozadí, které může způsobit určitý diskomfort u osoby nacházející se v místnosti;
• zápach – v některých případech výrobky vydávají štiplavé, nepříjemné pachy, dráždící čich.

Poslední pozice je častěji pozorována u bezejmenných výrobků čínského původu, zatímco prvními dvěma často trpí i značkové přístroje vyrobené podle všech pravidel a moderních požadavků. Žebříček nejlepších výrobců CFL jsme uvedli v tomto článku.

Základní spektrum barevných teplot

Barva svícení je jedním z nejdůležitějších parametrů, přímo závislým na složení luminoforu, který přeměňuje ultrafialové záření na světlo.

Dnes k nejrozšířenějším patří 7 definic odstínů toku produkovaného fluorescenčními lampami:

• LEB – přirozená bílá s výrazným studeným odstínem;
• LDC – přirozené denní s vylepšenou kvalitou podání barev;
• LTB – teplá bílá;
• LD – tradiční denní bílá;
• LB – klasická bílá;
• LEC – přirozená s maximálně kvalitním přenosem odstínů;
• LHB – jednoduchá studená bílá.

Pro obytné prostory, kde člověk tráví hodně času, jsou vhodné odstíny teplé škály nebo přirozené denní lampy se zvýšenou úrovní podání barev.

Bílé a denní tóny se zpravidla vyskytují v kancelářských, pracovních, průmyslových prostorách, kabinetech a posluchárnách. Přispívají k soustředění pozornosti, zvyšují mozkovou aktivitu a zlepšují celkovou schopnost učení a produktivitu práce.

Nejstudenější odstíny se používají ve zdravotnických zařízeních, laboratořích, nemocnicích a technických místnostech. Dodávají předmětům dodatečnou ostrost a zvyšují zrakovou ostrost.

Fluorescenční lampy pro masné vitríny potravinářských obchodů se vyznačují speciálně zvoleným spektrem růžového záření. Zvýrazňuje přirozené odstíny produktů, a činí je tak atraktivnější v očích zákazníků.

Barevné složky přidané do luminoforu umožňují získat růžové, modré, zelené a další neobvyklé odstíny lamp.

Takové přístroje se používají pro designové, reklamní a komerční účely. S jejich pomocí vytvářejí originální svícení, potřebné v konkrétním jednotlivém případě.

Více informací o barevné teplotě světla, zvláštnostech vnímání barev člověkem a nuancích výběru jsme psali v následujícím článku.

Silné a slabé stránky zařízení

Stejně jako u všech technických zařízení určených k osvětlení domácích a pracovních prostor, mají fluorescenční lampy své slabé a silné stránky.

Na základě těchto informací lze určit, kde je rozumnější je používat, a ve kterých případech je vhodné dát přednost světelným zdrojům jiného typu.

Pozitivní stránky zářivek

Hlavní výhodou fluorescenčních svítidel je vyšší světelný výkon a dobrá účinnost. Poskytují místnosti osvětlení, které nedráždí oči, a vykazují normální odolnost i při intenzivním provozu.

Modul přibližně 5krát převyšuje základní výkon běžné Iljičovy žárovky. A 20wattová fluorescenční zářivka poskytuje světelný tok rovný tomu, který zajišťuje 100wattová žárovka.

Různé teploty světelných odstínů, které se svým spektrem blíží přirozenému slunečnímu světlu, umožňují vybrat vhodné svítidlo pro různé účely a pro místnosti jakéhokoli určení.

Světelný tok vydávaný modulem není směrový, ale rozptýlený. Klidná, oku příjemná záře vychází nejen z wolframového vlákna uvnitř, ale také z celého vnějšího povrchu baňky.

To umožňuje používat fluorescenční zdroje jak pro vytvoření celkového základního osvětlení, tak pro uspořádání zónového světla.

Pro použití v místech, kde se osvětlení zapíná automaticky na základě signálů z pohybových senzorů, fluorescenční svítidla nejsou vhodná. Jsou omezena přípustným počtem zapnutí za určité časové období a při příliš časté aktivaci mohou selhat.

Životnost fluorescenčních výrobků se liší v závislosti na modelu a dosahuje až 20 000 hodin nebo 5 let.

Zákazník by však měl vědět, že tuto životnost lampa dosáhne pouze při dodržení následujících podmínek:

• dostatečný objem kvalitního napájení bez výkyvů a poklesů;
• kvalitní předřadník;
• určitý počet aktivací, obvykle ne více než 2000 za první 2 roky používání, což představuje pouze 5 zapnutí denně.

Porušení těchto základních podmínek výrazně zhorší účinnost svítidla a výrazně zkrátí jeho životnost.

Moduly lze použít pro osvětlení skleníků. Poskytují přirozené světlo maximálně blízké slunečnímu, nespotřebovávají mnoho elektrické energie a vykazují dobrou odolnost vůči výkyvům napětí typickým pro venkovní energetické sítě.

Úroveň spotřeby energie u fluorescenčních svítidel je téměř 5krát nižší než u tradičních výrobků, proto je lze zařadit mezi energeticky úsporné zdroje světla.

S jejich pomocí lze efektivně osvětlit velkou místnost, aniž by se přitom utrácely velké peníze na komunální platby.

Provozní teplota na povrchu žárovky nepřesahuje 50 stupňů. To umožňuje používat lampu v místnostech, kde jsou kladeny zvýšené požadavky na požární bezpečnost.

Hlavní nedostatky modulů

Prvním velkým mínusem výrobků je nadměrná citlivost na teplotní výkyvy. Silně reagují na pohyb rtuťového sloupku a mohou přestat fungovat při ochlazení pod -20 °C.

Horko přesahující +50 °C se zdaleka ne nejlépe odráží na fungování a vážně omezuje spektrum použití těchto světelných zdrojů.

Citlivost na vlhkost také nepatří mezi klady a neumožňuje široké použití výrobků v koupelnách a hygienických místnostech.

Postupem času luminofor v lampových baňkách degraduje a spektrum vyzařování se mění. Současně klesá úroveň světelného výkonu zařízení a znatelně se snižuje účinnost.

Někdy se k nedostatkům řadí i samotný světelný tok, který má čárové, nerovnoměrné spektrum, zkreslující přirozené odstíny předmětů nacházejících se v místnosti.

Ne všichni to vnímají vizuálně, ale pro ty, kteří tento nedostatek zaznamenávají příliš zřetelně, se prodávají lampy s luminoforem blížícím se spojitému, přirozenějšímu spektrálnímu zabarvení. Pravda, jejich světelný výkon je podstatně menší.

Nastávají situace, kdy zářivky blikají s dvojnásobnou frekvencí napájecí sítě. Tento problém lze řešit určitým vylepšením zařízení, konkrétně použitím EPRA s vhodnou úrovní kapacity vyhlazovacího kondenzátoru usměrněného proudu na vstupu invertoru.

Ale to, že se výrobci snaží ušetřit a nevybavují zařízení kondenzátory potřebné kapacity, poněkud zklamává.

Bytové zářivkové moduly se nejlépe cítí, když se teplota okolního vzduchu pohybuje v rozmezí od +5 do +35 °C. Když teploměr ukazuje nižší hodnoty, start zařízení je výrazně ztížen a doba provozu se znatelně zkracuje.

Potřeba dodatečného startovacího zařízení také poněkud snižuje popularitu lamp. Nezbytně vyžadují buď nadměrně hlučný a poměrně objemný tlumivku se startérem nízké spolehlivosti, nebo progresivnější EPRA s funkcí korekce výkonu, ale za solidní peníze.

Dalším slabým místem zářivek je vysoká citlivost na zapínání. Během přímé aktivace lampy na elektrodách vyhoří a opadá zvláštní složení, které zajišťuje stabilitu výboje a chrání vnitřní wolframové vlákno před přehřátím.

Neustálé zapínání výrazně snižuje životnost zařízení. Kromě toho se objevuje okem znatelné, dráždivé blikání a okraje lampové baňky tmavnou a ztrácejí estetičnost.

Chemické ohrožení zdraví

Jedním z hlavních nedostatků zářivkových zdrojů světla je chemické nebezpečí. V baňce lampy je obsažena vysoce toxická rtuť, přičemž její množství se pohybuje od 1 do 70 mg.

Páry této látky mohou poškodit zdraví osob, které se neustále zdržují v místnostech osvětlených zářivkovými zařízeními.

Nesmí být narušena celistvost vyřazené lampy, jinak se toxická rtuť dostane do vnějšího prostředí. Za neoprávněnou likvidaci je stanovena pokuta, proto je lepší předat výrobek do centra, které se zabývá zpracováním prvků nebezpečných pro přírodu a člověka.

Když modul selže, v žádném případě jej nesmíte rozbít ani vyhodit do běžného koše. Je nutné jej zlikvidovat podle norem a pravidel jasně popsaných v platné legislativě.

Například odvážet na skládky, kde od obyvatel přijímají toxické materiály k jejich správné likvidaci nebo recyklaci.

Srovnání s jinými zdroji světla

Výrobky typu zářivek se podstatně liší jak od zastarávajících žárovek, tak od progresivních LED.

Ve srovnání s prvními spotřebují 5krát méně elektrické energie, přičemž poskytují stejnou úroveň sytosti světelného toku. LED zařízením však mírně ustupují ve výkonu v kombinaci s energetickou spotřebou.

Tabulka názorně v číslech ukazuje, o kolik výhodnější je používat místo tradičních Edisonových žárovek modernější zdroje kvalitního osvětlení

Pravda, žárovka svítí po celou dobu provozu se stejnou intenzitou, zatímco zářivky ztrácejí část sytosti kvůli vyhoření vnitřní vrstvy odrážející ultrafialové záření.

LED výrobky během provozu získávají určitou matnost díky degradaci pracovních diod. A u některých modelů je možnost regulace jasu osvětlení pomocí stmívače.

U žárovek nebo zářivek taková funkce není k dispozici. Tento pohodlný režim u LED zařízení však není zdarma a bude za něj třeba zaplatit dodatečnou částku.

Z hlediska konstrukční křehkosti jsou žárovky a zářivky podobné, protože mají skleněnou baňku. LED moduly jsou v tomto ohledu odolnější vůči nárazům a mechanickému poškození. A absence jakýchkoli škodlivých a toxických prvků uvnitř je činí mnohem atraktivnějšími pro použití v domácím prostředí.

Nejvyšší náklady za celou dobu provozu přináší použití žárovek. Zářivky spotřebovávají energii v rozumné míře, zatímco LED diody umožňují snížit náklady na naprosto minimální úroveň.

Co se týče finanční stránky, na začátku stojí žárovka méně než ostatní. Avšak vzhledem k její životnosti pouhých 1 000 hodin to lze stěží považovat za výraznou výhodu.

Základní cena zářivek je vyšší, ale také vydrží podstatně déle. Jak říkají renomovaní výrobci, vystačí na 10 000–15 000 hodin, pokud počet denních aktivací nepřesahuje 5–6krát.

LED moduly se mohou pochlubit ještě lepšími ukazateli, ale za toto potěšení budete muset zaplatit mnohem více, což není vždy účelné. Přesto je trend nahrazování jednoho zdroje světla druhým patrný všude. O nutnosti výměny zářivek za LED a postupu této práce jsme psali zde.

Závěry a užitečné video k tématu

Jakým principem fungují zářivky. Podrobné vysvětlení všech nuancí fungování úsporných a energeticky účinných osvětlovacích zařízení:

V čem spočívají hlavní rozdíly zářivek od jednoduchých a tradičních žárovek. Srovnání výkonu, světelného toku a spotřeby energie dvou moderních osvětlovacích produktů:

Co představují kompaktní úsporné zářivky. Jak fungují, kolik wattů spotřebovávají a k jakým účelům se používají:

Zářivka je praktickou obdobou klasické žárovky. S její pomocí lze zajistit kvalitní světelný tok v místnosti libovolných rozměrů a zároveň snížit spotřebu energie. Vydrží dlouho a nezpůsobí majitelům žádné podstatné starosti.

Poté, až lampy doslouží, bude nutné je zlikvidovat a místo nich koupit nové, modernější moduly.

A jaký typ žárovek preferujete vy a co si myslíte o zářivkách? Podělte se s ostatními uživateli o svůj názor, řekněte, v čem vidíte hlavní výhody zářivek a co je pro vás osobně podstatnou nevýhodou těchto zařízení.

Pokud máte dobré teoretické znalosti k tématu výše uvedeného článku a chcete náš materiál doplnit o užitečné nuance, napište prosím své komentáře do bloku níže.