Žiarivka
Žiarivka je druh elektrického svetelného zdroja, ktorá na premenu elektrickej energie na svetelnú využíva žiarenie tlejivého elektrického výboja v parách ortuti. Samotný výboj vyžaruje neviditeľné ultrafialové žiarenie, ktorým je ožarovaná tenká vrstva vhodného luminoforu, nanesená na vnútornej strane banky žiarivky. Žiarenie excituje molekuly luminoforu, ktoré následne pri návrate do pôvodného stavu emitujú fotóny viditeľného svetla. Tento jav sa nazýva fluorescencia (odtiaľ je odvodený aj anglický názov žiarivky – fluorescent lamp).
1. kompaktná žiarivka pre použitie s elektronickým predradníkom
2. kompaktná žiarivka so štartérom, integrovaným v pätici
3. lineárna žiarivka T5/T16 (ø 16 mm),
4. lineárna žiarivka T8/T26 (ø 26 mm)
Od prvého septembra 2009 bol v krajinách Európskej únie zakázaný predaj klasických žiaroviek s príkonom vyšším ako 80 W a od prvého septembra 2012 bol zakázaný predaj klasických žiaroviek s príkonom vyšším ako 70 W. Tieto obmedzenia sa výraznou mierou podpísali na väčšom rozšírení tzv. kompaktných žiariviek (žiariviek do pätíc) resp. neskôr LED žiaroviek.
Druhy žiariviek
Lineárna žiarivka
Klasická žiarivka v tvare dlhej trubice. Zvykne sa tiež nazývať žiarivková trubica, hovorovo aj neónová trubica alebo neónka. Toto označenie je však nesprávne, nakoľko žiarivka neobsahuje neón (tlejivý výboj v riedkom neóne žiari priamo vo viditeľnom spektre, má oranžovo-červenú farbu a sú na ňom založené iné druhy svetelných zdrojov – napr. tlejivka alebo neónová výbojka, využívaná napr. na tvorbu reklamných nápisov).
Kompaktná žiarivka
Pojem kompaktná žiarivka (niekedy aj kompaktná žiarovka) vo všeobecnosti označuje žiarivku s menšími (kompaktnejšími) rozmermi než má klasická žiarivková trubica.
Najbežnejším typom sú kompaktné žiarivky, určené pre priamu náhradu klasických osvetľovacích žiaroviek. Takéto žiarivky sa preto nazývajú aj úsporné žiarovky. Majú spravidla podobný tvar a rovnaké objímky ako klasické žiarovky. Obsahujú integrovaný elektronický predradník pre zapálenie a udržiavanie výboja.
Existujú tiež samostatné kompaktné žiarivky bez integrovaného predradníka, so špeciálnymi päticami. Sú určené do rôznych menších druhov svietidiel (napr. stolné lampy, osvetlenie v doprave a pod.).
Zapálenie a udržiavanie výboja
Žiarivka vyžaduje (na rozdiel od žiarovky) pomocnú elektroniku pre zapálenie a udržiavanie výboja. Pri lineárnych žiarivkách sa dosiaľ najčastejšie využíva tradičné riešenie (pozri nižšie) – obvod, pozostávajúci z tlejivkového štartéra pre nažeravenie elektród na koncoch žiarivkovej trubice kvôli počiatočnej ionizácii plynu v trubici a z tlmivky na vytvorenie vysokonapäťového impulzu, čo napokon umožní vznik výboja v trubici. Obmedzenie veľkosti prúdu, tečúceho následným tlejivým výbojom, vykonáva samotná predradená tlmivka (niekedy aj rezistor). Bez obmedzenia veľkosti prúdu by tlejivý výboj prešiel do oblúkového, čo by malo za následok poškodenie žiarivky.
Pri kompaktných žiarivkách a novších žiarivkových trubiciach plní všetky tieto funkcie tzv. elektronický predradník.
Zapojenie lineárnej žiarivky so štartérom a tlmivkou
| a | napájanie |
| b | predradená tlmivka. Má dve funkcie: 1. indukuje sa na nej napäťový impulz, potrebný pre zapálenie výboja 2. obmedzuje veľkosť prúdu, tečúceho žiarivkou v režime samostatného výboja. |
| c | kondenzátor pre kompenzáciu účinníku (kompenzačný kondenzátor). Keďže tlmivka má induktívny charakter impedancie, spôsobuje fázový posun prúdu a napätia, ktorý by zvyšoval jalový výkon. Kompenzačný kondenzátor tento fázový posun vyrovnáva. |
| d | tlejivkový štartér |
| e | bimetalová elektróda |
| f | odrušovací kondenzátor. Filtruje vysokofrekvenčné rušenie, vznikajúce pri spínaní a rozpájaní bimetalového kontaktu štartéra. |
Princíp činnosti zapojenia
- V pokojnom stave bez napájania je plyn v žiarivke nevodivý a bimetalový kontakt štartéra je rozpojený.
- Po pripojení napájania štartér funguje ako tlejivka a tlejivý výboj postupne zohrieva bimetalový kontakt.
- O krátky čas sa bimetalový kontakt zopne a uzatvorí tak obvod, obsahujúci tlmivku a žeraviace elektródy trubice. Rozžeravené elektródy emitujú do okolia elektróny, ktoré pomáhajú ionizovať plyn na koncoch žiarivkovej trubice. V jadre tlmivky vznikne vplyvom prechádzajúceho prúdu magnetické pole.
- Keďže so zopnutím bimetalového kontaktu zároveň zanikol tlejivý výboj v štartéri, kontakt postupne chladne a po chvíli sa rozpojí. Na tlmivke vznikne vplyvom elektromagnetickej indukcie v dôsledku zanikajúceho magnetického poľa krátky impulz vysokého napätia, ktorý spolu s emisiou žeraviacich elektród ionizuje plyn v celej trubici. Vzniknutý samostatný tlejivý výboj sa už v žiarivkovej trubici udrží aj pri nižšom napätí.
- Svietidlo pracuje v prevádzkovom režime. Tlmivka teraz v obvode zohráva úlohu jalového predradeného rezistoru – obmedzuje veľkosť prúdu, tečúceho žiarivkou. Napájacie napätie sa delí na úbytok na žiarivke (prevádzkové napätie žiarivky) a úbytok na tlmivke. Zápalné napätie tlejivky štartéra je vyššie, než prevádzkové napätie žiarivky – štartér sa už preto počas doby prevádzky žiarivky znova nezapáli. Pokiaľ však výboj v žiarivke z nejakého dôvodu zanikne, celý dej sa zopakuje (z toho dôvodu zostávajú žiarivkové svietidlá s chybnou žiarivkou po zapnutí často nepravidelne blikať).
Negatíva klasických predradníkov
Pri napájaní striedavým prúdom žiarivka nesvieti súvisle, ale sa s každou polovicou periódy napájacieho napätia na krátky okamih rozžiari. Pri štandardnom striedavom napájaní z distribučnej elektrickej siete o frekvencii 50 Hz tak žiarivka bliká s frekvenciou 100 Hz, čo môže mať za následok nasledovné negatíva:
- možnosť vyvolávania únavy a zdravotných ťažkostí (bolesti hlavy a pod.)
- interferencia s inými krátkymi alebo periodickými dejmi (napr. fotografovanie, filmovanie)
- vznik tzv. stroboskopického efektu, pri ktorom môžu pohybujúce sa alebo rotujúce predmety pôsobiť ako statické, alebo ako pohybujúce sa iným smerom či rýchlosťou ako v skutočnosti. Na pracoviskách s rotačnými alebo pohyblivými nástrojmi (píly, brúsky a pod.) je preto nebezpečné používať svietidlá, spôsobujúce stroboskopický efekt ako primárny zdroj osvetlenia.
Výhody a nevýhody žiariviek
Výhody žiariviek:
- vysoká životnosť
- vyššia účinnosť premeny elektrickej energie na viditeľné svetlo v porovnaní s klasickými žiarovkami (viac než 20 % oproti 5 ÷ 10 % pri žiarovke)
- nižšia produkcia tepla
- priaznivé sfarbenie svetla
Nevýhody žiariviek:
- vyššia cena
- ekologická záťaž (žiarivka obsahuje ortuťové pary), žiarivka je nebezpečný odpad – napriek tomu sa väčšina žiariviek likviduje v komunálnom odpade
- väčšie rozmery (najmä lineárne žiarivky) brániaci aplikáciám v svietidlách s limitovaným priestorom
- stroboskopický efekt (žiarivky, napájané striedavým prúdom bez elektronického predradníka, pozri nižšie)
- zložitejšie zapojenie svietidla a z toho vyplývajúca poruchovosť elektroniky
- pomalší nábeh žiarivky na plný svetelný výkon
- výrazné skrátenie životnosti pri používaní žiariviek v chladnom prostredí
- výrazné skrátenie životnosti pri používaní v časových intervaloch menších ako 10 – 15 minút (pri častom zapínaní sa môže životnosť skrátiť až o 90 %)
- nemožnosť riadiť jas pomocou tyristora (stmievač)
- absencia náhrady za klasické žiarovky o príkonoch > 150 W
