rtuťové výbojky tesla

Rtuťové výbojky Tesla s wattáží 50 až 1000W se používají na osvětlení ulic, parků, hal, továrních prostor, letišť, nádraží a dalších prostorů. Vyrábějí se od roku 1959 dodnes, přičemž se měnilo složení luminoforu, ale také například tvar baňky nebo konstrukce hořáku. První typy RVL a RVLB nahradil RVLX, který se používá dodnes. Rtuťové výbojky postupně nahrazují sodíkové či halogenidové.

I. Historie rtuťových výbojek Tesla:

Nejběžnějším světelným zdrojem byla až do třicátých let obyčejná žárovka, která měla nízké pořizovací náklady a technickou nenáročnost. Objev rtuťové výbojky spadá do počátku 19. století, přičemž se po dlouhou dobu jednalo spíše jen o zajímavý technický experiment než o hromadně používaný světelný zdroj. Avšak rtuťová výbojka má mnohem lepší světelnou účinnost a delší životnost. První vysokotlaké rtuťové výbojky Tesla nesly označení RVL, což znamená Rtuťová Výbojka s Luminoforem. Luminofor obsahoval ortofosforečnan vápenatý aktivovaný např.manganem, stronciem či hořčíkem. Jako první se vyráběly wattáže 125 a 250 od roku 1959 (někdo uvádí už 1958) a instalovaly se do pouličního osvětlení na začátku 60. let. V roce 1962 se přidaly také výbojky 80, 400 a 1000W. První 250W kusy měli baňku na dlouhém krku (říkáme jim "baňatky") do roku 1967, po té nastoupil nám známý tvar, který se používá dodnes. V letech 1960 - 1962 měli razítko "Tesla RVL" ještě na patici, jako známe u starších žárovek, od roku 1963 mají již razítko na baňce. Roku 1969 někoho napadlo přejmenovat zažitou značku Tesla na TOVOS a proto všechny výbojky a žárovky s tímto označením jsou vzácnější. Od roku 1970 je to opět Tesla. V letech 1971, 1972 a 1973 nahrazují původní RVLky výbojky s označením RVLB (Bílá) mající ortofosvátový luminofor (ortofosforečnan strontnato-zinečnatý aktivovaný cínem). Pro sběratele jsou RVLB vzácné právě tím, že se vyráběly jen v těchto třech letech. Další, nejznámější typ, je RVLX (X jako deluxe), který se oficiálně začal zavádět od roku 1974 (nahradil tak starší RVLB), ovšem ve sbírkách jsou známé případy RVLX již v letech 1972 a 1973. RVLXky mají ytriumvanadátový luminofor (vanadičitan ytritý aktivovaný europiem), který se používá dodnes a nejen u nás. Zvláštní kapitolu tvoří (sběratelsky velmi vzácné) výbojky RVLG s fluorogermanátovým luminoforem (fluorogermaničitan hořečnatý aktivovaný manganem), které byly určeny hlavně na export. Jejich výroba byla v letech 1960 - 1966, čili se kryla s běžnými RVL výbojkami. Všem známé čiré rtuťové výbojky RVC (Clear) se vyráběly od začátku spolu s pokrytými výbojkami. Který sběratel by nechtěl mít ve sbírce čirou rtuťku, že ano? Díky nepokryté baňce je viditelná konstrukce výbojky. S RVC je problém v tom, že jsou poměrně vzácné a to proto, že se vyráběly pro speciální účely a nebo na zakázku - např. wattáže 50 a 1000W pravděpodobně nikdy nebyli jako běžné zboží. Naproti tomu watt 80, 125, 250 a 400 se používaly například při testování výrobků na UV záření nebo při tvrdnutí lepidel, barev a laků. Poslední čiré RVC výbojky vyráběla firma Novalamp. Dnešní Tes-lamps nabízí pouze pokryté výbojky (což moc sběratelů nepotěší).

Ostatní rtuťové výbojky: v sortimentu běžných výrobků najdeme i různé specialitky, jako RVY (yellow) výbojku s baňkou ze žlutého skla určenou pro prašná prostředí (i když z vyprávění znám případy, kdy tyto žluté poklady svítili běžně na křižovatkách). Dále to je ultrafialová RVU známá jako "černé světlo", jejíž efekt většina z vás pozná - oficiální využití je na efekty na diskotékách, ale i na tvrzení lepidel a barev (podobně jako RVC). Další rtuťové výbojky s označením RVK najdeme v horském slunci na opalování. Zde se jedná spíše o samotný hořák, který svítí v UV oblasti. Vyráběly se v provedení 125, 250 a 400W. Vlastně jakákoli rtuťová výbojka zbavená baňky může posloužit jako horské slunce. Vzácné kusy, prototypy a speciály: kromě běžných výše vyjmenovaných výbojek, vznikaly v Holešovické Tesle i speciální a prototypové kusy. Např. čiré rtuťové výbojky mající hořák umístěný ve válci (značíme je jako RVCT) nebo hořáky plněné různými plyny apod. Další podtyp tvoří také reflektorové výbojky RVLR mající baňku pokrytou ortofosfátem (apatitem). Z pohledu sběratele můžeme za speciální vnímat také ty výbojky, mající zvláštní razítko - např. chybí označení podniku, znak ESČ, identifikace roku výroby apod. Každá výbojka s nějakou abnormalitou může být pro sběratele zajímavá.

Přehled rtuťových výbojek Tesla:

Označení:Význam:Wattáže:Výroba:Výskyt:
RVLRtuťová Výbojka s Luminoforem80, 125, 250, 400, 10001960 - 1970Vzácný
RVL-BRtuťová Výbojka s Luminoforem Bílá80, 125, 250, 400, 10001970 - 1973Vzácný
RVL-GRtuťová Výbojka s Luminoforem fluorogermanát125, 250, 400, 10001960 - 1966Extra vzácný
RVL-XRtuťová Výbojka s Luminoforem deluxe50, 80, 125, 250, 400, 10001974 - dodnesBěžný
RVL-RRtuťová Výbojka s Luminoforem Reflektorová50, 125, 250, 40060 létaExtra vzácný
RVCRtuťová Výbojka Čirá (Clear)80, 125, 250, 400, 10001960 - asi 2004Extra vzácný
RVURtuťová Výbojka Ultrafialová1251970 - ???Vzácný
RVYRtuťová Výbojka s Luminoforem Yellow (žlutá)80, 125, 250, 4001969 - 1973Extra vzácný
RVKRtuťová Výbojka do horského slunce125, 250, 4001954 - 1990-
RVKS a RVKMSpeciální UV výbojky400, 10001995 - 2000Extra vzácný

Poznámky k tabulce: RVLB 80W jsem nikdy neviděl, RVLG znám pouze 125 a 1000W. Poslední RVC vyráběla Novalamp asi v roce 2004, její následovník Tes-lamps čiré výbojky nevyrábí. U ultrafialových RVU není jisté, kdy přesně byla ukončena jejich výroba (snad 1993?). RVY 80W jsem nikdy neviděl. RVK, RVKS a RVKM jsou pouze hořáky bez baňky. Předchůdcem RVK do horského slunce je THK. Sloupec Výskyt je myšlený z pohledu sběratele.

II. Jak rtuťové výbojky fungují:

Světlo ve vysokotlakých rtuťových výbojkách vzniká hlavně výbojem rtuťových par a dále v luminoforu vybuzeném UV zářením. Křemenné sklo hořáku je drahé, křehké a náročné na zpracování, ale jeho použití je opodstatněno, neboť pracovní teplota stěn hořáku dosahuje 600 - 800°C (teplota v ose hlavního výboje je až 5000°C). Křemené sklo však propouští až 90% UV záření, je proto potřeba použít skleněnou baňku s luminoforem (výboj samotného hořáku funguje jako horské slunce). V hořáku jsou proti sobě umístěny dvě hlavní elektrody z wolframu tvaru spirály, uvnitř napuštěné emisní hmotou oxidů barya, stroncia a vápníku. Emisní hmota snižuje výstupní práci elektrod, což má za následek především snížení zápalného napětí hořáku. Elektrické spojení elektrody s vnějším okruhem zprostředkuje proužek molybdenové fólie, silný 0,02 mm a široký 2,5 až 3,5 mm. Proudové zatížení fólie dosahuje v provozu až 100 A na mm čtvereční. Dalšího snížení zápalného napětí je dosaženo umístěním pomocné zápalné elektrody do bezprostřední blízkosti jedné hlavní elektrody. Zapalovací elektroda je zapojena přes omezovací rezistor s odporem 10 - 25 kOhm na 0,5W k protilehlé hlavní elektrodě. Tím je potenciál jedné hlavní elektrody přiveden do těsné blízkosti druhé hlavní elektrody a v tomto místě je dosaženo velmi silného elektrického pole. Většina výbojek má dvě zapalovací elektrody, aby bylo zajištěno co nejspolehlivější zapálení výboje. Elektrody se do křemeného hořáku zatavují v kyslíkovodíkovém plamenu. Hořák je pak vyčerpán na vysoké vakuum a po vychladnutí je do něj dána přesně odvážená kapička rtuti. Nakonec je hořák naplněn argonem a odtaven od čerpací trubičky.

Světlo samotného hořáku produkuje škodlivé UV záření (v oblasti 365,1 nm), ale také obsahuje nadbytek modré a zelené barvy, což není vhodné pro osvětlování. Tento nedostatek se odstraní použitím skleněné baňky s luminoforem. Prostor mezi hořákem a baňkou je vyčerpán a naplněn směsí argonu a dusíku (85% a 15%). UV záření dopadá na luminofor, který se rozzáří červeným světlem a dochází k přeměně záření UV na záření červené. Viditelné záření však projde vrstvou luminoforu bez podstatných změn a proto je výsledné světlo bílé. Skleněná baňka omezuje také tepelné ztráty hořáku a tím zvyšuje jeho světelnou účinnost. Sklo baňky také absorbuje UV záření, takže světlo výbojky je zdravotně nezávadné.

Výbojka se zapojí přes příslušnou tlumivku na síťové napětí 220V. V hořáku vznikne nejdříve doutnavý výboj v místě nejsilnějšího elektrického pole mezi zapalovací a sousední hlavní elektrodou. Zvýšený stupeň ionizace přivodí zapálení výboje mezi oběma hlavními elektrodami. Tento proces proběhne v několika vteřinách. Po zapálení hoří výboj nejdříve v argonu, jelikož hustota atomů rtuti je ve výbojovém prostoru nepatrná. Barva výboje je světle modrá, světlo je slabé. Vznikajícím teplem se však pozvolna vypařuje kapička rtuti v hořáku a nositelem výboje se stále více stávají atomy rtuti. Tlak rtuťových par v hořáku stoupá. Tento proces je doprovázen klesáním proudu v obvodu, prudkým stoupání napětí na oblouku mezi hlavními elektrodami a také vzrůstem příkonu a světelného toku. Výboj se stále zúžuje a odděluje od stěn hořáku. Po 5 až 7 minutách dojde k ustálenému stavu. Obloukové napětí, které bylo těsně po zapálení asi 25V se ustálí na hodnotě 120V, a proud v obvodu zapalovacích elektrod je jen několik mA.

zapojení rtuťové výbojky

Obr.1. Zapojení rtuťové výbojky. V - výbojka, Tl - tlumivka, Ck - kompenzační kondenzátor.

III. Parametry rtuťových výbojek Tesla RVLX:

Příkon (W):Napětí (V):Proud (A):Svět.tok (lm):Teplota (K):Měrný výkon (lm/W):Život (hod):Patice:Luminofor:
502200,6118003800-4000326000E27ytriumvanadát
802200,8036003800-4000407000E27ytriumvanadát
1252201,1558003800-400041,67000E27ytriumvanadát
2502202,15130003800-40004612000E40ytriumvanadát
4002203,25200003800-4000508000E40ytriumvanadát
10002208,2540003800-4000nezjištěno8000E40ytriumvanadát

Poznámka: pro všechny uvedené výbojky platí: Poloha svícení: libovolná, Obsah směsi v hořáku: rtuť, argon, Doba náběhu: 5-7 minut. Parametry se mohou lišit podle různých zdrojů.

IV. Popis rtuťové výbojky Tesla:

popis rtuťové výbojky

Obr.2. Popis rtuťové výbojky: A - skleněná baňka (částečně brání průchodu UV záření), B - křemený hořák (odolný do 600°C, propouští 90% UV záření, obsahuje rtuť), C - patice (u starších z mosazu, E27 nebo E40), D - spodní kontakt, E - odpor (u první výbojky nejstarší typ, tzv. "cihlový"), F - konstrukce držící hořák (u této výbojky mající tvar písmene delta, odtud pojmenování "delta systém"), G - hlavní elektroda (wolframová spirála), H - pomocná zápalná elektroda, J - místo, kde u nejstarších výbojek bývá slídové kolečko (zamezuje teplu pronikat na patici), K - "stopka" držící hořák (u nejstarších typů je na ní ručně psané číslo), L - místo, kde byla trubička na odčerpání vzduchu z hořáku. Výbojka na obr. je ze sbírky S.Slabyhoudka. Jedná se o RVC 125W ze 70. let. Více o konstrukcích v článku ZDE.

Fotogalerie rtuťových výbojek:

rtuťová výbojkartuťová výbojkartuťová výbojka

rtuťová výbojkartuťová výbojkartuťová výbojka

rtuťová výbojkartuťová výbojkartuťová výbojka

rtuťová výbojkartuťová výbojkartuťová výbojka

rtuťová výbojkartuťová výbojkartuťová výbojka

rtuťová výbojkartuťová výbojkartuťová výbojka


KE STAŽENÍ:

Celá tato stránka (kromě fotogalerie) v PDF pro tisk -ZDE. (Soubor PDF, 4 strany A4, 532 kB).


Použité zdroje:

[1] - D. Sládek a kolektiv - Elektrotechnická příručka, ČSVTS 1983/1984.

[2] - O. Sofka - Rtuťové vysokotlaké výbojky-moderní světelný zdroj. Energetika, č.11/1961.

[3] - Fotografie ze sbírky Stanislava Slabyhoudka.

dolni

zpětsodíkové výbojky