Výbojka

Výbojka je obvykle uzavřená trubice, naplněná směsí různých par a plynů, podle typu výbojky, ve které jsou dvě nebo více elektrod, které umožňují zavedení elektrického proudu do plynové náplně. Hlavní využití výbojek je přeměna elektrické energie na světlo.

Druhy výbojek

Podle tlaku plynové náplně výbojky dělíme na vysokotlaké (sodíkové, rtuťové, halogenidové,…) a nízkotlaké (rtuťové, sodíkové). Vlastní těleso výbojky může být ze skla, korundu a podobných materiálů. Mezi výbojky se obvykle řadí i tzv. obloukové lampy. Samotné těleso osvětlovacích výbojek bývá často umístěno v baňce, buď pokryté luminoforem, nebo čiré. Baňka bývá plněna inertní atmosférou, nebo vakuovaná, pro snížení tepelných ztrát.

Rtuťové nízkotlaké výbojky se obvykle označují jako zářivky.

Kromě výbojek určených jako osvětlovací existují výbojky usměrňovací určené k usměrňování střídavého proudu. Jedná se o skleněnou baňku, či v případě větších výbojek o kovovou komoru, vyplněnou inertním plynem (s případnou příměsí par kovového prvku), ve které je izolovaně umístěná žhavá katoda a studená anoda. Obě elektrody jsou vyvedeny skrz baňku ven ke kontaktům na patici. Katodu tvoří nejčastěji silný wolframový drát (žhavený z pomocného zdroje) pokrytý speciální směsí oxidů alkalických prvků schopných emise elektronů (oxidem barnatým, vápenatým a strontnatým). Anoda je buď z uhlíku, niklu, oceli nebo ji tvoří přímo kovová stěna výbojky.

Usměrňovací výbojka se chová v elektrickém obvodu obdobně jako elektronkadioda. Umožňuje průchod elektronů pouze ve směru od žhavé katody k anodě. V opačném směru nikoliv. Tím po jejím zapojení do obvodu dochází k jednocestnému usměrnění střídavého proudu.

Usměrňovací výbojky se před hromadným nástupem výkonových polovodičů hojně užívaly v průmyslu. Usměrňovací výbojky se pro vyšší napětí plnily nejčastěji čistými parami rtuti, pro nízká napětí pak argonem. Výbojky určené pro velmi malá napětí (používaná např. v nabíječkách autoakumulátorů) se často označovaly termínem tungarové lampy. Jejich předností ve srovnání s klasickou vakuovou diodou byl menší vnitřní odpor a podstatně větší proudová zatížitelnost. Ke stinným stránkám patřila náchylnost na přehřátí plynové náplně a nutnost nažhavit katodu ještě před zapojením anodového proudu.

Další speciální výbojky se používají k omezení přepětí, podobným způsobem jako jiskřiště nebo bleskojistka. Princip činnosti je takový, že při provozním napětí výbojkou proud neprotéká, zápalné napětí výbojky je vyšší. Pokud napětí stoupne nad mez zápalného, začne protékat výbojkou dosti značný proud a napětí se omezí.

Barvy

Každý plyn v závislosti na jeho struktuře atomu emituje určité vlnové délky, které září v různých barvách světla. Jako způsob hodnocení schopnosti světelného zdroje reprodukovat barvy různých objektů, které jsou osvětlené zdroji, Mezinárodní komise pro osvětlování (CIE) představila index podání barev. Některé plynové výbojky mají relativně nízký CRI, což znamená, že se objeví barvy podstatně odlišné, než je tomu na slunci nebo jiných osvětlení s vysokám CRI.

plynbarvaSpektrumPoznámkaObrázek
HeliumBíláoranžová; za určitých podmínek může být šedá, modrá, nebo zelená-modrá.Helium spectra.jpgPoužívané umělci pro speciální účely osvětlení.Helium-glow.jpg
NeonČervená-oranžováNeon spectra.jpgIntenzivní světlo. Často používán v neonových nápisech a zářivkách .Neon-glow.jpg
ArgonFialová až světle fialově modráArgon Spectrum.pngČasto se používá společně s rtuťovými parami.Argon-glow.jpg
KryptonSvětle šedá až zelená. Při vysokých špičkových proudech, jasně modro-bílá.Krypton Spectrum.jpgPoužité umělci pro speciální účely osvětlení.Krypton-glow.jpg
XenonŠedá nebo modro-šedá až bílá. Při vysokých špičkových proudech, velmi světlé zeleno-modrá.Xenon Spectrum.jpgPoužívá se v blescích, xenonových HID světlometech a xenonových obloukových lampách .Xenon-glow.jpg
DusíkPodobně jako argon, ale méně výrazně, růžovější, při vysokých špičkových proudech jasně modro-bílá.Nitrogen Spectra.jpgNitrogen-glow.jpg
KyslíkFialová až levandulová, slabší než argonovéOxygen spectre.jpgOxygenglow.jpg
VodíkLevandulová při malých proudech, růžovápurpurová nad 10 mAHydrogen Spectra.jpgHydrogenglow.jpg
Vodní páraPodobná vodíku, tmavší
Oxid uhličitýModro-bílá až růžová, při nižších proudech jasnější než xenon.Použití v CO2 laserech.Carbon Dioxide Laser At The Laser Effects Test Facility.jpg
Rtuťové párySvětlo je modré, intenzivní ultrafialovéMercury Spectra.jpgUV záření je neviditelné, black light.

V kombinaci s luminoforem se používá k výrobě mnoha barev světla. Široce používané rtuťovou výbojkou.

MV glow.jpg
Sodíkové páry (nízký tlak)Jasně oranžovo-žlutáSodium Spectra.jpgŠiroké použití v sodíkových výbojkách.Lampe a vapeur de sodium.jpg

Některé vyráběné typy

  • Tesla RVI
  • Tesla RVIG

Související články

Externí odkazy

Média použitá na této stránce

Helium-glow.jpg
Autor: Jurii, Licence: CC BY 3.0
Vial of glowing ultrapure helium. Original size in cm: 1 x 5
Hydrogen Spectra.jpg
H2 spectra using a 600lpm diffraction grating.
Lampe a vapeur de sodium.jpg
A sodium vapor lamp.
Krypton Spectrum.jpg
Krypton spectra using a 600lpm diffraction grating.
Neon spectra.jpg
Neon spectra using a 600lpm diffraction grating.
Mercury Spectra.jpg
Hg spectra using a 600lpm diffraction grating.
Argon-glow.jpg
Autor: Jurii, Licence: CC BY 3.0
Vial of glowing ultrapure argon. Original size in cm: 1 x 5
Oxygenglow.jpg
Autor: NeznámýUnknown author, Licence: CC BY 1.0
Vial of glowing ultrapure oxygen, O2. Original size in cm: 1 x 5
Hydrogenglow.jpg
Autor: User:Jurii, Licence: CC BY 3.0
Vial of glowing ultrapure hydrogen, H2. Original size in cm: 1 x 5
Sodium Spectra.jpg
Sodium spectra using a 600lpm diffraction grating.
Argon Spectrum.png
Autor: Abilanin, Licence: CC BY-SA 3.0
Argon sprectrum
Carbon Dioxide Laser At The Laser Effects Test Facility.jpg
continuous wave 50,000 watt carbon dioxide electric discharge coaxial laser [1]. Original caption: "A sergeant operates a 15,000-watt laser. This laser is one of several that are used to evaluate the effects
Xenon Spectrum.jpg
Xenon spectra using a 600lpm diffraction grating.
Oxygen spectre.jpg
Visible spectrum of oxygen
Xenon-glow.jpg
Autor: Jurii, Licence: CC BY 3.0
Vial of glowing ultrapure xenon. Original size in cm: 1 x 5
Helium spectra.jpg
Helium spectra using a 600lpm diffraction grating.
Neon-glow.jpg
Autor: Jurii, Licence: CC BY 3.0
Vial of glowing ultrapure neon. Original size in cm: 1 x 5
Krypton-glow.jpg
Autor: Jurii, Licence: CC BY 3.0
Vial of glowing ultrapure krypton. Original size in cm: 1 x 5.
Nitrogen-glow.jpg
Autor: Jurii, Licence: CC BY 3.0
Vial of glowing ultrapure nitrogen, N2. Original size in cm: 1 x 5.
Nitrogen Spectra.jpg
Nitrogen spectra using a 600lpm diffraction grating.