Pisząc o lampach wyładowczych mamy na myśli całą paletę lamp składającą się z lamp metalohalogenkowych oraz sodowych nisko i wysokoprężnych. Każde z tych źródeł cechuje się innymi parametrami oświetleniowymi oraz użytkowymi. Warto więc przyjrzeć się im bliżej.

Fot. Osram

Źródła wyładowcze wysokoprężne zwane również HID (High Intensive Discharge) wytwarzają światło widzialne dzięki zjawisku wyładowania łukowego w parach metali między elektrodami. Do pracy takich lamp konieczny jest układ elektryczny (statecznik i zapłonnik) w celu zapewnienia właściwych parametrów elektrycznych dla odpowiedniej kategorii lampy.

W zależności od ośrodka w jakim następuje wyładowanie lampy są dzielone na poszczególne kategorie, czyli mamy: wysokoprężne lampy rtęciowe, wysokoprężne lampy sodowe oraz wysokoprężne lampy metalohalogenkowe. W każdej z tych grup są podgrupy, które dzielą dodatkowo te źródła ze względu na ich konstrukcję, a co za tym idzie na parametry.

Rys. 1. Budowa lampy wyładowczejRys. 1. Budowa lampy wyładowczej

Lampy tego typu są przede wszystkim stosowane w oświetleniu zewnętrznym miejskim do oświetlenia drogowego i przestrzeni zielonych, w oświetleniu terenów, placów oraz obiektów sportowych. We wnętrzach stosuje się je jako oświetlenie obiektów przemysłowych, galerii handlowych i w oświetleniu sklepowym. Tak powszechne zastosowanie wynika z kilku faktów:

  • lampy te mają bardzo wysoki strumień świetlny nawet do 200 tys. lm,
  • wysoką skuteczność świetlną (bardzo dobrze przekształcają dostarczoną moc na ilość światła) aż do 150 lm/W,
  • mają wysoki współczynnik oddawania barw nawet Ra = 93,
  • bardzo dobrą trwałość dochodzącą do 55 tysięcy godzin.
Rys. 2. Wpływ zmiany napięcia sieci na parametry lamp wyładowczych.Rys. 2. Wpływ zmiany napięcia sieci na parametry lamp wyładowczych.Rys. 3. Zmiany parametrów lampy wysokoprężnej wyładowczej w czasie zapłonu.Rys. 3. Zmiany parametrów lampy wysokoprężnej wyładowczej w czasie zapłonu.

Lampy wyładowcze w oświetleniu miejskim

W obszarze miejskim wykorzystanie lamp HID jest najbardziej rozpowszechnione. Stosuje się je w oprawach oświetlenia ulicznego, gdzie najpopularniejsze są źródła sodowe ze względu na bardzo wysoką skuteczność świetlną. Niestety mają niski współczynnik oddawania barw. Światło to jest zabarwione na pomarańczowo, dlatego w oświetleniu parków i terenów zielonych nie są akceptowane. Dawniej do tych obszarów stosowano oprawy ze źródłami rtęciowymi, jednak ze względu na niską sprawność i dużą zawartość szkodliwej rtęci są światła o współczynniku oddawania barwy Ra > 60 możliwe jest obniżenie klasy oświetlenia części dróg. Wiąże się z tym fakt, że niższa klasa wymaga mniejszego natężenia lub luminancji na powierzchni drogi, a to prowadzi do obniżenia zapotrzebowanej mocy. Tego typu zabiegi wynikają z obserwacji i badań nad postrzeganiem światła białego w porównaniu do tradycyjnie stosowanych rozwiązani sodowych.

Lampy wyładowcze w oświetleniu obiektów przemysłowych

Rys. 4. Lampa rtęciowa (duża ilość promieniowania z zakresu UV niebieskiego i zielonego powoduje, iż lampy te mają barwę chłodno białą).Rys. 4. Lampa rtęciowa (duża ilość promieniowania z zakresu UV niebieskiego i zielonego powoduje, iż lampy te mają barwę chłodno białą). Rys. 5. Lampa wysokoprężna sodowa – największa intensywność promieniowania jest z zakresu barwy żółto-pomarańczowej, co powoduje, iż światło z tych lamp źle oddaje kolory.Rys. 5. Lampa wysokoprężna sodowa – największa intensywność promieniowania jest z zakresu barwy żółto-pomarańczowej, co powoduje, iż światło z tych lamp źle oddaje kolory.Rys. 6. Lampa wysokoprężna metalohalogenkowa – dzięki w miarę równomiernemu rozkładowi daje światło białe. Jakość jego zależy od odpowiedniego zrównoważenia poszczególnych barw.Rys. 6. Lampa wysokoprężna metalohalogenkowa – dzięki w miarę równomiernemu rozkładowi daje światło białe. Jakość jego zależy od odpowiedniego zrównoważenia poszczególnych barw.

W przypadku wysokich obiektów i dużego zapotrzebowania na ilość światła oświetlanie z wykorzystaniem lamp wysokoprężnych wyładowczych metalohalogenkowych daje najlepsze rezultaty. Mogą być stosowane oprawy typu High Bay lub oświetlenie asymetryczne montowane bocznie.

Fot. 1. POWERSTAR HQI E może być stosowana zarówno w otwartych, jak i zamkniętych oprawach oświetleniowych. Stworzona z myślą o oświetlaniu biur i domów towarowych. W żarówce wykorzystywana jest technologia kwarcowa. Fot. 2. Rodzina produktów MASTER CityWhite CDO to nowoczesne wysokoprężne lampy metalohalogenkowe wykorzystujące technologię ceramiczną. Mogą być stosowane jako bezpośredni zamiennik lamp sodowych. Główne zalety to wysoka trwałość i bardzo dobre oddawanie barw (Ra >80), pozwalające generować światło białe najwyższej jakości. Fot. 3. MASTER SON APIA Plus Xtra to wysokoprężna lampa sodowa o podwyższonym strumieniu świetlnym, charakteryzująca się niezawodnością i wysoką trwałością użytkową. Nową technologia Active Philips Integrated Antenna (APIA) zapewniającą długotrwałą pracę (nawet 6 lat). Koncept „Plus” w połączeniu z wysoką skutecznością przekłada się na wysoki strumień świetlny i jego lepsze utrzymywanie. Lampa może być stosowana do oświetlania dróg i terenów mieszkalnych, obiektów i terenów przemysłowych i rekreacyjnych — zarówno pod dachem i na otwartym powietrzu. Fot. 4. POWERBALL HCI TC -70W to lampa stworzona specjalnie z myślą o lepszej prezentacji towarów. To idealne rozwiązanie dla użytkowników z branży handlowej, właścicieli sklepów, projektantów wnętrz. Sferyczny jarznik zastosowany w lampie zapewnia wytwarzanie światła o lepszym wskaźniku oddawania barw i stabilniejszej barwie niż lampa z tradycyjnym walcowym jarznikiem. Fot. 5. VIALOX NAV T 250W to wysokoprężna lampa sodowa idealnie nadająca się do wykorzystania w oświetlaniu mostów, linii kolejowych, ulic o dużym natężeniu ruchu oraz w przemyśle ciężkim. Podobnie jak inne produkty OSRAM z tej rodziny, cechuje się długim okresem żywotności (ponad 20 tys. godzin pracy) oraz stosunkowo niską ceną – ok. 87 zł.Fot. 1. POWERSTAR HQI E może być stosowana zarówno w otwartych, jak i zamkniętych oprawach oświetleniowych. Stworzona z myślą o oświetlaniu biur i domów towarowych. W żarówce wykorzystywana jest technologia kwarcowa.
Fot. 2. Rodzina produktów MASTER CityWhite CDO to nowoczesne wysokoprężne lampy metalohalogenkowe wykorzystujące technologię ceramiczną. Mogą być stosowane jako bezpośredni zamiennik lamp sodowych. Główne zalety to wysoka trwałość i bardzo dobre oddawanie barw (Ra >80), pozwalające generować światło białe najwyższej jakości.
Fot. 3. MASTER SON APIA Plus Xtra to wysokoprężna lampa sodowa o podwyższonym strumieniu świetlnym, charakteryzująca się niezawodnością i wysoką trwałością użytkową. Nową technologia Active Philips Integrated Antenna (APIA) zapewniającą długotrwałą pracę (nawet 6 lat). Koncept „Plus” w połączeniu z wysoką skutecznością przekłada się na wysoki strumień świetlny i jego lepsze utrzymywanie. Lampa może być stosowana do oświetlania dróg i terenów mieszkalnych, obiektów i terenów przemysłowych i rekreacyjnych — zarówno pod dachem i na otwartym powietrzu.
Fot. 4. POWERBALL HCI TC -70W to lampa stworzona specjalnie z myślą o lepszej prezentacji towarów. To idealne rozwiązanie dla użytkowników z branży handlowej, właścicieli sklepów, projektantów wnętrz. Sferyczny jarznik zastosowany w lampie zapewnia wytwarzanie światła o lepszym wskaźniku oddawania barw i stabilniejszej barwie niż lampa z tradycyjnym walcowym jarznikiem.
Fot. 5. VIALOX NAV T 250W to wysokoprężna lampa sodowa idealnie nadająca się do wykorzystania w oświetlaniu mostów, linii kolejowych, ulic o dużym natężeniu ruchu oraz w przemyśle ciężkim. Podobnie jak inne produkty OSRAM z tej rodziny, cechuje się długim okresem żywotności (ponad 20 tys. godzin pracy) oraz stosunkowo niską ceną – ok. 87 zł.

Lampy wyładowcze w oświetleniu sklepowym

Do oświetlenia obiektów handlowych stosuje się źródła metalohalogenkowe i niektóre sodowe. Kompaktowe lampy metalohalogenkowe stosuje się do opraw oświetlenia ogólnego – zastępują oświetlenie halogenowe dając większą ilość światła przy porównywalnych parametrach jakościowych. Lampy metalohalogenkowe stosuje się również w oprawach kierunkowych, które tworzą akcenty świetlne i doświetlają ekspozycję.

Tab. 1 Wysokoprężne lampy sodowe o współczynniku oddawania barw Ra ≤ 60
Moc lampy Minimalna wymagana efektywność [lm/W]
  lampy z bańką przeźroczystą lampa z bańką mleczną
do 45 W ≥ 60 ≥ 60
45 - 55 W ≥ 80 ≥ 70
55 - 75 W ≥ 90 ≥ 80
75 - 105 W ≥ 100 ≥ 95
105 - 155 W ≥ 110 ≥ 105
155 - 255 W ≥ 125 ≥ 115
255 - 605 W ≥ 135 ≥ 130

W sklepach spożywczych doświetlenie akcentowe stosowane jest w kilku miejscach: oświetlenie warzyw i owoców (tutaj często stosuje się źródła sodowe SDW-T tzw. biała soda, lub obecnie wchodzące na rynek źródła typu Elite Fresh), oświetlenie pieczywa, mięsa i obszarów z chemią.

Tab. 2 Wysokoprężne lampy sodowe o współczynniku oddawania barw Ra ≥ 60

Moc lampy Minimalna wymagana efektywność [lm/W]
  lampy z bańką przeźroczystą lampa z bańką mleczną
do 55 W ≥ 60 ≥ 60
55 - 75 W ≥ 75 ≥ 70
75 - 105 W ≥ 80 ≥ 75
105 - 155 W ≥ 80 ≥ 75
155 - 255 W ≥ 80 ≥ 75
255 - 405 W ≥ 80 ≥ 75

Ochrona środowiska i wymagania dyrektywy unijnej

Regulacja europejska dotycząca efektywności energetycznej (WE 245/2009) odnosi się również do źródeł światła typu HID. W związku z tym część źródeł będąca przedmiotem tego opracowania nie będzie mogła być wprowadzana po tym terminie na rynek UE. Poza regulacją są źródła kierunkowe, źródła nie będące dedykowane do celów oświetleniowych, lampy UV. Parametry źródeł światła, które muszą być spełnione przez producentów to:

  • skuteczności świetlnej,
  • wskaźnika oddawania barw,
  • trwałości,
  • utrzymania strumienia świetlnego.
Tab. 3 Wysokoprężne lampy metalohalogenowe o współczynniku oddawania barw Ra ≤ 80
Moc lampy Minimalna wymagana efektywność [lm/W]
  lampy z bańką przeźroczystą lampa z bańką mleczną
do 55 W ≥ 60 ≥ 60
55 - 75 W ≥ 75 ≥ 70
75 - 105 W ≥ 80 ≥ 75
105 - 155 W ≥ 80 ≥ 75
155 - 255 W ≥ 80 ≥ 75
255 - 405 W ≥ 85 ≥ 75

Co zyskujemy modernizując instalacje wykorzystujące lampy sodowe za pomocą nowoczesnych lamp metalohalogenkowych?

Decydując się na modernizację zewnętrznej instalacji oświetleniowej opartej na lampach sodowych, inwestor ma kilka możliwości wyboru.
Pierwszą jest wybór lamp sodowych nowej generacji.

Jak wiadomo, na mocy unijnych regulacji, już od 13 kwietnia 2012 roku większość standardowych lamp sodowych nie będzie mogła być wprowadzana do obrotu na terytorium Unii Europejskiej. W tej sytuacji, rozwiązaniem może być sięgnięcie po nową, bardziej efektywną generację lamp sodowych, która znacznie przewyższa wymagania unijne. Przykładem mogą być wprowadzone przez Philips Lighting nowoczesne lampy sodowe MASTER SON(-T) APIA Plus Xtra. Zastosowana w nich technologia APIA pozwala na zoptymalizowanie funkcjonowania lampy poprzez obniżenie napięcia zapłonu do 40% oraz optymalizacji ciśnienia mieszaniny gazowej. Dzięki temu najnowsze lampy sodowe posiadają do 15% większy strumień świetlny (koncept „Plus”) oraz wyższą trwałość serwisową dochodzącą do 6 lat (koncept „Xtra”).

Inną opcją jest wymiana oświetlenia sodowego na metalohalogenkowe źródła światła.

Jedną z najważniejszych zalet nowoczesnych lamp metalohalogenkowych jest wysokiej jakości białe światło, które – jako alternatywa do najczęściej występującego na naszych ulicach i drogach światła żółtego – bardzo dobrze łączy wysoką jakość światła z energooszczędnością. Białe światło jest kluczowym czynnikiem zwiększającym poczucie bezpieczeństwa u osób przebywających nocą poza domem. Dzięki doskonałemu oddawaniu barw i lepszemu postrzeganiu, rozpoznawanie obiektów, kolorów, kształtów i innych detali staje się łatwiejsze. Lepsza widoczność jest również głównym czynnikiem przyczyniającym się do poprawy bezpieczeństwa na drogach. Testy pokazały, że przy białym świetle kierowcy mogą dostrzec ruch na poboczu szybciej i z większej odległości. Kolejną korzyścią, jaką daje białe światło jest postrzeganie otoczenia jako bardziej naturalnego. Wiele testów pokazuje, że otoczenie oświetlone na biało jest preferowane przez większość ludzi, którzy odbierają je jako bardziej przyjemne. Należy również pamiętać, że wysokiej jakości światło białe wpływa na polepszenie jakości nagrań telewizji przemysłowej (na przykład kamer bezpieczeństwa).

Marek Juchimiuk
Philips Lighting Poland S.A.

J.G.