Nad przebiegiem wszystkich procedur kolejno składających się na prawidłowe zasilanie lampy HID czuwa odpowiednio zaprogramowany mikroprocesor. Dlatego bardzo ważne jest, aby zaopatrywać się wyłącznie w fabryczne układy producentów o wysokiej renomie, zaprojektowanych specjalnie dla danego modelu lampy. Tylko wtedy mamy gwarancję, że skomplikowane układy będą działać niezawodnie, a lampy pracujące z wysokiej jakości układami zasilającymi osiągną największą żywotność i jasność. Uznane marki przetwornic mają tylko niemieckie, japońskie i amerykańskie rodowody: Hella, Philips, Bosch, Sigma, Xenlight, Xevision czy Welch-Allyn. Nie wolno próbować wykonywać przetwornic samemu, jeżeli nie ma się wieloletniego doświadczenia w elektronice wysokonapięciowej oraz w serwisowaniu firmowych przetwornic! Nie wolno zaopatrywać się w chińskie produkty!
   Ze względu na zabójcze dla człowieka napięcia i ładunki elektryczne wytwarzane przez przetwornice do wystartowania lampy jest to igranie ze śmiercią. Na szczęście firmowy komplet jest absolutnie bezpieczny dla każdego użytkownika. Lampy uznanych marek posiadają bardzo skuteczną,ceramiczną izolację przewodu powrotnego, także trzonki i mocowania są doskonale zabezpieczone przed występowaniem wyładowań z ostrych krawędzi do obojętnego ośrodka jak i do uziemienia, które przez przypadek może znaleźć się zbyt blisko. Projektanci przewidzieli pracę przy dużej wilgotności, przewidzieli także błędy serwisantów sprzętu HID, więc margines bezpieczeństwa jest bardzo duży. Problemem jest tylko ciśnienie kapsuły rzędu 80 atmosfer i niebezpieczne pary rtęci wewnątrz... Nigdy, absolutnie nigdy nie należy włączać lampy, która nie znajduje się wewnątrz szczelnego reflektora! W razie eksplozji bańki uchroni on użytkownika przed rozbryzgującymi się wokół, rozgrzanymi do czerwoności odłamkami szkła, trującymi parami rtęci i niemniej trującymi solami.
   Na szczęście nigdy nie zanotowano samorzutnej eksplozji prawidłowo zasilanej, nieuszkodzonej lampy wyładowczej wyprodukowanej przez liczące się firmy. Ryzyko po prostu tkwi w tym, że nieostrożny użytkownik, dodatkowo oślepiony silnym światłem, mógłby przypadkowo zrzucić niezabezpieczoną lampę na ziemię i tym samym doprowadzić do mechanicznego uszkodzenia bańki i jej eksplozji.Dodatkowo liczne testy wytrzymałościowe wykazały, że zabezpieczona w reflektorze lampa jest niezwykle odporna na udary i wibracje. Wytrzyma znacznie więcej niż żarówka halogenowa.
   Nie można niestety powiedzieć tego o chińskich odpowiednikach, które często opuszczają fabrykę uszkodzone, bez surowej kontroli jakości, zwiększając przez toryzyko eksplozji w przypadku niewłaściwego obchodzenia się z taką lampą. Dodatkowo chińska elektronika jest równie marna jakościowo.Należy w tym miejscu powiedzieć o tzw. rezonansie akustycznym komory wyładowczej lampy. Otóż przemienny prąd płynący między elektrodami wywołuje okresowe fluktuacje ciśnienia wewnątrz bańki. Każda zamknięta komora wypełniona ośrodkiem innym niż próżnia, ma swoją własną podstawową częstotliwość rezonansową. Dla komory wyładowczej lampy D2wynosi ona około 4 kHz. Przepływ przez bańkę lampy prądu o tej samej częstotliwości, co częstotliwość rezonansowa tejże bańki powoduje gwałtowny wzrost fluktuacji ciśnienia na zasadzie dodatniego sprzężenia zwrotnego i samorzutną eksplozję lampy! Były przypadki, że chińskie przetwornice z niewiadomych przyczyn „głupiały” i ich częstotliwość pracy wzrastała aż do zgodności z podstawową częstotliwością rezonansową bańki lampy, którą zasilały. Nie trzeba dodawać, czym to się kończyło.
   Lampy HID do aplikacji przenośnych spotykamy w mocach 10, 21, 35 oraz 50W, posiadających temperatury światła z przedziału od 3900 do 6500K. Najniższej mocy i najbardziej minia turowelampy HID produkuje amerykańska firma Welch-Allyn, specjalizująca się w tej dziedzinie oświetlenia.

Wraz z miniaturową przetwornicą o mocy 10W te lampy o żywotności do 1000 h znalazły szerokie zastosowanie nie tylko w medycynie, ale i w amatorskich modyfikacjach latarki Maglite:

Rys. 10 Maglite 2D zmodyfikowany zestawem Welch-Allyn Solarc 10W.

Oprócz tego można spotkać lampy o mocy 21W dające w zależności od producenta od 1000 do 1350 lm przy temperaturze barwowej 5300 - 5600K. Ich żywotność wynosi około 750 godzin. Mogą one pracować przy zwiększonej mocy 24W. Wtedy ich jasność rośnie do 1200 - 1800 lm, lecz o połowę skraca się spodziewany czas pracy. Te lampy są najczęściej stosowane w latarkach nurkowych.    Znacznie ciekawszym segmentem, jeśli chodzi o efektywność, żywotność i jakość światła jest rodzina lamp D2 specjalnie zaprojektowana dla potrzeb rynku motoryzacyjnego. Trzy wielkie koncerny oświetleniowe - Philips, Osram i General Electric właściwie ten rynek zdominowały. Produkują najwyższej jakości lampy o mocy 35W, jasności3200 lm oraz żywotności w warunkach pracy w aplikacjach samochodowych1500 h. Tak jak wcześniej pisałem, ostrożne traktowanie tych lamp znacznie wydłuża ich żywotność. Jasność i jakość światła, jakie oferują znacznie przewyższa inne typy lamp HID stosowane w oświetleniu przenośnym.
   Lampy D2 dzięki temu, że mogą osiągać najwyższe ciśnienie robocze w komorze wyładowczej, oferują zdecydowanie najwyższą efektywność aż 91 lm/W. Ponad to dzięki temu, że są zaprojektowane do przyspieszonego nagrzewania, są odporne na przesterowanie także podczas ciągłej pracy. W miarę dobrze mogą znosić ciągłą moc 50 watów. Za cenę50% spadku żywotności oddają wtedy do dyspozycji aż 5300 lm i przekraczają barierę 100 lm/W! Są wtedy dwukrotnie wydajniejsze niż10-watowe lampy Welch-Allyn. Czemu tak się dzieje, że pod wpływem przesterowania lampa HID świeci jaśniej niż wskazywałaby tylko jej moc? Otóż, aby zwiększyć moc lampy, specjalnie ku temu zaprojektowana przetwornica nieco podwyższa napięcie pracy z 85 do około 95VAC,zwiększając tym samym prąd płynący między elektrodami. Powoduje to podwyższenie ciśnienia roboczego oraz temperatury w komorze lampy, a jak wiadomo, im wyższe ciśnienie pracy, tym wyższa efektywność.Dodatkowym skutkiem jest przesunięcie barwy emitowanego światła w kierunku cieplejszych wartości, bowiem wraz ze wzrostem ciśnienia wewnątrz bańki, rośnie też ciśnienie par soli.
   Odwrotny skutek przynosi obniżenie mocy lampy poniżej mocy znamionowej. Spada ciśnienie robocze, pogarsza się efektywność, a spektrum barw staje się chłodniejsze. Mocy nie wolno bezkarnie zmniejszać, bowiem zbyt niska temperatura elektrod jest równie szkodliwa dla lampy, jak przegrzanie.Łuk elektryczny staje się niestabilny, a na zbyt chłodnych elektrodach występuje tzw. electrode fall, czyli gwałtowny spadek potencjału między zjonizowanym gazem, a powierzchnią elektrod. Powoduje to przyspieszone erodowanie ich powierzchni. Bezpieczny zakres, w jakim możemy regulować moc 35 watowej lampy D2 zawiera się w przedziale od 25 do 50W. Zakres ten zawęża się do 27 - 45W, jeżeli pod uwagę weźmiemy jak najmniej upośledzoną żywotność lampy.

Rys. 11 Zależność między mocą lampy D2, a jej jasnością. Niebieską linią przedstawiono sytuację, gdyby jasność lampy rosła proporcjonalnie do jej mocy.

   Jednak największą zaletą lamp typu D2 jest ich dostępność, niskie ceny i możliwość zakupu wysokiej jakości przetwornic samochodowych również po przystępnych cenach. Powinno to zainteresować wszystkich tych, którzy marzą o skonstruowaniu własnego reflektora HID.Po zapoznaniu się z tą krótką lekturą na pewno stanie się to łatwiejsze. Barierą mogą być duże wymiary obecnie produkowanych przetwornic, których absolutnie nie da się zmieścić do klasycznejlatarki na baterie R20. Na szczęście technologia szybko idzie do przodu i wymiary przetwornic maleją. Rośnie ich efektywność, uniwersalność i niezawodność.
 

Rys. 12 Zaawansowana przetwornica HID dla lamp D2.

Rys. 13 Przy głowicy Maglite D.

   Na zdjęciach widzimy najnowszej generacji przetwornicę HID. Przy zaledwie 50 mm średnicy i 45 mm długości integruje ona w swojej strukturze mikroprocesorowy sterownik lampy o efektywności dochodzącej do 90%, zapłonnik oraz płynną regulację mocy w zakresie od 25 do 45W. Przyjmuje napięcia od 9 do 18V.Prąd rozruchu został ograniczony z 16 do zaledwie 6 amperów, a lampa tuż po starcie nie jest przesterowywana do 75W, a jedynie do 45W. Po zgaszeniu można ją odpalić natychmiast, a funkcja Softstart ogranicza maksymalny ładunek potrzebny do zainicjowania łuku elektrycznego i zmniejsza erodowanie elektrod, znacznie wydłużając czas życia lampy.Oby technologia HID rozwijała się właśnie w tym kierunku.

Damian Demendecki aka Windforce.



Źródła i literatura dodatkowa:

Zapraszamy do dyskusji na forum