Плазменная лампа - Plasma lamp
Плазменные лампы представляют собой безэлектродные газоразрядные лампы, питаемые от радиочастотной (РЧ) энергии. Они отличаются от новинок плазменных ламп, которые были популярны в 1980-х годах.
Безэлектродная лампа была изобретена Никола Тесла после его экспериментов с высокочастотными токами в вакуумированных стеклянных трубках для освещения и изучения явлений высокого напряжения . Первыми практическими плазменными лампами были серные лампы, произведенные Fusion Lighting. Эта лампа имела ряд практических проблем и не имела коммерческого успеха. Плазменные лампы с внутренним люминесцентным покрытием называются люминесцентными лампами с внешними электродами (EEFL); эти внешние электроды или концевые проводники создают высокочастотное электрическое поле.
Описание
Современные плазменные лампы представляют собой семейство источников света, которые генерируют свет путем возбуждения плазмы внутри закрытой прозрачной горелки или лампы с использованием мощности радиочастоты (RF). Обычно в таких лампах используется благородный газ или смесь этих газов и дополнительных материалов, таких как галогениды металлов , натрий , ртуть или сера . В современных плазменных лампах волновод используется для ограничения и фокусировки электрического поля в плазме. В процессе работы газ ионизируется, а свободные электроны, ускоренные электрическим полем , сталкиваются с атомами газа и металла. Некоторые атомные электроны, вращающиеся вокруг газа и атомов металла, возбуждаются этими столкновениями, переводя их в более высокое энергетическое состояние. Когда электрон возвращается в исходное состояние, он испускает фотон , в результате чего образуется видимый свет или ультрафиолетовое излучение, в зависимости от материалов наполнителя.
Первой коммерческой плазменной лампой была ультрафиолетовая лампа для отверждения с колбой, заполненная парами аргона и ртути, разработанная Fusion UV . Эта лампа привела Fusion Lighting к разработке серной лампы - колбы, наполненной аргоном и серой, которую бомбардируют микроволнами через полый волновод . Лампочку нужно было быстро вращать, чтобы она не перегорела. Fusion Lighting не достигла коммерческого успеха, но другие производители продолжают выпускать серные лампы . Серные лампы , хотя и относительно эффективны, имеют ряд проблем, в основном:
- Ограниченный срок жизни - Магнетроны имели ограниченный срок службы.
- Большой размер
- Тепло - сера прожигала стенки колбы, если они не вращались быстро.
- Высокая потребляемая мощность - они не могли поддерживать плазму мощностью менее 1000 Вт.
Ограниченная жизнь
В прошлом срок службы плазменных ламп ограничивался магнетроном, который использовался для генерации микроволн. Можно использовать твердотельные радиочастотные чипы, которые обеспечивают долгий срок службы. Однако использование твердотельных микросхем для генерации ВЧ в настоящее время на порядок дороже, чем использование магнетрона, и поэтому подходит только для дорогостоящих осветительных ниш. Недавно шведская компания Dipolar [1] продемонстрировала возможность продления срока службы магнетронов до более чем 40 000 часов, что делает возможными недорогие плазменные лампы.
Тепло и мощность
Использование волновода с высокой диэлектрической проницаемостью позволило поддерживать плазму при гораздо меньшей мощности - в некоторых случаях до 100 Вт. Это также позволило использовать обычные материалы для наполнения газоразрядной лампы, что избавило от необходимости вращать колбу. Единственная проблема с керамическим волноводом заключалась в том, что большая часть света, генерируемого плазмой, задерживалась внутри непрозрачного керамического волновода.
Высокоэффективная плазма (HEP)
Высокоэффективное плазменное освещение - это класс плазменных ламп, системная эффективность которых составляет 90 люмен на ватт или более. Лампы этого класса потенциально являются наиболее энергоэффективным источником света для наружного, коммерческого и промышленного освещения. Это связано не только с их высокой системной эффективностью, но и с небольшим источником света, который они представляют, что обеспечивает очень высокую эффективность светильника.
Рейтинг эффективности светильников (LER) - это единый показатель качества, который Национальная ассоциация производителей электрооборудования определила для решения проблем, связанных с заявлениями производителей об эффективности, и предназначен для обеспечения надежного сравнения типов освещения. Он определяется как произведение эффективности светильника (EFF) на общую номинальную мощность лампы в люменах (TLL) на балластный коэффициент (BF), деленное на входную мощность в ваттах (IP):
- LER = EFF × TLL × BF / IP
«Системный КПД» для высокоэффективной плазменной лампы определяется тремя последними переменными, то есть не включает КПД светильника. Хотя плазменные лампы не имеют балласта, у них есть ВЧ-источник питания, который выполняет аналогичную функцию. В безэлектродных лампах включение электрических потерь или «балластного фактора» в заявленных люменах на ватт может быть особенно важным, поскольку преобразование электроэнергии в мощность радиочастоты (РЧ) может быть очень неэффективным процессом.
Многие современные плазменные лампы имеют очень маленькие источники света - намного меньше, чем лампы HID или люминесцентные лампы, - что также приводит к гораздо более высокой эффективности светильников. Газоразрядные лампы высокой интенсивности имеют типичный КПД светильника 55%, а люминесцентные лампы - 70%. Плазменные лампы обычно имеют КПД более 90%.
Приложения
Плазменные лампы использовались в высотных и уличных осветительных приборах, а также в сценическом освещении . Некоторое время они использовались в некоторых проекционных телевизорах .