Svavellampa

En svavellampa  är en ljuskälla av kvasi - solspektrumet.

Högeffektiv lampa med ett brett spektrum av strålning som genereras av svavel i plasmatillstånd .

Hur det fungerar

Mikrovågsstrålning värmer svavlet i en atmosfär av den inerta gasen argon . Svavelplasman avger kraftfullt ljus med ett spektrum nära solljusets, nästan utan infraröda och ultravioletta komponenter. Emissionsspektrumet för en svavellampa är en kombination av svavelets atom- och molekylspektra . Deras andel beror på intensiteten hos pumpens mikrovågsfält. Spektrumet innehåller också en liten mängd linjer av en atomär inert gas.

Användningen av en elektrodlös urladdning som en källa för optisk strålning innebär i princip närvaron av sådana obligatoriska element som: själva lampan med en glödlampa av en eller annan konfiguration, en elektromagnetisk oscillationsgenerator och ett elektrodynamiskt system som transporterar denna mikrovågsenergi till lampa och bildar en viss stationär eller dynamiskt föränderlig topografi av det elektromagnetiska mikrovågsfältet. Till denna "uppsättning" av obligatoriska element bör man lägga till en viss strålformare av den mottagna optiska strålningen.

Du kan ändra färgtemperaturen inom vissa gränser genom att ändra trycket på svavelångan i kolven. Således ökar en tryckökning från 4,4 till 12,1 bar våglängden för emissionsmaximum från 470 till 570 nm, vilket motsvarar en minskning av färgtemperaturen från 6100 till 5100 K. Bråkdelen av synlig strålning minskar dock mer än en och en halv gånger: från 68 % till cirka 41 % [1] .

Historik

På 70-talet av XX-talet i USA vid Fusion System Corp. (FSC)-sändare baserade på elektrodlösa mikrovågsurladdningslampor, huvudsakligen med argon- kvicksilverfyllning , skapades och användes i den tekniska processen för UV-torkning. Strålarna arbetade med mikrovågspumpning vid frekvenserna 915 och 2450 MHz .

I början av 1990-talet fann amerikanska ingenjörer , som experimenterade med kompositionerna av lampans arbetssubstans-fyllmedel, att ersättning av kvicksilver i en elektrodlös lampa med svavel gör det möjligt att erhålla mycket intensiv kvasi-solstrålning. Detta fungerade som startpunkten för skapandet 1992 av de första mikrovågsljusanordningarna baserade på svavellampor med mikrovågspumpning vid en frekvens av 2450 MHz [2]. Och i oktober 1994 demonstrerades redan två kraftfulla belysningssystem i Washington med en mycket fördelaktig kombination av en svavellampa mikrovågsljuskälla och en ihålig " prismatisk " ljusledare .

Under 2000-2005 tillverkades flera experimentella prover av mikrovågsstrålkastare i Ryssland, vilket praktiskt taget bekräftade den förväntade höga prestandan.

2006 började LG Electronics tillverka belysningsapparater baserade på svavellampor. Linjen av dessa armaturer kallas Plasma Lighting System (PLS).

Specifikationer

De viktigaste tekniska egenskaperna hos vissa svavellampor:

Livslängden för en svavelhaltig elektrodlös lampa bestäms av strömförsörjningens resurs (AC till DC-omvandlare) och kylsystemets elmotor. För lampor från den första vågen var det cirka 10-15 tusen timmar. Kolvens resurs är mycket högre, eftersom. svavel reagerar praktiskt taget inte med kvarts, även vid en temperatur på 1000 °C [2] . Enligt vissa uppskattningar kan glödlampans livslängd nå 60 tusen timmar [3] , LG hävdar att livslängden för sina plasmaprojektorer är 100 tusen timmar.

Svavellampa och fotosyntes

Svavellampan, på grund av dess spektrums egenheter, visade sig vara en utmärkt ljuskälla för växtfotosyntes och följaktligen för användning i växthusbelysning. Fusion Lighting, på uppdrag av NASA, genomförde en studie för att öka emissionen av en lampa vid våglängder runt 625 nm, där fotosyntesens kvanteffektivitet är nära enhet. Det visade sig att tillsatsen av kalciumbromid till kolven skapar en emissionstopp nära 625 nm. I detta fall observeras endast en liten minskning av strålningsintensiteten i området med korta våglängder, medan andelen infraröd strålning förblir praktiskt taget oförändrad [2] .

Fördelar

I praktiken utförs huvudexpansionen med mikrovågspumpning i storleksordningen 800-1000 W, och ett ljusflöde på upp till cirka 130 klm. Dessa system är relativt enkla i design, kräver inte tvångsblåsning av brännaren och tillåter användning av konventionella seriella magnetroner som används i hushållsmikrovågsugnar.

Genom att summera de data som är kända idag kan vi peka ut de viktigaste fördelarna med mikrovågsbelysningsanordningar med elektrodlösa lampor, som inkluderar

• Ökad ljuseffektivitet upp till 100 lm/W [4] (ljuseffektiviteten för själva glödlampan är 150 lm/W, men ungefär en tredjedel av effekten går förlorad i transformatorn, magnetronen, fläktarna etc.) [2]
• Ett kontinuerligt kvasi-solspektrum av optisk strålning med en kraftigt reducerad strålningsnivå i UV- och IR- områdena [5] [6] och med ett spektrummaximum som sammanfaller med maximivärdet för det mänskliga ögats synlighetskurva . Detta är naturlig färgåtergivning. [5] [4]
• Ingen flimrande ljuskälla.
• Den lysande kroppens lilla storlek och enhetliga ljusstyrka, vilket underlättar optimering av optiska system.
• Hög lamplivslängd (tiotusentals timmar).
• Ekologisk renhet av lampfyllningsmaterial: svavel och argon.
• Möjligheten att justera ljusets intensitet.
• Möjlighet till modulär reparation i blockstrukturer av stora lampor.

Nackdelar

• Designkomplexitet [4]
• Den höga kostnaden för lampmodulen [4]
• Den höga temperaturen på brännarlampan, därav behovet av kvartsglas av hög kvalitet och dammskydd.
• Den ljusa kroppens stora diameter (25-30 mm), komplicerar fokusering och användning i optiska system.
• Tröghet (lampan når 80% av den nominella ljusstyrkan efter 20-25 s, och efter avstängning kan den slås på först efter 5-15 minuter).
• Hög nivå av akustiskt ljud på grund av behovet av intensiv blåsning av kolven.
• Svårigheter att undertrycka mikrovågsstrålning som läcker ut i miljön.

Anteckningar

1. ↑ Svavellampa. En lovande start och... en oförutsägbar framtid? Del II. Lite om fysiken kring svavelutsläpp
2. ↑ 1 2 3 Svavellampa. En lovande start och... en oförutsägbar framtid? Del III. Tekniska egenskaper hos lampor och ljusfördelningssystem
3. ↑ Lamputveckling
4. ↑ 1 2 3 4 http://www.belsut.gomel.by/ellibrary/1/29.pdf  (otillgänglig länk) “I stationärt tillstånd har en högtrycksmikrovågsurladdning i svavelånga ett kontinuerligt spektrum av optisk strålning nära solens. … hög energieffektiva egenskaper (ljuseffektivitet upp till 100 lm/W); 2) nästan naturlig färgåtergivning tack vare ett kontinuerligt kvasi-solspektrum med en kraftigt reducerad strålningsnivå i UV- och IR-områdena och med ett maximum i synlig strålningsområde;»
5. ↑ 1 2 http://www.mephi.ru/upload/main/news/Shchukin.pdf Arkivkopia daterad 19 juli 2014 på Wayback Machine “... fördelarna med svavelbaserade mikrovågsljuskällor: ökad ljuseffektivitet (~ 100 lm / W), vilket ger möjlighet till energibesparing; ett kontinuerligt kvasi-solspektrum, vars maximum av den spektrala effekttätheten praktiskt taget sammanfaller med maximum av känslighetskurvan för det mänskliga ögat, det vill säga naturlig färgåtergivning; generationen i det infraröda området är låg (<1%)"
6. ↑ Eftersom strålningen inte är termisk, utan beror på växelverkan mellan svavelmolekyler och elektroner av argonplasma.