Lampă cu sulf

O lampă cu sulf  este o sursă de lumină a spectrului cvasi -solar .

Lampă de înaltă eficiență cu un spectru larg de radiații generate de sulf în stare de plasmă .

Cum funcționează

Radiația cu microunde încălzește sulful într- o atmosferă de gaz inert argon . Plasma cu sulf emite lumină puternică cu un spectru apropiat de cel al luminii solare, aproape fără componente infraroșii și ultraviolete. Spectrul de emisie al unei lămpi cu sulf este o combinație a spectrului atomic și molecular al sulfului . Proporția lor depinde de intensitatea câmpului de microunde al pompei. Spectrul conține, de asemenea, o cantitate mică de linii ale unui gaz inert atomic.

Utilizarea unei descărcări fără electrod ca sursă de radiație optică implică în principiu prezența unor astfel de elemente obligatorii precum: lampa însăși cu un bec de o configurație sau alta, un generator de oscilații electromagnetice și un sistem electrodinamic care transportă această energie de microunde către lampă și formează o anumită topografie staționară sau în schimbare dinamică a câmpului electromagnetic de microunde. La acest „set” de elemente obligatorii, ar trebui adăugat un anumit formator de fascicul al radiației optice primite.

Puteți modifica temperatura de culoare în anumite limite prin schimbarea presiunii vaporilor de sulf din balon. Astfel, o creștere a presiunii de la 4,4 la 12,1 bar crește lungimea de undă a maximului de emisie de la 470 la 570 nm, ceea ce corespunde unei scăderi a temperaturii culorii de la 6100 la 5100 K. Cu toate acestea, fracția de radiație vizibilă scade cu mai mult de unu și jumătate de ori: de la 68% la aproximativ 41 % [1] .

Istorie

În anii 70 ai secolului XX în SUA , la Fusion System Corp. Emițători (FSC) bazați pe lămpi cu descărcare cu microunde fără electrod, în principal cu umplutură cu argon- mercur , au fost creați și utilizați în procesul tehnologic de uscare UV. Emițătorii au funcționat cu pompare cu microunde la frecvențe de 915 și 2450 MHz .

La începutul anilor 1990, inginerii americani , experimentând compozițiile substanței de umplere a lămpii, au descoperit că înlocuirea mercurului din becul unei lămpi fără electrod cu sulf face posibilă obținerea unei radiații cvasisolare foarte intense. Acesta a servit drept punct de plecare pentru crearea în 1992 a primelor dispozitive de lumină cu microunde bazate pe lămpi cu sulf cu pompare cu microunde la o frecvență de 2450 MHz [2]. Și în octombrie 1994, două sisteme de iluminat puternice au fost deja demonstrate la Washington , folosind o combinație foarte avantajoasă de o sursă de lumină cu microunde cu lampă cu sulf și un ghid de lumină " prismatic " .

În 2000-2005, în Rusia au fost fabricate mai multe mostre experimentale de proiectoare cu microunde, ceea ce a confirmat practic performanța înaltă așteptată.

În 2006, LG Electronics a început să producă iluminatoare bazate pe lămpi cu sulf. Linia acestor corpuri se numește Sistem de iluminat cu plasmă (PLS).

Specificații

Principalele caracteristici tehnice ale unor lămpi cu sulf:

Durata de viață a unei lămpi cu electrod sulfuric este determinată de resursa sursei de alimentare (convertor AC la DC) și de motorul electric al sistemului de răcire. Pentru lămpile din primul val, a fost de aproximativ 10-15 mii de ore. Resursa balonului este mult mai mare, deoarece. sulful practic nu reacționează cu cuarțul, chiar și la o temperatură de 1000 °C [2] . Potrivit unor estimări, durata de viață a becului poate ajunge la 60 de mii de ore [3] , LG susține că durata de viață a proiectoarelor sale cu plasmă este de 100 de mii de ore.

Lampă cu sulf și fotosinteză

Lampa cu sulf, datorită particularităților spectrului său, s-a dovedit a fi o sursă de lumină excelentă pentru fotosinteza plantelor și, în consecință, pentru utilizarea în iluminarea serelor. Fusion Lighting, comandat de NASA, a realizat un studiu pentru a crește emisia unei lămpi la lungimi de undă de aproximativ 625 nm, unde eficiența cuantică a fotosintezei este aproape de unitate. S-a dovedit că adăugarea de bromură de calciu în balon creează un vârf de emisie aproape de 625 nm. În acest caz, se observă doar o ușoară scădere a intensității radiației în regiunea lungimilor de undă scurte, în timp ce fracția de radiație infraroșie rămâne practic neschimbată [2] .

Beneficii

În practică, expansiunea principală se realizează cu pompare cu microunde de ordinul a 800-1000 W, și un flux luminos de până la aproximativ 130 klm. Aceste sisteme sunt relativ simple ca design, nu necesită suflarea forțată a arzătorului și permit utilizarea magnetronilor în serie convenționali utilizați în cuptoarele cu microunde de uz casnic.

Rezumând datele cunoscute astăzi, putem evidenția principalele avantaje ale dispozitivelor de iluminat cu microunde cu lămpi fără electrozi, care includ

• Eficiență luminoasă crescută până la 100 lm/W [4] (eficiența luminoasă a becului în sine este de 150 lm/W, dar aproximativ o treime din putere se pierde în transformator, magnetron, ventilatoare etc.) [2]
• Un spectru cvasisolar continuu de radiație optică cu un nivel de radiație puternic redus în intervalele UV și IR [5] [6] și cu un spectru maxim care coincide cu maximul curbei de vizibilitate a ochiului uman . Aceasta este redarea naturală a culorilor. [5] [4]
• Fără sursă de lumină pâlpâitoare.
• Dimensiunea redusă și luminozitatea uniformă a corpului luminos, care facilitează optimizarea sistemelor optice.
• Durată mare de viață a lămpii (zeci de mii de ore).
• Puritatea ecologică a materialelor de umplere a lămpii: sulf și argon.
• Capacitatea de a regla intensitatea luminii.
• Posibilitate de reparare modulară în structuri bloc ale lămpilor mari.

Dezavantaje

• Complexitatea designului [4]
• Costul ridicat al modulului lămpii [4]
• Temperatura ridicată a becului arzătorului, de unde nevoia de sticlă de cuarț de înaltă calitate și protecție împotriva prafului.
• Diametrul mare al corpului luminos (25-30 mm), complicând focalizarea și utilizarea în sistemele optice.
• Inerție (lampa atinge 80% din luminozitatea nominală după 20-25 s, iar după stingere poate fi aprinsă numai după 5-15 minute).
• Nivel ridicat de zgomot acustic datorită necesității de suflare intensivă a balonului.
• Dificultăți în suprimarea radiațiilor cu microunde care se scurg în mediu.

Note

1. ↑ Lampă cu sulf. Un început promițător și... un viitor imprevizibil? Partea a II-a. Câteva despre fizica descărcării de sulf
2. ↑ 1 2 3 Lampă cu sulf. Un început promițător și... un viitor imprevizibil? Partea a III-a. Caracteristicile tehnice ale lămpilor și sistemelor de distribuție a luminii
3. ↑ Evoluția lămpii
4. ↑ 1 2 3 4 http://www.belsut.gomel.by/ellibrary/1/29.pdf  (link inaccesibil) „În starea de echilibru, o descărcare cu microunde de înaltă presiune în vapori de sulf are un spectru continuu de radiații optice apropiată de cea a soarelui. … proprietăți de eficiență energetică ridicată (eficiență luminoasă de până la 100 lm/W); 2) reproducere aproape naturală a culorii datorită unui spectru cvasisolar continuu, cu un nivel de radiație puternic redus în domeniile UV și IR și cu un maxim în gama de radiații vizibile;»
5. ↑ 1 2 http://www.mephi.ru/upload/main/news/Shchukin.pdf Copie de arhivă din 19 iulie 2014 pe Wayback Machine „... avantajele surselor de lumină cu microunde pe bază de sulf: eficiență luminoasă crescută (~ 100 lm/W), oferind posibilitatea de economisire a energiei; un spectru cvasisolar continuu, al cărui maxim al densității puterii spectrale coincide practic cu maximul curbei de sensibilitate a ochiului uman, adică redarea naturală a culorii; generația în regiunea infraroșu este scăzută (<1%)"
6. ↑ Deoarece radiația nu este termică, ci se datorează interacțiunii moleculelor de sulf cu electronii plasmei de argon.