Rikkilamppu

Rikkilamppu on kvasi -auringon spektrin  valonlähde .

Tehokas lamppu, jossa on laaja spektri plasmatilassa olevan rikin tuottamaa säteilyä .

Kuinka se toimii

Mikroaaltosäteily lämmittää rikkiä inertin argonkaasun ilmakehässä . Rikkiplasma lähettää voimakasta valoa, jonka spektri on lähellä auringonvalon spektriä, ja siinä ei ole lähes lainkaan infrapuna- ja ultraviolettikomponentteja. Rikkilampun emissiospektri on yhdistelmä rikin atomi- ja molekyylispektrit . Niiden osuus riippuu pumpun mikroaaltokentän voimakkuudesta. Spektri sisältää myös pienen määrän atomisen inertin kaasun juovia.

Elektrodittoman purkauksen käyttö optisen säteilyn lähteenä edellyttää periaatteessa sellaisten pakollisten elementtien läsnäoloa, kuten: itse lamppu, jossa on jonkinlainen kokoonpano, sähkömagneettinen värähtelygeneraattori ja sähködynaaminen järjestelmä, joka siirtää tämän mikroaaltoenergian lamppu ja muodostaa tietyn kiinteän tai dynaamisesti muuttuvan mikroaaltomagneettikentän topografian. Tähän pakollisten elementtien "joukkoon" tulisi lisätä tietty vastaanotetun optisen säteilyn säteenmuodostaja.

Voit muuttaa värilämpötilaa tietyissä rajoissa muuttamalla rikkihöyryn painetta pullossa. Näin ollen paineen nousu 4,4 baarista 12,1 baariin kasvattaa emissiomaksimin aallonpituutta 470 nm:stä 570 nm:iin, mikä vastaa värilämpötilan laskua 6100:sta 5100 K:iin. Näkyvän säteilyn osuus kuitenkin pienenee enemmän kuin yhden ja puoli kertaa: 68 prosentista noin 41 prosenttiin [1] .

Historia

XX vuosisadan 70-luvulla Yhdysvalloissa Fusion System Corp. UV-kuivauksen teknologisessa prosessissa luotiin ja käytettiin elektrodittomiin mikroaaltopurkauslamppuihin perustuvia, pääasiassa argon - elohopeatäytteisiä (FSC) emittereita. Säteilijät toimivat mikroaaltopumppauksella taajuuksilla 915 ja 2450 MHz .

1990-luvun alussa amerikkalaiset insinöörit , jotka kokeilivat lampun työaineen täyteaineen koostumuksia, havaitsivat, että elohopean korvaaminen elektrodittoman lampun polttimossa rikillä mahdollistaa erittäin voimakkaan kvasi-auringon säteilyn saamisen. Tämä oli lähtökohtana ensimmäisten mikroaaltovalolaitteiden luomiselle vuonna 1992, jotka perustuvat rikkilamppuihin, joissa mikroaaltopumppu pumppaa 2450 MHz:n taajuudella [2]. Ja lokakuussa 1994 Washingtonissa esiteltiin jo kaksi tehokasta valaistusjärjestelmää käyttämällä erittäin edullista rikkilamppumikroaaltovalonlähteen ja onton " prismaattisen " valonohjaimen yhdistelmää .

Vuosina 2000-2005 Venäjällä valmistettiin useita kokeellisia näytteitä mikroaaltouunien valonheittimistä, mikä käytännössä vahvisti odotetun korkean suorituskyvyn.

Vuonna 2006 LG Electronics aloitti rikkilamppuihin perustuvien valaisimien valmistuksen. Näiden valaisimien linja on nimeltään Plasma Lighting System (PLS).

Tekniset tiedot

Joidenkin rikkilamppujen tärkeimmät tekniset ominaisuudet:

Rikkielektrodittoman lampun käyttöikä määräytyy virtalähteen (AC-DC-muunnin) ja jäähdytysjärjestelmän sähkömoottorin mukaan. Ensimmäisen aallon lampuilla se oli noin 10-15 tuhatta tuntia. Pullon resurssit ovat paljon suuremmat, koska. rikki ei käytännössä reagoi kvartsin kanssa edes 1000 °C:n lämpötilassa [2] . Joidenkin arvioiden mukaan lampun käyttöikä voi olla 60 tuhatta tuntia [3] , LG väittää plasmaprojektoriensa käyttöiän olevan 100 tuhatta tuntia.

Rikkilamppu ja fotosynteesi

Rikkilamppu osoittautui spektrin erityispiirteidensä vuoksi erinomaiseksi valonlähteeksi kasvien fotosynteesiin ja vastaavasti käytettäväksi kasvihuonevalaistuksessa. NASAn tilaama Fusion Lighting teki tutkimuksen lisätäkseen lampun emissiota noin 625 nm:n aallonpituuksilla, joissa fotosynteesin kvanttitehokkuus on lähellä yhtä. Kävi ilmi, että kalsiumbromidin lisääminen pulloon saa aikaan emissiohuipun lähellä 625 nm. Tässä tapauksessa havaitaan vain lievää säteilyn intensiteetin laskua lyhyiden aallonpituuksien alueella, kun taas infrapunasäteilyn osuus pysyy käytännössä ennallaan [2] .

Edut

Käytännössä päälaajennus suoritetaan mikroaaltopumpulla luokkaa 800-1000 W ja valovirralla jopa noin 130 klm. Nämä järjestelmät ovat rakenteeltaan suhteellisen yksinkertaisia, eivät vaadi polttimen pakollista puhallusta ja mahdollistavat kotitalouksien mikroaaltouunissa käytettävien tavanomaisten sarjamagnetronien käytön.

Yhteenvetona tunnetuista tiedoista voimme erottaa elektrodittomilla lampuilla varustettujen mikroaaltouunien valaistuslaitteiden tärkeimmät edut, joita ovat mm.

• Lisääntynyt valotehokkuus jopa 100 lm/W [4] (itse polttimon valoteho on 150 lm/W, mutta noin kolmannes tehosta häviää muuntajassa, magnetronissa, puhaltimissa jne.) [2]
• Jatkuva optisen säteilyn kvasi-auringon spektri, jonka säteilytaso on jyrkästi alentunut UV- ja IR-alueella [5] [6] ja jonka spektrin maksimi on sama kuin ihmissilmän näkyvyyskäyrän maksimi . Tämä on luonnollinen värintoisto. [5] [4]
• Ei välkkyvää valonlähdettä.
• Valaisimen rungon pieni koko ja tasainen kirkkaus, mikä helpottaa optisten järjestelmien optimointia.
• Lampun pitkä käyttöikä (kymmeniä tuhansia tunteja).
• Lampun täyttömateriaalien ekologinen puhtaus: rikki ja argon.
• Mahdollisuus säätää valon voimakkuutta.
• Mahdollisuus modulaariseen korjaukseen suurten lamppujen lohkorakenteissa.

Haitat

• Suunnittelun monimutkaisuus [4]
• Lamppumoduulin korkea hinta [4]
• Polttimen korkea lämpötila, joten korkealaatuisen kvartsilasin ja pölysuojauksen tarve.
• Valaisimen rungon suuri halkaisija (25-30 mm), mikä vaikeuttaa tarkennusta ja käyttöä optisissa järjestelmissä.
• Inertiteetti (lamppu saavuttaa 80% nimellisvalkuudesta 20-25 sekunnin kuluttua, ja sammutuksen jälkeen se voidaan kytkeä päälle vasta 5-15 minuutin kuluttua).
• Korkea akustinen melu johtuu pullon intensiivisen puhalluksen tarpeesta.
• Vaikeudet estää ympäristöön vuotavaa mikroaaltosäteilyä.

Muistiinpanot

1. ↑ Rikkilamppu. Lupaava alku ja… arvaamaton tulevaisuus? Osa II. Hieman rikkipurkauksen fysiikasta
2. ↑ 1 2 3 Rikkilamppu. Lupaava alku ja… arvaamaton tulevaisuus? Osa III. Lamppujen ja valonjakojärjestelmien tekniset ominaisuudet
3. ↑ Lampun kehitys
4. ↑ 1 2 3 4 http://www.belsut.gomel.by/ellibrary/1/29.pdf  (linkki ei saavutettavissa) ”Vakaassa tilassa korkeapaineisella mikroaaltopurkauksella rikkihöyryssä on jatkuva optisen säteilyn spektri lähellä aurinkoa. … korkeat energiatehokkaat ominaisuudet (valotehokkuus jopa 100 lm/W); 2) lähes luonnollinen värintoisto jatkuvan kvasi-auringon spektrin ansiosta jyrkästi vähentyneellä säteilytasolla UV- ja IR-alueilla ja maksimialueella näkyvä säteilyalue;»
5. ↑ 1 2 http://www.mephi.ru/upload/main/news/Shchukin.pdf Arkistokopio , päivätty 19. heinäkuuta 2014 Wayback Machinessa "... rikkipohjaisten mikroaaltouunien valonlähteiden edut: lisääntynyt valotehokkuus (~ 100 lm / W), joka tarjoaa mahdollisuuden energiansäästöön; jatkuva kvasi-auringon spektri, jonka spektrin tehotiheyden maksimi on käytännössä sama kuin ihmissilmän herkkyyskäyrän maksimi, eli luonnollinen värintoisto; tuotanto infrapuna-alueella on alhainen (<1 %)"
6. ↑ Koska säteily ei ole termistä, vaan johtuu rikkimolekyylien vuorovaikutuksesta argonplasman elektronien kanssa.