Из Википедии, бесплатной энциклопедии
  (Перенаправлено с Sulfur lamp )
Перейти к навигации Перейти к поиску

Лампы серы (также серы лампы ) является весьма эффективным полный спектр Осветительна система, свет которой генерируется серы плазмы , которая была возбуждаемой с помощью микроволнового излучения. Это особый тип плазменных ламп , и они одни из самых современных. Технология была разработана в начале 1990-х годов, но, хотя поначалу она казалась очень многообещающей, к концу 1990-х годов серное освещение потерпело неудачу с коммерческой точки зрения. С 2005 года лампы снова производятся для коммерческого использования.

Серная лампа внутри клетки Фарадея , которая необходима для предотвращения утечки микроволнового излучения из магнетрона, которое могло бы вызвать радиопомехи и потерю мощности в лампе.

Механизм [ править ]

Лампа серы состоит из мяча для гольфа -sized (30 мм) из плавленого кварца колбы , содержащей несколько миллиграммов из серы порошка и аргона газа в конце тонкого стекла шпинделя. Колба заключена в решетку из проволочной сетки с микроволновым резонансом . Магнетрон , так же, как те , в домашней микроволновой печи , бомбардирует луковицу, через волновод с 2,45  ГГц микроволн. Микроволновая энергия возбуждает газ до давления в пять атмосфер , что, в свою очередь, сильно нагревает серу, образуя ярко светящуюся плазму.способен осветить большую площадь. Поскольку колба сильно нагревается, может потребоваться принудительное воздушное охлаждение, чтобы предотвратить ее плавление. Лампы, как правило , размещается в фокусе в виде параболического отражателя , чтобы направить весь свет в одном направлении.

Было бы невозможно возбудить серу с помощью традиционных электродов, поскольку сера быстро вступила бы в реакцию с любым металлическим электродом и разрушила бы его . Заявка на патент на использование покрытых электродов обсуждается ниже в разделе «Перспективы на будущее» . Отсутствие электродов позволяет использовать гораздо большее разнообразие светообразующих веществ, чем те, которые используются в традиционных лампах.

Расчетный срок службы лампы составляет около 60 000 часов. Проектный срок службы магнетрона был увеличен компанией Plasma International, базирующейся в Германии / Англии, поэтому он также может работать в течение того же периода.

Время прогрева серной лампы заметно меньше, чем у других газоразрядных ламп, за исключением люминесцентных ламп , даже при низких температурах окружающей среды. Она достигает 80% своего окончательного светового потока в течение 20 секунд, и лампу можно перезапустить примерно через пять минут после отключения электроэнергии.

Первые прототипы ламп имели мощность 5,9 кВт с эффективностью системы 80 люмен на ватт . [1] У первых серийных моделей мощность составляла 96,4 люмен на ватт. Более поздние модели смогли отказаться от охлаждающего вентилятора и улучшить световую отдачу до 100 люмен на ватт. [2]

Качество излучаемого света [ править ]

Плазма серы состоит в основном из молекул димера (S 2 ), которые генерируют свет посредством молекулярного излучения . В отличие от атомной эмиссии , эмиссионный спектр непрерывен во всем видимом спектре . До 73% испускаемого излучения находится в видимом спектре, с небольшим количеством в инфракрасной энергии и менее 1% в ультрафиолетовом свете.

Пик спектрального выхода составляет 510 нанометров, что придает свету зеленоватый оттенок. Коррелированная цветовая температура составляет около 6000 кельвинов с индексом цветопередачи 79. Лампа может быть уменьшена до 15%, не влияя на качество света.

Пурпурного фильтр может быть использован , чтобы дать свет более теплый вид. Такой фильтр использовался в лампах в Национальном музее авиации и космонавтики в Вашингтоне, округ Колумбия [3]

Добавление в лампу других химикатов может улучшить цветопередачу. Колбы серных ламп с добавлением бромида кальция (CaBr 2 ) дают аналогичный спектр плюс всплеск красных длин волн на 625 нм. [4] Другие добавки, такие как йодид лития (LiI) и йодид натрия (NaI), могут использоваться для изменения выходных спектров. [5] [6] [7]

История [ править ]

Технология была задумана инженером Майклом Ури, физиком Чарльзом Вудом и их коллегами в 1990 году. При поддержке Министерства энергетики США , она была развита в 1994 году компанией Fusion Lighting из Роквилла, штат Мэриленд , дочерней компанией подразделения Fusion UV. Корпорация Fusion Systems. Его истоки лежат в источниках света микроволнового разряда, используемых для отверждения ультрафиолетом в полупроводниковой и полиграфической промышленности. Подразделение Fusion UV было позже продано Spectris plc , а остальная часть Fusion Systems была позже приобретена Eaton Corporation .

Были разработаны только две серийные модели, обе со схожими характеристиками: Solar 1000 в 1994 году и Light Drive 1000 в 1997 году, которые были усовершенствованием предыдущей модели.

Производство этих ламп было прекращено в 1998 году. [8] Fusion Lighting закрыла свой офис в Роквилле, штат Мэриленд, в феврале 2003 года, израсходовав около 90 миллионов долларов венчурного капитала . Их патенты были переданы по лицензии LG Group . В Интернет-архиве есть копия несуществующего веб-сайта Fusion Lighting . Их лампы были установлены более чем в ста объектах по всему миру, но многие из них уже сняты.

В 2001 году компания Ningbo Youhe New Lighting Source Co., Ltd из Нинбо , Китай , выпустила собственную версию серной лампы. Веб-сайт компании больше не работает и, возможно, не работает, но информацию об этих лампах можно получить в архивной копии в Интернет-архиве.

В 2006 году LG Electronics начала производство серных ламп, получивших название Plasma Lighting System (PLS).

Серные лампы производились в 2010-х годах компанией Hive Lighting как Wasp 1000 . Его можно определить по сетке, окружающей стеклянную колбу. Позже производство было прекращено.

Электромагнитные помехи [ править ]

Магнетроны в этих лампах могут вызывать электромагнитные помехи в беспроводном спектре 2,4 ГГц , который используется Wi-Fi , беспроводными телефонами и спутниковым радио в Северной Америке . Опасаясь вмешательства в свои трансляции, Sirius и спутниковое радио XM обратились в Федеральную комиссию по связи США (FCC) с просьбой заставить Fusion Lighting снизить электромагнитное излучение своих ламп на 99,9%. В 2001 году Fusion Lighting согласилась установить металлическую защиту вокруг своих ламп, чтобы снизить электромагнитное излучение на 95%.

В мае 2003 года FCC прекратила судебное разбирательство по определению пределов внеполосного излучения для радиочастотных фонарей, работающих на частоте 2,45 ГГц, заявив, что протокол судебного разбирательства устарел, и компания Fusion Lighting прекратила работу с такими лампами. [9] В приказе говорилось:

Поэтому мы отказываемся предоставить запрошенное освобождение от лицензиатов спутниковой радиосвязи, чтобы запретить работу всех радиочастотных источников света в диапазоне 2,45 ГГц, поскольку мы обнаруживаем, что запрошенный запрет является всеобъемлющим и не оправдан в зависимости от обстоятельств. Если есть доказательства того, что какое-либо предприятие будет стремиться использовать РЧ-огни в диапазоне 2,45 ГГц и, как следствие, создавать вредные помехи для спутниковых радиоприемников , а наши существующие ограничения окажутся недостаточными, мы примем соответствующие меры.

Экологические проблемы [ править ]

В отличие от люминесцентных и газоразрядных ламп высокой интенсивности , серные лампы не содержат ртути . Таким образом, серные лампы не представляют угрозы для окружающей среды и не требуют специальной утилизации. [ необходима цитата ] Кроме того, использование серных ламп может снизить общее количество энергии, необходимой для освещения.

Системы распределения света [ править ]

Поскольку количество света, производимого одной лампочкой, очень велико, обычно необходимо распределить свет в областях, удаленных от лампы. Самый распространенный метод - это световые трубы .

Световые трубы [ править ]

Основная статья: световая трубка
Серные лампы с световыми трубками на потолке Музея авиации и космонавтики США в Вашингтоне, округ Колумбия

Световая трубка 3M представляет собой длинный прозрачный полый цилиндр с призматической поверхностью, разработанной 3M, которая равномерно распределяет свет по всей его длине. [10] Световые трубы могут иметь длину до 40 метров (130 футов) и собираются на месте из более коротких модульных единиц. Световод прикреплен к параболическому отражателю серной лампы. Для более коротких труб на противоположном конце будет зеркало; для более длинных на каждом конце будет лампа. Общий вид световой трубки сравнивают с люминесцентной лампой гигантских размеров . Одна серная лампа со световодом может заменить десятки HID-ламп . вВ Национальном музее авиации и космонавтики три лампы, каждая с трубкой длиной 27 метров (89 футов), заменили 94 лампы HID, значительно увеличив количество доставляемого света. [3]

Значительно уменьшенное количество ламп может упростить обслуживание и снизить затраты на установку, но также может потребоваться резервная система для областей, где освещение имеет решающее значение. Световые трубки позволяют размещать лампу в легкодоступном месте для обслуживания и вдали от мест, где нагрев лампы может быть проблемой.

Вторичные отражатели [ править ]

Серная лампа с отражателями

Вторичный отражатель - это структура с зеркальной поверхностью, помещенная непосредственно на пути луча света, когда он выходит из параболического первичного отражателя лампы. Вторичный отражатель может иметь сложную геометрию, которая позволяет ему разбивать свет и направлять его туда, где это необходимо. Он может высвечивать объект или рассеивать свет для общего освещения.

В аэропорту Сундсвалль-Хернёсанд недалеко от Сундсвалля , Швеция , освещение аэродрома обеспечивается серными лампами, установленными на башнях высотой 30 метров. Лампы направлены вверх и направляют свой свет на вторичные отражатели в форме крыльев, которые рассеивают свет и направляют его вниз. Таким образом, одна лампа может осветить площадь 30 на 80 метров (100 на 260 футов).

В штаб-квартире DONG Energy , энергетической компании в Дании, одна серная лампа направляет свой свет на многочисленные зеркальные отражатели и рассеиватели, чтобы осветить вестибюль, а также несколько скульптур за пределами здания.

У входа в университетскую больницу в Лунде , Швеция , вторичные отражатели на потолке облицованы пленками с высокой отражающей способностью, но имеют такую ​​форму, чтобы избежать бликов. Более того, поскольку эти пленки имеют микропризматическую структуру поверхности, которая разделяет лучи, риск проблем с бликами еще больше снижается. Тот факт, что отражатели перемещают источник света подальше от глаз любого, кто мог бы случайно в них заглянуть, помогает еще больше устранить проблемы с бликами. [11]

Непрямое освещение [ править ]

Непрямые светильники направляют большую часть своего светового потока вверх к потолку. В этом случае потолок с высокой отражающей способностью может служить вторичным источником рассеянного освещения с низкой яркостью и высоким визуальным качеством для внутренних помещений. Основными преимуществами непрямого освещения являются возможность значительно снизить вероятность непрямого ослепления и полностью исключить прямой вид от источника. [12]

В здании штаб-квартиры муниципального коммунального округа Сакраменто (SMUD) две серные лампы были установлены на крышах отдельно стоящих киосков . Потолок высотой 4,2 метра (13 футов 9 дюймов) был модернизирован с использованием белой акустической потолочной плитки с высоким коэффициентом отражения (90%) . Лампы направляют свой свет вверх, и он отражается от потолка, создавая непрямой свет. Узкие, средние или широкие диаграммы направленности могут быть созданы путем выбора различных элементов отражателя. [13]

Прямое освещение [ править ]

Даунлайты Hill AFB

Световые трубы не нужны в таких приложениях, как освещение стадиона , где простой светильник может быть установлен достаточно высоко, чтобы свет мог распространяться по большой площади. Инсталляция на базе ВВС США Хилл содержит лампы со световыми трубками, а также светильники направленного света, установленные высоко в авиационном ангаре .

Оптические волокна [ править ]

Оптические волокна изучались как распределительная система для серных ламп, но на рынке не было ни одной практической системы. [14]

Другое использование [ править ]

Серные лампы могут использоваться в качестве источников света в научных приборах.

Будущие перспективы [ править ]

Разработка доступного, эффективного и долговечного микроволнового источника является технологическим препятствием на пути к снижению затрат и коммерческому успеху. Прототипы ламп были доступны только с высокой мощностью (1000+ Вт), что затрудняло их внедрение в приложениях, где требования к световому потоку были невысокими. У серной лампы есть проблемы со сроком службы магнетрона и двигателя, который вращает колбу, и шум от охлаждающего вентилятора. Поскольку большинство серных ламп имеет движущиеся части, надежность остается критически важной проблемой, а техническое обслуживание системы может препятствовать внедрению на рынок, однако в продаже имеются лампы новой конструкции, которые больше не требуют активного охлаждения. [2] Исследователи добились определенного успеха в устранении необходимости вращать колбу с помощью круговой поляризации.микроволны, чтобы раскрутить плазменный разряд. [15] [16] Другие эксперименты использовали иодид натрия , скандий йодид , индий монобромида (InBr), [17] [18] или теллур [19] в качестве света , генерирующей среды.

Выдающиеся инсталляции [ править ]

Основная статья: Список установок серной лампы

Многие установки ламп предназначались только для тестирования, но остается несколько участков, где лампы используются в качестве основного источника освещения. Возможно, наиболее заметным из них будет стеклянный атриум в Национальном музее авиации и космонавтики .

См. Также [ править ]

  • Безэлектродная лампа
  • Плазменная лампа
  • Список источников света
  • Хронология светотехники

Заметки [ править ]

  1. ^ Сравните это с 12–18 люмен на ватт для обычных вольфрамовых ламп накаливания.
  2. ^ a b «Готова серная лампа мощностью 1000 Вт» . Информационный бюллетень IAEEL (1). IAEEL. 1996. Архивировано из оригинального 18 августа 2003 года.
  3. ^ a b Фрэнк А. Флорентийский. «Следующее поколение света: безэлектродное» . Палимпсест.stanford.edu . Проверено 19 сентября 2014 .
  4. ^ "Краткие технические сведения НАСА - Серная лампа с добавкой CaBr2 для улучшения роста растений" . Nasatech.com. 1 июля 2000 . Проверено 29 ноября 2008 .
  5. ^ «Дональд А. МакЛеннан, Брайан П. Тернер, Дж. Т. Долан, МГУри и П. Густавсон - эффективная, долговечная, нетоксичная микроволновая лампа для выращивания растений» . Ncr101.montana.edu. Архивировано из оригинала на 2009-09-13 . Проверено 29 ноября 2008 .
  6. ^ http://science.empas.com/search/kisti_detail.html?q%3D%C3%B5%B0%F8+%B9%E6%BB%E7%C8%D6%B5%B5%26i%3D40028%26au % 3D% 26rs% 3D% 26jn% 3D% 26m% 3DT . Проверено 7 июня 2006 . Отсутствует или пусто |title=( справка ) [ мертвая ссылка ]
  7. ^ "Внимание !!!" . Проверено 26 июня 2006 .
  8. ^ "Информационный бюллетень IAEEL 2/98" . Iaeel.org. Архивировано из оригинала на 2008-10-10 . Проверено 29 ноября 2008 .
  9. ^ "FCC отклоняет петицию спутникового радио о запрете радиочастотного излучения в диапазоне 2,45 ГГц" . Radio World NewsBytes . Издательская группа IMAS. 16 ноября, 2004. Архивировано из оригинального 13 февраля 2005 года . Проверено 29 ноября 2008 .
  10. ^ LightingResource.com, Интерактивная справочная библиотека для индустрии освещения, http://www.lightingresource.com , http://www.click2lighting.com , http: //www.thelightingcenter.com , http://www.click2technology .com . "Поиск продукта ресурсов освещенияpcats33d0 - Светильники для трубок - Ресурсы освещения - Категория Display33" . Lightingresource.com . Проверено 29 ноября 2008 .CS1 maint: multiple names: authors list (link)
  11. ^ "Информационный бюллетень IAEEL 4/94" . Iaeel.org. Архивировано из оригинала на 2008-10-10 . Проверено 29 ноября 2008 .
  12. ^ «Архивная копия» (PDF) . Архивировано из оригинального (PDF) 02.04.2007 . Проверено 7 августа 2007 . CS1 maint: archived copy as title (link)
  13. ^ "Демонстрация серной лампы и приспособлений в SMUD" . Eetd.lbl.gov. Архивировано из оригинального 14 ноября 2007 года . Проверено 29 ноября 2008 .
  14. ↑ [1] Архивировано 10 сентября 2005 г., в Wayback Machine.
  15. ^ "Laser Focus World - Новости" . Lfw.pennnet.com . Проверено 29 ноября 2008 .
  16. ^ "Архивная копия" . Архивировано из оригинала на 2012-07-16 . Проверено 8 июня 2006 .CS1 maint: archived copy as title (link)
  17. ↑ Безэлектродная лампа имитирует солнечный свет - 01.11.2000 - Новости дизайна. Архивировано 30 сентября 2007 г., в Wayback Machine.
  18. ↑ Масая Шидо; Тацуя Накамура; Такуя Серита; Хиронобу Мацуо; и другие. (2003). «Маломощный микроволновый разряд высокого давления с использованием антенны с кольцевым пазом в верхней части коаксиальной трубки» . Архивировано из оригинала на 2011-07-18 . Проверено 28 февраля 2009 . Cite journal requires |journal= (help)
  19. ^ "Microsoft Word - Экологичный высокоэффективный источник света.doc" (PDF) . Архивировано из оригинального (PDF) 29 февраля 2008 года . Проверено 29 ноября 2008 .

Дальнейшее чтение [ править ]

  • Сапли, Курт, «Энергетический департамент дает свет ослепительной лампочке», The Washington Post , 21 октября 1994 г.
  • Супли, Курт, "Новый вид освещения, которое ярко горит, но не гаснет", The Washington Post , 24 октября 1994 г.
  • Холуша, Джон, "Источник света для замены многих лампочек", The New York Times , 26 октября 1994 г.
  • "Sulfur Lighting on Track", Environmental Building News , июль 1995 г.
  • Шредер, Майкл, и Дризен, Йочи, "Энергосберегающие лампочки, спутниковое радио Мар", The Wall Street Journal , 6 августа 2001 г.
  • "Серное освещение больше не в ходу", Новости экологического строительства , август 2005 г.