Sirná lampa

Sirná lampa  je světelným zdrojem kvazi -solárního spektra.

Vysoce účinná lampa se širokým spektrem záření generovaného sírou v plazmovém stavu .

Jak to funguje

Mikrovlnné záření ohřívá síru v atmosféře inertního plynu argonu . Sirná plazma vyzařuje silné světlo se spektrem blízkým slunečnímu záření, téměř bez infračervených a ultrafialových složek. Emisní spektrum sirné lampy je kombinací atomového a molekulárního spektra síry . Jejich podíl závisí na intenzitě mikrovlnného pole čerpadla. Spektrum také obsahuje malé množství čar atomového inertního plynu.

Použití bezelektrodového výboje jako zdroje optického záření v zásadě znamená přítomnost takových povinných prvků, jako jsou: samotná lampa s baňkou té či oné konfigurace, generátor elektromagnetických oscilací a elektrodynamický systém, který tuto mikrovlnnou energii přenáší do lampy a tvoří určitou stacionární nebo dynamicky se měnící topografii mikrovlnného elektromagnetického pole. K této "sadě" povinných prvků je třeba přidat určitý paprsek přijímaného optického záření.

Teplotu barvy můžete v určitých mezích změnit změnou tlaku sirných par v baňce. Zvýšením tlaku ze 4,4 na 12,1 bar se tedy zvětší vlnová délka emisního maxima ze 470 na 570 nm, což odpovídá poklesu barevné teploty z 6100 na 5100 K. Podíl viditelného záření však klesá o více než jeden a poloviční násobek: od 68 % do přibližně 41 % [1] .

Historie

V 70. letech 20. století v USA ve Fusion System Corp. V technologickém procesu UV sušení byly vytvořeny a použity zářiče (FSC) na bázi bezelektrodových mikrovlnných výbojek, převážně s argon- rtuťovou náplní. Zářiče pracovaly s mikrovlnným čerpáním na frekvencích 915 a 2450 MHz .

Počátkem 90. let američtí inženýři , experimentující se složením pracovní látky-plniva lampy, zjistili, že nahrazení rtuti v baňce bezelektrodové lampy sírou umožňuje získat velmi intenzivní kvazisolární záření. To posloužilo jako výchozí bod pro vytvoření v roce 1992 prvních mikrovlnných světelných zařízení na bázi sirných výbojek s mikrovlnným čerpáním na frekvenci 2450 MHz [2]. A v říjnu 1994 byly již ve Washingtonu předvedeny dva výkonné osvětlovací systémy využívající velmi výhodnou kombinaci mikrovlnného světelného zdroje se sírovou lampou a dutého " prizmatického " světlovodu .

V letech 2000-2005 bylo v Rusku vyrobeno několik experimentálních vzorků mikrovlnných světlometů, které prakticky potvrdily očekávaný vysoký výkon.

V roce 2006 začala společnost LG Electronics vyrábět iluminátory na bázi sirných výbojek. Řada těchto svítidel se nazývá Plasma Lighting System (PLS).

Specifikace

Hlavní technické vlastnosti některých sirných výbojek:

Životnost sírové bezelektrodové výbojky je dána zdrojem napájení (AC na DC měnič) a elektromotorem chladicího systému. U lamp první vlny to bylo přibližně 10-15 tisíc hodin. Zdroj baňky je mnohem vyšší, protože. síra prakticky nereaguje s křemenem ani při teplotě 1000 °C [2] . Podle některých odhadů může životnost žárovky dosáhnout 60 tisíc hodin [3] , LG uvádí životnost svých plazmových projektorů na 100 tisíc hodin.

Sirná lampa a fotosyntéza

Sirná lampa se díky zvláštnostem svého spektra ukázala jako vynikající zdroj světla pro fotosyntézu rostlin, a tedy pro použití při osvětlení skleníků. Fusion Lighting, pověřený NASA, provedl studii na zvýšení emise lampy na vlnových délkách kolem 625 nm, kde se kvantová účinnost fotosyntézy blíží jednotce. Ukázalo se, že přidání bromidu vápenatého do baňky vytváří emisní pík blízko 625 nm. V tomto případě je pozorován pouze mírný pokles intenzity záření v oblasti krátkých vlnových délek, přičemž podíl infračerveného záření zůstává prakticky nezměněn [2] .

Výhody

V praxi se hlavní expanze provádí mikrovlnným čerpáním řádově 800-1000 W a světelným tokem do cca 130 klm. Tyto systémy mají poměrně jednoduchou konstrukci, nevyžadují nucené foukání hořáku a umožňují použití běžných sériových magnetronů používaných v domácích mikrovlnných troubách.

Shrneme-li dnes známá data, můžeme vyzdvihnout hlavní výhody mikrovlnných osvětlovacích zařízení s bezelektrodovými žárovkami, mezi které patří

• Zvýšená světelná účinnost až 100 lm/W [4] (svítivost samotné žárovky je 150 lm/W, ale asi třetina výkonu se ztrácí v transformátoru, magnetronu, ventilátorech apod.) [2]
• Spojité kvazisolární spektrum optického záření s výrazně sníženou úrovní záření v oblasti UV a IR [5] [6] a s maximem spektra shodujícím se s maximem křivky viditelnosti lidského oka . Jedná se o přirozenou reprodukci barev. [5] [4]
• Žádný blikající zdroj světla.
• Malé rozměry a rovnoměrný jas svítícího tělesa, což usnadňuje optimalizaci optických systémů.
• Vysoká životnost lampy (desítky tisíc hodin).
• Ekologická čistota výplňových materiálů lamp: síra a argon.
• Možnost nastavení intenzity světla.
• Možnost modulární opravy v blokových konstrukcích velkých svítidel.

Nevýhody

• Složitost návrhu [4]
• Vysoká cena modulu lampy [4]
• Vysoká teplota žárovky hořáku, tedy potřeba vysoce kvalitního křemenného skla a ochrany proti prachu.
• Velký průměr svítícího těla (25-30 mm), komplikující ostření a použití v optických systémech.
• Inertnost (lampa dosáhne 80% jmenovité svítivosti po 20-25 s a po vypnutí ji lze zapnout až po 5-15 minutách).
• Vysoká hladina akustického hluku kvůli nutnosti intenzivního ofukování baňky.
• Obtíže při potlačování mikrovlnného záření unikajícího do okolí.

Poznámky

1. ↑ Sírová lampa. Slibný začátek a… nepředvídatelná budoucnost? Část II. Něco málo o fyzice výboje síry
2. ↑ 1 2 3 Sirná lampa. Slibný začátek a… nepředvídatelná budoucnost? Část III. Technické vlastnosti svítidel a systémů rozvodu světla
3. ↑ Vývoj lampy
4. ↑ 1 2 3 4 http://www.belsut.gomel.by/ellibrary/1/29.pdf  (nepřístupný odkaz) „V ustáleném stavu má vysokotlaký mikrovlnný výboj v sirných parách spojité spektrum optického záření blízko tomu slunci. … vysoká energetická účinnost (svítivost až 100 lm/W); 2) téměř přirozená reprodukce barev díky nepřetržitému kvazi-solárnímu spektru s výrazně sníženou úrovní záření v oblasti UV a IR a s maximem v rozsah viditelného záření;»
5. ↑ 1 2 http://www.mephi.ru/upload/main/news/Shchukin.pdf Archivní kopie z 19. července 2014 na Wayback Machine „... výhody mikrovlnných světelných zdrojů na bázi síry: zvýšená světelná účinnost (~ 100 lm / W), poskytující možnost úspory energie; spojité kvazisolární spektrum, jehož maximum hustoty spektrálního výkonu se prakticky shoduje s maximem křivky citlivosti lidského oka, tedy přirozeného podání barev; generace v infračervené oblasti je nízká (<1%)"
6. ↑ Protože záření není tepelné, ale vzniká interakcí molekul síry s elektrony argonového plazmatu.