Плазменные лампы — это тип безэлектродных газоразрядных ламп, питаемых радиочастотной (РЧ) энергией. Они отличаются от новых плазменных ламп , которые были популярны в 1980-х годах.
Лампа без внутренних электродов была изобретена Николой Теслой после его экспериментов с высокочастотными токами в вакуумированных стеклянных трубках для освещения и изучения явлений высокого напряжения . Первыми практичными плазменными лампами были серные лампы, производимые Fusion Lighting. Эта лампа имела несколько практических проблем и не имела коммерческого успеха. Плазменные лампы с внутренним люминесцентным покрытием называются люминесцентными лампами с внешними электродами (EEFL); эти внешние электроды или конечные проводники обеспечивают радиочастотное электрическое поле.
Современные плазменные лампы представляют собой семейство источников света, которые генерируют свет путем возбуждения плазмы внутри закрытой прозрачной горелки или колбы с использованием радиочастотной (РЧ) мощности. Обычно такие лампы используют благородный газ или смесь этих газов и дополнительных материалов, таких как галогениды металлов , натрий , ртуть или сера . В современных плазменных лампах волновод используется для ограничения и фокусировки электрического поля в плазму. В процессе работы газ ионизируется, и свободные электроны , ускоренные электрическим полем , сталкиваются с атомами газа и металла. Некоторые атомные электроны, вращающиеся вокруг атомов газа и металла, возбуждаются этими столкновениями, переводя их в более высокое энергетическое состояние. Когда электрон возвращается в свое исходное состояние, он испускает фотон , что приводит к видимому свету или ультрафиолетовому излучению, в зависимости от материалов заполнения.
Первая коммерческая плазменная лампа была ультрафиолетовой лампой отверждения с колбой, заполненной аргоном и парами ртути, разработанной Fusion UV. Эта лампа привела Fusion Lighting к разработке серной лампы , колбы, заполненной аргоном и серой, которая бомбардируется микроволнами через полый волновод . Колбу приходилось быстро вращать, чтобы сера не прогорела. Fusion Lighting не преуспела в коммерческом плане, но другие производители продолжают заниматься серными лампами . Серные лампы, хотя и относительно эффективны, имели несколько проблем, в основном:
В прошлом срок службы плазменных ламп ограничивался магнетроном, который использовался для генерации микроволн. Твердотельные РЧ-чипы могут использоваться и обеспечивать длительный срок службы. Однако использование твердотельных чипов для генерации РЧ в настоящее время на порядок дороже, чем использование магнетрона , и поэтому подходит только для дорогостоящих ниш освещения. Недавно компания Dipolar [1] из Швеции продемонстрировала возможность продления срока службы магнетронов до более чем 40 000 часов, [1] что делает возможным использование недорогих плазменных ламп.
Использование высокодиэлектрического волновода позволило поддерживать плазму при гораздо меньших мощностях — до 100 Вт в некоторых случаях. Это также позволило использовать обычные материалы для заполнения газоразрядных ламп , что устранило необходимость вращения колбы. Единственная проблема с керамическим волноводом заключалась в том, что большая часть света, генерируемого плазмой, была захвачена внутри непрозрачного керамического волновода.
Высокоэффективное плазменное освещение — это класс плазменных ламп, которые имеют системную эффективность 90 люмен на ватт или более. Лампы этого класса потенциально являются наиболее энергоэффективным источником света для наружного, коммерческого и промышленного освещения. Это связано не только с их высокой системной эффективностью, но и с небольшим источником света, который они представляют, что обеспечивает очень высокую эффективность светильника.
Рейтинг эффективности светильников (LER) — это единый показатель качества, который Национальная ассоциация производителей электрооборудования определила для решения проблем с заявлениями производителей осветительных приборов об эффективности [2] и который разработан для обеспечения надежного сравнения между типами освещения. Он определяется произведением эффективности светильников (EFF) на общую номинальную светоотдачу лампы в люменах (TLL) и на балластный фактор (BF), деленным на входную мощность в ваттах (IP):
«Системная эффективность» для высокоэффективной плазменной лампы определяется тремя последними переменными, то есть она исключает эффективность светильника. Хотя плазменные лампы не имеют балласта, у них есть источник питания RF, который выполняет эквивалентную функцию. В безэлектродных лампах включение электрических потерь, или «фактора балласта», в заявленных люменах на ватт может быть особенно значительным, поскольку преобразование электрической мощности в мощность радиочастот (RF) может быть крайне неэффективным процессом.
Многие современные плазменные лампы имеют очень маленькие источники света — намного меньше, чем лампы HID или люминесцентные трубки — что также приводит к гораздо более высокой эффективности светильников. Высокоинтенсивные разрядные лампы имеют типичную эффективность светильников 55%, а люминесцентные лампы 70%. Плазменные лампы обычно имеют эффективность светильников более 90%.
Плазменные лампы использовались в высотных и уличных светильниках , а также в сценическом освещении . Они недолгое время использовались в некоторых проекционных телевизорах . [3] [4] [5]
