Elektrotsuz lamba - Electrodeless lamp

Yuvarlak bir İndüksiyon lambası

Dahili elektrotsuz lamba , endüksiyon lambası veya elektrotsuz endüksiyon lambası , bir elektrik veya manyetik alanın , lamba zarfının dışından ışık üretmek için gereken gücü içerideki gaza aktardığı bir gaz deşarj lambasıdır . Bu, lamba zarfından geçen iletkenler tarafından güç kaynağına bağlanan dahili elektrotları kullanan tipik bir gaz deşarj lambasının aksinedir. Dahili elektrotları ortadan kaldırmak iki avantaj sağlar:

  • Uzatılmış lamba ömrü (iç elektrotlar, lamba ömründe en sınırlayıcı faktördür, çünkü metal içerikleri her açıldığında lamba uçlarına sıçrayacaktır)
  • Geleneksel floresan lambalarda dahili metal elektrotlarla reaksiyona girecek daha yüksek verimli ışık üreten maddeler kullanma yeteneği

İki sistem yaygındır: elektrostatik indüksiyonun kükürt buharı veya metal halojenürlerle dolu bir ampule enerji verdiği plazma lambaları ve elektrodinamik indüksiyon yoluyla harici bir tel bobini ile akım indükleyen geleneksel bir flüoresan lamba ampulüne benzeyen flüoresan endüksiyon lambaları .

Tarih

1882'de Philip Diehl (mucit) bir tür endüksiyon akkor lamba için patent aldı.

Nikola Tesla , 1890'larda derslerinde ve makalelerinde elektrotsuz lambalara kablosuz güç aktarımını gösterdi ve daha sonra bu ilkelere göre bir ışık ve güç dağıtımı sisteminin patentini aldı.

Yuvarlak 150 W manyetik indüksiyon lambası örneği

1967 ve 1968'de General Electric'ten John Anderson, elektrotsuz lambalar için patent başvurusunda bulundu. 1971'de Fusion UV Systems , bir Coors kutu üretim hattına 300 watt'lık elektrotsuz mikrodalga plazma UV lambası kurdu . Philips , 1990'da Avrupa'da ve 1992'de ABD'de 2.65 MHz'de çalışan QL indüksiyon aydınlatma sistemlerini tanıttı . Matsushita , 1992'de endüksiyonlu ışık sistemlerine sahipti. Intersource Technologies, 1992'de E-lamba olarak adlandırılan bir tane de duyurdu . 13.6 MHz'de çalışarak 1993'te ABD pazarında mevcuttu.


1990 yılında Michael Ury, Charles Wood ve meslektaşları kükürt lambası kavramını formüle ettiler . Amerika Birleşik Devletleri Enerji Bakanlığı'nın desteğiyle, 1994 yılında Fusion Systems Corporation'ın Fusion UV bölümünün bir yan ürünü olan Rockville, Maryland'deki Fusion Lighting tarafından daha da geliştirildi. Kökenleri, yarı iletken ve baskı endüstrilerinde ultraviyole kürleme için kullanılan mikrodalga deşarjlı ışık kaynaklarına dayanmaktadır.

1994'ten beri General Electric , 2.65 MHz'de çalışan entegre balastlı endüksiyon lambası Genura'yı üretti . 1996 yılında Osram , 250 kHz'de çalışan Endura indüksiyon ışık sistemini satmaya başladı . ABD'de Sylvania Icetron olarak mevcuttur . 1997'de PQL Lighting, ABD'de Superior Life Brand indüksiyon aydınlatma sistemlerini tanıttı . Çoğu indüksiyon aydınlatma sistemi, mutlak bileşen değişimi gerektirmeden önce 100.000 saatlik kullanım için derecelendirilmiştir.

2005 yılında Tayvan'daki Amko Solara, IP (İnternet Protokolü) tabanlı kontrolleri kısabilen ve kullanabilen endüksiyon lambalarını tanıttı. Lambaları 12 ila 400 watt aralığındadır ve 250 kHz'de çalışır.

1995'ten itibaren, Fusion'ın eski distribütörleri Jenton / Jenact, enerjili UV yayan plazmaların, sterilizasyon ve antiseptik kullanımlar için elektrotsuz UV lambalarıyla ilgili bir dizi patent oluşturmak için kayıplı iletkenler gibi davrandığı gerçeğini genişletti.

2000 civarında, radyo frekans dalgalarını, içine yerleştirilmiş bir ampulde ışık yayan bir plazmaya enerji veren seramikten yapılmış katı bir dielektrik dalga kılavuzuna yoğunlaştıran bir sistem geliştirildi . Bu sistem ilk kez son derece parlak ve kompakt bir elektrotsuz lambaya izin verdi. Buluş bir anlaşmazlık konusu olmuştur. Frederick Espiau (daha sonra Luxim , şimdi Topanga Technologies'den), Chandrashekhar Joshi ve Yian Chang tarafından iddia edilen bu iddialara Ceravision Limited tarafından itiraz edildi . Ceravision'a bir dizi çekirdek patent verildi.

2006 yılında Luxim , LIFI adlı bir projektör lambası ürününü piyasaya sürdü. Şirket, 2007 ve 2008 boyunca enstrüman, eğlence, sokak, alan ve mimari aydınlatma uygulamalarında ışık kaynaklı ürünlerle teknolojiyi daha da genişletti .

2009 yılında Ceravision Limited, Alvara ticari adı altında ilk yüksek verimli plazma (HEP) lambasını piyasaya sürdü . Bu lamba, önceki lambalardaki opak seramik dalga kılavuzunu, verimliliği artıran optik olarak net bir kuvars dalga kılavuzuyla değiştirir. Önceki lambalarda, brülör veya ampul çok verimliydi - ancak opak seramik dalga kılavuzu ışığın yansımasını ciddi şekilde engelledi. Bir kuvars dalga kılavuzu, plazmadan gelen tüm ışığı geçirir.

2012'de Topanga Technologies , katı hal radyo frekansı (RF) sürücüsü tarafından çalıştırılan bir dizi gelişmiş plazma lambasını (APL) piyasaya sürdü ve böylece 127 ve 230 volt sistem gücü ve sistem verimliliği ile magnetron tabanlı sürücülerin sınırlı ömrünün üstesinden geldi. 96 ve 87 lümen /watt, yaklaşık 70'lik bir CRI ile.

Birkaç şirket bu teknolojiyi lisansladı ve LED aydınlatma uygulanabilir bir etkinlik çözüm noktasına ulaşmadan önce aydınlatma güçlendirme ve yükseltmeleri için uygulanabilir enerji tasarrufu çözümü haline geldi. 400 watt, 750 watt ve 1000 watt metal halide ve yüksek basınçlı sodyum sistemlerinin yerini alan dünya çapında karayolu ve yüksek direk uygulamalarında yaygın olarak kullanılmıştır. Işık yayan plazma (LEP) çözümü, HID muadillerinden çok daha yüksek bir lümen yoğunluğu, yaklaşık %50 güç azalması sunduğundan ve soğuk ya da sıcak vuruştan yaklaşık 45-60 saniye içinde tam yoğunlukta olabildiğinden harikaydı. HID öncülleri.

Plazma lambaları

1981'de yapılan 5 KW'lık bir Sovyet plazma ksenon lambası. İçteki beyaz spiral boru soğutma içindir.

Plazma lambaları, radyo frekansı (RF) gücü kullanarak kapalı şeffaf bir brülör veya ampul içinde bir plazmayı uyararak ışık üreten bir ışık kaynakları ailesidir . Tipik olarak, bu tür lambalar bir soy gaz veya bu gazların bir karışımını ve metal halojenürler , sodyum , cıva veya kükürt gibi ek malzemeler kullanır . Elektrik alanını sınırlandırmak ve plazmaya odaklamak için bir dalga kılavuzu kullanılır . Çalışma sırasında gaz iyonize olur ve elektrik alanı tarafından hızlandırılan serbest elektronlar gaz ve metal atomlarıyla çarpışır. Gaz ve metal atomlarının etrafında dönen bazı elektronlar bu çarpışmalar tarafından uyarılır ve onları daha yüksek bir enerji durumuna getirir. Elektron orijinal durumuna geri döndüğünde , dolgu malzemelerine bağlı olarak görünür ışık veya ultraviyole radyasyon ile sonuçlanan bir foton yayar .

İlk plazma lambası, Fusion UV tarafından geliştirilen, argon ve cıva buharı ile doldurulmuş bir ampule sahip bir ultraviyole kürleme lambasıydı . Bu lamba, Fusion Systems'ın argon ve kükürtle dolu bir ampulü bombalamak için içi boş bir dalga kılavuzu aracılığıyla mikrodalgaları konsantre eden kükürt lambasını geliştirmesine yol açtı .

Geçmişte, mikrodalgaları üreten magnetron , elektrotsuz lambaların güvenilirliğini sınırladı. Katı hal RF üretimi çalışır ve uzun ömür sağlar. Bununla birlikte, RF üretmek için katı hal çipleri kullanmak, şu anda bir magnetron kullanmaktan yaklaşık elli kat daha pahalıdır ve bu nedenle yalnızca yüksek değerli aydınlatma nişleri için uygundur. Dipolar of Sweden, magnetronların ömrünü 40.000 saatin üzerine çıkarmanın, düşük maliyetli plazma lambalarını mümkün kılmanın mümkün olduğunu gösterdi. Plazma lambaları şu anda Ceravision ve Luxim tarafından üretilmekte ve Topanga Technologies tarafından geliştirilmektedir.

Ceravision , yüksek avlu ve sokak aydınlatma uygulamalarında kullanılmak üzere Alvara ticari adı altında kombine bir lamba ve armatür üretmiştir . Plazmadan gelen tüm ışığın geçmesi için entegre bir brülöre sahip optik olarak net bir kuvars dalga kılavuzu kullanır. Küçük kaynak, aynı zamanda, tipik HID bağlantı parçaları için %55 ile karşılaştırıldığında, armatürün mevcut ışığın %90'ından fazlasını kullanmasını sağlar. Ceravision, piyasadaki herhangi bir aydınlatma armatürü arasında en yüksek Armatür Verimlilik Derecesine (LER) sahip olduğunu ve ilk yüksek verimli plazma (HEP) lambasını yarattığını iddia ediyor . Ceravision , gerekli RF gücünü üretmek için bir magnetron kullanır ve 20.000 saatlik bir ömür iddia eder.

Luxim'in LIFI lambası, RF watt başına 120 lümen talep eder (yani elektrik kayıplarını hesaba katmadan önce). Lamba kullanılmıştır Robe aydınlatma 'ın ROBIN 300 Plazma Nokta hareketli kafa ışık . Aynı zamanda artık üretimi durdurulan bir dizi Panasonic arkadan projeksiyonlu TV'de de kullanıldı.

Manyetik indüksiyon lambaları

İki turlu primerli harici kapalı çekirdekli indüksiyon lambası
Bir Philips QL indüksiyon aydınlatma sistemi, burada (A) Boşaltma kabı , (B) Güç kuplörlü boru ve (C) Elektronik balast .

Enerjiyi cıva buharına bağlama yönteminin yanı sıra , bu lambalar geleneksel floresan lambalara çok benzer . Boşaltma kabındaki cıva buharı, kısa dalgalı ultraviyole ışık üretmek için elektriksel olarak uyarılır , bu da daha sonra iç fosforları uyararak görünür ışık üretir. Halk tarafından hala nispeten bilinmemekle birlikte, bu lambalar 1990'dan beri mevcuttur. Akkor lamba veya geleneksel floresan lambaların aksine , cam ampulün içine elektrik bağlantısı yoktur ; Enerji transfer yoluyla yalnızca tarafından cam zarf elektromanyetik indüksiyon . İki ana tip manyetik indüksiyon lambası vardır: harici göbekli lambalar ve dahili göbekli lambalar. İlk ticari olarak temin edilebilen ve hala yaygın olarak kullanılan endüksiyon lambası şekli, dahili çekirdek tipidir. Daha sonra ticarileşen dış çekirdek tipi daha geniş bir uygulama alanına sahiptir ve yuvarlak, dikdörtgen ve "zeytin" form faktörlerinde mevcuttur.

Harici göbekli lambalar, temel olarak, deşarj tüpünün bir kısmına sarılmış manyetik çekirdekli floresan lambalardır. Çekirdek genellikle demir oksit ve diğer metalleri içeren seramik bir malzeme olan ferritten yapılır . Harici göbekli lambalarda, elektronik balast adı verilen özel bir güç kaynağından gelen yüksek frekanslı enerji , cam tüpün bir bölümünün dışına yerleştirilmiş toroidal bir ferrit çekirdeğin etrafına bir bobine sarılmış tellerden geçer . Bu, ferrit çekirdek içinde yüksek frekanslı bir manyetik alan oluşturur. Yana manyetik geçirgenlik ferritin yüksek çevreleyen hava ya cam ve ferrit çekirdeğin daha yüzlerce kez ya da binlerce olduğu manyetik alan için kapalı bir yol sağlar, ferrit çekirdek neredeyse tüm manyetik alanın içerir.

Dahili endüktör lambadan kesit

Faraday'ın indüksiyon yasasını takiben , çekirdekteki zamanla değişen manyetik alan, zamanla değişen manyetik alanı çevreleyen herhangi bir kapalı yolda zamanla değişen bir elektrik voltajı üretir. Boşaltma borusu, ferrit çekirdeğin etrafında böyle bir kapalı yol oluşturur ve bu şekilde, çekirdekteki zamanla değişen manyetik alan , boşaltma borusunda zamanla değişen bir elektrik alanı oluşturur . Manyetik alanın boşaltma borusuna nüfuz etmesine gerek yoktur. Zamanla değişen manyetik alan tarafından üretilen elektrik alanı, cıva nadir gaz deşarjını tahrik eder, aynı şekilde deşarj, geleneksel bir flüoresan lambadaki elektrik alanı tarafından sağlanır. Ferrit çekirdek, çekirdek ve deşarj üzerindeki birincil sargı bir transformatör oluşturur ve deşarj bu transformatörde bir dönüşlü ikincildir.

Boşaltma tüpü, argon ve cıva buharı gibi nadir bulunan bir gazın düşük basıncını içerir . Cıva atomları, bir damla sıvı cıva veya cıva ve bizmut , kurşun veya kalay gibi diğer metallerin yarı katı bir karışımı ile sağlanır . Amalgamdaki sıvı cıva veya cıvanın bir kısmı buharlaşarak cıva buharını sağlar. Elektrik alanı, serbest elektronlar üretmek için bazı cıva atomlarını iyonize eder ve daha sonra bu serbest elektronları hızlandırır. Serbest elektronlar cıva atomlarıyla çarpıştığında, bu atomlardan bazıları elektronlardan enerji emer ve daha yüksek enerji seviyelerine "uyarılır". Kısa bir gecikmeden sonra, uyarılmış cıva atomları kendiliğinden orijinal düşük enerji durumlarına gevşer ve fazla enerjili bir UV fotonu yayar . Geleneksel bir flüoresan tüpte olduğu gibi, UV fotonu gazın içinden dış ampulün içine yayılır ve bu yüzeydeki fosfor kaplama tarafından emilir ve enerjisini fosfora aktarır. Fosfor daha sonra orijinal, daha düşük enerji durumuna gevşediğinde, görünür ışık yayar. Bu şekilde UV fotonu, tüpün iç kısmındaki fosfor kaplama tarafından görünür ışığa dönüştürülür . Lambanın cam duvarları UV fotonlarının emisyonunu engeller çünkü sıradan cam 253.7 nm ve daha kısa dalga boylarında UV radyasyonunu bloke eder.

Dahili çekirdek formunda (şemaya bakınız), bir cam tüp (B) boşaltma kabının (A) altından ampul yönünde çıkıntı yaparak bir yeniden giriş boşluğu oluşturur. Bu tüp, silindirik bir ferrit çekirdek üzerine sarılmış bir bobinden oluşan, güç kuplörü adı verilen bir anten içerir . Bobin ve ferrit, enerjiyi lambanın iç kısmına bağlayan indüktörü oluşturur.

Anten bobinleri , yüksek frekans üreten elektronik balasttan (C) elektrik gücü alır . Kesin frekans lamba tasarımına göre değişir, ancak popüler örnekler 13.6 MHz , 2.65 MHz ve 250 kHz'dir. Balasttaki özel bir rezonans devresi, bir gaz deşarjını başlatmak için bobin üzerinde bir ilk yüksek voltaj üretir; daha sonra voltaj normal çalışma seviyesine düşürülür.

Sistem bir türü olarak görülebilir transformatörün birincil bobini ve oluşturma gücü bağlayıcısının (indüktör) ile birlikte, gaz tahliye arkı oluşturma ampul tek edecek ikincil bobini ve yük transformatörünün. Balast şebeke elektriğine bağlıdır ve genellikle 50 veya 60 Hz frekansında 100 ila 277 VAC arasındaki voltajlarda veya pille beslenen acil durum ışık sistemleri için 100 ila 400 VDC arasındaki voltajlarda çalışacak şekilde tasarlanmıştır . Düşük voltajlı modellerde birçok balast mevcuttur, bu nedenle acil aydınlatma amacıyla veya yenilenebilir enerji ( güneş ve rüzgar ) ile çalışan sistemlerle kullanım için piller gibi DC voltaj kaynaklarına da bağlanabilir .

Diğer konvansiyonel gaz deşarjlı lambalarda elektrotlar , ömrü en kısa olan ve lamba ömrünü ciddi şekilde sınırlayan kısımdır. Bir indüksiyon lambasının elektrotları olmadığı için daha uzun bir hizmet ömrüne sahip olabilir. Ayrı balastlı endüksiyon lamba sistemleri için hizmet ömrü 11.4 yıl sürekli çalışma olan 100.000 saate kadar çıkabilir. Entegre balastlı indüksiyon lambaları için kullanım ömrü 15.000 ila 50.000 saat aralığındadır. Balastın bu kadar uzun bir hizmet ömrü elde etmesi için son derece yüksek kaliteli elektronik devrelere ihtiyaç vardır . Bu tür lambalar tipik olarak ticari veya endüstriyel uygulamalarda kullanılır. Tipik olarak, işletme ve bakım maliyetleri, endüstride ortalama 100.000 saatlik yaşam döngüsü ve beş ila on yıllık garantileri nedeniyle indüksiyonlu aydınlatma sistemleri ile önemli ölçüde daha düşüktür.

Avantajlar

Big Ben'in bulunduğu Londra'nın simgesi saat kulesi . Saat yüzü elektrotsuz lambalarla aydınlatılır.
  • Elektrotların olmaması nedeniyle uzun ömür – açıkçası, lamba üzerinde neredeyse sınırsızdır ancak lamba modeline ve kullanılan elektronik aksamın kalitesine bağlı olarak 25.000 ila 100.000 saat arasındadır, 1970'lerin düşük kaliteli LED'leriyle karşılaştırılabilir;
  • 62 ile 90 lümen/watt arasında yüksek enerji dönüşüm verimliliği (yüksek güçlü lambalar daha fazla enerji verimlidir);
  • Tipik olarak %95 ile %98 arasında verimli olan yüksek frekanslı elektronik balastların düşük kaybı nedeniyle yüksek güç faktörü ;
  • Filament buharlaşması ve tükenmesi olmadığından, diğer lamba türlerine kıyasla minimum lümen amortismanı (yaşla birlikte azalan ışık çıkışı);
  • Cıva buharlı lamba , sodyum buharlı lamba ve metal halide lamba gibi ticari-endüstriyel aydınlatma uygulamalarında kullanılan çoğu HID lambasının aksine "anında açılır" ve sıcak yeniden vuruş ;
  • Endüksiyon lambaları, uzun ömürleri nedeniyle çoğu geleneksel aydınlatmaya göre çalışma saatinde daha az enerji ve daha az cıva kullandığından çevre dostudur. Cıva, lamba kırıldığında veya kullanım ömrü sonunda geri dönüştürüldüğünde kolayca geri kazanılabilen katı bir formdadır.

Dezavantajları

  • Yüksek frekanslı balastlar kullanan bazı dahili endüktör lambalar, radyo iletişimini engelleyebilecek radyo frekansı paraziti (RFI) üretebilir . Daha yeni harici indüktör tipi lambalar, genellikle FCC veya diğer sertifikalara sahip düşük frekanslı balastlar kullanır , bu nedenle RFI yönetmeliklerine uygunluk önerir.
  • Bazı indüksiyon lambaları, çevreye salındığında oldukça zehirli olan cıva içerir.

Ayrıca bakınız

Referanslar

Dış bağlantılar