Плазменные осветительные системы на основе серной лампы. PLS-лампы, плазменные прожекторы

В последнее время, наряду со светодиодными светильниками, начинают широко внедряться и другие современные системы освещения, созданные на основе плазменной лампы PLS.  Принцип ее  работы  состоит в том, что в стеклянной колбе при повышенной температуре в парах серы и аргона возникает плазма, которая излучает поток света. Плазменные светильники отлично подходят для уличного освещения.

История разработки светильника на основе серной лампы

Возникновение идеи использования плазмы для создания светового потока принадлежит великому ученому Николе Тесле, который еще в 1894 году показывал стеклянный шар с прыгающими в нем молниями. К его идее вернулись в следующем веке, когда американцы в 1990 году создали первую плазменную лампу.

Одновременно с ними над этим устройством работали в России, Китае, Корее.

Однако технические трудности и высокая дороговизна такого устройства привели к тому, что, в конце концов, в мире остался всего один производитель светильников на серной лампе – это корейская компания LG. В частности, ее успех был связан с тем, что эта компания имела большой опыт в разработке магнетрона, одного из наиболее дорогостоящих компонентов осветительной системы на серной лампе. Компании помогло то, что магнетроны подобного типа в большом количестве использовались в микроволновых печах марки LG.

Серная лампа

Устройство и принцип работы лампы PLS

PLS лампа представляет собой источник света. Эта лампа состоит из стеклянной колбы, в которую помещается небольшое количество серы и газ аргон. Кроме того, в колбу могут прибавляться добавки различных веществ, которые влияют на цветность излучаемого света. Для создания внутри колбы сверхвысокочастотного (СВЧ) электрического поля используется генератор этого поля – магнетрон. Для питания магнетрона используется специальный блок питания, подключаемый к электрической сети. Для предотвращения помех от СВЧ излучения стеклянная колба помещается в специальный сетчатый резонатор, который является экраном для электромагнитных волн и прозрачен для света. Для фокусировки луча света используется рефлектор, принцип действия которого описан здесь.

Схема устройства серной лампы: 1 — Блок питания, управления и контроля. 2 — Магнетрон. 3 — Волновод. 4 — СВЧ-возбудитель. 5 — Электродвигатель горелки. 6 — Вентилятор. 7 — Корпус лампового модуля. 8 — Горелка. 9 — Сетка. 10 — Отражатель.

Генерируемая с помощью магнетрона СВЧ энергия поступает в колбу по волноводной линии передачи. При воздействии СВЧ поля газы серы в аргоне ионизируются. После достижения в течение 10-15 секунд необходимой температуры в колбе, газ переходит в состояние плазмы. Эта плазма излучает свет.

Благодаря полиморфизму серы спектр ее излучения носит не обычный линейчатый, а непрерывный характер. Этот спектр полностью соответствует видимому человеком.

При работе лампы для ее равномерного прогрева ее необходимо вращать. В противном случае при перегреве сера теряет свойства полиморфизма, и спектр излучаемого света станет линейчатым. Для исключения перегрева лампы она обдувается воздухом.

В случае отключения источника питания и пропадания плазменного излучения для повторного включения лампа должна охладиться в течение 5 минут. После снижения внутренней температуры до некоторого порога, она может быть вновь зажжена.

Области применения систем освещения на PLS лампе

Благодаря тому, что светильники на PLS лампе создают большой световой поток, они могут использоваться для освещения больших пространств. Такие источники используются при освещении торговых, спортивных помещений, складов, больших промышленных помещений, ангаров. В этом они соперничают с промышленными светодиодными светильниками, о которых читайте тут.

Освещение строительной площадки плазменными прожекторами

Плазменные светильники наружного освещения могут быть использованы также для подсветки улиц, зданий, флагштоков, различных щитов с рекламой. Освещение такими системами востребована при телевизионных съемках каких-либо мероприятий, так как равномерный спектр и отсутствие пульсаций освещения позволяет получать высококачественное телевизионное изображение.

В продаже имеются, в основном, системы освещения на серной лампе двух типов – светильники и прожектора. Светильники предназначены для освещения внутри помещений большого объема. Например, потолочные или настенные светильники. Светильники на серной лампе могут быть использованы и для уличного освещения. Прожектора на серной лампе, как правило, используются для уличной подсветки. Поэтому степень защиты у прожекторов выше, чем у светильников, располагаемых в закрытых помещениях. Светильники и прожектора питаются от сети 220В. Мощность потребления у этих приборов может лежать в пределах от 700 до 1500 Вт, а вес быть около 20 кг.

Основная часть веса PLS светильника приходится на магнетрон и его блок питания.

Светильники на PLS лампе являются наиболее приемлемыми источниками света при выращивании растений в условиях отсутствия или недостатка солнечного света. Это связано со спектром излучения, о чем подробнее в этой статье. Как уже говорилось ранее, спектр PLS лампы является наиболее близким, по сравнению с другими источниками искусственного света, к спектру естественного света. Благодаря этому многие эксперты считают светильники на PLS лампе очень полезными для теплиц.

Преимущества и недостатки систем освещения на PLS лампе

Преимущества светильников на PLS лампе следующие:

• наличие сплошного спектра;
• большой коэффициент цветопередачи;
• большой коэффициент светоотдачи (80-90 лм/ватт);
• отсутствие пульсаций в спектре света;
• большой срок службы;
• экологичность.

Светильники на PLS лампе можно сравнить с аналогами, например, газоразрядными галогенными лампами.

Спектр галогенной лампы является линейчатым и поэтому предметы в ее освещении кажутся искаженными. Спектр PLS лампы непрерывный, при этом, 73% излучения лежит в видимом диапазоне спектра, 20% — в ИК диапазоне, и всего 1% — в наиболее неприятном для человека ультрафиолетовом диапазоне.

По светоотдаче галогенные лампы также уступают серным лампам, и их показатель по светоотдаче начинается с 60 люмен/ватт.

Галогенная лампа содержит пары ртути, а серная лампа не содержит никаких вредных примесей. Поэтому для такой лампы нет проблем при утилизации.

Освещение плазменными прожекторами горнолыжного комплекса

Из-за отсутствия электродов надежность серных ламп значительно выше надежности галогенных и наработка на отказ у них составляет 50 тысяч часов. У галогенных ламп этот показатель равен всего 15-20 тысячам часов.

К недостаткам светильников на серной лампе относится сложность их конструкции. Такая сложность пока не позволяет разработать светильник на серной лампе малой мощности.