kén lámpa
Felfedezések gyakran a feltalálók, amikor nézi a problémát szokatlan, nem várt mellékhatásokat. Áttörés megoldás előírhatja olyan megközelítést, amely ellentétes a hagyományos bölcsesség. Különösen, a fejlesztés a kénsav kisülőlámpa mikrohullámú teljesítmény egy ilyen példa.
Érvényes Az megpróbálja felfedezni a fényforrások kéntartalmú készült hosszú megjelenése előtt kénsav lámpák, de nem hozott semmit, és értékelték az ígérő. Azt gondolták, hogy például a kén hozzáadása kisülési - töltésű elem - vezethet megszüntetését kisülés (valószínűleg számos ismert úgynevezett szigetelő gázt - SF6 töltésű gáz, amely megakadályozza, hogy a fejlődés egy hatalmas ív áram megszakító.). A fő probléma ebben a tekintetben, hogy a kén - reakcióképes elem, amely magas hőmérsékleten gyors erózióját okozhatja az elektródák. Ezen túlmenően, a hatékonysága kén kisülések ezekben az első kísérletekben kicsi volt elég.
Kén (sokáig a kénsav lámpa) felhívja a figyelmet a fizikus úgy, hogy az első kisnyomású kisülő vizsgálatok kimutatták egy jelölt S2 molekulák sugárzás a közeli ultraibolya tartományban 2800-4000 Å [1, 2]. Nyilvánvaló, hogy azt lehet feltételezni, hogy a kén váltja higany fénycsövek.
Kén lenne egy jó jelölt, mint kibocsátó a közeli UV-spektrum különböző okok miatt. Így a teljes gőznyomása a molekulák Sn (n = 8, 2 ... 7) -re változik, 10 -7 Torr hőmérsékleten 276 K
1 torr 462 K [3]. Ezért hőmérsékleten 160-200 ° C lehet kedvező feltételeket teremtett kisnyomású kisülést - a saját felszívódását a sugárzás ebben az esetben kicsi. Továbbá, a sugárzás tartománya 2800-4000 Å tökéletes izgalmas a foszfor, tekintettel az alacsony veszteség az átalakulás ez a sugárzás a látható fény (az úgynevezett Stokes veszteség). Végül, kéngőzt alig kölcsönhatásba kvarc kisülési csövek.
Meg kell jegyezni, hogy még hőmérsékleteken
160-200 ° C, az egyensúlyi nyomás S2 molekulák. általánosságban elmondható, hogy elhanyagolható. Például, szobahőmérsékleten pár lényegében S8 gyűrűk [4]. Hőmérsékleten
160 ° C A kéngőzt alávetni állapotváltozásokat - a gyűrű szakadt S8 (S8 nyílt láncú formában), de az egyensúlyi frakció S2 molekulák még mindig nagyon kicsi - sokkal kisebb, mint 10 -3. Még hőmérsékleten körülbelül 200 ° C-pár lényegében molekuláris láncok S8. S7. S6 és S5. De a gázkisülés ezeknek a nyílt láncú szétesnek ütközések elektronok a S2-molekula. és ők vannak többségben a mentesítési sugárzás.
Energiaátalakítási hatásfok egy kisülési optikai emissziós (a kísérletben használtunk egy nagyfrekvenciás (10,6 MHz) gerjesztés a kisülési) mértük, például az [5]. Sajnos, ez bizonyult elég alacsony - az UV-sugárzás maximális (azaz, az optimális kisülési feltételek mellett) alakítottuk át csak 13% a bejövő energiát. Érdekes, speciálisan gyártott elektródák (speciális acél, bevont réz vagy platina) is vizsgáltuk, DC mentesítést [6]. Azonban ebben az esetben az elért maximális hatékonyságot találták, hogy csak 17%.
Például, az 1. ábra a emissziós spektruma a kisülési cső DC a belső átmérő 20 mm, argon, mint a puffer gáz [6].
Ábra. 1. Az emissziós spektrum a kén-argon kisülési áramerősség mellett 117 mA
Emlékezzünk, hogy a feltételek jellemző fénycsövek, például emissziós vonalak körül 2536 A jelentése 60% az energia letétbe a kisülés. Amint az 1. ábrából látható, a maximális kén-argon kisülési emisszió körülbelül 3100 Å. Feltételezve, hogy minden a sugárzás koncentrálódik tartományban 3200-3300 Å, megkapjuk a lehető legnagyobb csökkenését Stokes veszteséget 3300/2536 = 1,3. Így, hogy megfeleljen a teljesítmény higany-argon kisülés, a kén-argon kisülés van szükség hatékonysága mintegy 45%, ami sokkal nagyobb, mint az elért az első kísérletek értékét.
Ábra. 2. Példák az emissziós spektruma a különböző lámpák
Ábra. 3. Lighting átmenet az épületek között az Egyesült Államok Energiaügyi Minisztériuma Washington, DC
A készülék kénsav lámpák, általánosságban elmondható, hogy meglehetősen bonyolult. Vázlatosan ez a 4. ábrán látható.
Ábra. 4. Fő komponensek kénsav lámpa
A fény forrása sugárzás-ció kvarc gömb alakú bura töltjük Nye kénport és semleges kiegyenlítő gáztöltet. Emitting kisülés elegyében kén gőz, valamint a puffer gáz (általában argon) gerjesztik mikrohullámokkal-sugárzás a magnetron VYM hűteni speciális ventilátor. A bura átmérője 30-50 mm van zárva a kialakított üregbe a dróthálót. A magnetron keresztül rádiófrekvenciás (lényegében a hazai mikrohullámú sütők) mikrohullámú 2,45 GHz frekvencián van betáplálva az üregrezonátor. Ez a sugárzás gerjeszti a kisülés a bura, ami a puffer gáz, és a lombikot melegítjük felváltva melegítéssel és elpárolgó kén. Ezután képződött izzó plazma térfogat határozza meg olyan sugárzást, amely lényegében csak a kén gőz.
Mivel a hő igen jelentős (bulb fal hőmérséklete elérheti az 1000 ° C-on), megköveteli, hogy a kényszerített-Okhla ábrázolások. Ezt úgy érik el a lombik forgatásával használva egy elektromos motor, és a légáramlás.
A burát általában helyezni a hangsúly a parabolikus reflektor. Emitting izzó típusú lámpák a rács kénsav rezonátor az 5. ábrán látható a rezonátor (ebben az esetben a henger alakú) kell három feladatot - alkotnak egy bizonyos üzemmódban az elektromágneses hullámok, hogy átlátszatlan, hogy mikrohullámú sugárzás, és biztosítanak egy minimális, az optikai sugárzás veszteségek. Összefoglalva, a lámpa működési hőmérséklet-tartomány -20 ... 60 ° C-on [10].