유황등

Sulfur lamp

유황램프(또한 유황램프)는 마이크로파 방사선에 의해 들뜬 유황 플라즈마에 의해 빛이 발생하는 매우 효율적인 풀 스펙트럼 무전극 조명 시스템입니다.플라즈마 램프의 특정 유형으로, 가장 현대적인 것 중 하나입니다.이 기술은 1990년대 초에 개발되었지만, 처음에는 매우 유망해 보였지만, 1990년대 후반에는 상업적으로 유황 조명이 실패했다.2005년부터 램프가 다시 상업용으로 제조되고 있다.

패러데이 케이지 내 유황램프, 전자레인지로부터의 마이크로파 방사선 누출을 방지하기 위해 필요한 램프

메커니즘

유황 램프는 얇은 유리 스핀들 끝에 유황 분말과 아르곤 가스가 몇 밀리그램 함유된 골프공 크기(30 mm)의 용융 석영 전구로 구성됩니다.전구는 전자레인지 공진 철망 케이지에 들어 있습니다.가정용 전자레인지와 같은 마그네트론은 2.45GHz 전자레인지로 도파관을 통해 전구를 폭파합니다.극초단파 에너지는 가스를 5기압까지 들뜨게 하고, 이는 황을 극단적으로 가열하여 넓은 면적을 밝힐 수 있는 밝게 빛나는 플라즈마를 형성합니다.전구가 상당히 가열되기 때문에 녹지 않도록 강제 공기 냉각을 제공해야 할 수도 있습니다.전구는 보통 모든 빛을 한 방향으로 향하게 하기 위해 포물선 반사체의 초점에 놓입니다.

유황은 금속 전극과 빠르게 반응하여 파괴되기 때문에 전통적인 전극을 사용하여 유황을 자극하는 것은 불가능할 것이다.코팅된 전극을 사용하기 위해 출원 중인 특허는 다음 미래 전망에서 논의됩니다.전극이 없기 때문에 기존 램프에 사용된 것보다 훨씬 다양한 발광 물질을 사용할 수 있습니다.

전구의 설계 수명은 약 60,000시간입니다.마그네트론의 설계 수명은 독일/영국 플라즈마 인터내셔널에 의해 개선되어 같은 기간 동안 지속될 수 있습니다.

유황 램프의 예열 시간은 주변 온도가 낮은 경우에도 형광등을 제외하고 다른 가스 방전 램프보다 현저히 짧습니다.20초 이내에 최종 광속의 80%에 도달하며, 전원 차단 후 약 5분 후에 램프를 재가동할 수 있습니다.

최초의 시제품 램프는 5.9kW 유닛이었고 시스템 [1]효율은 와트당 80루멘이었습니다.최초의 생산 모델은 와트당 96.4루멘이었습니다.이후 모델에서는 냉각 팬을 제거하고 광효율을 [2]와트당 100루멘으로 개선할 수 있었습니다.

발광 품질

황 플라즈마는 주로 분자 방출을 통해 빛을 내는 이합체 분자(S2)로 구성됩니다.원자 방출과는 달리 방출 스펙트럼은 가시 스펙트럼 전체에 걸쳐 연속적이다.방출되는 방사선의 73%가 가시 스펙트럼에 있으며, 적외선은 소량이고 자외선은 1% 미만이다.

스펙트럼 출력은 510나노미터에 도달하여 빛을 녹색으로 물들인다.상관된 색 온도는 약 6000 켈빈이고 CRI는 79입니다.램프는 조도에 영향을 주지 않고 15%까지 어두워질 수 있습니다.

마젠타 필터를 사용하면 빛이 더 따뜻한 느낌을 받을 수 있습니다.그러한 필터는 워싱턴 D.C.[3]에 있는 국립 항공 우주 박물관의 램프에 사용되었다.

전구에 다른 화학 물질을 첨가하면 색 표현이 개선될 수 있습니다.브롬화칼슘(CaBr2)이 첨가된 유황등 전구는 625nm에서 [4]비슷한 스펙트럼과 적색 파장의 스파이크를 생성한다.출력 [5][6][7]스펙트럼을 수정하기 위해 요오드화 리튬(LiI) 및 요오드화 나트륨(NaI)과 같은 다른 첨가제를 사용할 수 있습니다.

역사

이 기술은 1990년 엔지니어 마이클 유리, 물리학자 찰스 우드, 그리고 그들의 동료들에 의해 고안되었다.미국 에너지부의 지원을 받아 1994년 Fusion Systems Corporation의 Fusion UV 사업부의 자회사 메릴랜드주 Rockville의 Fusion Lighting에 의해 더욱 개발되었습니다.그 기원은 반도체와 인쇄업계의 자외선 경화에 사용되는 마이크로파 방전 광원에 있다.Fusion UV 사업부는 Spectris plc에 매각되었고, 나머지 Fusion Systems는 나중에 Eaton Corporation에 인수되었다.

생산 모델은 1994년 Solar 1000과 1997년 Light Drive 1000 두 모델만 개발되었습니다.

이 램프의 생산은 [8]1998년에 종료되었다.Fusion Lighting은 약 9000만달러의 벤처 캐피털을 소비한 후 2003년 2월에 MD 소재지인 Rockville을 폐쇄했습니다.이들의 특허는 LG그룹에 라이선스됐다.인터넷 아카이브에는 Fusion Lighting의 폐지된 웹사이트 복사본이 있습니다.그들의 램프는 전 세계 100개 이상의 시설에 설치되었지만, 많은 램프는 이미 제거되었다.

2001년 중국 닝보의 닝보유허신광원(Ningbo Youhe New Ltd.이 회사의 웹사이트는 더 이상 온라인 상태가 아니어서 폐업할 수도 있지만, 이러한 램프에 대한 정보는 인터넷 아카이브에 보관된 복사본에서 확인할 수 있습니다.

2006년에 LG전자는 플라즈마 조명 시스템이라고 불리는 유황 램프의 생산을 시작했다.

유황 램프는 2010년대에 하이브 라이팅에 의해 와스프 1000으로 생산되었다.글라스 전구를 둘러싼 메시로 식별할 수 있습니다.그것은 나중에 중단되었다.

전자파 간섭

이러한 램프의 마그네트론은 2.4GHz 무선 스펙트럼에서 전자파 간섭을 일으킬 수 있습니다.이 스펙트럼은 북미에서 Wi-Fi, 무선 전화 및 위성 라디오에서 사용됩니다.Sirius와 XM 위성 라디오는 방송 간섭을 우려하여 Fusion Lighting이 램프의 전자파 방출을 99.9% 줄일 수 있도록 미국 연방 통신 위원회(FCC)에 청원했습니다.2001년 Fusion Lighting은 전자파 방출을 95% 줄이기 위해 램프 주변에 금속 차폐를 설치하기로 합의했습니다.

2003년 5월 FCC는 2.45GHz에서 작동하는 무선 주파수 조명에 대해 대역 외 방출 한도를 정의하는 절차를 종료했습니다.이는 절차 기록이 구식이 되어 Fusion Lighting이 [9]이러한 램프에 대한 작업을 중단했기 때문입니다.주문은 다음과 같이 종료되었습니다.

따라서 2.45GHz 대역의 모든 RF 라이트의 작동을 금지하는 위성무선라이선스로부터의 요청 완화는 거절합니다.이는 요청된 금지조치가 매우 중요하며 상황에 따라 보증되지 않는다는 것을 알 수 있기 때문입니다.2.45GHz 대역에서 RF 라이트를 조작하여 위성 라디오 수신기에 유해한 간섭을 일으킬 우려가 있는 경우, 기존의 제한이 불충분하다고 판명된 경우, 그 때 적절한 조치를 취합니다.

환경 문제

형광등이나 고강도 방전등과 달리 유황등은 수은을 포함하지 않는다.따라서 유황 램프는 환경에 위협이 되지 않으며 특별한 [citation needed]폐기가 필요하지 않습니다.또한 유황 램프를 사용하면 조명에 필요한 총 에너지량을 줄일 수 있습니다.

배광 시스템

하나의 전구에서 발생하는 빛의 양은 매우 크기 때문에 보통 램프에서 멀리 떨어진 부분에 빛을 분배해야 합니다.가장 일반적으로 사용되는 방법은 광파이프입니다.

라이트 파이프

주요 기사:광관
워싱턴 D.C.에 있는 미국 항공 우주 박물관 천장에 광파이프가 달린 유황 램프.

3M 광파이프는 3M이 개발한 길고 투명한 중공 원통형이며, 길이 [10]전체에 걸쳐 균등하게 빛을 분배합니다.광파이프는 최대 40m(130ft)의 길이가 될 수 있으며 짧은 모듈형 유닛에서 현장에서 조립됩니다.광파이프는 유황 램프의 포물선 반사경에 부착되어 있습니다.짧은 파이프의 경우 반대쪽 끝에 미러가 있고 긴 파이프의 경우 양 끝에 램프가 있습니다.라이트 파이프의 전체적인 외관은 거대한 크기의 형광 튜브와 비교되어 왔습니다.광파이프가 달린 유황 램프 한 개가 수십 개의 HID 램프를 대체할 수 있습니다.국립항공우주박물관에서는 각각 27미터(89피트)의 파이프를 가진 3개의 램프가 94개의 HID 램프를 대체하면서 [3]전달되는 빛의 양을 크게 증가시켰습니다.

램프의 수가 크게 감소하면 유지보수가 단순해지고 설치 비용이 절감될 수 있지만 조명이 중요한 영역을 위한 백업 시스템이 필요할 수도 있습니다.광파이프를 사용하면 램프의 열이 문제가 될 수 있는 장소로부터 멀리 떨어져 유지보수를 위해 쉽게 접근할 수 있는 장소에 램프를 설치할 수 있습니다.

보조 리플렉터

반사경 포함 유황등

2차 리플렉터는 램프의 포물선 모양의 1차 리플렉터에서 나오는 빛의 경로에 직접 배치된 미러 표면을 가진 구조물이다.2차 반사기는 빛을 분해하여 원하는 곳으로 향하게 하는 복잡한 형상을 가질 수 있습니다.그것은 사물을 비추거나 일반적인 조명을 위해 빛을 확산시킬 수 있다.

스웨덴 순즈발 인근 순즈발-헤르뇌샌드 공항에서는 30m 높이의 타워에 설치된 유황 램프로 비행장 조명이 제공됩니다.램프는 위쪽으로 향하며 날개 모양의 2차 반사체에 빛을 비추고 빛을 확산시켜 아래로 향하게 합니다.이러한 방식으로 램프 하나가 30x80m(100x260ft) 영역을 조명할 수 있습니다.

덴마크 에너지 회사인 동 에너지 본사에서는 하나의 유황 램프가 수많은 반사체와 확산기에 빛을 전달하여 현관 홀과 건물 밖의 여러 조각상을 비추고 있습니다.

스웨덴 룬드에 있는 대학병원 입구에는 천장의 2차 반사체가 반사율이 높은 필름으로 덮여 있지만 눈부심을 피할 수 있도록 형성되어 있습니다.또한 이러한 필름은 빔을 분할하는 미세 진동 표면 구조를 가지고 있기 때문에 글레어 문제가 발생할 위험이 더욱 감소합니다.반사체가 광원을 들여다보는 사람의 눈에서 멀리 떨어진 곳으로 이동한다는 사실은 눈부심 [11]문제를 더욱 제거하는 데 도움이 됩니다.

간접 조명

간접 고정 장치는 대부분의 광속을 천장을 향해 위로 향하게 합니다.반사율이 높은 천장은 실내 공간의 확산, 저휘도, 고화질 조명의 2차원으로 기능할 수 있습니다.간접 조명의 주요 장점은 간접 눈부심 가능성을 크게 줄이고 직접 선원을 [12]볼 수 없다는 것입니다.

새크라멘토 시영 유틸리티 지구(SMUD) 본사 건물에서는 독립형 키오스크 꼭대기에 유황 램프 2개가 설치됐다.4.2미터(13피트 9인치) 높이의 천장은 높은 반사율(90%)의 흰색 방음 천장 타일로 개조되었습니다.램프는 빛을 위로 향하게 하고, 간접적인 빛을 제공하면서 천장에 반사됩니다.다양한 반사기 [13]요소를 선택하여 좁은 빔, 중간 빔 또는 넓은 빔 패턴을 만들 수 있습니다.

직접 조명

힐 AFB 다운라이트

조명 파이프는 넓은 면적에 빛이 확산될 수 있도록 플레인 픽스쳐를 충분히 높게 설치할 수 있는 경기장 조명과 같은 용도에는 필요하지 않습니다.힐 공군 기지의 시설에는 조명 파이프와 항공기 격납고 높은 곳에 설치된 하향등 고정 장치가 있습니다.

광섬유

광섬유는 유황 램프의 분배 시스템으로 연구되어 왔지만,[14] 실제적인 시스템은 아직 시장에 나와 있지 않습니다.

기타 용도

유황 램프는 과학 기구에서 광원으로 사용될 수 있다.

장래의 전망

저렴하고 효율적이며 수명이 긴 마이크로파 소스의 개발은 비용 절감과 상업적 성공을 위한 기술적 장애물이다.램프 프로토타입은 높은 와트(1000+W)에서만 사용 가능했기 때문에 광출력 요구가 크지 않은 애플리케이션에서는 채택이 지연되었습니다.유황 램프는 전구를 회전시키는 마그네트론과 모터의 수명과 냉각 팬의 소음에 문제가 있습니다.대부분의 유황 램프는 가동 부품이 있기 때문에 신뢰성은 여전히 중요한 문제이며, 시스템 유지보수가 시장의 채택을 방해할 수 있습니다.다만, 액티브 냉각을 필요로 하지 않는 새로운 디자인의 램프가 시판되고 있습니다.[2]연구자들은 원형 편광 마이크로파를 사용하여 [15][16]혈장 방전을 대신 회전시킴으로써 전구를 회전시킬 필요성을 없애는 데 어느 정도 성공했다.다른 실험에서는 요오드화나트륨, 요오드화스칸듐, 모노브롬화인듐(InBr),[17][18] 텔루르[19] 등을 광생성매체로 사용했다.

눈에 띄는 설치

주요 기사:유황등 설치 목록

램프의 설치는 대부분 테스트 목적으로만 이루어졌지만, 램프가 주 조명원으로 사용되는 장소가 몇 군데 남아 있습니다.아마도 이것들 중 가장 눈에 띄는 것은 국립항공우주박물관의 유리 아트리움일 것이다.

「 」를 참조해 주세요.

메모들

  1. ^ 이를 기존 텅스텐 백열전구의 와트당 12~18루멘과 비교해 보십시오.
  2. ^ a b "1000-watt sulfur lamp now ready". IAEEL newsletter. No. 1. IAEEL. 1996. Archived from the original on August 18, 2003.
  3. ^ a b Frank A. Florentine (September 1995). "The Next Generation of Lights: Electrodeless". Palimpsest.stanford.edu. Retrieved 2014-09-19.
  4. ^ "NASA Tech Briefs - Sulfur Lamp With CaBr2 Additive for Enhanced Plant Growth". Nasatech.com. July 1, 2000. Retrieved 2008-11-29.
  5. ^ "Donald A. MacLennan, Brian P. Turner, J.T.Dolan, M.G.Ury, & P.Gustafson - Efficient, Full-Spectrum, Long-Lived, Non-Toxic Microwave Lamp for Plant Growth". Ncr101.montana.edu. Archived from the original on 2009-09-13. Retrieved 2008-11-29.
  6. ^ http://science.empas.com/search/kisti_detail.html?q%3D%C3%B5%B0%F8+%B9%E6%BB%E7%C8%D6%B5%B5%26i%3D40028%26au%3D%26rs%3D%26jn%3D%26m%3DT. Retrieved 2006-06-07. {{cite web}}:누락 또는 비어 있음 title=(도움말)[데드링크]
  7. ^ "Alert!!!". Retrieved 2006-06-26.
  8. ^ "IAEEL Newsletter 2/98". Iaeel.org. Archived from the original on 2008-10-10. Retrieved 2008-11-29.
  9. ^ "FCC Rejects Satellite Radio's Petition to Ban RF Lights in 2.45 GHz Band". Radio World NewsBytes. IMAS Publishing Group. November 16, 2004. Archived from the original on February 13, 2005. Retrieved Nov 29, 2008.{{cite web}}: CS1 유지보수: 부적합한 URL(링크)
  10. ^ LightingResource.com, Online Reference Library for the Lighting Industry, http://www.lightingresource.com, http://www.click2lighting.com, http://www.thelightingcenter.com,http://www.click2technology.com. "Lighting Resource Product Searchpcats33d0 - Light Pipe Lighting Fixtures - Lighting Resource - Category Display33". Lightingresource.com. Retrieved 2008-11-29.{{cite web}}: CS1 maint: 여러 이름: 작성자 목록(링크)
  11. ^ "IAEEL newsletter 4/94". Iaeel.org. Archived from the original on 2008-10-10. Retrieved 2008-11-29.
  12. ^ "Archived copy" (PDF). Archived from the original (PDF) on 2007-04-02. Retrieved 2007-08-07.{{cite web}}: CS1 maint: 제목으로 아카이브된 복사(링크)
  13. ^ "A Sulfur Lamp and Fixture Demonstration at SMUD". Eetd.lbl.gov. Archived from the original on November 14, 2007. Retrieved 2008-11-29.
  14. ^ [1] 2005년 9월 10일 Wayback Machine에서 아카이브 완료
  15. ^ "Laser Focus World - Newsbreaks". Lfw.pennnet.com. Retrieved 2008-11-29.
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  17. ^ 무전극 램프는 햇빛을 모방 - 2000년 11월 1일 - 2007년 9월 30일 Wayback Machine에 보관된 디자인 뉴스
  18. ^ Masaya Shido; Tatsuya Nakamura; Takuya Serita; Hironobu Matsuo; et al. (2003). "High-pressure Low-power Microwave Discharge using Annular Slot Antenna at the top of the Coaxial Tube". Archived from the original on 2011-07-18. Retrieved 2009-02-28. {{cite journal}}:Cite 저널 요구 사항 journal=(도움말)
  19. ^ "Microsoft Word - Environmental Friendly High Efficient Light Source.doc" (PDF). Archived from the original (PDF) on February 29, 2008. Retrieved 2008-11-29.

추가 정보

  • 서플리, 커트 "에너지부"눈부신 전구를 빛나게 하다」, 워싱턴 포스트, 1994년 10월 21일
  • Suplee, Curt, "밝게 타오르지만 꺼지지 않는 새로운 종류의 조명", 워싱턴 포스트, 1994년 10월 24일
  • Holusha, John, "많은 전구를 교체하는 광원", New York Times, 1994년 10월 26일
  • "선로 위의 황색 조명", 환경건축뉴스, 1995년 7월
  • Schroeder, Michael, and Dreazen, Yochi, "에너지 절약 전구 Mar Satellite Radio", 월스트리트 저널, 2001년 8월 6일
  • "황조명 더 이상 정상궤도에 오르지 않음", 환경건축뉴스, 2005년 8월