Электр және магниттік өріс арқылы энергия беруші газ разрядты лампалар

Кіріспе

Газдық разрядты шам ішкі газға энергия беру үшін электр және магнит өрістерін пайдаланады. Индукциялық шам, электродсыз шам немесе электродсыз индукциялық шам – электр немесе магнит өрісі арқылы шамның сыртқы қабығынан ішкі газға жарық шығару үшін қажетті қуатты жеткізетін газдық разрядты шам. Бұл, шам қабығы арқылы өтетін тоқ өткізгіштерімен қосылған ішкі электродтарды пайдаланатын дәстүрлі газдық разрядты шамнан өзгеше. Ішкі электродтарды жою екі артықшылық береді:
Шамның қызмет ету мерзімін ұзарту (ішкі электродтар шамның қызмет ету мерзімін шектейтін басты фактор болып табылады, себебі олардың металл құрамы шамды қосылған сайын оның ұштарына шашырап түседі)
Дәстүрлі люминесцентті шамдарда ішкі металл электродтармен әрекеттесетін, жарық шығаруға арналған тиімдірек заттарды қолдану мүмкіндігі.

Кең таралған екі жүйе бар: плазмалық шамдар, оларда микротолқындар немесе радиотолқындар күкірт буы немесе металл галоидтарымен толтырылған шамды қуаттандырады, және люминесценттік индукциялық шамдар, олар электромагниттік индукция арқылы сыртқы немесе ішкі сым орамымен ток тудыратын дәстүрлі люминесцентті шамға ұқсас.

Тарих

1882 жылы Филипп Диль (ойлап табушы) индукциялық шамның патентын алды. Никола Тесла 1890 жылдары лекциялары мен мақалаларында электрсіз шамдарға сымсыз түрде қуат беруді көрсетті, содан кейін осы принциптер бойынша жарық пен қуатты тарату жүйесін патенттеді. 1967 және 1968 жылдары General Electric компаниясының Джон Андерсон электроды жоқ шамдарға патент алуға өтініш берді. 1971 жылы Fusion UV Systems Coors банкасын өндіретін желіге 300 ватттық электрсіз микротолқынды плазмалық УФ-шам орнатты. Philips компаниясы 2,65 МГц жиілігінде жұмыс істейтін QL индукциялық жарықтандыру жүйесін 1990 жылы Еуропада және 1992 жылы АҚШ-та ұсынды. 1992 жылы Matsushita компаниясында индукциялық жарық жүйелері болды. Intersource Technologies компаниясы 1992 жылы E шам деп аталған бір шамды жариялады. 13,6 МГц жиілігінде жұмыс істейтін бұл құрылғы 1993 жылы АҚШ нарығында қолжетімді болды. 1990 жылы Майкл Ури, Чарльз Вуд және олардың әріптестері күкірт шамның тұжырымдамасын жасады. АҚШ Энергетика министрлігінің қолдауымен 1994 жылы Мэриленд штатының Роквилл қаласындағы Fusion Lighting компаниясы Fusion Systems Corporation компаниясының Fusion UV бөлімшесінің еншілес компаниясы ретінде оны дамытты. Оның бастауы жартылай өткізгіш және полиграфия өнеркәсібінде ультракүлгін сәулелерді қолдану арқылы материалдарды бекітуге арналған микротолқынды разрядты жарық көздерінен басталады. 1994 жылдан бастап General Electric компаниясы 2,65 МГц жиілігінде жұмыс істейтін және интеграцияланған жоғары жиілікті драйвері бар Genura индукциялық шамдарын өндірді. 1996 жылы Osram компаниясы 250 кГц жиілігінде жұмыс істейтін Endura индукциялық жарық жүйесін сата бастады. Ол АҚШ-та Sylvania Icetron деп сатылады. 1997 жылы PQL Lighting компаниясы АҚШ-та Superior Life Brand индукциялық жарықтандыру жүйелерін ұсынды. Көптеген индукциялық жарықтандыру жүйелерінің қызмет мерзімі 100 000 сағатқа дейін, толық компоненттерді ауыстыруды қажет етпейді. 2005 жылы Тайваньдағы Amko Solara компаниясы IP (Интернет протоколы) негізінде басқарылатын және димдеуге болатын индукциялық шамдарды ұсынды. Олардың шамдарының қуаты 12-ден 400 ваттқа дейін жетеді және 250 кГц жиілігінде жұмыс істейді. 1995 жылдан бастап Fusion компаниясының бұрынғы дистрибьюторлары Jenton / Jenact энергиямен қоздырылған УФ-сәуле шығаратын плазмалардың жоғалту өткізгіштер ретінде әрекет ететінін пайдаланып, стерилизация және бактерицидтік мақсаттар үшін электроды жоқ УФ-шамдарға қатысты бірқатар патенттер алды. 2000 жылға қарай радиожиілікті толқындарды керамикадан жасалған қатты диэлектрлік толқын жетекке шоғырландыратын жүйе жасалды, ол шамның ішіне орналастырылған жарық шығаратын плазманы қуаттандырды. Бұл жүйе алғаш рет өте жарық және ықшам электроды жоқ шам жасауға мүмкіндік берді. Бұл өнертабысқа қатысты даулар болды. Фредерик Эспиу (бұрынғы Luxim, қазір Topanga Technologies), Чандрашехар Джоши және Йиан Чанг бұл өнертабысқа авторлық құқығы бар екенін мәлімдеді, бірақ Ceravision Limited компаниясы бұл мәлімдемеге қарсы шықты. Негізгі патенттердің бір бөлігі Ceravision компаниясына берілді. 2006 жылы Luxim LIFI деп аталатын проекторлық шамды саудаға шығарды. Компания 2007 және 2008 жылдары аспаптар, ойын-сауық, көше, аудан және сәулеттік жарықтандыру салаларында жарық көзі өнімдерімен технологияны кеңейтті. 2009 жылы Ceravision Limited Alvara сауда атауымен бірінші жоғары тиімділік плазмалық (HEP) шамды ұсынды. Бұл шам бұрынғы шамдардағы мөлдір емес керамикалық толқын жетекті тиімділігін арттыратын оптикалық таза кварцты толқын жетекпен алмастырды. Бұрынғы шамдарда от жағушы немесе шам өте тиімді болды, бірақ мөлдір емес керамикалық толқын жетек жарықтың таралуына кедергі келтірді. Кварцты толқын жетек плазмадан шыққан барлық жарықты өткізеді. 2012 жылы Topanga Technologies компаниясы қатты күйдегі радиожиілікті (RF) драйверімен басқарылатын, магнитронға негіделген драйверлердің қызмет мерзімін қысқартатын, 127 және 230 вольт жүйелік қуаты және 96 және 87 люмен/ватт жүйелік тиімділігі бар, шамамен 70 CRI-мен алдыңғы қатарлы плазмалық шамдар (APL) желісін ұсынды. Бірнеше компания бұл технологияны лицензиялады және ол LED жарықтандыру тиімді шешімге қол жеткізгенге дейін жарықтандыруды жаңарту және жаңарту үшін тиімді энергияны үнемдейтін шешім болды. Ол бүкіл әлемде жол және биік тіреулерде кеңінен қолданылып, 400 ватттық, 750 ватттық және 1000 ватттық металл галоидты және жоғары қысымды натрий жүйелерін алмастырды. Жарық шығаратын плазма (LEP) шешімі HID-ге қарағанда әлдеқайда жоғары люмен тығыздығын ұсынды, шамамен 50% қуатты азайтты және HID-дің алдыңғыларына қарағанда 45-60 секунд ішінде толық қарқындылыққа жете алды.

In 1882, Philip Diehl (inventor) was awarded a patent for a kind of induction incandescent lamp. Nikola Tesla demonstrated wireless transfer of power to electrodeless lamps in his lectures and articles in the 1890s, and subsequently patented a system of light and power distribution on those principles. In 1967 and 1968, John Anderson of General Electric applied for patents for electrodeless lamps. In 1971, Fusion UV Systems installed a 300 watt electrodeless microwave plasma UV lamp on a Coors can production line. Philips introduced their QL induction lighting systems, operating at 2.65 MHz, in 1990 in Europe and in 1992 in the US. Matsushita had induction light systems available in 1992. Intersource Technologies also announced one in 1992, called the E lamp. Operating at 13.6 MHz, it was available on the US market in 1993. In 1990, Michael Ury, Charles Wood and colleagues formulated the concept of the sulfur lamp. With support from the United States Department of Energy, it was further developed in 1994 by Fusion Lighting of Rockville, Maryland, a spinoff of the Fusion UV division of Fusion Systems Corporation. Its origins are in microwave discharge light sources used for ultraviolet curing in the semiconductor and printing industries. Since 1994, General Electric has produced its induction lamp Genura with an integrated high frequency driver, operating at 2.65 MHz. In 1996, Osram started selling their Endura induction light system, operating at 250 kHz. It is available in the US as the Sylvania Icetron. In 1997, PQL Lighting introduced in the US the Superior Life Brand induction lighting systems. Most induction lighting systems are rated for 100,000 hours of use before requiring absolute component replacements. In 2005, Amko Solara in Taiwan introduced induction lamps that can dim and use IP (Internet Protocol) based controls. Their lamps have a range from 12 to 400 watts and operate at 250 kHz. From 1995, the former distributors of Fusion, Jenton / Jenact, expanded on the fact that energised UV emitting plasmas act as lossy conductors to create a number of patents regarding electrodeless UV lamps for sterilising and germicidal uses. Around 2000, a system was developed that concentrated radio frequency waves into a solid dielectric waveguide made of ceramic which energized a light emitting plasma in a bulb positioned inside. This system, for the first time, permitted an extremely bright and compact electrodeless lamp. The invention has been a matter of dispute. Claimed by Frederick Espiau (then of Luxim, now of Topanga Technologies), Chandrashekhar Joshi and Yian Chang, these claims were disputed by Ceravision Limited. A number of the core patents were assigned to Ceravision. In 2006, Luxim introduced a projector lamp product trade named LIFI. The company further extended the technology with light source products in instrument, entertainment, street, area, and architectural lighting applications among others throughout 2007 and 2008. In 2009, Ceravision Limited introduced the first high efficiency plasma (HEP) lamp under the trade name Alvara. This lamp replaces the opaque ceramic waveguide in earlier lamps with an optically clear quartz waveguide that increases efficiency. In previous lamps, the burner, or bulb, was very efficient—but the opaque ceramic waveguide severely obstructed the projection of light. A quartz waveguide passes all the light from the plasma. In 2012, Topanga Technologies introduced a line of advanced plasma lamps (APL), driven by a solid state radio frequency (RF) driver, thereby circumventing the limited life of magnetron based drivers, with system power of 127 and 230 volts and system efficacies of 96 and 87 lumen/watt, with a CRI of about 70. Several companies licensed this technology and it became the viable energy saving solution for lighting retrofit and upgrades before LED lighting reached a viable efficacy solution point. It was widely utilized in roadway and high mast applications around the world replacing 400 watt, 750 watt and 1000 watt metal halide and high pressure sodium systems. The light emitting plasma (LEP) solution was great as it offered a much higher lumen density than its HID counterparts, approximately 50% power reduction and could be at full intensity in around 45 60 seconds from either a cold or hot strike, unlike its HID predecessors.

Плазмалық шамдар

Плазмалық шамдар – радиожиілікті (RF) қуатты пайдаланып, жабық мөлдір оттегіш немесе шамның ішінде плазманы қоздырып, жарық шығаратын жарық көздерінің тобы. Әдетте, мұндай шамдар инертті газды немесе осы газдардың қоспасын, сондай-ақ металл галоидтары, натрий, сынап немесе күкірт сияқты қосымша материалдарды қолданады. Электр өрісін плазмаға шоғырландыру және бағыттау үшін толқын жетектері пайдаланылады. Газ иондалады және электр өрісімен үдетілген еркін электрондар газ және металл атомдарымен соқтығысады. Газ және металл атомдарының айналасында айналып жүрген электрондардың бір бөлігі осы соқтығысулардың әсерінен қоздырылып, жоғары энергиялық деңгейге көтеріледі. Электрон бастапқы күйіне оралғанда фотон шығарады, нәтижесінде толтыру материалдарына байланысты көрінетін жарық немесе ультракүлгін сәуле пайда болады. Бірінші плазмалық шам – Fusion UV компаниясы жасаған аргон және сынап буымен толтырылған ультракүлгін сәулемен кептіруге арналған шам. Бұл шам Fusion Systems компаниясына күкірт шамдарын жасауға мүмкіндік берді, ол қуыс толқын жетек арқылы микротолқындарды аргон және күкіртпен толтырылған шамға бағыттайды. Бұрынғыда микротолқындарды тудыратын магнитрон электрсіз шамдардың сенімділігін шектеуші фактор болды. Қатты күйдегі RF генерациясы жұмыс істейді және ұзақ қызмет етеді. Дегенмен, RF қуатын өндіру үшін қатты күйдегі чиптерді пайдалану магнитронға қарағанда шамамен елу есе қымбат, сондықтан ол тек жоғары құнды жарықтандыру салаларында ғана қолданылады. Швецияның Dipolar компаниясы магнитронның қызмет мерзімін 40 000 сағаттан астамға ұзартуға болатынын көрсетті, бұл төмен құнды плазмалық шамдарды жасауға мүмкіндік береді. Қазіргі уақытта плазмалық шамдарды Ceravision және Luxim өндіреді, ал Topanga Technologies әзірлеп жатыр. Ceravision Alvara сауда атауымен жоғары және көше жарықтандыруына арналған шам мен жарықтандыру жиынтығын ұсынды. Ол оптикалық таза кварцтан жасалған толқын жетегін және кіріктірілген оттегішті пайдаланады, сондықтан плазмадан шыққан барлық жарық өтеді. Шағын өлшемі жарықтандыру жиынтығына HID шамдары үшін 55%-ға қарағанда қол жетімді жарықтың 90%-дан астамын пайдалануға мүмкіндік береді. Ceravision нарықтағы кез келген жарықтандыру құрылғысы арасындағы ең жоғары жарық беру тиімділігі (LER) көрсеткішіне ие және бірінші жоғары тиімді плазмалық (HEP) шамды жасады. Ceravision RF қуатын өндіру үшін магнитрон қолданады және 20 000 сағат қызмет ететінін мәлімдейді. Luxim LIFI шамдары RF ватына 120 люменді құрайды (электрлік шығындарды ескермей). Бұл шам Robe lighting компаниясының ROBIN 300 Plasma Spot жылжымалы бас шамдарында қолданылған. Сондай-ақ, ол Panasonic компаниясының қазір тоқтатылған артқы проекциялық теледидарларында да қолданылған.

Plasma lamps are a family of light sources that generate light by exciting a plasma inside a closed transparent burner or bulb using radio frequency (RF) power. Typically, such lamps use a noble gas or a mixture of these gases and additional materials such as metal halides, sodium, mercury, or sulfur. A waveguide is used to constrain and focus the electrical field into the plasma. In operation the gas is ionized and free electrons, accelerated by the electrical field, collide with gas and metal atoms. Some electrons circling around the gas and metal atoms are excited by these collisions, bringing them to a higher energy state. When the electron falls back to its original state, it emits a photon, resulting in visible light or ultraviolet radiation depending on the fill materials. The first plasma lamp was an ultraviolet curing lamp with a bulb filled with argon and mercury vapor, developed by Fusion UV. That lamp led Fusion Systems to develop the sulfur lamp, which concentrates microwaves through a hollow waveguide to bombard a bulb filled with argon and sulfur. In the past, the magnetron that generates the microwaves limited the reliability of electrodeless lamps. Solid state RF generation works and gives long life. However, using solid state chips to generate RF is currently around fifty times more expensive than using a magnetron, and so only appropriate for high value lighting niches. Dipolar of Sweden has showed that it is possible to greatly extend the life of magnetrons to over 40,000 hours making low cost plasma lamps possible. Plasma lamps are currently produced by Ceravision and Luxim and in development by Topanga Technologies. Ceravision has introduced a combined lamp and luminaire under the trade name Alvara for use in high bay and street lighting applications. It uses an optically clear quartz waveguide with an integral burner so all the light from the plasma passes through. The small source also lets the luminaire use more than 90% of the available light compared with 55% for typical HID fittings. Ceravision claims the highest Luminaire Efficacy Rating (LER) of any light fitting on the market, and to have created the first high efficiency plasma (HEP) lamp. Ceravision uses a magnetron to generate the required RF power and claims a life of 20,000 hours. Luxim's LIFI lamp, claims 120 lumens per RF watt (i. e. before taking into account electrical losses). The lamp has been used in Robe lighting's ROBIN 300 Plasma Spot moving head light. It was also used in a line of, now discontinued, Panasonic rear projection TVs.

Магниттік индукциялық шамдар

Энергияны сынап буына қосу әдісінен басқа, бұл шамдар дәстүрлі люминесцентті шамдарға өте ұқсас. Айналмалы ыдыстағы сынап буы қысқа толқынды ультракүлгін сәуле шығару үшін электрлік түрлендіргіштермен қоздырылады, ол ішкі люминофорларды қоздырып, көрінетін жарық тудырады. Бұл шамдар әлі кеңінен танымал болмаса да, 1990 жылдан бері қолжетімді. Көпірлі шамдардан немесе дәстүрлі люминесцентті шамдардан айырмашылығы, шыны шамның ішіне электрлік қосылыс жоқ; энергия электромагниттік индукция арқылы шыны қаптама арқылы беріледі. Магниттік индукциялық шамдардың екі негізгі түрі бар: сыртқы өзек шамдар және ішкі өзек шамдар. Коммерциялық түрде қол жетімді және әлі де кеңінен қолданылатын индукциялық шамның алғашқы түрі – ішкі өзек шамдары. Кейінірек коммерцияланған сыртқы өзек шамдары кеңірек қолданылады және дөңгелек, тіктөртбұрышты және "зәйтүн" пішіндес корпус факторларында қол жетімді. Сыртқы өзек шамдары негізінен магниттік өзектерімен оралған флуоресцентті шамдар болып табылады. Өзек әдетте ферриттен жасалады, ол темір тотығы және басқа металдарды қамтитын керамикалық материал. Сыртқы өзек шамдарында, арнайы қуат көзінен жоғары жиілікті энергия шыны түтіктің сыртында орналасқан тороидты феррит өзекке оралған катушка арқылы өтеді. Бұл феррит өзек ішінде жоғары жиілікті магниттік өріс тудырады. Ферриттің магниттік өткізгіштігі қоршаған ауа мен шыныдан жүздеген немесе мыңдаған есе жоғары болғандықтан, және феррит өзек магниттік өріс үшін жабық жол ұсынады, феррит өзек магниттік өрістің басым бөлігін қамтиды. Фарадейдің индукция заңына сәйкес, өзектегі уақыт бойынша өзгеретін магниттік өріс, уақыт бойынша өзгеретін магниттік өрісті қамтитын кез келген жабық контурда уақыт бойынша өзгеретін электр кернеуін тудырады. Шығару түтігі феррит өзек айналасында осындай жабық контур құрайды, және осылайша өзектегі уақыт бойынша өзгеретін магниттік өріс, шығару түтігінде уақыт бойынша өзгеретін электр өрісін тудырады. Магниттік өріс шығару түтігіне енуінің қажеті жоқ. Уақыт бойынша өзгеретін магниттік өріс тудырған электр өрісі, дәстүрлі люминесцентті шамдағы электр өрісі сияқты, сирек кездесетін сынап газын шығаруды қозғалтады. Феррит өзектегі негізгі орам, өзек және шығару трансформатор құрайды, шығару трансформатордың бір бұрылыстық екінші орамы болып табылады. Шығару түтігі аргон және сынап буы сияқты сирек газдардың төмен қысымын қамтиды. Снап атомдары сұйық сынап тамшысымен немесе сынап пен висмут, қорғасын немесе қалайы сияқты басқа металдардың жартылай қатты амальгамасымен қамтамасыз етіледі. Сұйық сынап немесе амальгамадағы сынаптың бір бөлігі сынап буын алу үшін буланады. Электр өрісі сынап атомдарының бір бөлігін иондап, еркін электрондарды тудырады, содан кейін оларды үдетіп жібереді. Еркін электрондар сынап атомдарымен соқтығысқанда, кейбір атомдар электроннан энергияны сіңіріп, жоғары энергия деңгейіне "көтеріледі". Ұзақ уақыт өткен соң, қозулы сынап атомдары өздігінен бастапқы төменгі энергия деңгейіне оралып, артық энергиямен ультракүлгін фотон шығарады. Дәстүрлі люминесцентті шамдардағыдай, ультракүлгін фотон газ арқылы сыртқы шамның ішкі бетіне таралады және оның энергиясын люминофорға береді. Люминофор бастапқы энергия деңгейіне оралғанда, ол көзге көрінетін жарық шығарады. Осылайша, ультракүлгін фотон түтіктің ішкі жағындағы люминофор қаптамасымен көрінетін жарыққа түрлендіріледі. Шамның шыны қабырғалары ультракүлгін фотондардың сәулеленуін болдырмайды, өйткені қарапайым шыны 253,7 нм және одан қысқа толқын ұзындығындағы ультракүлгін сәулеленуді тоқтатады. Ішкі өзек түрінде (суретті қараңыз), шыны түтік (В) шығару ыдысының (А) төменгі жағынан шамға қарай созылады, қайта кіретін қуысты құрайды. Бұл түтік цилиндрлік феррит өзекке оралған катушкадан тұратын қуатты қосымша деп аталатын антеннаны қамтиды. Антенна орамдары электр қуатын жоғары жиілікті драйверден (С) алады, ол жоғары жиілікті тудырады. Нақты жиілік шам дизайнына байланысты өзгереді, бірақ танымал мысалдарға 13,6 МГц, 2,65 МГц және 250 кГц жатады. Драйвердегі арнайы резонанстық контур газды шығаруды бастау үшін катушкада жоғары кернеу тудырады; содан кейін кернеу қалыпты жұмыс деңгейіне дейін төмендейді. Жүйені трансформатордың бір түрі ретінде қарастыруға болады, онда қуатты қосымша (индуктор) негізгі орамды құрайды, ал шамдағы газды шығару доғасы бір бұрылыстық екінші орамды және трансформатордың жүктемесін құрайды. Драйвер желілік электр қуатына қосылады және әдетте 100-ден 277 В дейінгі кернеуде және 50 немесе 60 Гц жиілігінде немесе аккумуляторлық төмен кернеулі шамдар жүйесі үшін 100-ден 400 В дейінгі тұрақты кернеуде жұмыс істеуге арналған. Көптеген драйверлер төмен кернеулі модельдерде қол жетімді, сондықтан оларды аккумуляторлар сияқты тұрақты ток көздеріне қосуға болады, төтенше жағдайларда жарықтандыру үшін немесе жаңаруға болатын энергиямен (күн және жел) қуатталатын жүйелерде қолдануға болады. Басқа дәстүрлі газды шығару шамдарында электродтар шамның қызмет ету мерзімін шектейтін ең нашар бөлігі болып табылады. Индукциялық шамдарда электродтар болмағандықтан, олар ұзақ қызмет ету мерзіміне ие болуы мүмкін. Жеке драйвері бар индукциялық шам жүйелері үшін қызмет ету мерзімі 100 000 сағатқа жетеді, бұл үздіріссіз жұмыс істегенде 11,4 жылды құрайды. Интеграцияланған драйверлері бар индукциялық шамдар үшін қызмет ету мерзімі 15 000-ден 50 000 сағатқа дейін ауытқиды. Мұндай ұзақ қызмет ету мерзімін қамтамасыз ету үшін драйверге өте жоғары сапалы электрондық схемалар қажет. Мұндай шамдар әдетте коммерциялық немесе өнеркәсіптік қолдануда қолданылады. Индукциялық жарықтандыру жүйелерінің өнімділік және техникалық қызмет көрсету шығындары әдетте өте төмен болады, өйткені олардың орташа өмірлік циклы 100 000 сағатты құрайды және бес жылдық кепілдік беріледі.

Aside from the method of coupling energy into the mercury vapor, these lamps are very similar to conventional fluorescent lamps. Mercury vapor in the discharge vessel is electrically excited to produce short wave ultraviolet light, which then excites internal phosphors to produce visible light. While still relatively unknown to the public, these lamps have been available since 1990. Unlike an incandescent lamp or conventional fluorescent lamps, there is no electrical connection going inside the glass bulb; the energy is transferred through the glass envelope solely by electromagnetic induction. There are two main types of magnetic induction lamps: external core lamps and internal core lamps. The first commercially available and still widely used form of induction lamp is the internal core type. The external core type, which was commercialized later, has a wider range of applications and is available in round, rectangular and "olive" shaped form factors. External core lamps are basically fluorescent lamps with magnetic cores wrapped around a part of the discharge tube. The core is usually made of ferrite, a ceramic material containing iron oxide and other metals. In external core lamps, high frequency energy from a special power supply passes through wires that are wrapped in a coil around a toroidal ferrite core placed around the outside of a portion of the glass tube. This creates a high frequency magnetic field within the ferrite core. Since the magnetic permeability of the ferrite is hundreds or thousands of times higher than that of the surrounding air or glass, and the ferrite core provides a closed path for the magnetic field, the ferrite core contains virtually all of the magnetic field. Following Faraday's law of induction, the time varying magnetic field in the core generates a time varying electric voltage in any closed path that encloses the time varying magnetic field. The discharge tube forms one such closed path around the ferrite core, and in that manner the time varying magnetic field in the core generates a time varying electric field in the discharge tube, There is no need for the magnetic field to penetrate the discharge tube. The electric field generated by the time varying magnetic field drives the mercury rare gas discharge in the same way the discharge is driven by the electric field in a conventional fluorescent lamp. The primary winding on the ferrite core, the core, and the discharge form a transformer, with the discharge being a one turn secondary on that transformer. The discharge tube contains a low pressure of a rare gas such as argon and mercury vapor. The mercury atoms are provided by a drop of liquid mercury, or by a semi solid amalgam of mercury and other metals such as bismuth, lead, or tin. Some of the liquid mercury or the mercury in the amalgam vaporizes to provide the mercury vapor. The electric field ionizes some of the mercury atoms to produce free electrons, and then accelerates those free electrons. When the free electrons collide with mercury atoms, some of those atoms absorb energy from the electrons and are "excited" to higher energy levels. After a short delay, the excited mercury atoms spontaneously relax to their original lower energy state and emit a UV photon with the excess energy. As in a conventional fluorescent tube, the UV photon diffuses through the gas to the inside of the outer bulb, and is absorbed by the phosphor coating that surface, transferring its energy to the phosphor. When the phosphor then relaxes to its original, lower energy state, it emits visible light. In this way the UV photon is down converted to visible light by the phosphor coating on the inside of the tube. The glass walls of the lamp prevent the emission of the UV photons because ordinary glass blocks UV radiation at the 253.7 nm and shorter wavelengths. In the internal core form (see diagram), a glass tube (B) protrudes bulb ward from the bottom of the discharge vessel (A), forming a re entrant cavity. This tube contains an antenna called a power coupler, which consists of a coil wound over a cylindrical ferrite core. The coil and ferrite form the inductor that couples the energy into the lamp interior

The antenna coils receive electric power from the electronic high frequency driver (C) that generates a high frequency. The exact frequency varies with lamp design, but popular examples include 13.6 MHz, 2.65 MHz and 250 kHz. A special resonant circuit in the driver produces an initial high voltage on the coil to start a gas discharge; thereafter the voltage is reduced to normal running level. The system can be seen as a type of transformer, with the power coupler (inductor) forming the primary coil and the gas discharge arc in the bulb forming the one turn secondary coil and the load of the transformer. The driver is connected to mains electricity, and is generally designed to operate on voltages between 100 and 277 VAC at a frequency of 50 or 60 Hz, or on a voltage between 100 and 400 VDC for battery fed emergency light systems. Many drivers are available in low voltage models so can also be connected to DC voltage sources like batteries for emergency lighting purposes or for use with renewable energy (solar and wind) powered systems. In other conventional gas discharge lamps, the electrodes are the part with the shortest life, limiting lamp lifespan severely. Since an induction lamp has no electrodes, it can have a longer service life. For induction lamp systems with a separate driver, the service life can be as long as 100,000 hours, which is 11.4 years of continuous operation. For induction lamps with integrated drivers, the lifespan is in the 15,000 to 50,000 hours range. Extremely high quality electronic circuits are needed for the driver to attain such a long service life. Such lamps are typically used in commercial or industrial applications. Typically operations and maintenance costs are significantly lower with induction lighting systems due to their industry average 100,000 hour life cycle and five to ten year warranty.

Кемшіліктер

Жоғары жиілікті драйверлерді қолданатын кейбір ішкі индукторлы шамдар радиобайланысқа бөгет жасайтын радиожиілікті кедергілер (RFI) тудыруы мүмкін. Жаңа сыртқы индукторлық шамдар көбінесе FCC немесе басқа да сертификатталған төмен жиілікті драйверлерді пайдаланады, бұл RFI ережелеріне сәйкестігін көрсетеді. Индукциялық шамдардың кейбір түрлерінде сынап бар, ол қоршаған ортаға тараса, өте зиянды.