PinkRF Hocheffiziente und dimmbare Plasmalampen

Diese Systeme sind erforderlich, um Solid State Plasma Light Sources aufzubauen
Diese Systeme sind erforderlich, um Solid State Plasma Light Sources aufzubauen

Weil sich RF-Energy-Systeme auf wechselnden Ausgangsimpedanzen der Last schnell einstellen, bringen sie eine neue Generation von Plasmalampen auf den Weg.

Plasmalampen müssen zunächst gezündet werden. Zu diesem Zeitpunkt ist die Impedanz sehr hoch. Sobald das leitende Plasma entstanden ist, sinkt die Impedanz innerhalb kurzer Zeit. Jetzt kommt es darauf an, die Lampe in diesem Zustand weiter zu betreiben. Weil die RF-Energy-Systeme sich an wechselnde Lasten sehr gut anpassen und weil sie sich auch auf andere Anforderungen sehr flexibel einstellen lassen, sind sie herkömmlichen Beleuchtungssystemen überlegen.

Dazu ein Blick auf die HID-Lampen: Sie bestehen aus einem Keramikgehäuse mit einer Glasbirne in der Mitte. Zwischen den Elektroden in der Birne bildet sich ein Lichtbogen. Heute finden sich diese Typen in vielen Anwendungen, denn sie erreichen eine hohe Leuchtstärke und eine Lebensdauer von bis zu 10.000 Stunden. Doch häufig liegt die Lebensdauer deutlich darunter, denn die Wolframelektroden nutzen sich ab.

Plasmalampen dagegen erreichen nicht nur eine längere Lebensdauer, sie verbuchen auch weitere entscheidende Pluspunkte für sich, beispielsweise ähnelt ihr Spektrum dem Sonnenspektrum, ihre Beleuchtung ähnelt also dem Tageslicht – und das vollkommen flickerfrei. Damit geben sie Farben sehr natürlich wieder. Insgesamt fühlt sich der Mensch unter einer solchen Beleuchtung wohl.

Um die Vorteile von Plasmalampen nutzen zu können, haben sich die Ingenieure schon seit 1995 bemüht, die Technik auf Basis von Magnetronen zu entwickeln. Das funktioniert in einigen Bereichen auch recht gut. Die 1- bis 2-kW-Typen erreichen 190.000 lm und sind dafür prädestiniert, Sportplätze, Parkplätze oder große Lagerhallen tageslichtartig zu erhellen.

Allerdings haben sie auch einen großen Nachteil: »Das E-Feld im Resonator, in den die Wellen über einen Resonator eingekoppelt werden, kann nicht gut gesteuert werden«, erklärt Dr. Stephan Holtrup von PinkRF. Deshalb hat PinkRF eine Lampe auf Basis der Solid State RF Energy entwickelt. Weil diese Plasmalampe keine Elektroden benötigt, vereinfacht sich ihr Aufbau. Zudem können sich die Elektroden nicht abnutzen, was die Lebensdauer erhöht, die PinkRF mit 25.000 Stunden angibt. Mit 140 lm/W liegt auch die Lichtausbeute sehr hoch. Die Energie lässt sich von 0,4 bis 5 kW einstellen (unter 0,4 kW allerdings nicht). Die Lampe erreicht sehr hohe CRI-Werte (Color Rendering Index) und sie lässt sich dimmen – was bei Lichtbogenlampen unmöglich ist. Zudem ist das Licht flickerfrei, und die Plasma-Lampen sind gut zu recyceln.

Über die vielen Möglichkeiten der exakten elektronischen Ansteuerung können sich diese Lampen sehr flexibel den unterschiedlichen Anforderungen aus unterschiedlichen Märkten anpassen: von Beleuchtungen in Kaufhäusern über Bürobeleuchtungen bis hin zu Architekturbeleuchtungen und dem Frontlicht in Autos.

Plasmalampen mit 10 bis 300 W

Vor allem biete die RF Energy die Möglichkeit, die Plasma-Lampen mit niedriger Energie im Bereich von 10 bis 300 W zu betreiben. Das eröffnet ihnen weitere sehr interessante Anwendungsmöglichkeiten: von Kaufhäusern über Industrial Lighting bis zur Mikroskopie und Endoskopie. Das Spektrum lässt sich einstellen, etwa wenn UV-Licht gewünscht ist oder aber eher grünes Licht. Ein spezielles Gas ist dafür nicht erforderlich. Weil es keine Elektroden gibt, können auch keine unerwünschten Reaktionen zwischen Gas und Elektroden auftreten.

Um dies alles wie gewünscht ansteuern zu können, setzt PinkRF den Amplitude-Locked-Loop-IC (ALL) ein, den Prof. Heuermann von der FH Aachen mit seinem Team entwickelt hat und den Macom inzwischen lizenziert hat. Denn das auf dem ALL basierende bistabile Netzwerk ist im der Lage, erst das Plasma zu zünden und danach schnell auf den Beleuchtungsmodus umzuschalten. Die Lampe lässt sich dann sogar noch nach Belieben dimmen. Der ALL sorgt dafür, dass die Frequenz immer auf den Wert eingestellt wird, der minimalen Energieverlust gewährleistet. Auch äußere Effekte wie die Temperaturveränderungen kompensiert die Schaltung.