日常生活中的射频能量第2部分:等离子照明

十二月. 13, 2016

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随着氮化镓(GaN)技术的价值在商用微波和射频(RF)市场中得到认可,潜在的应用比比皆是,最值得注意的可能是射频能量领域,相关内容最近在以前的博客文章中重点介绍过。射频能量使用受控的电磁辐射来为不同的过程供电,能够有效利用固态解决方案取代当前的磁控管,除了快速的频率、相位和功率捷变外,这种解决方案还可提供低电压驱动、半导体式可靠性和更小的外形尺寸,并辅之以超高精度。该技术实现了前所未有的控制范围,甚至能量分配,以及对不断变化的负载条件的快速适配。

受益于射频能量的令人振奋的应用包括等离子照明,这将成为照明市场的下一个发展方向,里程碑式产品包括标准飞利浦灯泡和LED照明产品。等离子照明设备是一种没有电极的光源,由惰性气体放电形成,并由射频能量激发。它是特斯拉在进行高压研究时发现的,期间,他在玻璃管中进行了高频电流的实验。电场由一种特殊类型的波导引导,可激发等离子体。

与其他主流光源相比,等离子灯可提供重要优势。与目前常用的常规荧光灯和高强度放电(HID)灯相比,它们的体积要小得多,可以大面积照明,并且提供更高的照明效率。这些品质使等离子灯能够提供高水准的视觉敏锐度,但所需的灯具和消耗的电能却更少。

等离子灯自发明以来便由磁控管供电,磁控管的平均寿命预计在500至1000小时。在评估等离子灯的价值时,这是一个重要的考虑因素,因此做一些统计是值得的。  美国海军天文台提供了一种工具来计算给定时间段内的黑夜小时数(即整个太阳低于地平线的时间)。在加利福尼亚州的洛杉矶,今年八月份平均每日黑夜时间为10小时9分钟,一个月的黑夜时间总共为313小时。如果在这些黑夜时间段内持续点亮,则由磁控管供电的等离子灯的使用寿命最短2个月,最长4个月。因此,由于更换灯泡的成本过高,诸如室外、街道、体育场或区域照明的应用将无法从基于磁控管的等离子照明中获益。

不过,利用氮化镓技术的性能优势,基于固态射频能量的等离子照明极大延长了光源的使用寿命,为等离子灯提供了前所未有的市场机会。由于固态射频能量的高效率和长寿命,等离子照明现在可以为大面积照明应用提供极高的价值。

由氮化镓驱动的射频能量不仅提供更高的效率和更长的使用寿命,还可实现可控的能量。由射频能量供电的超高精度灯泡能够适应时间或者过往行人或车辆的运动,并相应地转换发出的光。利用射频能量,电力将不再浪费在空置的地方,这进一步延长了灯泡的寿命。

尽管这是一个极具吸引力的概念,但从以往记录来看,固态芯片的成本结构比磁控管更昂贵,这使射频能量应用成为一种奢侈品。然而,凭借MACOM氮化镓(以硅成本结构实现的硅晶圆)的优异效率和增益性能,等离子照明首次有望主宰照明市场。

由于射频能量等离子照明能够以低于传统技术的成本提高效率和可控性,升级到节能解决方案就像更换灯泡一样简单。现有路灯的灯具、接线和灯架应完全兼容基于射频等离子的照明技术,无需改装。无论在洛杉矶还是世界各地,我们都可以从超精确的照明中获益,从而带来巨大的节能效益!将等离子照明中的射频能量与氮化镓技术相结合,其价值近乎无穷。

欲了解射频能量和产品的更多信息 (例如《MACOM最近宣布推出300W氮化镓功率晶体管》),请访问:www.macom.com