基本介紹
- 中文名：電漿光源
- 外文名：Light Emitting Plasma
- 學科：物理、化學
- 定義：離子體焰產生的高溫激發光源
- 特點：無熱量、無閃爍現象等
- 組件：燈泡、RF功率放大器等
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介紹
電漿光源有時被稱為LEP (Light Emitting Plasma)或HEP(High Eficiency Plasma)。“電漿光源”的身影在過去也曾出現過，較早出現的是一種大玻璃球裝飾品，從中央小球延伸出來的燈絲髮出縹緲的複色光。它們大多套用於萬聖節(Halloween)前夕的裝飾品和科幻電影中，很少用於照明。20世紀90年代，一種電漿光源出現，它的工作原理是套用微波能量激勵封裝在25mm直徑的球形石英玻殼內的硫磺和氬氣。製造商花了幾年時間艱難地推廣套用電漿光源，令人欣喜的是，在廣義的建築照明市場中取得了一些進展。然而，很遺憾，它在商業上相當不成功，在千禧年末幾乎行將消失。當今，套用於某些演藝燈光產品中的高效光輻射的電漿光源(LEP)與先前某些光源擁有相同的名稱，但那只是其最終結果相似而已。事實上，LEP光源的最新品種與HID燈也許有更多相似點，而我們早已將這些高強度氣體放電燈泡套用於追光燈和電腦燈中。
那LEP為什麼被叫作電漿光源呢?雖然它們毋庸置疑地產生電漿，但許多別的光源也產生電漿，包括HID燈、霓虹燈、螢光燈，甚至還有碳弧燈。電漿是描述物質第四態的通用術語，是繼固態、液態和氣態之後的第四態物質。它描述一種高溫、可導電、電離了的氣體。太陽、星星和燈光全是電漿光源，所以，它是現存的最古老的照明形態——電漿在極高溫度和具有高能時從基本粒子中激發出來的光輻射。
電漿
電漿是離子、電子和未電離的中性粒子的集合，整體上呈現中性的物質狀態；它是固態、液態和氣態之外的一種物質存在狀態，也稱為第四物質狀態，即一種高度電離了的、整體呈中性的氣體。電漿並不稀少，也並不神秘。它在宇宙中是一種常見的物質，例如太陽、恆星和閃電中都有電漿，它占了整個宇宙的99%。藉助各種人工方法，例如核聚變、核裂變、輝光放電及其他各种放電形式都可產生電漿。
電漿具有不同於普通氣體的特性，它是一種很好的導電體，利用巧妙設計的電場可以捕捉、移動和加速電漿，開發出許許多多“特異”的功能。電漿物理是一門發展中的新型學科，它的發展為材料、能源、信息、環境空間、空間物理、地球物理等科學的進一步發展提供了新的技術和工藝。
電漿可分為兩種：高溫電漿和低溫電漿。低溫電漿廣泛運用於多種生產領域，例如：等離子電視、電腦晶片的蝕刻等等。電漿光源運用的是高溫電漿。
光源組件
電漿光源組件如圖1所示，其組件構成示意圖如圖2所示。整個光源由燈泡、RF(radio—frequency)功率放大器、控制電路板和外殼所組成。
燈泡
圖1 電漿光源組件
燈泡形似一顆藥丸大小的透明體，如圖3所示，與同功率的金鹵燈比較，它的體積小得多。在其泡殼內充有惰性氣體和金屬鹵化物，但沒有金鹵燈泡殼內那樣的電極。這種創新設計比傳統氣體放電燈更為可靠，更為耐用。燈泡被嵌入非導電物質之中(圖2光源組件中的白色部分)。非導電物質起兩個作用：其一，作為RF功率放大器傳送高頻微波能量的波導；其二，作為燈泡內聚焦能量的電場聚集器。
圖2 組件構成示意圖
功率放大器
圖3 電漿燈泡
高頻、微波信號由固態功率放大器產生，並在燈泡周邊形成電場。電場能量高度集中，蒸發燈泡內的物質，在燈泡中心形成電漿。這個受控電漿發出強烈的白光。
控制電路板
電路板控恚0RF功率放大器的輸人和輸出，並用來控制燈泡不同性能的運作。它是一隻微型控制器。
外殼
外殼由鋁材製成；RF功率放大器、控制電路板等部件都包納在鋁殼之中。
光源結構
將傳統意義上的HID（氣體放電燈）與LEP（等離子光源）進行對比，可以更好的掌握電漿光源的具體結構特徵。
結構共同點
兩類光源均使用石英泡殼， 同時它們都是在泡殼當中的過熱氣體中產生光線。光源中的氣體由各類稀土、鹵化物等構成， 選取這類物質的主要目的在於將它們處於等離子條件下進行輻射的光譜線融為一體。
結構不同點
HID 主要通過泡殼中的電極壓力差形成電漿；LEP中不存在電極，所以它主要依靠高強度射頻來形成電漿，在電場的持續作用之下， 燈泡中會產生巨大的熱量， 溫度極高，從而促進各類化學反應，直至電漿的形成。
由於HID 燈泡需要使用電極、密閉物質以及支架等材料，所以該光源的弱點也集中體現在這些材料身上， 若密閉物質出現損壞，將會使燈泡永久失效。此外，為確保支架具有良好的散熱性，儘可能的遠離熱源，不得不增大泡殼規格。而對於LEP 而言， 因為燈泡中不存在電極， 所以並不會出現上述情況。並且，LEP 的規格較小，支持高壓運行，還可提供較大的光譜輻射範圍。
在LEP 當中，用於微波調整的頻率通常不是固定的，這是因為電漿可以在較為寬泛的範圍中被激活。如今，用於商業領域的LEP 激活頻率為450MHz 或900MHz，獲取這兩種頻率所需的放大器比較容易得到，在手機通信產業中十分常見。在科技發展的進程中， 燈具製造商在具備研製專屬放大器的情況下，會使用更低的激活頻率，在較低的頻率環境下，放大器可以保持最佳的工作效率。
特點
無熱量
單個電漿光源可以提供相當於一個功率為1.2kW 的HMT Par 所帶來的能量，但實際卻只需消耗約540W 的電能，並且電漿光源還可以進行串接， 四個相同的電漿光源能量與四個HMT Par 完全相同。除此之外，提供如此巨大能量的電漿燈泡大小卻如同一個麥粒， 同時並不會產生較大的熱量，燈泡中的所有熱量都會進入散熱器，具有以往光源不可比擬的優勢。
永久持續
人們在購買燈泡時，除品牌、亮度、價格等基本信息外，還需考慮其耐久性，如果燈泡的耐久性不佳，短時故障率較高，那么會使該燈泡的性價比大打折扣， 自然無法引起人們的關注。通常情況下，電漿燈泡的有效壽命可達10000h，色溫不會隨著使用時長的增加而發生任何變化， 比傳統的鎢絲燈超出約30 倍左右。
無閃爍現象
電漿燈在正常使用的情形下，不會出現閃爍現象，這對於現階段數字攝影領域而言，意義重大。在過去未使用電漿燈時，時常會出現閃爍或滾動的現象，尤其是在拍攝一些高速鏡頭時，閃爍情況較為嚴重，有許多鏑燈或鎢絲燈都不可避免的存在此類情況，對拍攝造成了較大的影響，若使用電漿燈，將從根本上杜絕此類事情的發生。
色彩精準
與傳統的LED 燈相比， 電漿燈的色彩更加真實，在曝光條件相同的情況下，等離子等對於色彩的還原度更高，消除使用LED 燈時產生的色溫不真實感。電漿燈CRI 率數值可以達到94。一般而言，CRI 的實際範圍在0~100 以內，代表光源掉落在光譜上的具體位置， 還可顯示光源的全彩色光譜渲染能力。CRI 率越低，代表光源的色彩準確率越低。
套用
具體裝置選擇
在種類繁多的Hive Lighting 中，最受關注的當屬KILLERPLASMA MAXI。它除了可以提供5600K 的趨近於日光的色溫之外，藉助其鏡頭還可將光源均勻鋪開。其鏡頭主要包括：窄鏡頭、寬鏡頭以及超寬鏡頭等。鏡頭主要由玻璃製成，吊環由塑膠製成，可用雙手直接觸碰。該光源還具備另一項功能：將KillerPlasma 和maxis 製成一對，以此創造出第四個光源。只需約800W 的電能，即可製成一個完美的輕柔光源，為特寫的拍攝提供必要基礎。這些裝置實際上並非燈，因此在使用時還需支撐與沙袋，特別在組合使用時更是不可或缺。
硬光源
電漿燈泡很小，與麥粒相似，屬於pin 管光源。這種光源可形成美觀的光影，在恐怖片、悲情戲等拍攝過程中較為常用。
具體使用
以面積相對較小的房間為例， 若想製造一個較大的柔光源，可充分利用KillerMaxi。將燈光對準牆面，以形成台等光源，然後加上規格為4×4 的bead board 或黑旗，以此有效控制光源。房間中的光線較亮， 如果在窗戶的位置設定一個柔光片，並由Lee 216 負責傳送，即可在房間中創造出一個類似於北極光的光線。
