Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

FÉNYEMISSZIÓ, FÉNYFORRÁSOK, FÉNYKELTŐ ESZKÖZÖK LUMINESZCENS FÉNYFORRÁSOK Kocsányi László Kovács Péter Dobos Gábor.

Hasonló előadás


Az előadások a következő témára: "FÉNYEMISSZIÓ, FÉNYFORRÁSOK, FÉNYKELTŐ ESZKÖZÖK LUMINESZCENS FÉNYFORRÁSOK Kocsányi László Kovács Péter Dobos Gábor."— Előadás másolata:

1 FÉNYEMISSZIÓ, FÉNYFORRÁSOK, FÉNYKELTŐ ESZKÖZÖK LUMINESZCENS FÉNYFORRÁSOK Kocsányi László Kovács Péter Dobos Gábor

2 2 Kisülőlámpák Típusai Kisnyomású Kisnyomású Neoncső Neoncső Glimmlámpa Glimmlámpa Fénycső (kisnyomású higanylámpa) Fénycső (kisnyomású higanylámpa) Kisnyomású nátriumlámpa Kisnyomású nátriumlámpa Nagynyomású Nagynyomású Nagynyomású higanygőzlámpa Nagynyomású higanygőzlámpa Nagynyomású nátriumlámpa Nagynyomású nátriumlámpa Fémhalogén – lámpa Fémhalogén – lámpa Xenon lámpa Modern típusok Modern típusok Genura – lámpa DBD (Dielectric Barrier Discharge) lámpa

3 3 : XENON LÁMPA: A kisülés hasonló a higanygőz-kisüléshez, de más a nívószerkezet Az energianívók sokkal közelebb esnek az ionizációs energiához → Magasabb működési hőmérséklet → erősebb folytonos háttér

4 4 Saha – egyenlet: Higanygőzre: g 0 ’/g 0 = 2 Higanygőzre: g 0 ’/g 0 = 2 Nemesgázra: g 0 ’/g 0 = 6 Nemesgázra: g 0 ’/g 0 = 6 → n i n e 3-szor akkora a nemesgáz esetén → erősebb folytonos háttér

5 5 Hátrány: Kis elektromos térerősség Nagy elektronsűrűség Nagy elektronsűrűség Jóval kisebb hatáskeresztmetszet Jóval kisebb hatáskeresztmetszet → Nagyobb elektron – mobilitás (E ~ A 1/2 ) → Elektromos térerősség kb. 1/7 része a higanygőz kisülésben mérhetőnek → Azonos teljesítményhez nagyobb áram szükséges → Nagyobb elektródák → Nagyobb elektródaveszteségek

6 6 Elektromos térerősség növelhető: Higany hozzáadásával Higany hozzáadásával 1% higany 65%-al növeli a térerősséget 1% higany 65%-al növeli a térerősséget Higany energiaszintjei alacsonyabbak → higany is erősen sugározni fog Higany energiaszintjei alacsonyabbak → higany is erősen sugározni fog Csökken a xenon sugárzása Csökken a xenon sugárzása Csökken a hőmérséklet Csökken a hőmérséklet Romlik a színvisszaadás Romlik a színvisszaadás Javul a hatásfok Javul a hatásfok Hélium hozzáadásával Hélium hozzáadásával 1% hélium 2%-al növeli a térerősséget 1% hélium 2%-al növeli a térerősséget Hélium energiaszintjei magasabbak → Nem vesz részt a fénykeltésben → Nagyobb mennyiségben adagolható Hélium energiaszintjei magasabbak → Nem vesz részt a fénykeltésben → Nagyobb mennyiségben adagolható Hélium megszökik a kisülőcső falán át → Héliummal töltött külső búra szükséges Hélium megszökik a kisülőcső falán át → Héliummal töltött külső búra szükséges Növeli a hőveszteséget → Rosszabb hatásfok Növeli a hőveszteséget → Rosszabb hatásfok

7 7 Hatásfok: Tengelymetszetet a hőveszteség adja Tengelymetszetet a hőveszteség adja Növekvő atomtömeggel (Ar → Xe) csökken a hővezetés → Csökken a hőveszteség Növekvő atomtömeggel (Ar → Xe) csökken a hővezetés → Csökken a hőveszteség Meredekséget a látható és az UV tartományba eső sugárzás aránya adja Meredekséget a látható és az UV tartományba eső sugárzás aránya adja A folytonos háttér messze elnyúlik az UV tartományban → rossz hatásfok A folytonos háttér messze elnyúlik az UV tartományban → rossz hatásfok Ar → Xe irányban csökken az ionizációs energia → Csökken az UV tartományba eső sugárzás → Javul a hatásfok Ar → Xe irányban csökken az ionizációs energia → Csökken az UV tartományba eső sugárzás → Javul a hatásfok

8 8 Kompakt Xenon lámpa (a, b, c, f) Elektródastabilizált Elektródastabilizált Rövid ív → Kis feszültség, nagy áram Rövid ív → Kis feszültség, nagy áram Elektródák alakja erősen befolyásolja az ívet Elektródák alakja erősen befolyásolja az ívet → Általában egyenáramról üzemeltetik (így kevésbé deformálódik az elektróda) Magas töltőnyomás: akár atm (hidegen) Magas töltőnyomás: akár atm (hidegen) → Időnként felrobban 10 – 15 kV gyújtófeszültség 10 – 15 kV gyújtófeszültség 75 W– 6,5 kW (500 W fölött csak DC üzemben) 75 W– 6,5 kW (500 W fölött csak DC üzemben) Léteznek 30 kW-os változatok is Léteznek 30 kW-os változatok is Permanens gáztöltés miatt nincs szükség bemelegedési időre mint pl. a higanygőz-, fémhalogén- vagy nátriumlámpánál Permanens gáztöltés miatt nincs szükség bemelegedési időre mint pl. a higanygőz-, fémhalogén- vagy nátriumlámpánál

9 9 Lineáris Xenon lámpa (d, e) Falstabilizált Falstabilizált Elektróda alakja kevésbé számít → többnyire váltóáramról üzemeltetik Elektróda alakja kevésbé számít → többnyire váltóáramról üzemeltetik Hosszabb ív, kisebb áram Hosszabb ív, kisebb áram 1 atm körüli töltőgáz-nyomás (hidegen) 1 atm körüli töltőgáz-nyomás (hidegen) 30 – 40 kV gyújtófeszültség 30 – 40 kV gyújtófeszültség Általában 1 – 20 kW teljesítmény Általában 1 – 20 kW teljesítmény Léteznek 300 kW-os típusok is Léteznek 300 kW-os típusok is

10 10 Villanólámpa: Fal – stabilizált kisülés Fal – stabilizált kisülés Kisülőcsövet általában feltekerik (kisebb méretű fényforrás) Kisülőcsövet általában feltekerik (kisebb méretű fényforrás) Sorba kötik egy kondenzátorral Sorba kötik egy kondenzátorral Kondenzátor feszültsége kisebb mint a gyújtófeszültség Kondenzátor feszültsége kisebb mint a gyújtófeszültség → Egy külső elektronika ad egy gyújtóimpulzust → Ív létrejötte után lecsökken az ellenállás → kondenzátor kisül a lámpán keresztül Rövid, nagy intenzitású impulzus Rövid, nagy intenzitású impulzus Fényképészeti alkalmazásokhoz tiszta Xenon töltet Fényképészeti alkalmazásokhoz tiszta Xenon töltet Nagysebességű alkalmazásokhoz +Ar +H → mikroszekundumos impulzusok Nagysebességű alkalmazásokhoz +Ar +H → mikroszekundumos impulzusok

11 11 INDUKCIÓS LÁMPA Kisülőlámpák leggyakoribb meghibásodásai az elktródákhoz köthetők Kisülőlámpák leggyakoribb meghibásodásai az elktródákhoz köthetők Katódok degradációja Katódok degradációja Problémák az árambevezetésnél Problémák az árambevezetésnél Elektróda nélküli lámpák előnyösebbek lehetnek Elektróda nélküli lámpák előnyösebbek lehetnek Plazma létrehozása mikrohullámmal Plazma létrehozása mikrohullámmal Mikrohullám áthatol a kisülőcső falán → a mikrohullám-forrás lehet a kisülőcsövön kívül Mikrohullám áthatol a kisülőcső falán → a mikrohullám-forrás lehet a kisülőcsövön kívül Nincs szükség árambevezetésekre Nincs szükség árambevezetésekre Nincs szükség katódokra Nincs szükség katódokra Nincs elektróda-veszteség Nincs elektróda-veszteség

12 12 GE Genura lámpa (1994) Izzólámpa kiváltására Izzólámpa kiváltására Izzólámpa: 100 W, 1000 lm, 1000 h élettartam Izzólámpa: 100 W, 1000 lm, 1000 h élettartam GE Genura: 23 W, 1100 lm, h élettartam GE Genura: 23 W, 1100 lm, h élettartam Tartalmazza a szükséges elektronikát → közönséges foglalatba becsavarható Tartalmazza a szükséges elektronikát → közönséges foglalatba becsavarható 2,6 MHz 2,6 MHz A fényt higanygőzkisülés produkálja A fényt higanygőzkisülés produkálja UV fényt fényporral alakítják láthatóvá UV fényt fényporral alakítják láthatóvá

13 13 Kén – lámpa: A kén emissziós vonalai nagyon közel esnek az emberi szem érzékenységi maximumához A kén emissziós vonalai nagyon közel esnek az emberi szem érzékenységi maximumához Magas nyomás (5 bar) → folytonos háttér Magas nyomás (5 bar) → folytonos háttér A napfényhez nagyon hasonló fényt ad A napfényhez nagyon hasonló fényt ad Kémiailag nagyon agresszív → hagyományos kisülőlámpában nem alkalmazható Kémiailag nagyon agresszív → hagyományos kisülőlámpában nem alkalmazható Indukciós lámpánál nem jelent problémát Indukciós lámpánál nem jelent problémát

14 14 DBD lámpa Nagynyomású kisülőlámpákban a kisülés általában erősen inhomogén Nagynyomású kisülőlámpákban a kisülés általában erősen inhomogén Lehetséges-e nagy kiterjedésű, térben homogén nagynyomású kisülést létrehozni? Lehetséges-e nagy kiterjedésű, térben homogén nagynyomású kisülést létrehozni? A kisülés kontrakciója a hőmérsékleti egyensúly következménye A kisülés kontrakciója a hőmérsékleti egyensúly következménye → nem-egyensúlyi plazmát kell létrehozni

15 15 Szigetelő elektródák közé váltófeszültséget kapcsolunk Szigetelő elektródák közé váltófeszültséget kapcsolunk Mikor a feszültség eléri a letörési feszültséget létrejön a kisülés Mikor a feszültség eléri a letörési feszültséget létrejön a kisülés Minden fél-periódusben történik egy letörés Minden fél-periódusben történik egy letörés Az áramot korlátozzák a dielektrikum elektródák → Nincs kontrakció Az áramot korlátozzák a dielektrikum elektródák → Nincs kontrakció

16 16 Fém elektródák között nem lehet nagy nyomáson létrehozni térben homogén kisülést Fém elektródák között nem lehet nagy nyomáson létrehozni térben homogén kisülést A letörés után keskeny, nagy vezetőképességű csatornák jönnek létre A letörés után keskeny, nagy vezetőképességű csatornák jönnek létre A kisülés jellege hasonlít egy DC kisüléséhez A kisülés jellege hasonlít egy DC kisüléséhez

17 17 Szigetelő elektródák megakadályozzák a kisülés kontrakcióját Szigetelő elektródák megakadályozzák a kisülés kontrakcióját Miután a gáz ionizálódik, töltés halmozódik fel az elektródákon Miután a gáz ionizálódik, töltés halmozódik fel az elektródákon A létrejött tértöltés ellentétes irányú a külső térrel A létrejött tértöltés ellentétes irányú a külső térrel A letörés után néhány nanoszekundummal a tértöltés hatására összeomlik a „mikro-kisülés” A letörés után néhány nanoszekundummal a tértöltés hatására összeomlik a „mikro-kisülés” A feszültség növeléséve (máshol) újabb „mikro-kisülések” jönnek létre A feszültség növeléséve (máshol) újabb „mikro-kisülések” jönnek létre

18 18 A rövid kisülések során az elektronok csak nagyon kevéssé melegítik fel a gázt az ütközések során A rövid kisülések során az elektronok csak nagyon kevéssé melegítik fel a gázt az ütközések során → A magas nyomás ellenére nem alakul ki a hőmérsékleti egyensúly Betáplált energia nagy része a az atomok és molekulák gerjesztésére fordítódik Betáplált energia nagy része a az atomok és molekulák gerjesztésére fordítódik Kicsi a térfogati veszteség Kicsi a térfogati veszteség Aránylag nagy nyomásokon működik Aránylag nagy nyomásokon működik A kisülés fizikai paraméterei skálázhatók → A lámpa méreteinek növelésével egyszerűen növelhető annak fényárama A kisülés fizikai paraméterei skálázhatók → A lámpa méreteinek növelésével egyszerűen növelhető annak fényárama

19 19 Általában Xenont használnak töltőgázként Általában Xenont használnak töltőgázként Környezetbarát Környezetbarát Alacsony hővezetés Alacsony hővezetés DBD lámpákban igen nagy a térerősség DBD lámpákban igen nagy a térerősség Magasabb energianívókat is lehet gerjeszteni Magasabb energianívókat is lehet gerjeszteni Xe + Xe + Xe* = Xe 2 * + Xe Xe + Xe + Xe* = Xe 2 * + Xe A kisülés nem érintkezik az elektródákkal → nem károsítja azokat A kisülés nem érintkezik az elektródákkal → nem károsítja azokat Xe 2 * excimer molekula nagyon instabil → elbomlik → 7,2 eV (172 nm) foton Xe 2 * excimer molekula nagyon instabil → elbomlik → 7,2 eV (172 nm) foton A hármas-ütközések valószínűsége nő a nyomás növelésével → aránylag nagy (atmoszférikus) nyomásokat használnak A hármas-ütközések valószínűsége nő a nyomás növelésével → aránylag nagy (atmoszférikus) nyomásokat használnak Nem tartalmaz higanyt Nem tartalmaz higanyt Környezetbarát Környezetbarát A fénypor sokkal kevésbé károsodik A fénypor sokkal kevésbé károsodik

20 20


Letölteni ppt "FÉNYEMISSZIÓ, FÉNYFORRÁSOK, FÉNYKELTŐ ESZKÖZÖK LUMINESZCENS FÉNYFORRÁSOK Kocsányi László Kovács Péter Dobos Gábor."

Hasonló előadás


Google Hirdetések