fényforrások 3 fénycsövek
DESCRIPTION
Fényforrások 3 Fénycsövek. Schmidt Gábor képeinek felhasználásával. Fényforrások rendszere. Csoportosítás a fénygerjesztés mechanizmusa alapján: NAGYOBB KISEBB ENERGIANÍVÓ, SUGÁRZÁS. Hőmérsékleti sugárzók kváziszabad elektronok sugárzása – sávon belüli átmenet - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
2008.09.29. BME VIK 1
Fényforrások 3Fénycsövek
Schmidt Gábor képeinek felhasználásával
2008.09.29. BME VIK 2
Fényforrások rendszere
Hőmérsékleti sugárzók
Kisülőlámpák Szilárdtest sugárzók (LED)
•Izzólámpák•Halogén izzólámpák
•Kisnyomású•Nagynyomású
2008.09.29. BME VIK 3
IsmétlésIsmétlés
• kötött elektronok - sávok, vagy nívók közötti átmenetkötött elektronok - sávok, vagy nívók közötti átmenetdiszkrét energianívókdiszkrét energianívók
3.Szilárdtest sugárzók (Lighting Emitting Diode)• Félvezetőn alapul p-n átmenetre nyitóirányú feszültséget
kapcsolnak p is n is az érintkezési felület felé mozognak és rekombinálódnak
Csoportosítás a fénygerjesztés mechanizmusa alapján:Csoportosítás a fénygerjesztés mechanizmusa alapján:NAGYOBBNAGYOBB KISEBB ENERGIANÍVÓ, SUGÁRZÁS KISEBB ENERGIANÍVÓ, SUGÁRZÁS
1. Hőmérsékleti sugárzók• kváziszabad elektronok sugárzása – sávon belüli átmenet kváziszabad elektronok sugárzása – sávon belüli átmenet
minden lehetséges minden lehetséges energiaérték megengedettenergiaérték megengedett2. Lumineszcens sugárzók (lumineszcencia-hidegen sugárzás)
2008.09.29. BME VIK 4
Kisülőlámpák
• Kisnyomású • Nagynyomású– Higanylámpa
– Kevertfényűlámpa
– Nátriumlámpa
– Fémhalogénlámpa
–Kompaktfénycső
–Nátriumlámpa
–Elektróda nélküli lámpák
–Fénycső
2008.09.29. BME VIK 5
Gázkisülések Gázkisülések
..
Gázatom (rendszáma n):• magjában n számú proton, és neutron (ezek együttes száma a tömegszám)• a mag körül n számú elektron kering (meghatározott pályákon) az energiaszintek szigorúan meghatározottak• az elektronok két csoportja:
• erősen kötött elektronok (az atommag közelében)• vegyérték- (valencia) elektronok (külső pályákon)
Valencia elektronok:• kémiai kötések létrehozása• könnyen gerjeszthetők• nagyobb energiával leválaszthatók az atomról (ionozás)
2008.09.29. BME VIK 6
Folyamatok gázkisülésben Folyamatok gázkisülésben
Ütközés
Rugalmatlan
Rugalmas veszteség
2008.09.29. BME VIK 7
Ritkított gáztérbenRitkított gáztérbenvizsgáljuk az áramvezetést:vizsgáljuk az áramvezetést:
R Ube
2008.09.29. BME VIK 8
Folyamatok gázkisülésben Folyamatok gázkisülésben 2.2.
A csőre adott feszültséget növeljük:1.1. A kozmikus sugárzás által keltett A kozmikus sugárzás által keltett
kis számúkis számú töltéshordozók töltéshordozók (lineáristól való kezdeti eltérés: (lineáristól való kezdeti eltérés: rekombináció)rekombináció)
2.2. Telítés (a kis számú töltés hordozó Telítés (a kis számú töltés hordozó eljut az elektródákhoz; eddig nincs eljut az elektródákhoz; eddig nincs fényjelenség)fényjelenség)
3.3. Töltéslavina (Townsend-kisülés)Töltéslavina (Townsend-kisülés)- ütközési ionozás- ütközési ionozás- az áram a feszültséggel változik- az áram a feszültséggel változik
A kisülés önfenntartóvá válik.A kisülés önfenntartóvá válik.
2008.09.29. BME VIK 9
Folyamatok gázkisülésben Folyamatok gázkisülésben 2.2.
Az áramerősség növelésével:• kialakul a pozitív tértöltés kialakul a pozitív tértöltés
és a katódesés (5,6)és a katódesés (5,6)• További áramerősség növeléskor További áramerősség növeléskor
a feszültség nem változik (6, a feszültség nem változik (6, katódfény a katódon)katódfény a katódon)
• parázsfény kisülés (7)parázsfény kisülés (7)• Termikus emisszió (8)Termikus emisszió (8)• ívkisülés (9, áramkorlátozás !)ívkisülés (9, áramkorlátozás !)
2. Az ívkisülés jellemzői:
kisnyomás, kis áramsűrűség
rezonancia vonalak gerjednek,
nagy közepes úthossz,
2008.09.29. BME VIK 10
Szempontunkból érdekes anyagok ionizációs energiái.
Helium (He)Helium (He) 24,58 eV24,58 eV
Neon (Ne)Neon (Ne) 21,56 –”-21,56 –”-
Argon (Ar)Argon (Ar) 15,76 –”-15,76 –”-
Kripton (Kr)Kripton (Kr) 13,99 –”-13,99 –”-
Xenon (Xe) Xenon (Xe) 12,12 –”-12,12 –”-
Higany Hg)Higany Hg) 10,38 –”-10,38 –”-
Nátrium (Na)Nátrium (Na) 5,12 –”-5,12 –”-
2008.09.29. BME VIK 11
A higany gerjesztési nívóiA higany gerjesztési nívói
• alapállapot
• rezonanciavonal (az alapállapotba való (az alapállapotba való visszatéréskor kisugárzott visszatéréskor kisugárzott vonal)vonal)• más gerjesztett nívók(sugárzás után a (sugárzás után a rezonanciavonalra kerül az rezonanciavonalra kerül az elektron)elektron)• metastabil nívók(innen nincs sugárzás által (innen nincs sugárzás által kísért visszalépés, kísért visszalépés, energiacsökkentés ütközéssel)energiacsökkentés ütközéssel)
2008.09.29. BME VIK 12
Fénycső felépítése
Állvány részei:
Árambevezető
Szívócső
Árnyékolótartó, árnyékológyűrű
Elektróda emissziós bevonattal (alkáliföldfém)
FejÁrambevezetőBeforrasztásÁllványHigany (amalgám)csepp
Fénycső def:lágyüveg cső;fénypor bevonattal;Hg-al és nemesgázzal;kis nyomás;két végén W elektródákkal.
2008.09.29. BME VIK 13
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
350 400 450 500 550 600 650 700 750 800
hullámhossz, nm
rel.
in
ten
zitá
s
CIE F1, 6430 K
CIE F2*, 4230 K
CIE F4, 2940 K
Halofoszfát fényporos fénycső spektrális eloszlása
2008.09.29. BME VIK 14
Különböző színhőmérsékletű háromsávos fénycsövek Különböző színhőmérsékletű háromsávos fénycsövek spektrumaspektruma
2008.09.29. BME VIK 15
Fénycső energiafolyam-ábra és fényáram-tartása
2008.09.29. BME VIK 16
MéretekÁtmérő meghatározója: áramsűrűség (I/A) [ív a Átmérő meghatározója: áramsűrűség (I/A) [ív a
teljes csőkeresztmetszetre teljes csőkeresztmetszetre kiterjed]kiterjed]
≈≈35 mm35 mm
Hossz meghatározója: térerősség Hossz meghatározója: térerősség ≈ 1 V/cm ≈ 1 V/cm munkapontnak megfelelően I fv-munkapontnak megfelelően I fv-ében > 1m →1200mmében > 1m →1200mm
Jellemző átmérők: 38 mm (T12); 26 mm (T8); 16mm Jellemző átmérők: 38 mm (T12); 26 mm (T8); 16mm (T5); 8 mm (T2)(T5); 8 mm (T2)
2008.09.29. BME VIK 17
Fénycsövek főbb jellemzőiTeljesítmény: 4 – 80 W; Fényáram: 200 – 7000 lmFényhasznosítás: *100 lm/WRövid felfutási és újragyújtási idejűÉlettartamuk: 10-15 kh ( átlagos égési időtartam 3 h, tápfeszültség ingadozás max. –10%, környezeti hőmérséklet megfelelő előtét és gyújtó esetén)Színhőmérséklet: 2700-6500 KSzínvisszaadás (fénypor függő) 65-85Vonalas színkép
2008.09.29. BME VIK 18
Hagyományos és elektronikus előtétekHagyományos és elektronikus előtétek
2008.09.29. BME VIK 19
Fénycsöveknél:
Név-leges
teljesít-ményPn; W
Előtét típusa
Előtét veszte-sége Pe; W
Hálózati felvett
teljesítményPΣ; W
Fény-áram
Φ; klm
Fényhasz-
nosítαsη*; lm/W
Meg-
jegyzés
36
Hagyományos (KVG)
9
45
3
66,7
26 mm átmérőjű
36
Kisveszteségű (VVG)
6 42 3 71,4 26 mm átmérőjű
36
Elektronikus (EVG)
3 32+3 3,3 94,3 .
2008.09.29. BME VIK 20
A fénycsövek gyújtása A fénycsövek gyújtása
..
A gyújtófeszültség a következő tényezőktől függ:A gyújtófeszültség a következő tényezőktől függ:• elektródtávolság (növekedésével nő a gyújtófeszültség, ugyanis elektródtávolság (növekedésével nő a gyújtófeszültség, ugyanis csökken az elektronokra ható gyorsítóerő)csökken az elektronokra ható gyorsítóerő)• a gáz nyomása (minimumgörbe szerint, a gáz nyomása (minimumgörbe szerint, Paschen: UPaschen: Ustst = f(pd)) = f(pd))• a gáz anyagi minőségea gáz anyagi minősége• gázkeverékek (Penning, az adalékgáz csökkenti gázkeverékek (Penning, az adalékgáz csökkenti a gyújtófeszültséget, ha az alapgáznak van a gyújtófeszültséget, ha az alapgáznak van metastabil gerjesztett állapota, s ez nagyobbmetastabil gerjesztett állapota, s ez nagyobb energiájú, mint az adalék ionozási energiája)energiájú, mint az adalék ionozási energiája)• csőátmérő (csökkentésével nő a gyújtási feszültség, csőátmérő (csökkentésével nő a gyújtási feszültség, megnő a fali rekombináció szerepe)megnő a fali rekombináció szerepe)• az elektród alakja, minőségeaz elektród alakja, minősége
2008.09.29. BME VIK 21
Fénycső gyújtó felépítése
(bimetálos)
1. Elektróda
2. Ikerfém elektróda
3. Zavarszűrő kondenzátor
4. Bura (üveg)
5. Tokozat
2008.09.29. BME VIK 22
Hagyományos, ikerfém gyújtóHagyományos, ikerfém gyújtó
2008.09.29. BME VIK 23
A fénycsövek üzemeltetéseA fénycsövek üzemeltetéseElektronikus előtétElektronikus előtét
2008.09.29. BME VIK 24
Speciális fénycső-típusok Speciális fénycső-típusok 1.1. Robbanásbiztos (FX) fénycsövekRobbanásbiztos (FX) fénycsövek
• egycsapos fejegycsapos fej• belső gyújtócsíkbelső gyújtócsík• a gyújtócsík egyik vége galvanikusan érintkezik az egyik a gyújtócsík egyik vége galvanikusan érintkezik az egyik árambevezetővel, a másiknál hézagárambevezetővel, a másiknál hézag• parázsfény kisülés: begyújtáshoz szükséges melegfejlesztésparázsfény kisülés: begyújtáshoz szükséges melegfejlesztés
2008.09.29. BME VIK 25
Speciális fénycső-típusok Speciális fénycső-típusok 2.2. Rapidstart fénycsövekRapidstart fénycsövek
• külső gyújtócsíkkülső gyújtócsík• néhány mm széles bronzpor csíknéhány mm széles bronzpor csík• egyik vége 1 Megyik vége 1 M ellenálláson keresztül összekötve ellenálláson keresztül összekötve az elektróddalaz elektróddal• a másik fejjel nincs összekötve, így ott parázsfény-kisülésa másik fejjel nincs összekötve, így ott parázsfény-kisülés alakul kialakul ki• növekvő ionozás után a kisülés átterjed a két főelektród közé növekvő ionozás után a kisülés átterjed a két főelektród közé
3.3. Reflektorbúrás fénycsövekReflektorbúrás fénycsövek
• titán-dioxid fémtükör-rétegtitán-dioxid fémtükör-réteg• a cső kb. 230a cső kb. 230ºº-nyi felületét borítja-nyi felületét borítja• meghatározott irányban 65-70% fényáram-növekedésmeghatározott irányban 65-70% fényáram-növekedés
2008.09.29. BME VIK 26
Speciális fénycső-típusok Speciális fénycső-típusok Nem látható tartományban sugárzó ffNem látható tartományban sugárzó ff
•Germicid lámpa (260 nm)
Gyakorlatilag fénypor nélküli, csíra ölő hatás
• Erithemal-lámpa (mesterséges napfény) ~ 300 nm
Speciális fénypor bevonattal
• Különleges sőtétkék üvegű UV (fény)cső, mezőgazdasági felhasználás (fotoszintézis tartománya) 400 nm és 650 nm
2008.09.29. BME VIK 27
Alkalmazások
2008.09.29. BME VIK 28
Rejtett világítás lakásban
2008.09.29. BME VIK 29
Ipari alkalmazás
2008.09.29. BME VIK 30Tirol (AT)