HIGANYMENTES DBD FÉNYFORRÁSOK FEJLESZTÉSE. Beleznai Szabolcs. Témevezet : Dr. Richter Péter TÉZISFÜZET

Hasonló dokumentumok
Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem (BME) Építészmérnöki Kar. Világítástechnika. Mesterséges világítás. Szabó Gergely

Világítástechnika I Fekete test vázlata. Hőmérsékleti sugárzás Üreg-, fekete-, vagy Planck-sugárzó Rayleigh, Wien, Planck (1900) formula

Dr. Nagy Balázs Vince D428

Fejezetek az Információ-Technológia Kultúrtörténetéből. Az elektromos fényelőállítás története

Fejezetek az Információ-Technológia Kultúrtörténetéből. Az elektromos fényelőállítás története

Különböző fényforrások (UV,VIS, IR) működési alapjai, legújabb fejlesztések

Fénycsövek. Fehér, fehér, fehér vagy fehér. A fehér nem egyenlő a fehérrel Az OSRAM fénycsövei négy különböző színhőméréklettel

Világítástechnika a környezettudatosság tükrében. Dodog Zoltán Szent István Egyetem Gépészmérnöki Kar

Gyors neutronok detektálási technikái

SPECIÁLIS EXCIMER LÉZEREK

Sterilizálásra és felületkezelésre alkalmazható utókisülési plazmák modellezése. zárójelentés

A legenergiatakarékosabb, megbízható kültéri megoldás fehér színű fénnyel

u,v chromaticity diagram

Az úszás biomechanikája

Abszorpció, emlékeztetõ

LED-es világítástechnika 2011 januári állapot

Fejezetek az Információ-Technológia Kultúrtörténetéből. Az elektromos fényelőállítás története

LED LCA. LED-ek környezeti értékelése Életciklus-elemzés alapján

Nagyteljesítményű LEDek fénytechnikai és elektromos tulajdonságai valós működési körülmények között

Szemet gyönyörködtető ragyogás, megbízható élettartam

Tökéletes csillogás, páratlan hatásfok

LED Katalógus LED a holnap világossága. Oxygen Communication Kft. oxygen-2.com/ledvilagitas

A LED világítás jövője Becslések három öt évre előre

RÉSZLETEZŐ OKIRAT a NAH /2017 nyilvántartási számú akkreditált státuszhoz

Ózon fertőtlenítéshez és oxidációhoz ProMinent Környezetbarát ózon előállítás és adagolás

Abszorpciós fotometria

Az energiamegtakarítás hatékony módszere a közvilágításban

RC tag mérési jegyz könyv

Hogyan és mivel világítsunk gazdaságosan?

Témák 2014/15/1. Dr. Ruszinkó Endre, egyetemi docens

ERFO Nonprofit Kft. Telefon: Fax: Web:

II. Szakmai alap- és szakismeretek, gyakorlati alkalmazásuk 11. Világítástechnika Hunyadi Sándor

Ragyogó molekulák: dióhéjban a fluoreszcenciáról és biológiai alkalmazásairól

A világ legvilágosabb fénycsöves világítása

OPTIKA. Fénykibocsátás mechanizmusa fényforrás típusok. Dr. Seres István

Textíliák felületmódosítása és funkcionalizálása nem-egyensúlyi plazmákkal

19. A fényelektromos jelenségek vizsgálata

A fényforrások fejlődése október 20.

Modern Fizika Labor Fizika BSC

AZ ACETON ÉS AZ ACETONILGYÖK NÉHÁNY LÉGKÖRKÉMIAILAG FONTOS ELEMI REAKCIÓJÁNAK KINETIKAI VIZSGÁLATA

Világító diódák emissziójának szimulációja Monte Carlo sugárkövetés módszerével

A legmegbízhatóbb! MASTER PL-L 4 Pin. Előnyök. Szolgáltatások. Alkalmazás

LCA TÉMÁJÚ SZAKDOLGOZATOK AZ ÓBUDAI EGYETEMEN

Fényforrások folytatás

Komplex igénybevétel, komplex szigetelésdiagnosztika a Műegyetemen

2.ea Fényforrások. Nagynyomású kisülő lámpák OMKTI

El adó: Unger Tamás István Konzulens: Dr. Kolos Tibor f iskolai docens április 23.

Az áramlási citometria gyakorlati alkalmazása az ondó rutin analízisben. Hajnal Ágnes, Dr Mikus Endre, Dr Venekeiné Losonczi Olga

NEMKOHERENS FÉNYFORRÁSOK I TERMIKUS ÉS LUMINESCENS SUGÁRZÓK

A világítástechnika professzionális, energiatakarékos megközelítése

EGYENÁRAMÚ TÁPEGYSÉGEK

Szívbetegségek hátterében álló folyamatok megismerése a ciklusosan változó szívélettani paraméterek elemzésén keresztül

OPTIKA. Fotometria. Dr. Seres István

Nemkoherens fényforrások 1. Termikus és lumineszcens sugárzók

MTA AKI Kíváncsi Kémikus Kutatótábor Kétdimenziós kémia. Balogh Ádám Pósa Szonja Polett. Témavezetők: Klébert Szilvia Mohai Miklós

HungaroLux Light Kft. a Gandalf Csoport tagja

Abszorpciós fotometria

VALÓS HULLÁMFRONT ELŐÁLLÍTÁSA A SZÁMÍTÓGÉPES ÉS A DIGITÁLIS HOLOGRÁFIÁBAN PhD tézisfüzet

Tipikus megvilágítás szintek a szabadban (délben egy napfényes napon) FISHER LED

Atomok és molekulák elektronszerkezete

RÉSZLETEZŐ OKIRAT (2) a NAH /2017 nyilvántartási számú akkreditált státuszhoz

Programozható vezérlő rendszerek. Elektromágneses kompatibilitás II.

Tökéletes ragyogás, egyszerű használat

ATOMEMISSZIÓS SPEKTROSZKÓPIA

Világítástechnikai mérés

KöF kapcsolóberendezés végeselemes analízisei. Balázs Novák

dc_779_13 Optoelektronikai eszközök és rendszerek MTA doktori tézisfüzet Dr. Jakab László

Light is OSRAM All we do is light. And light is all we do. LINEARlight Flex

Sokcsatornás DSP alapú, komplex elektromos impedancia mérő rendszer fejlesztése

Termékleírás. MASTERColour CDM-T. Előnyök. Szolgáltatások. Alkalmazás

Ph. D. ÉRTEKEZÉS TÉZISEI. Szanyi Ágnes

Termékleírás. MASTER SON-T PIA Plus. Előnyök. Szolgáltatások. Alkalmazás

Kábeldiagnosztikai vizsgálatok a BME-n

Abszorpciós fotometria

Atommodellek de Broglie hullámhossz Davisson-Germer-kísérlet

Tökéletes ragyogás, divatos forma

SPEKTROSZKÓPIA: Atomok, molekulák energiaállapotának megváltozásakor kibocsátott ill. elnyeld sugárzások vizsgálatával foglalkozik.

Perifériáknak nevezzük a számítógép központi egységéhez kívülről csatlakozó eszközöket, melyek az adatok ki- vagy bevitelét, illetve megjelenítését

rendszerszemlélet Prof. Dr. Krómer István BMF, Budapest BMF, Budapest,

LED there be light Amit a LED-es világításról tudni érdemes

Meleg, természetes módon

Tökéletes csillogás, páratlan hatásfok

Dr. JUVANCZ ZOLTÁN Óbudai Egyetem Dr. FENYVESI ÉVA CycloLab Kft

ELEKTRONIKUS KERINGTET SZIVATTYÚK

aresa led lensoflex THE GREEN LIGHT

Ejtési teszt modellezése a tervezés fázisában

Korszerű ledes világítástechnikai rendszerek. Előadó: Faludi Tamás ügyvezető-igazgató

ELEKTRONIKUS KERINGTET SZIVATTYÚK

Közvilágítási engedélyezés hazai tapasztalatai

Korszerű járművilágítás. Lámpahibák, javítási lehetőségek

Termékleírás. MASTER SON-T PIA Plus. Előnyök. Szolgáltatások. Alkalmazás

Szilárd testek sugárzása

Euromag MUT indukciós áramlásmérő MC608 jelfeldolgozóval

Gamma-röntgen spektrométer és eljárás kifejlesztése anyagok elemi összetétele és izotópszelektív radioaktivitása egyidejű elemzésére

Művelettan 3 fejezete

A legmegbízhatóbb közút-világítási megoldás

Tápegység tervezése. A felkészüléshez szükséges irodalom Alkalmazandó műszerek

FENNTARTHATÓSÁG. Fotó: Geiger Bálint

A regionális gazdasági fejlődés műszaki - innovációs hátterének fejlesztése

Átírás:

HIGANYMENTES DBD FÉNYFORRÁSOK FEJLESZTÉSE TÉZISFÜZET Beleznai Szabolcs Témevezet : Dr. Richter Péter Konzulens: Balázs László Budapesti M szaki és Gazdaságtudományi Egyetem 2009

A kutatás el zménye A napjainkban egyre szigorodó környezetvédelmi elvárások a fényforrás iparban is jelent s következményekkel járnak. A Hg mint a környezetünkre rendkívül káros anyag felhasználásának csökkentésére irányuló törekvések elkerülhetetlenül szükségessé teszik higany-mentes fényforrások kifejlesztését. Napjainkban használt fényforrások zöme azonban továbbra is higanytartalmúak. Ennek legf bb oka az, hogy ezek hatásfoka az esetek többségében lényegesen nagyobb, mint a higanymentes termékeké. A mai tudományos elképzelések szerint a higany egyik lehetséges helyettesít i a nemesgázok lehetnek. A probléma feloldására a kutatók az elmúlt évtizedben komoly er feszítéseket tettek, és ennek eredményeképpen született potenciális megoldások egyike a Xenon alapú Dielectric Barrier Discharge kisülés (ezután DBD) alkalmazása világítástechnikai célokra. A Xe DBD fényforrások számos el nnyel rendelkeznek a konvencionális fényforrásokkal szemben, higanymentesek, egyszer felépítés ek és méreteikben könnyen skálázhatóak. A Xe DBD-k legf bb hátránya eddig az alacsony hatásfok volt. Azonban a kutatások szerint jól definiált gerjesztés hatására, rövid feszültség impulzusokkal a kisülés hatásfoka 60% fölé növelhet. Ezen kutatási eredmények DBD fényforrások el tt számos potenciális felhasználási területet nyitnak meg, így a magas hatásfoknak köszönhet en a DBD fényforrások világítástechnikai célból való felhasználásának kutatása is el térbe került.

Célkit zések A Phd disszertációban leírt munka célja (1) egyrészt összefoglalni a DBD technológia részletes elméleti és kísérleti hátterét a fény konverzió és optimalizáció szempontjából (2) valamint tudományos szempontból megvizsgálni hogyan lehet a DBD excimer fényforrás hatásfokát megnövelni. A munka részletes leírást ad Xe gázplazmában lezajlódó alapvet fizikai folyamatokról, egy összetett, folyadékdinamikán alapuló számítógépes szimuláció segítségével. Az optimalizáció magában foglalja a fényforrás optimális paramétereinek meghatározását annak érdekében, hogy magas fényhasznosítás és bemen teljesítménys ség értékeket érjünk el. A munka összehasonlítást ad a különböz gerjeszt feszültség jelalakok használatának el nyeir l és hátrányairól a fluoreszcens DBD fényforrások fejlesztésének szempontjából. A bemutatott kutatási eredmények a Xe DBD gázkisülés hatásfokának és becsatolt teljesítménys ségének jelent s javulását eredményezik. Ezen eredmények alapot teremtenek egy nagyhatásfokú, kompakt fluoreszcens DBD fényforrás kifejlesztéséhez. Az eredményeket 3 tézispontban foglaltam össze.

Új tudományos eredmények 1. Megalkottam egy Xe fluoreszcens DBD fényforrás számítógépes szimulációját. A szimuláció a Xe gázplazma egydimenziós folyadékdinamikai modelljén alapszik. Részletes reakció-kinetikai leírását tartalmazza a plazmában lezajlódó kémiai folyamatoknak, valamint magában foglalja a fénypor fénykonverziós modelljét. A szimuláció segítségével a plazmában lezajlódó összes lényeges fizikai folyamat megvizsgálható, valamint a fénykonverziós számolásokon keresztül lehet vé teszi egy fluoreszcens DBD fényforrás optimalizációját és továbbfejlesztését. A modell részletes leírást ad a becsatolt elektromos teljesítmény sugárzássá valamint veszteségekké való átalakulásáról, ezáltal karakterisztikus hullámhosszakra vett részleges kisülési hatásfokok számolása végezhet el. Részletesen összevetettem a számolt és mért fény-emissziós, elektromos és spektrális tulajdonságait egy kísérleti Xe DBD fluoreszcens fényforrásnak. A fényforrás számolt hatásfokának és fényhasznosításának pontos meghatározása és ellen rzése újdonságot képvisel a korábbi irodalomban közölt DBD fényforrások vizsgálataihoz képest. Gyors felfutású, rövid (~ 600 ns hosszúságú) unipoláris impulzus gerjeszt jelalak felhasználásával 56% kisülési hatásfokot jeleztem el re a szimuláció segítségével. A fényforrás hatékony m ködését kísérletileg is igazoltam, a mérések szerint a fényforrás 50% kisülési hatásfokkal és 62 lmw -1 fényhasznosítással rendelkezik. (a lmw -1 érték zöld LAPO4:CeTb fénypor használata esetén értend ) A tézisponthoz kapcsolódó publikációk: [1], [6], [7]

2. Az unipoláris impulzus gerjeszt impulzus-jelalak hosszának csökkentése által (~ 200 ns) az els tézispontban bemutatott fényforrás m ködését optimalizáltam, hatásfokát jelent sen megnöveltem a 100 mbar-tól 300 mbar-ig terjed nyomástartományban. A számolások szerint a jelalak hatására a betáplált elektromos energia legnagyobb része a 172 nm es sugárzást kibocsátó Xe 2 * excimer molekulák létrehozására fordítódik, míg más veszteséget okozó folyamatok (ion f tés, e-xe rugalmas ütközés) alacsony szinten maradnak. A teljes UV hatásfok a nyomás növekedésével és az impulzushossz csökkentésével monotonon n. Az irodalomban publikált legmagasabb Xe 2 excimer DBD kisülési hatásfokot (~ 67% a szimuláció és ~ 62% a mérés szerint) demonstráltam, valamint kísérletileg elértem a 80 lmw -1 fényhasznosítást 890 mw/cm 3 bemen elektromos teljesítménys ség esetén. A tézisponthoz kapcsolódó publikációk: [2], [5] 3. Annak érdekében, hogy a hatásfok megtartása mellett a kisülésbe csatolt elektromos teljesítményt megnöveljem, egy új, nagyfrekvenciás amplitudó modulált szinuszos gerjeszt jelalak (burst jelalak) használatát javasoltam a Xe DBD kisülés hatékony meghajtására. Megmutattam, hogy a burst jelalak használatával az impulzus üzem meghajtáshoz képest a rendszer hatékonysága tovább növelhet : segítségével majdnem kétszeres betáplált teljesítménynövekedés és UV fényáram érhet el az impulzus-jelalakhoz képest, miközben a kisülés hatásfoka magas szinten marad. Igazoltam a kisülési UV hatásfokok monoton növekedését a nyomás növelésével egészen 250 mbar nyomásig. 61.4% elméleti és 58% kísérleti hatásfokot értem el, amely 74 lmw -1 fényhasznosításnak felelt meg 1520 mw/cm 3 betáplált elektromos teljesítménys ség esetén. A tézisponthoz kapcsolódó publikációk: [3], [4]

Publikációk [1] Sz Beleznai, G Mihajlik, A Agod, I Maros, R Juhasz, Zs Nemeth, L Jakab, P Richter: High-efficiency dielectric barrier Xe discharge lamp: theoretical and experimental investigations, J. Phys. D: Appl. Phys. 39 (2006) 3777 3787 [2] Sz Beleznai, G Mihajlik, I Maros, L Balázs, P Richter: Short-pulse excited fluorescent Xe dielectric barrier light source, J. Phys. D: Appl. Phys. 41 (2008) 115202 (6pp) [3] Sz Beleznai, G Mihajlik, I Maros, L Balázs, P Richter: High frequency excitation waveform for efficient operation of a xenon excimer dielectric barrier discharge lamp, J. Phys. D: Appl. Phys. 43 (2010) 015203 (9pp) [4] Sz. Beleznai, L. Balázs, P. Richter: New Modulated Driving Signal for Efficient Excitation of DBD Discharges, HAKONE XI International Symposium on High Presssure Low Temperature Plasma Chemistry, Oleron Isl. France Sep 7-12 2008, Article 5-4 [5] Sz Beleznai, P Richter, L Balázs, Higanymentes fényforrások fejlesztése, Kvantumelektronika 2008, 6th National Symposium on Quantum Electronics, 17. October 2008, Budapest, Hungary; Eds: Péter Á, Kiss T, Varró S, 2008, P-01 [6] L Bánkuti, L Reich, Sz Beleznai: Dielectric barrier discharge lamp, CN1744275(A), 2006 [7] L Reich, Sz Beleznai, A Agod, L Jakab, P Richter: Dielectric Barrier Discharge Lamp with Electrodes in Hexagonal Arrangement, European Patent EP1615258, 2009