A fény éve az évszázadok fénye

Hasonló dokumentumok
Fényforrások. a petróleumlámpától a kompakt fénycsövekig. Riedel Miklós április 14.

Fejezetek az Információ-Technológia Kultúrtörténetéből. Az elektromos fényelőállítás története

Fejezetek az Információ-Technológia Kultúrtörténetéből. Az elektromos fényelőállítás története

OPTIKA. Fénykibocsátás mechanizmusa fényforrás típusok. Dr. Seres István

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

A fényforrások fejlődése október 20.

Hogyan és mivel világítsunk gazdaságosan?

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

MESTERSÉGES VILÁGÍTÁS 2. A természetes fényforás a helyiségen kívül található, méretei nagységrendekkel nagyobbak mint a helyiség.

Fejezetek az Információ-Technológia Kultúrtörténetéből. Az elektromos fényelőállítás története

Dr. Nagy Balázs Vince D428

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

Abszorpció, emlékeztetõ

NEMKOHERENS FÉNYFORRÁSOK I TERMIKUS ÉS LUMINESCENS SUGÁRZÓK

u,v chromaticity diagram

Nemkoherens fényforrások 1. Termikus és lumineszcens sugárzók

Színképelemzés. Romsics Imre április 11.

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

Mit mond ki a Huygens elv, és miben több ehhez képest a Huygens Fresnel-elv?

2.ea Fényforrások. Nagynyomású kisülő lámpák OMKTI

Elektromágneses sugárzás Látható fény: 380 és 780 nm között Hullám és részecske terjedési jellemzők

Optika és látórendszerek április 23.

Fényforrások folytatás

A fény. Abszorpciós fotometria Fluoreszcencia spektroszkópia. A fény. A spektrumok megjelenési formái. A fény kettıs természete: Huber Tamás

Fényforrások. Schanda János professzor úr, Schmidt Gábor (GE) képeinek, Borsányi tanár úr jegyzetének felhasználásával

A jelen fényforrása a LED

A fényforrások fejlődése október 9.

Atomfizika. Fizika kurzus Dr. Seres István

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

Közvilágítási engedélyezés hazai tapasztalatai

A világítástechnika professzionális, energiatakarékos megközelítése

Szabadentalpia nyomásfüggése

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

Tökéletes csillogás, páratlan hatásfok

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

Atomfizika. Fizika kurzus Dr. Seres István

Mekkora lesz az ösz. kihuzat, egy műtermi géppel, 150mm es objektívvel, egy 3m15cm re tárgyat akarunk lefényképezni k=15 f=15 t=315

Tökéletes csillogás, páratlan hatásfok

KÖZBESZERZÉS ZÖLDEBBEN. Világítás.

Szalay Péter (ELTE, Kémia Intézet) Szentjánosbogár, trópusi halak, sarki fény Mi a közös a természet fénytüneményeiben?

Dr. Hirschler Róbert

E1/50. 4W lm LALB4W LAL4W LALD4W. VILÁGÍTÁSTECHNIKA - VILÁGÍTÓ- ÉS LÁMPATESTEK LED asztali világítótestek. 5 steps. LED asztali világítótestek

Curie Kémia Emlékverseny 2018/2019. Országos Döntő 7. évfolyam

A feladatok megoldásához csak a kiadott periódusos rendszer és számológép használható!

A évi fizikai Nobel díj kapcsán. Vass László Percept kft október 16.

Lumineszcencia Fényforrások

Műszeres analitika. Abrankó László. Molekulaspektroszkópia. Kémiai élelmiszervizsgálati módszerek csoportosítása

Természetes fények. Nap, Hold, csillagok. Szerves anyagok égetése. Villámlás. Hold csak visszaveri a fényt Nap és csillagok belsejében fúzió

Szemet gyönyörködtető ragyogás, megbízható élettartam

Világítástechnika. Némethné Vidovszky Ágnes dr. Elérhetőségem:

A legmegbízhatóbb közút-világítási megoldás

Milyen színűek a csillagok?

A legenergiatakarékosabb, megbízható kültéri megoldás fehér színű fénnyel

ATOMMODELLEK, SZÍNKÉP, KVANTUMSZÁMOK. Kalocsai Angéla, Kozma Enikő

Világítástechnika. Némethné Vidovszky Ágnes dr. - meghívott előadók

Szentjánosbogár, trópusi halak, sarki fény Mi a közös a természet fénytüneményeiben?

Termékleírás. MASTER SON-T APIA Plus Xtra. Előnyök. Szolgáltatások. Alkalmazás

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

Korszerű járművilágítás. Lámpahibák, javítási lehetőségek

Amit a zöld beszerezésről tudni kell. Világítás. Nagy János Világítástechnikai Társaság Budapest, december 11.

E (total) = E (translational) + E (rotation) + E (vibration) + E (electronic) + E (electronic

Lumineszcencia. Lumineszcencia. mindenütt. Lumineszcencia mindenütt. Lumineszcencia mindenütt. Alapjai, tulajdonságai, mérése. Kellermayer Miklós

A normálizzók betiltása az Európai Unióban szeptembertől kezdődően. A Philips, mint újító

Mézerek és lézerek. Berta Miklós SZE, Fizika és Kémia Tsz november 19.

Sugárzások kölcsönhatása az anyaggal. Dr. Vincze Árpád

LED a közvilágításban

Név... intenzitás abszorbancia moláris extinkciós. A Wien-féle eltolódási törvény szerint az abszolút fekete test maximális emisszióképességéhez

Termékleírás. MASTER SON-T APIA Plus Xtra. Előnyök. Szolgáltatások. Alkalmazás

Egyszerűen energiatakarékos

Szerves oldott anyagok molekuláris spektroszkópiájának alapjai

Tökéletes ragyogás, egyszerű használat

Műszeres analitika II. (TKBE0532)

HungaroLux Light Kft. a Gandalf Csoport tagja

PROFESSZIONÁLIS LED VILÁGÍTÁS

Nagynyomású kisülőlámpák

A Planck-eloszlásokról és a fényforrások ekvivalens színhőmérséklet -eiről Erbeszkorn Lajos

Út a megvilágosodás felé. Fisher LED termékek alkalmazása ipari és háztartási környezetben, az Új Széchenyi Terv tükrében

Budapesti Műszaki Főiskola Kandó Kálmán Villamosmérnöki Főiskolai Kar. Félévi követelmények és útmutató a VILÁGÍTÁSTECHNIKA.

Az elektromágneses hullámok

Fényforrások h h

RÉSZLETEZŐ OKIRAT a NAH /2017 nyilvántartási számú akkreditált státuszhoz

Tartós kialak. kiemelő LED világítás ragyogó, irányított fénysugár

2. ea Fényforrások, lámpatestek, hálózati OMKTI

Hőmérsékleti sugárzók

A fény természetes evolúciója Natural Evolution of Light

Szilárdtest fényforrások

Tartalomjegyzék. Emlékeztetõ. Emlékeztetõ. Spektroszkópia. Fényelnyelés híg oldatokban A fény; Abszorpciós spektroszkópia

Bevezetés az analóg és digitális elektronikába. V. Félvezető diódák

STS GROUP ZRt. FUELCELL (Hidrogén üzemanyagcellás erőművek). Előadó: Gyepes Tamás (Elnök Igazgató) Kriston Ákos. Vándorgyűlés előadás,

T I T - M T T. Hevesy György Kémiaverseny. A megyei forduló feladatlapja. 8. osztály. A versenyző jeligéje:... Megye:...

avagy van élet a 100-as izzón túl

Abszorpciós fotometria

Halogén izzólámpák. Innovatív fény a jobb látásért

Ragyogó LED megvilágítás kiváló fényminőséggel

Fényforrások. Schanda János professzor úr képeinek felhasználásával BME-VIK 1

Lumineszcencia alapjelenségek

Anyagvizsgálati módszerek Elemanalitika. Anyagvizsgálati módszerek

XI. Fémorganikus fotokémia. A cisz-cr(co) 4 (CH 3 CN) 2 előállítása és reaktivitása

Átírás:

ELTE Kémiai Intézet 2015. október 15. A fény éve az évszázadok fénye Riedel Miklós 1

Nick Holonyak LED 1962 kék LED 2014 Hennig Brand A foszfor felfedezése 1669 2

Akkor megint szólt Isten: Legyenek világító testek az égbolton s válasszák el a nappalt az éjszakától. Teremtés könyve, 1, 14

Akkor megint szólt Isten: Legyenek világító testek az égbolton s válasszák el a nappalt az éjszakától. Teremtés könyve, 1, 14 Az Ősrobbanástól számítva

A fény és a kémia A fotokémia kémia a fény hatására lejátszódó kémiai folyamatokkal, illetve a kémiai folyamatokat kísérő nem termikus gerjesztésű fényjelenségekkel foglalkozó területe. Kémiai reakciók fény biztosíthatja a kémiai reakciók energiaigényét megindíthat reakciókat (klórdurranógáz-reakció) lézerek segítségével a kémiai reakciók femtoszekundumos (10-15 s) felbontásban vizsgálhatók kémiai műszeres analitika (optikai spektroszkópia) hagyományos ezüst alapú fényképezés lángfestés (pirotechnika, tűzijáték) 5

Mindennapok műanyagok lebomlása (fotolízis) fotokémiai szmog képződése Biológia és a fény látás UV-sugárzás élettani hatásai D-vitamin képződése fotoszintézis A fény és a kémia Fényelnyelés, fénykibocsátás fény az égési folyamatban izzás, a fekete test sugárzása lumineszcencia festékek szelektív fényelnyelése, fényszóródás kolloidokon 6

A fény és a kémia Metán klórozása A metán- és a klórgáz elegye fény hatására exoterm reakcióban reakcióban klórmetánná és hidrogén-kloriddá alakul +

A fény és a kémia Ipari technológia Benzil-klorid előállítása toluolból és klórból (gázfázisban) Évi termelés: 100 000 tonna Fotoszintézis Az előállított szerves anyag tömege kb. 2 x 10 11 tonna/év

John Everett Millais: Őszi levelek (1856 ) fényszóródás kolloidok Tyndall-jelenség klorofill antocián fényelnyelés karotin 9

Elektromágneses sugárzás, fény E = h f foton Ultraibolya Látható tartomány Hősugárzás 10

Feketetest-sugárzás Folytonos spektrum Planck-féle sugárzási törvény napfény gyertya izzólámpa 11

Feketetest-sugárzás 555 nm A szem érzékenysége a napfényhez igazodott 12

De La Tour: Magdolna a füstölő lánggal 1640 körül 13

Gyertya, mécses, fáklya, izzó testek Feketetest-sugárzás 600 ºC hőmérsékleten a szénhidrogének krakkolódnak A láng fényét a felizzó koromszemcsék adják A láng szélén a hőmérséklet 1600 ºC is lehet gyertyaláng a súlytalanságban oxigén éghető anyag A zónák jól látszanak 14

Hasonló elven működik petróleumlámpa karbidlámpa 6 10 gyertya fénye Régebben a lámpák fényerősségét gyertyafényben adták meg Ma SI-egység lumen (lm) hatásfok lumen/watt 15

Gázvilágítás 1801 Párizs 1802 Anglia William Murdoch Világító gáz fénykibocsátás hasonló a gyertyához csövön vezetve nyílt láng ég a gáz előállítása - szén, fa száraz lepárlása, később földgáz A párizsi opera világítása 16

Bunsen-égő A gáz/levegő elegy előkeveredésével az égés tökéletesebbé válik. A sztöchiometriai gáz/levegő arány esetén a láng világoskék színű. Így érhető el a maximális lánghőmérséklet, de nem világít.

Gázvilágítás Hatásfok javítása Gázharisnya (intenzív fehér fény) 1885 60% MgO, 20% La 2 O 3 and 20% Y 2 O 3 1891 99% ThO 2, 1% CeO 2 manapság Y 2 O 3, ZrO 2 Th - és -sugárzás 220 Rn keletkezik -sugárzás Carl Auer von Welsbach (1858 1929) 18

Gázvilágítás Bortnyik Sándor: Lámpagyújtó 1921. Olaj, vászon, 80 x 60 cm. (Magyar Nemzeti Galéria) 19

Villanyvilágítás Alessandro Volta (1745-1827) Volta-oszlop 1800 Cink-, vörösrézlemezek, sóoldattal átitatott kartonvagy bőrkorongok Volta Napóleon A leideni palackot mindig fel kellett tölteni (dörzsöléssel) A Volta-oszloppal viszont sikerült állandó áramforráshoz jutni Később dinamó (Siemens, Jedlik Ányos), erőművek Ez tette lehetővé a villanyvilágítást. 20

Izzólámpa Elektromos árammal való izzítás Magas olvadáspontú fémek Nagy ellenállás (a vezetékhez képest) Olvadáspontok o C Platina 1767 Molibdén 2623 Tantál 3017 Ozmium 3033 Volfrám 3422 Szén (szublimál) 3825 Nagyon sokan kísérleteznek vele 21

Szénszálas izzólámpa Thomas Edison Joseph Swan (1847 1931) (1828 1914) Oxigéntől védi az üvegbúra és vákuum 600 (!) bambuszfajtából elszenesített gyapotból 4 bizonyult megfelelőnek 1200 óra élettartam Az izzólámpát 1879 szilveszterén mutatták be az újságíróknak 22

Izzólámpa volfrámszállal Nehézkes előállítás Scheelit CaWO 4 WO 3 redukció hidrogénnel W-por nem olvasztható meg, szinterelés dróthúzás William Coolidge 1910 Irving Langmuir 1913 vákuum helyett argon és nitrogén kevésbé párolog 23

Magyarok és az izzólámpa Szénszálas Volfrámszálas izzó 1,4 lm/watt 7-14 lm/watt Just Sándor (1874-1937) Hanaman Ferenc (1878-1941) 1904 szabadalom 1906 Egyesült Izzó, Tungsram 24

Magyarok és az izzólámpa Dupla spirál 1931 K, Na, Si, Al adalék a W-hoz jobb hatásfok Millner Tivadar (1899 1988) Tury Pál Kriptonégő 1936 Kripton rossz hővezető magasabb hőmérséklet jobb hatásfok drága és ritka anyag (10-6 mólszázalék) ötletes kinyerés levegőből Bródy Imre (1891 1944) Ez a tudás (hungarikum) a globalizációval sajnos elveszett 25

Napfény 6000 K szem érzékenysége Izzólámpa hőmérséklete 2000 K - 3200 K Kb. 2% fény, a többi hő Hogyan javítható ez a rossz hatásfok? 26

EU irányelv - energiacsökkentés az izzólámpák fokozatos kivonása Helyette halogénizzó kompakt fénycső LED Háztartás - a világítás csak kb. 10% Közvilágítás - lényeges 27

Halogénlámpa A hatásfok javítása magasabb hőmérséklet 3200-3400 K a volfrám párolgásának (a búra feketedésének) csökkentése 1 2 3 gáztér bróm vagy jód hidegebb hely melegebb hely W W párolog WBr n melegebb hely W + nbr megfordítható kémiai reakció 28

Halogénlámpa 24 lm/w 3,5% kriptongáz viszonylag nagy nyomáson kvarc vagy keményüveg búra (magas hőmérséklet!) 29

Gázkisülés gerjesztés kisülés az energiaszintek közötti elektronátmenet fénykibocsátással jár vonalas színkép hidrogén vas higany 30

Gázkisülés 1910 Georges Claude Szín függ a gáz fajtájától Neon vörös Hélium rózsaszín Nitrogén sárgás rózsaszín Szén-dioxid kékesfehér Kripton fehér Argon kék reklámcsövek neoncső Sok UV-sugárzás is ez is hasznosítható 31

Fénycső Az anyagok célszerű kiválasztásával az izzólámpához hasonló fényforrás készíthető. 1939 gázkisüléses lámpa a lámpatestben kis mennyiségű higany és vákuum (inert gáz) van a elektromos kisülés fénykibocsátásra (látható és ultraibolya) készteti a higanyatomokat kis nyomáson sok UV-sugárzás keletkezik (253,7 és 365 nm) a bura belül be van vonva fluoreszkáló anyaggal, amely abszorbeálja az UV-sugárzást és látható fényt sugároz ki Fényhasznosítás 60-70 lm/w 32

Lumineszcencia Gerjesztés fotolumineszcencia biolumineszcencia kemilumineszcencia elektrolumineszcencia nem hőközlés fluoreszcencia foszforeszcencia 10-5 10-8 s 10 s

Fénycső a higany spektruma a fénycső spektruma UV-sugárzás fénypor látható fény Vörös Y 2 O 3 :Eu R Zöld MgAl 11 O 19 : Ce,Tb G Kék BaMgAl 10 O 17 :Eu B az UV-fényt az üvegbúra nem engedi át (??) 34

Fénycső Komoly gond a színvisszaadás nem egyenletes (folytonos), hanem sávos színkép fényporok Régebben kalcium halofoszfát Ca 5 (PO 4 ) 3 (Cl,F):Sb 3+, Mn 2+ Újabban Ritka földfém LaPO 4 :Tb 3+, Ce 3+ Y 2 O 3 :Eu zöld és kék vörös 35

Fénycső színvisszaadás A színkép egyenletességét az Ra index-szel jellemzik Ra index 0..100 Hány %-ban felel meg a napfénynek Titkos kód 830 Ra = 80 T/K = 3000 36

Kompakt fénycső 1973 General Electric elektronikus előtét 40 khz Nem villog Gyorsan begyújt Előny Fényhasznosítás 60-70 lm/w Élettartam 2 000 10 000 óra (elvben) Hátrány Beszerzési ára nagy Az elektronika minősége Az olcsó hamar tönkremegy Színvisszaadás (Ra) rossz Kis mértékű UV-sugárzás Higanyt tartalmaz 37

Kompakt fénycső környezetvédelem UV-sugárzás károsító hatása UVB UVA Higany kibocsátás a környezetbe 4 5 mg Hg/lámpa újabban 1,0 1,5 mg Hg/lámpa 38

Nagynyomású gázkisülő lámpák Higanygőzlámpa Közvilágításban alkalmazzák, visszaszorulóban Színe jellegzetesen sápadt fehér. 50 lm/w Nátriumlámpa Közvilágítási célra a elterjedten használtják gazdaságos, magas élettartama Színe narancssárga, színvisszaadása gyenge. 130 lm/w Fémhalogén lámpa Különböző fémek jodidjai, közvilágítás A fémek kombinációjával kiváló színvisszaadás 90-110 lm/w 39

Fémhalogén lámpa Fém-halogenidek gőzeiben játszódik le az ívkisülés pl.: NaI ScI 3 InI 3 DyI 3 TlI HoI 3 Hatásuk: vonalgazdag színkép jobb a színvisszaadás kb. 10 perc higanylámpa színképe fémhalogén lámpa színképe 40

Xenonlámpa Igen nagy fényerő 80 lm/w Ívkisülés Fehér fény, jó színvisszaadás Erősen pontszerű fény Nagy teljesítmény (több 1000 W is) Nagy nyomás (több 10 bar, veszélyes) Filmtechnika Vetítőgépek, projektorok Gépjárművek Fényképezőgép vaku 41

LED fényemittáló dióda Light Emitting Diode 1962 vörös 1 lm/w 1960-as évek sárga 1970-es évek narancs 1980-as évek zöld 1992 kék LED Nick Holonyak 2014 Nobel-díj Akaszaki Iszamu, Amano Hirosi Nakamura Súdzsi 42

LED Elektrolumineszcencia e Vezetési sáv gerjesztés energiabefektetés TILTOTT SÁV rekombináció energia szabadul fel pl. foton Vegyértéksáv e elektron + lyuk rekombinációja foton kibocsátás 43

LED Gallium-arzenid (GaAs) Gallium-arzenid-foszfid (GaAsP) Gallium-foszfid (GaP) Gallium-nitrid (GaN) Cink-szelenid (ZnSe) Szilícium-karbid (SiC) Indium-gallium-nitrid (InGaN) Gyémánt (C) infravörös 940 nm vörös 630 nm zöld 555 nm zöld 525 nm kék ~500 nm kék 480 nm kék 450 nm ultraibolya 400 nm 44

Fehér fény LED-del RGB színkeverés Fényporral (mint a fénycső) Y 3 Al 5 O 12 :Ce 3+ Egyre növekvő fényhasznosítás 30-60 lm/w, de van a 150 lm/w -es is 45

Összegezés Hatásfok Kategória Típus lm/w % lángok gyertya 0,3 0,04% gázharisnya 2 0,3% izzólámpa 100 W 14 2,0% halogén 24 3,5% ívlámpa xenon 30 50 4,4 7,3% fénycső kompakt fénycső 57 72 8 11% hosszú fénycső 70 100 10 15% Kisülési lámpák fémhalogén 65 115 9,5 17% nagy nyomású nátrium 85 150 12 22% kis nyomású nátrium 100 200 15 29% LED fehér LED 10 150 1,5 22% elméleti maximum 555 nm-es zöld fény 683 100% 46

Összegezés Történet? 47

OLED szerves fénykibocsátó dióda - Organic Light-Emitting Diode elektrolumineszcens réteg szerves félvezető vegyület Al-kelát poli(fenilén-vinilén) a pi-elektronok elektronok elmozdulhatnak a legmagasabb betöltött és a legalacsonyabb betöltetlen molekulapályák megfelelnek a (hagyományos) félvezetők vegyérték- és vezetési sávjának Vezető polimer (Nobel-díj, 2000) 48

OLED foton e - az elektronok és a lyukak rekombinálódnak a rekombináció során a felszabaduló energia fénykibocsátás az oldalláncok szubsztitúciójával a kibocsátott fény hullámhossza változtatható (legmagasabb betöltött és a legalacsonyabb betöltetlen molekulapálya energiakülönbsége) 49

LED Amíg a 20. századot az izzószálas villanykörték fényében láttuk, addig a 21. századot a LED lámpák fogják megvilágítani. 50

Lumineszcencia fotolumineszcencia biolumineszcencia kemilumineszcencia elektrolumineszcencia biolumineszcencia elektrolumineszcencia kemilumineszcencia fotolumineszcencia

Luminol kemilumineszcencia Megfelelő oxidálószer (pl. hidrogén-peroxid), lúg és katalizátor (vas- és rézvegyületek) hatására ragyogó kék fényt bocsát ki. Kriminalisztika: vérnyomok kimutatása 1. A luminol a lúggal reagál, dianion keletkezik. 2. A hidrogén-peroxidból származó oxigén ezután reagál a luminol-dianionnal. 3. A keletkező szerves peroxid rendkívül instabil, és a nitrogén leadásával nyomban bomlik 3-amino-ftálsavra, melyben egy elektron gerjesztett állapotban van. 4. A gerjesztett állapot foton leadásával alapállapotba kerül, és ez adja a kék fényt.

A fényforrások és a kémia 53

Köszönöm a figyelmet VÉGE és nézzék meg Hegedűs Kristóf és Riedel Miklós kísérleti bemutatóját 54