Fényforrások. a petróleumlámpától a kompakt fénycsövekig. Riedel Miklós 2011. április 14.



Hasonló dokumentumok
A fény éve az évszázadok fénye

Fejezetek az Információ-Technológia Kultúrtörténetéből. Az elektromos fényelőállítás története

Fejezetek az Információ-Technológia Kultúrtörténetéből. Az elektromos fényelőállítás története

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

A fényforrások fejlődése október 20.

Hogyan és mivel világítsunk gazdaságosan?

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

OPTIKA. Fénykibocsátás mechanizmusa fényforrás típusok. Dr. Seres István

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

Dr. Nagy Balázs Vince D428

Fejezetek az Információ-Technológia Kultúrtörténetéből. Az elektromos fényelőállítás története

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

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

Fényforrások folytatás

2.ea Fényforrások. Nagynyomású kisülő lámpák OMKTI

A fényforrások fejlődése október 9.

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

u,v chromaticity diagram

NEMKOHERENS FÉNYFORRÁSOK I TERMIKUS ÉS LUMINESCENS SUGÁRZÓK

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

Nemkoherens fényforrások 1. Termikus és lumineszcens sugárzók

Világítástechnika. Némethné Vidovszky Ágnes dr. - meghívott előadók

A legmegbízhatóbb közút-világítási megoldás

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

Tökéletes csillogás, páratlan hatásfok

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

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

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

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

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

Dr. Hirschler Róbert

Világítástechnika. Némethné Vidovszky Ágnes dr. Elérhetőségem:

Programozható vezérlő rendszerek. Elektromágneses kompatibilitás II.

Közvilágítási engedélyezés hazai tapasztalatai

A jelen fényforrása a LED

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

Színképelemzés. Romsics Imre április 11.

Nagynyomású kisülőlámpák

Tökéletes ragyogás, egyszerű használat

Egyszerűen energiatakarékos

Optika és látórendszerek április 23.

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

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

KOMPAKT FÉNYCSŐ - HALOGÉN IZZÓ - LED

KÖZBESZERZÉS ZÖLDEBBEN. Világítás.

HungaroLux Light Kft. a Gandalf Csoport tagja

Tökéletes csillogás, páratlan hatásfok

Szemet gyönyörködtető ragyogás, megbízható élettartam

PROFESSZIONÁLIS LED VILÁGÍTÁS

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

A világítástechnika professzionális, energiatakarékos megközelítése

HOGYAN SPÓROLJUNK A VILÁGÍTÁSSAL?

E/68 E/0. Tracon kód: FL18. VILÁGÍTÁSTECHNIKA Fényforrások összehasonlító táblázata. Fitlamp. Kompakt fénycsövek. lumen. Hg <2,5 mg 230 V AC

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

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

avagy van élet a 100-as izzón túl

Tökéletes ragyogás, divatos forma

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

A világ legvilágosabb fénycsöves világítása

Atomfizika. Fizika kurzus Dr. Seres István

Kompakt fényforrások. A kompakt fénycsövek energiahatékonyságáról és a bennük található higany korlátozásáról. TRALUX kompakt fénycsövek foglalatai

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

Fényforrások h h

ERFO Nonprofit Kft. Telefon: Fax: Web:

DÖNTÉSHOZÓKÉNT VÁLASSZA ÖN IS A KORSZERŰ LED-ES VILÁGÍTÓ TESTEKET!

PROFESSZIONÁLIS LED VILÁGÍTÁS

2. ea Fényforrások, lámpatestek, hálózati OMKTI

Milyen színűek a csillagok?

E/60 E/0. Tracon kód: FL18. VILÁGÍTÁSTECHNIKA Kompakt fénycsövek Fényforrások összehasonlító táblázata. Fitlamp. lumen 230 V AC.

Buy Smart+ Zöld beszerzés Európában. Világítás

Abszorpció, emlékeztetõ

Kör-Fiz 7 gyak.; Fényforrások vizsgálata; PTE Környezetfizika és Lézerspktroszkópia Tanszék

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

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

Textíliák felületmódosítása és funkcionalizálása nem-egyensúlyi plazmákkal

Ragyogó LED megvilágítás kiváló fényminőséggel

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

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

Elektromos áram. Vezetési jelenségek

3. Lámpák 4. Nagygépek

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

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

LED a közvilágításban

A legenergiatakarékosabb, megbízható kültéri megoldás fehér színű fénnyel

This project is implemented through the CENTRAL EUROPE Programme co-financed by the ERDF.

LED Levilágító 7,5W Fogyasztás 7,5W. Bemeneti feszültség V

RÉSZLETEZŐ OKIRAT a NAH /2017 nyilvántartási számú akkreditált státuszhoz

Üdvözöljük! LED Panelek LED Reflektorok LED Izzók LED Spotok LED Fénycsövek

Magas hatásfokú fénycsöves világítás

Felkészült a váltásra?

Szabadentalpia nyomásfüggése

A legegyszerűbb módja annak, hogy kellemes fehér fényre váltson

Korszerű járművilágítás. Lámpahibák, javítási lehetőségek

10 15%-kal magasabb hatásfok!

Fogyasztóvédelemért Felelős Helyettes Államtitkárság hírlevele 49/2015. Kedves Kolléga!

Sugárzások kölcsönhatása az anyaggal. Dr. Vincze Árpád

Vilá gítá stechniká 2015 távász Nem ellenőrzött kidolgozás, hibák lehetnek benne, csak saját felelősségre használd!

Atomfizika. Fizika kurzus Dr. Seres István

A LED korlátai a világítástechnikában

Átírás:

ELTE Kémiai Intézet Alkímia ma Fényforrások a petróleumlámpától a kompakt fénycsövekig Riedel Miklós 2011. április 14. 1

De La Tour: Magdolna a füstölő lánggal 1640 körül 2

Csontvári Kosztka Tivadar Jajcei villanyerőmű éjjel, 1903 Villanyvilágított fák Jajcéban, 1903 Bortnyik Sándor Lámpagyújtó 1921 3

Elektromágneses sugárzás, fény Ultraibolya Látható tartomány Hősugárzás 4

Folytonos spektrum 555 nm Feketetest-sugárzás A szem érzékenysége a napfényhez igazodott napfény gyertya, petróleumlámpa, gázlámpa ívlámpa izzólámpa 5

Gyertya, mécses, fáklya, izzó testek Feketetest-sugárzás A láng fényét a felizzó koromszemcsék adják Régebben a lámpák fényerősségét gyertyafényben adták meg Hasonló elven működik petróleumlámpa karbidlámpa 6 10 gyertya fénye 6

600 ºC hőmérsékleten a szénhidrogének krakkolódnak A láng szélén a hőmérséklet 1600 ºC is lehet A zónák jól látszanak oxigén éghető anyag 7

Gázvilágítás 1801 Párizs 1802 Anglia William Murdoch Világító gáz nyílt láng ég csövön vezetve fénykibocsátás hasonló a gyertyához A gáz előállítása szén, fa száraz lepárlása később földgáz 8

Gázvilágítás Hatásfok javítása Gázharisnya (intenzív fehér fény) 1885 60% MgO, 20% La2O3 and 20% Y2O3 1891 99% ThO2, 1% CeO2 manapság Y2O3, ZrO2 Kép saját α sugárzással felvéve Carl Auer von Welsbach (1858 1929) Sugárterhelés Th α - és β -sugárzás 220 Rn keletkezik α sugárzás Háttér 2,4 msv/év Kempingező 0,005 msv/év Lenyeli a gázharisnyát 2 msv 9

Villanyvilágítás Volta-oszlop 1800 Alessandro Volta (1745-1827) Cink-, vörösréz- és sóoldattal átitatott karton- vagy bőrkorongokból állt. A leideni palackot mindig fel kellett tölteni (dörzsöléssel) A Volta-oszloppal viszont sikerült állandó áramforráshoz jutni Ez tette lehetővé a villanyvilágítást. Később dinamó (Siemens, Jedlik Ányos), erőművek10

Ívfény 1808 Humphry Davy ívlámpa 2000 elemből összeállított Volta-oszlop 2 db puha szénrúd érintkező csúcsok a szénpálcákat széthúzzák, vakító fehér fény a fényív hosszú ideig nem szakad meg 1877 Jablocskov (1847-1894) Párizs - sugárutakat világított meg ívlámpákkal A villanyvilágítás szép, de költséges A lámpák naponkénti karbantartást igényeltek Az ívlámpa lakások, üzletek, világítására alkalmatlan volt 11

Izzólámpa kezdetei Olvadáspontok Platina Molibdén Tantál Ozmium Volfrám Szén (szublimál) C o 1767 2623 3017 3033 3422 3825 Magas olvadáspontú fémek Nagy ellenállás (a vezetékhez képest) Mindennapi használatra Oxigéntől védi az üvegbúra Vákuum vagy inert gáz (nitrogén, argon) Nagyon sokan kísérleteznek vele 12

Szénszálas izzólámpa Thomas Edison (1847 1931) Joseph Swan (1828 1914) elszenesített gyapotból 1200 óra élettartam 600 (!) bambuszfajtából 4 bizonyult megfelelőnek 1,4 lm/watt Az izzólámpát 1879 szilveszterén mutatta be a meghívott újságíróknak. 13

Villanyvilágítás 1882 Budapest izzólámpás villanyvilágítás, ideiglenesen a Vigadóban 1883 Nemzeti Színház 1884 Keleti Pályaudvar világítása 1884 Temesváron épült az első közcélú erőmű Gázvilágítás Villanyvilágítás Than Károly 14

Izzólámpa kezdetei Nernst-lámpa Kerámia rúd elektromos árammal izzítva cirkónium-dioxid ZrO2 ittrium-oxid Y 2O3 erbium-oxid Er2O3 Szilárd elektrolit fel kell hevíteni 1300 oc-ra, hogy vezetővé váljon Platina fűtőtest 2100 oc felett működik Nem kell vákuum vagy védőgáz Szép, fehér fény Kiszorítja a volfrámszálas izzó 15

Izzólámpa volfrámszállal Szénszálas 1,4 lm/watt Volfrámszálas izzó 7-14 lm/watt Just Sándor és Hanaman Ferenc 1904 Egyesült Izzó 1906 TUNGSRAM gyár 1905 William Coolidge 1910 Nehézkes előállítás Scheelit CaWO4 WO3 redukció hidrogénnel W-por Nem olvasztható meg, szinterelés dróthúzás 16

Izzólámpa volfrámszállal Edison 27 Irving Langmuir 1913 vákuum helyett argon és nitrogén kevésbé párolog Bródy Imre 1936 kripton rossz hővezető Bródy Imre (1891 1944) Dupla spirál 1931 Millner Tivadar, Tury Pál K, Na, Si, Al 171899-1988

Napfény 6000 K szem érzékenysége Izzólámpa hőmérséklete 2000 K - 3300 K Folytonos spektrum Kb. 2% fény, a többi hő Hogyan javítható ez a rossz hatásfok? 18

Hogyan javítható ez a rossz hatásfok? Típus Teljes hatásfok Fényhatásfok (lm/w) 60 W izzó 2,1% 14,5 Halogén izzó 3,5% 24 Fekete test 4000 K 7,0% 48 Fekete test 7000 K 14% 95 Monokromatikus zöld fény 555 nm 100% 683 a szem érzékenységi maximuma ez a maximum a lumen és a kandela definíciója fehér fényre kb. 240 lm/w a legjobb hatásfok 19

Halogénlámpa A hatásfok javítása magasabb hőmérséklet 3200-3400 K a volfrám párolgásának (a búra feketedése) csökkentése bróm vagy jód W párolog melegebb hely WBrn W + nbr hidegebb hely melegebb hely kripton - gáz viszonylag nagy nyomáson kvarc vagy keményüveg búra (magas hőmérséklet!) 24 lm/w 3,5% 20

Gázkisülés gerjesztés az energiaszintek közötti elektronátmenet fénykibocsátással jár vonalas színkép fénykibocsátás hidrogén Az anyagok (elektronszintek) célszerű kiválasztásával az izzólámpához hasonló fényforrás készíthető. 21 Az anyagok megválasztásával a szín(hőmérséklet) is befolyásolható.

Gázkisülési cső neoncső???? 1910 Georges Claude Szín függ a gáz fajtájától Neon Hélium Nitrogén Szén-dioxid Kripton Argon vörös (neoncső) rózsaszín sárgás rózsaszín kékesfehér fehér kék reklámcsövek Sok UV-sugárzás is ez is hasznosítható 22

Fénycső Higanygőz és inert gáz Fénypor UV látható a higany spektruma Fényhasznosítás 60-70 lm/w 23

Fénycső a higany spektruma kis nyomáson sok UV-sugárzás keletkezik (253,7 és 365 nm) Ennek hasznosítása fénypor látható fény az UV-fényt az üvegbúra nem engedi át (??) Vörös Zöld Kék Y2O3:Eu (Ce,Tb)MgAl11O19: Ce:Tb BaMgAl10O17:Eu R G B 24

Fénycső Komoly gond a színvisszaadás A színkép egyenletességét az Ra index-szel jellemzik Ra index..100 Rossz színvisszaadás 25

Fénycső Komoly gond a színvisszaadás nem egyenletes (folytonos) a színkép ( sávos ) fényporok Régebben kalcium halofoszfát Ca5(PO4)3(Cl,F):Sb3+, Mn2+ Újabban Ritka földfém LaPO4:Tb3+, Ce3+ Y2O3:Eu zöld és kék vörös 26

Kompakt fénycső 1973 General Electric elektronikus előtét 40 khz Fényhasznosítás 60-70 lm/w 2 000 10 000 óra (elvben) Titkos kód 830 Ra = 80 T/K = 3000 Kis mértékű UV-sugárzás Higanyt tartalmaz Ki-, bekapcsolás Lassan éri el a teljes fényét Beszerzési ára nagy Az elektronika minősége Az olcsó hamar tönkremegy Színvisszaadás (Ra) rossz 27

Speciális fénycsövek Szolárium 5% UVB, 95% UVA Pénzvizsgáló Fertőtlenítő (germicid) lámpa Kvarc csőben, a teljes Hg spektrum (UVB) 253,7 nm 28

Környezetvédelem? Hg kibocsátás a környezetbe 4 5 mg Hg/lámpa Újabban 1,0 1,5 mg Hg/lámpa Veszélyes hulladék A gyártás is környezetszennyező 29

Környezetvédelem? EU irányelv, energiacsökkentés Helyette halogén izzó kompakt fénycső LED A háztartásokban a világítás csak kb. 10% 30

Nagynyomású gázkisülő lámpa Gerjesztett és ionizált gáz (plazma) 31

Nagynyomású gázkisülő lámpák Higanylámpa Nátriumlámpa Fémhalogén lámpa Az egyik legrégebbi nagy nyomású lámpa. Közvilágításban még alkalmazzák, de visszaszorulóban van. Színe jellegzetesen sápadt fehér. 50 lm/w Közvilágítási célra a legelterjedtebben használt fényforrás, elsősorban gazdaságossága, és magas élettartama miatt. Színe narancssárga, színvisszaadása gyenge. 130 lm/w Különböző fémek jodidjaival, néha bromidjaival adalékolt lámpa. A fémek kombinációjával egyedi színeket vagy kiváló színvisszaadást tesz lehetővé. 90-110 lm/w 32

Fémhalogén lámpa Fém-halogenidek gőzeiben játszódik le az ívkisülés pl.: NaI ScI3 InI3 DyI3 TlI Hatásuk: vonalgazdagabb a színkép jobb a színvisszaadás HoI3 Induláskor lilás argonív utána kékes fehér higanyív majd lassan a többi fém spektruma. kb. 10 perc higanylámpa színképe 33 színképe fémhalogén lámpa

Xenonlámpa Ívkisülés Nagy teljesítmény (több 1000 W is) Erősen pontszerű fény Fehér fény, jó színvisszaadás Nagy nyomás (több 10 bar, veszélyes) Filmtechnika, vetítőgépek Gépjárművek (újabban, fémhalogénnel) Ra 98 látható tartomány fényképezőgép vaku Igen nagy fényerő 3200 lumen kb. 42 watt esetén 34

LED LED fényemittáló dióda LED = Light Emitting Diode A LED-ek világítástechnikai alkalmazása most van elterjedőben. 30-60 lm/w, de van a 150 lm/w -es is. Nick Holonyak 1962 vörös GaAsP 1 lm/w 1960-as évek sárga 1970-es évek narancs 1980-as évek zöld Egyre növekvő fényhasznosítás Szabadság-híd, Budapest, 2009 35

LED Elektrolumineszcencia Vezetési sáv e energia szükséges TILTOTT SÁV Vegyérték sáv energia szabadul fel pl. foton e rekombináció elektron + lyuk rekombinációja foton kibocsátás 36

LED LED-ek spektruma Fehér LED RGB Fényporral (mint a fénycső) Y3Al5O12:Ce3+ 37

Összegezés Hatásfokok Kategória lángok izzólámpa Típus lm/w % 0,3 0,04% gázharisnya 2 0,3% 100 W 14 2,0% halogén 24 3,5% gyertya ívlámpa xenon 30 50 4,4 7,3% fénycső kompakt fénycső 57 72 8 11% hosszú fénycső 70 100 10 15% fémhalogén 65 115 9,5 17% nagy nyomású nátrium 85 150 12 22% kis nyomású nátrium 100 200 15 29% LED fehér 10 150 1,5 22% elméleti maximum 555 nm-es zöld fény Kisülési lámpák 683 38 100%

Színvisszaadás színvisszaadás Összegezés 39

A fényforrások és a kémia 40

Köszönet Babay-Bognár Krisztina, ELTE Balázs László, GE Hungary Borsányi János, Budapesti Műszaki Főiskola Pajkossy Tamás, MTA KK Anyag- és Környezetkémiai Intézet Tóth Zoltán, GE Hungary Varga Imre, ELTE VÉGE Köszönöm a figyelmüket! 41