2008.10.9. BME - VIK 1

7.ea. Kisülőlámpák folytatás

Kisnyomású kisülőlámpák (indukciós lámpák; SOX)

Nagynyomású kisülőlámpák 1.

2008.10.9. BME - VIK 2

Ismétlés: folyamatok gázkisülésben Ismétlés: folyamatok gázkisülésben

Ütközés

Rugalmatlan

Rugalmas veszteség

2008.10.9. BME - VIK 3

A gáztérben a kozmikus sugárzás hatására jelen lévő töltéshordozók a feszültség hatására az elektródákhoz jutnak

•Nem önfenntartó kisülés áramerősség növelésével ionizációk száma nő önfenntartó kisülés áramkorlátozás

•Megfelelő előtét esetén egyensúlyi állapot

•A cső hossztengelyének legnagyobb részén az elektron és pozitív ion koncentráció közel azonos, kifelé semleges

Plazma állapot

•A plazmában lévő gerjesztett és ionizált gázrészecskék alapállapotba visszatérve fotont emittálnak.

2008.10.9. BME - VIK 4

Indukciós lámpákIndukciós lámpák

..

• szintén kisnyomású higanykisülésszintén kisnyomású higanykisülés• nincsenek elektródoknincsenek elektródok• nyitott ferrit magú tekercs nyitott ferrit magú tekercs mágneses tere gerjesztmágneses tere gerjeszt• a mágneses tér a gáztéren záródika mágneses tér a gáztéren záródik• a gerjesztő jel frekvenciájaa gerjesztő jel frekvenciája 2,65 MHz (Osram – 250 kHz)2,65 MHz (Osram – 250 kHz)• az élettartam többszöröse az az élettartam többszöröse az elektródos kompakt fénycsövekénekelektródos kompakt fénycsövekének• Philips QL, Osram Endura – külső Philips QL, Osram Endura – külső előtét, GE Genura – integrált előtételőtét, GE Genura – integrált előtét

2008.10.9. BME - VIK 5

A Philips cég QL elektróda-mentes lámpájának vázlata

2008.10.9. BME - VIK 6

Genura felépítéseFejben 2,6 MHz oszcillátor

2008.10.9. BME - VIK 7

A GE-Tungrsam GENURA lámpa fejébe beépített nagyfrekvenciás elektronikus áramkör

vázlata

2008.10.9. BME - VIK 8

Indukcióslámpák főbb jellemzői

Teljesítmény; Fényáram: gyártó függő, kevés típus*30-50 lm/WHosszú felfutási és újragyújtási idejű Élettartamuk: gyártó függő 60kh is lehetSzínhőmérséklet: SSzínvisszaadás (fénypor függő) jóVonalas színkép

2008.10.9. BME - VIK 9

Foto: DéTa

2008.10.9. BME - VIK 10Kisnyomású nátriumlámpa

Fej

Getter

Elektróda

Dudor (gőznyomás biztosítására)

KisülőcsőSzigetelő

gyűrű

Szívócsúcs

2008.10.9. BME - VIK 11

590 nm

Kisnyomású nátriumlámpa színképi eloszlása

2008.10.9. BME - VIK 12

Kisnyomású nátriumlámpa

2008.10.9. BME - VIK 13

Kis nyomású nátriumlámpák főbb jellemzői

Teljesítmény: 35 – 55-(200) W; Fényáram: 40 klm-ig*200 lm/WHosszú felfutási és rövid újragyújtási idejű Élettartamuk: 10-15 kh Színhőmérséklet: kisebb 2000 KSzínvisszaadás rosszGyakorlatilag monokromatikus sugárzó

2008.10.9. BME - VIK 14

Fényforrások rendszere

Hőmérsékleti sugárzók

Kisülőlámpák Szilárdtest sugárzók (LED)

•Izzólámpák•Halogén izzólámpák

•Kisnyomású

•Nagynyomású

2008.10.9. BME - VIK 15

Kisülőlámpák

• Kisnyomású

– Fénycső

– Kompaktfénycső

– Nátriumlámpa

– Elektróda nélküli lámpák

• Nagynyomású– Higanylámpa

– Kevertfényűlámpa

– Nátriumlámpa

– Fémhalogénlámpa

2008.10.9. BME - VIK 16

1. Nagynyomású kisülőlámpák1.1. Fizikai alapok

Fénygerjesztés mechanizmusa hasonló, de…..

A higany sugárzás intenzitásának maximuma van 0.8 Pa nyomáson, de 100-1000 Pa-nál eléri a minimumot, ezután növekszik, de…

2008.10.9. BME - VIK 17

Különbség a kisnyomású és Különbség a kisnyomású és nagynyomásúnagynyomású kisülések közöttkisülések között

•nagy energiájú nívóról újabb ütközés előtt fotont emittálnaknagy energiájú nívóról újabb ütközés előtt fotont emittálnak az alapállapotba való visszatérés közben az alapállapotba való visszatérés közben (rezonanciavonalak)

Kis nyomáson (1-100 Pa nagyságrend):•a kevesebb ütközés, így nagy közepes úthossz miatt az a kevesebb ütközés, így nagy közepes úthossz miatt az elektronok nagy mozgási energiára tesznek szertelektronok nagy mozgási energiára tesznek szert

•gyakoribb elektron-atom ütközések, kisebb közepes gyakoribb elektron-atom ütközések, kisebb közepes úthossz miatt kisebb energiaúthossz miatt kisebb energia rezonanciavolalak rezonanciavolalak gerjesztésének valószínűsége kicsi, gerjesztésének valószínűsége kicsi,

Nagy nyomáson (105 – 106 Pa):

•lépcsőzetes gerjesztéssel látható vonalak, atomok lépcsőzetes gerjesztéssel látható vonalak, atomok kölcsönhatása miatt a vonalak kiszélesedése kölcsönhatása miatt a vonalak kiszélesedése rekombinációs sugárzás (folytonos) rekombinációs sugárzás (folytonos)

2008.10.9. BME - VIK 18

A higany gerjesztési nívói (ismétlés)

• alapállapot

• rezonanciavonal (az alapállapotba való visszatéréskor kisugárzott vonal)• más gerjesztett nívók(sugárzás után a rezonanciavonalra kerül az elektron)

2008.10.9. BME - VIK 19

Hőmérsékleti viszonyok különbségei

• Kisnyomású plazma alkotó részecskéi ↓hőmérsékletű gázt alkotnak,→átlag sebességük ↓, tömegük ↑. Az elektronok ↓ tömeg, ↑ sebesség →↑ hőmérséklet, nincs termodinamikai egyensúly.

• Nagynyomáson ↑az elektron atom üközések száma, elektronok lassulnak, nehezebb részecskék energiát kapnak →↑ hőmérséklet (4-6000K) lokális termodinamikai egyensúly

2008.10.9. BME - VIK 20

• Nagynyomású ívben a kisülés a cső tengelyére lokalizálódik.→– Tengely mentén max áramerősség,– max. fényintenzitás– max. hőmérséklet (6000K)

[Mind három mennyiség radiálisan gyorsan ↓]

2008.10.9. BME - VIK 21

Higanylámpa

1. Fej

2. Bura

3. Állvány

4. Kisülő cső (kvarc)

5. Áramvezető és tartó

6. Gyújtó ellenállás

7.Fénypor

2008.10.9. BME - VIK 22

Higanykisülőcső

Fő elektródákSegédelektóda

6. Gyújtó ellenállás

2008.10.9. BME - VIK 23

A nagynyomású Hg kisülésben a rezonancia vonalakat a plazma elnyeli, viszont jól gerjed a 365 nm vonalcsoport

2008.10.9. BME - VIK 24

Fényporral szembeni követelmények

•365 nm-s vonalat kell átalakítania;

•Látható vonalakat (405-ibolya; 436-kék; 546-zöld) ne nyelje el;

•3-400 0C legyen működése optimális

•Emittált fény vörösben legyen gazdag

2008.10.9. BME - VIK 25

Higanylámpa

2008.10.9. BME - VIK 26

Nagynyomású higanylámpa spektruma

2008.10.9. BME - VIK 27

Higanylámpák főbb jellemzői

Teljesítmény: 80-400 (1000) W; Fényáram: 1,8 – 22(50) klm;*36-55 lm/W;hosszú felfutási és újragyújtási idejű;Élettartamuk: 16 kh (fényhalál);Színhőmérséklet: 3300-5300 K;Színvisszaadás (fénypor függő) 40-50;Vonalas színkép

2008.10.9. BME - VIK 28

MÁV világítás a Phare program előtt (Szajol-Püspökladány)

Foto:Tóth Mihály MÁV ZRt.

2008.10.9. BME - VIK 29

Kevertfényűlámpa (HMLI)

Izzószál

Főelektróda

Segédelektróda

Gyújtó ellenállás

Fej

2008.10.9. BME - VIK 30

Kevertfényűlámpa felépítése

Felépítése: 80 W Hgli + Izzószál ~ 80 W

Sorba kötve izzószál

2008.10.9. BME - VIK 31

Kevertfényűlámpa

2008.10.9. BME - VIK 32

Kevertfényű lámpa spektruma

2008.10.9. BME - VIK 33

Kevertfényűlámpák főbb jellemzői

Teljesítmény: 160, 250 W;Fényáram: 3,6; 7,0 klm;*22 - 28 lm/W;rövid felfutási és hosszú újragyújtási idejű; Élettartamuk: 10 kh (fényhalál);Színhőmérséklet: 4000 K;Színvisszaadás: 52;Színképe: vonalas + folytonos

2008.10.9. BME - VIK 34

Alkalmazás

2008.10.9. BME - VIK 35

Fejlesztési irányok:- élettartam és fényhasznosítás növelése nátriumlámpa- színvisszaadás javítása fémhalogénlámpaSzóba jöhető fémek:- nátrium (589 nm)- tallium (535 nm)- indium (410, 451 nm)- diszprózium (400, 421 nm)- holmium (389 nm)- szkandium (391, 402 nm)- ón (452 nm)

Agresszivitásuk só formában csökkenthető halogenidek

T ív >T egyensúlyi >T fal

2008.10.9. BME - VIK 36

Nagynyomású nátriumlámpa

1. Fej2. Bura(kemény üveg)3. Állvány(-”-)4. Kisülőcső(kerámia)5. Kitámasztó bordák6. Getter(bárium/cirkon-

vas)7. Kitámasztó gyűrű8. Áramvezetők(nióbium)

2008.10.9. BME - VIK 37

5. Kerámia zárósapka1. Porcelán szigetelő

Csőburás nátriumlámpa

2008.10.9. BME - VIK 38

Nagynyomású nátriumlámpa típusai

•Átlátszó burás- ellipszoid- csőburás

•Opalizált ellipszoid burás

•Iker kisülő csöves

•Fejelés szerint:-egy végén fejelt Edison-két végén fejelt

2008.10.9. BME - VIK 39

Nagynyomású nátriumlámpa

2008.10.9. BME - VIK 40

SON spektrum

2008.10.9. BME - VIK 41

(nagynyomású) Nátriumlámpa főbb jellemzői

Teljesítmény: 35-1000 W;Fényáram: 3,4 - 130 klm;*90-130 lm/W;Hosszú felfutási és újragyújtási idejű; Élettartamuk: 24-28,5 kh (gyártó függő);Színhőmérséklet: <3000 K;Színvisszaadás: <40; de létezik színjavított isVonalas színkép folytonos háttérrel

2008.10.9. BME - VIK 42

Ilyen volt Rákos állomás HgLI-vel

2008.10.9. BME - VIK 43

Ilyen lett nátriumosítás után

2008.10.9. BME - VIK 44

FémhalogénlámpákCélja: a színvisszaadás javítása

Megoldás: különböző fémhalogedinek adagolása

Típusok:

egy végén fejelt, két végén fejelt

kvarc kisűlő csöves, kerámia csöves

egy kisülőcső, iker kisülő csöves

cső burás, ellipszoid burás, átlátszó burás, opalizált burás

általános (belsőtéri) világítási célú kerámia kisülőcsöves

Fémhalogén autófényszórók (MPXL Micro Power Xenon Light, D 2)

2008.10.9. BME - VIK 45

Fémhalogénlámpa1. Fej2. Bura3. Állvány4. Kisülőcső (itt kvarc)5. Tartóbordák6. Gyújtó ellenállás7. Bimetal8. Áramvezetők9. Tartóbilincsek10.Árnyékoló üvegcső11.Bárium getter12.Kitámasztó gyűrű

2008.10.9. BME - VIK 46

Fémhalogénlámpa spektrumok

2008.10.9. BME - VIK 47

Fémhalogénlámpa

5. Opalizáltbura, esetleg fénypor

2008.10.9. BME - VIK 48

Kerámia kisülőcsöves fémhalogénlámpa

Előnye:

Nagyobb hőállóság, szerkezeti stabilitás

Jobb alakíthatóság, nagyobb geometriai pontosság

Kisebb nátriumdiffúzió

Rövidebb kisülőcső, kisebb egység teljesítmény

2008.10.9. BME - VIK 49

Standard fémhalogénlámpa

2008.10.9. BME - VIK 50

Fémhalogénlámpa főbb jellemzői

Teljesítmény: 20 -3500 W; Fényáram: 2,0 - 130 klm* 85-110 lm/WHosszú felfutási és újragyújtási idejű Élettartamuk: 5-18 kh (gyártó függő)Színhőmérséklet:3000 – 6500 (10000) KSzínvisszaadás: 80 - 95Vonalas színkép

2008.10.9. BME - VIK 51

Termé-szetes

fényű!!!

2008.10.9. BME - VIK 52

Alkalmazás: nagy terek

Foto: DéTa

2008.10.9. BME - VIK 53

Párizs Austerlitz pu

Foto: DéTa

2008.10.9. BME - VIK 54

Fényforrások főbb műszaki paraméterei Fényforrás ILCOS

jelölésEgység-

teljesítmény

W

Fényáram 

klm

Fény-hasznosítás

lm/W

Szín-hőmérséklet

i csoport

Szín-visszaadási fokozat

Élet-tartamkh

Felfutási idő min

Újragyújtási időmin

Izzólámpa I 15 … 300 0,1 … 4,6 8 … 16 M 1a 1 0,1 0,1

Halogénlámpa(izzó)

H 20 … 2000 0,2 … 40 10 … 20 M 1a 2 0,1 0,1

Fénycső F 4 … 58 0,2 .. 5,4 50 … 90 M;S;H 2a … 1b 12 0,1 0,1

Kompakt fénycső

FS 5 … 36 0,3 … 3,5 60 … 95* M;S;H 1b 8 0.1 0,1

Higanylámpa Q(E) 50 … 400 1,8 … 22 36 … 55 S 3 16 4 10

Kevertfényű-lámpa

Q(B) 160 … 500 3 … 14 18 … 28 S 3 10 0,1 4

Fémhalogén lámpa

M 35 … 1000 5 … 300 67 … 86 S;H 1a 8 5 10

(Nagynyomású)

nátriumlámpa

S 35 … 1000 3,4 … 130 97 … 130 M 4 24 5 3

(Kisnyomású) nátriumlámpa

L 15 … 180 1,8 … 30 68 … 160 M 4 12 7 0,1

LED   0,1 ... 0,001 ~ 20 M;S;H ~ 2A 5...100

0,1 0,1