Halogenmetalldampflampe Alexander Bonk

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1 Keramische Lichtquellen Halogenmetalldampflampe Alexander Bonk 1

2 Inhalt Definition: Keramik Historisches Halogenmetalldampflampen Allgemeines Betriebsphasen Quarz vs. Keramik Eigenschaften von Halogenmetalldampflampen p Anwendungen von Halogenmetalldampflampen Synthese von transparenten Keramiken Anwendungen von transparenten Keramiken Literatur Alexander Bonk 2

3 Einleitung Definition Keramik Unter Keramik versteht man eine Gruppe anorganischer Rohstoffe. Die Bezeichnung Keramik stammt aus dem Altgriechischen. Keramos war die Bezeichnung für Tonmineral und die aus ihm durch Brennen hergestellten formbeständigen Erzeugnisse. [1] Tonkeramik Laserkeramiken Alexander Bonk 3

4 Historisches Entdeckung der Nernstlampe (1897) Nernststift : ZrO 2 /Y 2 O 3 Keramik elektrisch leitfähig Betriebstemperatur ~1600 C Kein Vakuum benötigt Lebensdauer ca. 700 Std. Ablösung der Kohlefadenlampe 1900 Abgelöst durch Metallfadenlampen 1910 Walter H. Nernst * Nernstlampe Alexander Bonk 4

5 Historisches Erste Metall-Halogen-Lampe (1960er) Erste Ideen und Patente für keramische Brennergefäße 1981: weltweit erste keramische Metallhalogenlampe von Thorn Lightning (England) 1994: Philips vermarktet seine ersten ceramic metal halide lamps (CDM) [2] Alexander Bonk 5

6 High Density Discharge Metal halide lamps Allgemeines Füllung: Hg, MeI x (Me = Na, Tl, In, Sn, Dy, Sc) Gas: Ar, Xe [3] Schematischer Aufbau einer Halogen-Metalldampflampe Alexander Bonk 6

7 High Density Discharge Metal halide lamps Allgemeines Verlauf lichttechnischer Parameter (Osram HCI-T 150 W/NDL Lampe) [3] Alexander Bonk 7

8 High Density Discharge Metal halide lamps Betriebsphasen Zündphase Erhitzung des Gemisches (Hg, MeI, Ar/Xe) Verringerung g des Wiederstandes durch Stoßionisation Verringerung der Austrittsarbeit der Elektroden Lampenspannung sinkt Elektronisches Vorschaltgerät (EVG) benötigt Hochbrennen Farbwechsel von blaugrün nach weiß Alterungsprozesse Abnutzung der Wolfram-Elektroden Korrosion des Brennergefäßes Alexander Bonk 8

9 Brennergefäße Quarz vs. Keramik Bekannte Probleme (Quarztechnik): Diffusion von Metall(halogeniden) in das Brennergefäß Inhomogene Lichtverteilung Geringe Farbstabilität Veränderung des Lichtstromverhaltens mit der Zeit Limitierung des Drucks im Brennergefäß Limitierte Betriebstemperatur (T m : 1703 C) Limitierung der Farbtemperatur Alexander Bonk 9

10 Brennergefäße Quarz vs. Keramik Al 2 O 3 -Keramiken als Lösung? T m : 2050 C Erhöhung der Wandtemperatur möglich Verbesserung der Lichtausbeute und der Farbwiedergabe Erhöhung der Lebensleistung Hohe Bruchzähigkeit (2,18 MPa m 1/2 ) Geringere Wanddicken möglich Bessere Lichtauskopplung Erhöhung der MeI-Konzentration möglich Nochmals verbesserte Farbwiedergabe Hohe chemische Stabilität Problem: Geometrie Alexander Bonk 10

11 Brennergefäße Zylindrische Bauform Runde Bauform [4,5] Alexander Bonk 11

12 Eigenschaften von CDMs Eigenschaft Betriebsleistung Betriebsspannung Farbtemperaturen Keramische CDMs W V typ K Farbwiedergabeindex 90 Lichtausbeute Lebensdauer lm/w h Kosten Alexander Bonk 12

13 Anwendungen Shopbeleuchtung Industriebeleuchtung Straßenbeleuchtung Stadienbeleuchtung Bürobeleuchtung Aquaristik Alexander Bonk 13

14 Synthese von transparenten Keramiken Art der Reaktion Reactive sintering? Partikelgröße Dichte Härte Reinheit Kristallinität... Menge an Mahlkugeln Größe der Mahlkugeln Komposition der Mahlkugeln Geschwindigkeit der Rollbank Dauer des Mahlvorgangs (Dispersionsmittel)... Temperatur Druck Dauer Partikelgröße... Temperatur Druck Dauer Flussmittel l Aufheizraten... Ausgangsmaterial Hochenergetisches Mahlen HIP Hot isostatic pressing Vakuumsintern Grünkörper 99,9999..% transparente Keramik Alexander Bonk 14

15 Synthese von transparenten Keramiken [5] Alexander Bonk 15

16 Weitere Anwendungen Nachtsichtgeräte Laserkeramik Durchsichtige Rüstung Alexander Bonk 16

17 Literatur [1] de.wikipedia.org/wiki/keramik [2] [3] mps/technologies/index.html [3] Entladungslampen/pdf_HID-Literatur/106T020DE.pdf [4] Entladungslampen/Technologien/Halogen-Metalldampf_mit_Keramiktechnologie/index.htmlmit html [5] [6] Alexander Bonk 17

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