Tudományos Diák Konferencia Kerámia fémhalogén lámpák fénytartásának vizsgálata

1. Tudományos Diák KonferenciaKerámia fémhalogén lámpák fénytartásának vizsgálata Kolozsi Zoltán Fizikus MSc 2. évf. (Alkalmazott fizika) Konzulensek: dr. Tóth Zoltán (GE Hungary Kft.) Vargáné dr. Josepovits Katalin

2. Tartalomjegyzék • Motiváció • Kerámia fémhalogén lámpa • Az égőtest falának feketedését okozó folyamatok • Halogén körfolyamat • Mérési módszerek • Eredmények • Konklúzió • Következő lépések

3. Motiváció • GE Hungary Kft. • Kerámia fémhalogén lámpa fénytartása

4. Kerámia fémhalogén lámpa • Nagynyomású kisülőlámpa • Fényhasznosítás (80-120 lm/W) • Színvisszaadási index (65-90 Ra)

5. Az égőtest falának feketedését okozó folyamatok • Volfrám kiválása az elektródáról • Párolgás, porlódás • Transzport a fal felé • Lerakódás a falra

6. Halogén körfolyamat • Halogén izzólámpa • Regeneráló körfolyamat

7. Halogén körfolyamat a kerámia fémhalogén lámpákban • Oxigén koncentráció növelése • WO3, higany-halogenid adalékok • Kerámia falnál: WO2I2 • Elektródánál: WI, WI2 T. Russel, M. Rahmane, P.J. Meschter, G.W. Utterback, US Patent Application, 2009/0146571 A1

8. Secunder Ion Mass Spectroscopy (SIMS) • Szekunder ionok a legfelső atomi rétegekből • Szigetelő minta → Primer ionnyaláb semlegesítése (FAB)

9. X-Ray Photoelectron Spectroscopy (XPS) • Röntgen:1000-1500 eV • Fotoelektronok • Kinetikus energia mérése • Koncentráció • Kötésállapot • Felületérzékeny • Felület tisztítása, mélységanalízis argon ionos porlasztással

10. Vizsgált minták • Volfrám kimutathatóságának vizsgálata (SIMS, SEM, AFM) • 2000 óráig égetett lámpa (BSc szakdolgozat) • 100 óráig égetett lámpa • HgBr2 halogén körfolyamatot elősegítőhatásának vizsgálata (XPS) • 6000 óráig égetett lámpa • 100 óráig égetett lámpa

11. Volfrám kimutathatóság vizsgálata rövid ideig égetett lámpán (SIMS) 100 óráig égetett lámpa (égőtest széle)

12. 2000 és 100 óráig égetett lámpa összehasonlítása (SIMS, SEM, AFM) • 183W intenzitások (alumínium intenzitásra normálva):

13. HgBr2 halogén körfolyamatot elősegítő hatásának vizsgálata

14. Volfrám koncentrációja a kerámia felületén (XPS)

15. Spektrumot javító adalékok koncentriciói a kerámia felületén 5 perc porlasztás után (XPS)

16. Volfrám kötésállapot vizsgálata (XPS) • 100 óráig égetett, HgBr2 nélküli lámpa égőtestének széle

17. Konklúzió • A SIMS és az XPS egyedülállóan hatékony módszer a volfrám lerakódás kimutatására • Különösen fontos a tesztelési idők lerövidítésére • Igazoltam, hogy a HgBr2 hatékony vegyület a halogén körfolyamat kerámia falat tisztító hatásának növelésére • Csökkenti a volfrám lerakódást • Megállapítottam, hogy a volfrám a felületen többféle kötésállapotban van jelen • Adalékok is kimutathatóak, így lehetőség van a körfolyamat pontosabb megismerésére

18. Következő lépések • A HgBr2 vegyület hatásának további tanulmányozása • Több HgBr2 • Más halogén körfolyamatot serkentő vegyület hatásának vizsgálata • WO3 • Kerámia égőtest különböző felületkezelésének a hatása a volfrám lerakódására

19. Köszönöm a figyelmet! Z. Tóth, T. Russel, Z. Kolozsi, V. K. Josepovits, „Surface analitycal investigation of the Tungsten build-up in Ceramic Metal Halide lamps”, Proc. of 12th Int. Symp. of the Sci. and Techn. of Light Sources” Eindhoven, 2010, 131. Z. Tóth, T. Russel, Z. Kolozsi, V. K. Josepovits, „Development of Ceramic MetalHalide Lamps with Ultra Lumen Maintenance and Reliability”, 3rd Conf. of the Visegrad Countries on Lighting, Brno, 2010