Mikroplasma ako svetelný zdroj

Domov > Magazín o LED svetlách a osvetlenie > Odborné > Mikroplasma ako svetelný zdroj

Dynamický vývoj polovodičových svetelných zdrojov (LED, OLED) pomerne významne zatienil pokrok v oblasti iných svetelných zdrojov. Je zaujímavé, že aj napriek veľkej nádeje vkladané do svetelných diód sa objavujú nové technológie. Tieto nové technológie vsádzajú spravidla na to, že než dôjde k masovému rozšíreniu polovodičových svetelných zdrojov, musia ešte prejsť určitým časovým obdobím (cca 5 - 10 rokov), v rámci ktorého dosiahnu ich technické parametre cieľových hodnôt a ceny svietidiel s LED a OLED klesnú na prijateľnú úroveň. Novo sa objavujúce technológie v oblasti svetelných zdrojov, tiež poukazujú na niektoré nevýhody LED, napríklad malý jednotkový svetelný tok.

Medzi nové svetelné zdroje patrí napríklad tzv. Plazmovej zdroje, ktoré patria do skupiny výbojových bezelektródových zdrojov. Väčšina takto označovaných zdrojov sú vysokotlakové výbojové zdroje. Jedným z menej známych vývojových typov sú nízkotlakové svetelné zdroje pod označením Microcavity Plasma Lighting (Microplasma). Na vývoji tohto svetelného zdroja sa podieľa spoločnosť Eden Park Illumination v spolupráci s Laboratóriom optické fyziky a techniky na University of Illinois.

Princíp vzniku optického žiarenia u týchto svetelných zdrojov je rovnaký ako u všetkých výbojových zdrojov. Energia privádzaná do výbojového priestoru s plynnú náplňou urýchľuje pohyb molekúl plynu a medzi molekulami dochádza k zrážkam. Pri zväčšovaní privádzanej energie sa zväčšuje aj rýchlosť molekúl. Pri určitej hodnote energie dôjde k javu nazývanému ionizácie, kedy sa pri zrážkach začnú z molekúl oddeľovať elektróny a vzniknú záporne a kladne nabité častice (elektróny a ióny). Výsledná zmes molekúl plynu, elektrónov a iónov sa nazýva plazma. V plazme sa elektróny nepretržite oddeľujú od jedných atómov a pripájajú k iným a periodicky tak získavajú a strácajú energiu. Ak sa elektrón pripojí k niektorému z atómov, stráca energiu vo forme vyžarovaného optické žiarenie (fotóny).

 

Obr. 1 Princíp vzniku optického žiarenia u výbojových zdrojov (1- vybudenie atómu pri zrážke dvoch častíc, 2- prechod elektrónu na vyššiu energetickú hladinu, 3 - návrat vybuzeného elektrónu na pôvodnú energetickú hladinu a vyžiarenie prebytočnej energie - fotón)

 

V klasických vysokotlakových výbojových zdrojoch sa vyskytuje tzv. Termická plasma ktorej teploty dosahujú vysoké hodnoty. Pri nových mikroplasmových zdrojov je teplota plazmy blízka izbovej teplote a tlak vnútri výbojového priestoru sa blíži tlaku atmosférickému. Preto sa tento typ plazmy niekedy označuje termínom chladná atmosferická plazma. U mikroplasmových zdrojov vzniká výboj vo veľkej rade pravidelne usporiadaných mikrodutin (desatiny mm) a na svoju prevádzku tieto zdroje nepotrebujú predradné prístroje. Mikroplasmový zdroj má tvar dosky s hrúbkou menšou ako 1mm. Plazmové panely tvoria dve hliníkové fólie oddelené tenkou dielektrickou vrstvou z čistého oxidu hliníka (zafír). V stredu každého svetelného zdroja je mikrodutina, ktorá preniká do hornej hliníkovej fólie a zafíru. Z čelnej strany je svetelný zdroj chránený sklenenou doskou s hrúbkou 0,5 mm, jej vnútorná strana je pokrytá vrstvou luminoforu. Pri počiatočných experimentoch boli dosiahnuté u týchto svetelných zdrojov merného výkonu 15 lm / W. Predpokladá sa, že ďalším vývojom možno dosiahnuť merného výkonu žiariviek (100lm / W).

Obr. 2 Jednotlivé časti mikroplasmového svetelného zdroja


Pri pripojení mikroplasmového zdroja na napájacie napätie vznikne v každej mikrodutině s emisnou náplňou mikroplasma. Vlastnosti vyžarovaného optického žiarenia závisia na spektrálnych vlastnostiach emisné látky a teoreticky možné vytvoriť ľubovoľný farebný tón svetla. Hlavnými výhodami mikroplasmových zdrojov je plochý tvar, dlhá doba života, možnosť vytvorenia rôzneho spektrálneho zloženia viditeľného žiarenia, prevádzka bez predradného prístroja a ekologickú prevádzku (neobsahuje ortuť).

Prevádzkovateľ tohto webu David Gébl, ako správca osobných údajov, spracováva súbory cookies pre analytické účely a cielenú reklamu. Prechádzaním tohto webu vyjadrujete súhlas s týmto postupom. Viac o súboroch cookies nájdete tu.