Lichterzeugung



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Schema eines Plasmadisplays
Ein Plasmadisplay besteht wie der Bildschirm eines LCD Displays aus einer Vielzahl kleiner Pixel. Jedes dieser Pixel besteht aus einer kleinen Gaszelle mit einem Xenon/Neon Gemisch bei Unterdruchmit zwei metallisch leitenden Flächen. Die Kantenlänge ist etwa 0.2 mm. Über eines Matrixstruktur kann jede Gaszelle einzeln mit einem hochfrequenten Hochspannungspuls versorgt werden. Liegt Hochspannung an, wird ein Plasma erzeugt, das im ultravioletten Teil des Lichtspektrums leuchtet. Geeignete Phosphorverbrindungen in der Zelle werden dabei zum Fluoreszieren angeregt und leuchten in einer Farbe, die durch geeignete Beimischungen zu dem Phosphor gewählt werden kann. Vereinigt man in einem Pixel drei Gaszellen mit Phosphoren, die beispielsweise im roten, blauen und grünen Bereich leuchten, kann man dadurch Mischfarben erzeugt. Viele Pixel erzeugen das Bild. Plasmabildschirme haben die Vorteile hohe Lichtstärke, große Fläche bei gleichzeitig geringer Dicke und langer Lebensdauer.
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Leuchtstofflampe (Bild: UST Research Inc.)
Die klassische Leuchtstoffröhre ist ein Beispiel für eine Niederdruck-Bogenentladung. Spezielle mit Bariumoxid behandelte Elektroden erlauben schon bei 600°C thermische Emission; das notwendige Vorheizen wird durch den Starter erreicht. Da der Widerstand der Röhre nach dem Einschalten rasch sinkt, muß eine Spule in Reihe geschaltet werden. Das Betriebsgas ist Argon mit wenigen Promille Quecksilber bei etwa 300 Pa. Durch Stöße mit niederenergetischen Elektronen wird das Quecksilber zum Leuchten im Ultraviolett angeregt. Höherenergetische Elektronen regen das Quecksilber kaum, dafür das Argon an, das seinerseits aber die Energie wieder an die Elektronen abgibt. Dadurch wird insgesamt die Effizienz der Röhre erhöht. In dem Leuchtstoff, der die Innenseite der Glasröhre auskleidet, wird die ultraviolette Strahlung durch Fluoreszenz in sichtbares Licht umgewandelt. Durch Optimierung lassen sich Wirkungsgrade bis über 50% erreichen.
→ Leuchtstofflampe
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Phillips HID Mastercolour CDM (Bild: www.cwaller.de)
Metalldampflampe: Auch hier handelt es sich um eine Bogenentladung, bei der allerdings das Plasma gleich im sichtbaren Bereich emittiert. Diese Lampen enthalten auch Quecksilber bei hohem Druck und Halogenverbindungen um das Lichtspektrum zu optimieren. Das Ziel der momentanen Forschung an Lampen ist es, Lampen mit hoher Effizienz aber ohne Quecksilber zu entwickeln. Der Metalldampf ist z.B. Natrium.
→ Metalldampflampe
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Überschlag an Influenzmaschine (Bild: www.hcrs.at)
Glimmentladung: Die ersten künstlichen Plasmen zur Lichterzeugung entstanden bei Experimenten mit Influenzmaschinen. Dabei kam es zum Überschlag zwischen den beiden Polen im Freiraum oder zur Glimmentladung, wenn die beiden Polen mit Elektroden in einer teilevakuierten Röhre verbunden wurden.
→ Glimmentladung.
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Hg-Bogenlampe (Bild: RichardWheeler, CC-BY-SA 3.0)
Lichtbogenlampe: Zwischen den beiden Polen brennt ein Gleichspannungsbogen. Dies waren die ersten kommerziellen Plasmalampen und wurden bereits Anfang des 19 Jahrhunderts entwickelt und an öffentlichen Stellen aufgestellt.
  Allgemeine Links zur Lichterzeugung:
→ Neonröhren, Metalldampf-Drucklampen etc.