LOS

LED-Ozon-Sensor
Von: 
01.07.2017
to
30.06.2019
Förderungsart: 
Öffentliche Forschung
Schlagworte: 
Ozon, Photometer

Projektbeschreibung

Automatisierter Versuchsaufbau zur Bestimmung der Langzeitstabilität des LOS sowie Methodik zur Überwachung der Alterungserscheinungen

Die sich seit einigen Jahren kontinuierlich verbessernde Leistung von UVC-LEDs bietet neue Möglichkeiten in der Konzeption und dem Bau von UV-Photometern für die Messung von Ozon. Gegenüber der konventionell verwendeten Quecksilberdampflampe als Lichtquelle bietet eine LED mehrere bedeutsame Vorteile, die den Einsatzbereich bisheriger Photometer für die Messung der Ozonkonzentration deutlich erweitern. So sind durch den Einsatz einer LED sofortige Messungen möglich, die beim Einsatz herkömmlicher Lampen durch deren Aufwärmphase (15-30 Min) nicht möglich sind. Um mit einer gewöhnlichen Quecksilber-dampflampe diese Leistungscharakteristik zu erreichen, ist deren Dauerbetrieb zwingend notwendig, was sich allerdings drastisch auf die Lebensdauer der Lampe und den benötigten Energieverbrauch eines solchen Systems auswirkt.

In der Regel werden viele Messsysteme abhängig vom verwendeten Detektor im gechopper-ten Betrieb verwendet, was sich beim Einsatz von Quecksilberdampflampen nur durch einen sich verschleißenden mechanischen Chopper realisieren lässt. Aus diesem Grund lassen sich durch den Einsatz von LEDs auch die Gesamtkosten für Photometer und deren Betrieb deutlich senken.

Für die angestrebte Entwicklung einer Messeinrichtung als Regelglied eines Ozongenerators ist ein permanent einsetzbarer und schnell einschaltbarer Ozonmonitor unerlässlich. Mit anderen Worten verlangt die Spanne der Anforderung eines Online-Messgerätes einen 3-Schicht Dauerbetrieb, genauso wie ein instantanes Einschaltverhalten für Anwendungen, bei denen Ozon diskontinuierlich minuten- bis sekundenweise zu dosiert wird. Bisher wird diese Aufgabe durch permanenten Betrieb der UV-Lichtquelle erfüllt mit den Nachteilen des hohen Verschleißes der UV-Lichtquelle (Lebensdauer max. 10.000 bis 12.000 h) und dem entsprechenden Energieverbrauch. Dieser bedingt u.a. wiederum eine Wärmeentwicklung, welche einer hoch integrierten Bauweise im Wege steht.

So ist beabsichtigt ein sehr kompaktes, robustes, wartungsarmes, langlebiges, und preis-günstiges UV-Ozon-Photometer für industrielle Anwendungen zu entwickeln. Wesentliche Ziele sind eine modulare und einfache Anpassbarkeit des Messsystems auf verschiedenste Konzentrationsbereiche des Ozongenerators (von <0,1…300 g Ozon/Nm³) sowie die breite Abdeckung unterschiedlichster Anwendungsbereiche, von der Wasseraufbereitung bis hin zur Luftentkeimung in der Gasphase.

Auch im Hinblick auf zukünftige Entwicklungen im Marktbereich ist das Konzept des Messsystems, aufgrund seiner sehr energiesparenden Arbeitsweise, auf portable und batteriebetriebene Geräte ausgelegt.

Hochschule Bonn-Rhein-Sieg
Versuchsaufbau Ozon-Sensor (Quelle: Johannes Warmer HBRS)
Hochschule Bonn-Rhein-Sieg
Schematischer Aufbau der Detektoreinheit: In der eigentlichen Messzelle sind die Lichtquelle (UVC-LED), der Detektor (Photodiode) und zwei Kompensationssensoren (Temperatur und Druck) integriert (Quelle: Johannes Warmer HBRS)

Projektleitung an der H-BRS

Prof. Dr. Peter-Michael Kaul

Professor für Physik, Statistik und Messtechnik
Inhaber einer Forschungsprofessur
Hochschule Bonn-Rhein-Sieg
E-Mail: 
peter.kaul [at] h-brs.de

Rheinbach

Raum: 
G 133

Wissenschaftliche Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter

Projektergebnisse

Ziel ist es, ein universal einsetzbares Messgerät für unterschiedliche Ozongeneratoren zu entwickeln, welches darüber hinaus die Möglichkeit der Anpassung an verschiedenste Konzentrationsbereiche des Ozongenerators liefert und somit einen weiten Messbereich ermöglicht.
Das neuartige Ozonmessgerät (UV-Ozon-Photometer) nutzt die Vorteile von UVC-LEDs, so-dass sofortige Messungen ohne eine Aufwärmphase (15-30 Min), wie es beispielsweise bei herkömmlichen Lampen der Fall ist, möglich sind.
Es ist daher beabsichtigt ein wartungsarmes, langlebiges, kompaktes, robustes und preis-günstiges UV-Ozon-Photometer zu entwickeln, das durch ein integratives Design für zahl-reiche industrielle Anwendungen geeignet ist.


Im Wesentlichen sollen folgende 5 Entwicklungsziele erreicht werden:
• Baukastenkonstruktion in einer kompakten und hochintegrierbaren Bauweise
• Instantanes Betriebsverhalten (kurze Aufstartzeit und die Möglichkeit des Impulsbetriebes)
• Kostengünstig in Herstellung, Betrieb und Wartung
• Energieeffizientes System, geringe Temperaturentwicklung und guter Wirkungsgrad
• Quecksilberfrei

Geldgeber

Kooperationspartner