Details zum E-Book

LED-y w technice świetlnej

LED-y w technice świetlnej

Wojciech Żagan

E-book

Na przełomie ostatnich kilkunastu lat, a w zasadzie na przełomie XX i XXI wieku, dokonała się w technice świetlnej rewolucja w zakresie źródeł światła. Pojawiły się diody elektroluminescencyjne (LED-y), choć wcześniej już znane, jednak musiały odbyć „kwarantannę” rozwojową, aby osiągnąć pełną dojrzałość aplikacyjną w szeroko rozumianym oświetleniu elektrycznym. Nie bez wpływu na wkraczanie LED-ów w obszar techniki świetlnej były też działania prawne, które w sposób administracyjny spowodowały praktycznie zakończenie ery żarowych źródeł światła. Obecnie mamy tak ukształtowaną świadomość społeczeństw, głównie w Europie, że nie tylko energooszczędność, ale także racjonalność, nowoczesność w oświetleniu elektrycznym musi się kojarzyć z wykorzystywaniem LED-ów.
 
Obserwując rozchwianie informacyjne na temat diod elektroluminescencyjnych, autorzy niniejszej monografii, na podstawie wieloletniej obserwacji i badań naukowych postanowili stworzyć dzieło, które rzetelnie i rozważnie przedstawi szerokie spojrzenie na diody elektroluminescencyjne, na ich możliwości wykorzystania w szeroko rozumianej technice świetlnej. W pracy przedstawiono LED-y z perspektywy ich wytwarzania, cech fotometrycznych, kolorymetrycznych i użytkowych a także zaprezentowano spojrzenie aplikacyjne na te źródła w różnych typowych obszarach wykorzystywania elektrycznych źródeł światła. Podano dość wnikliwe spojrzenie na problem zasilania i sterowania światłem przez te źródła a także na kwestię powiązania właściwości użytkowych oraz cech foto- i kolorymetrycznych z termicznymi warunkami pracy.
 
Mając świadomość szybkiego rozwoju technologicznego elektroluminescencyjnych źródeł światła, autorzy pracy potraktowali przekazywany materiał w formie otwartej, zakładając możliwość dalszych udoskonaleń, odkrycia nowych możliwości itp.

1. WSTĘP (Wojciech Żagan) 9

2. WYTWARZANIE ŚWIATŁA PRZEZ DIODY ELEKTROLUMINESCENCYJNE

(Andrzej Wiśniewski) 11

2.1. Wprowadzenie 11

2.2. Zasada działania diod elektroluminescencyjnych 11

2.3. Wytwarzanie światła barwy białej 17

2.3.1. System RGB wytwarzania światła białego 17

2.3.2 Konwersja luminoforowa wytwarzania światła barwy białej 17

2.4. Literatura 19

3. ROZWIĄZANIA KONSTRUKCYJNE ŹRÓDEŁŚWIATŁA LED (Andrzej Wiśniewski) 20

3.1. Wprowadzenie 20

3.2. Pojedyncze diody elektroluminescencyjne 21

3.3. Moduły LED 22

3.4. Lampy LED – ledówki 24

3.5. Podsumowanie 28

3.6. Literatura 29

4. CHARAKTERYSTYKA FOTOMETRYCZNA, KOLORYMETRYCZNA I UŻYTKOWA ŹRÓDEŁŚWIATŁA LED (Sławomir Zalewski, Dariusz Czyżewski) 30

4.1. Typowe bryły fotometryczne LED-ów 30

4.1.1. Diody małych i średnich mocy z płaskim luminoforem 30

4.1.2. Diody średnich i dużych mocy z kopułką silikonową 32

4.1.3. Inne kształty pierwotnych układów optycznych 33

4.1.4. Diody barwne 35

4.2. Rozkłady luminancji na powierzchni świecącej LED-ów 36

4.2.1. Rozkłady luminancji diod białych jednochipowych 38

4.2.2. Rozkłady luminancji diod wielochipowych 42

4.2.3. Rozkłady luminancji diod barwnych43

4.3. Rozkłady widmowe LED-ów 45

4.3.1. Rozkłady widmowe diod barwnych 45

4.3.2. Rozkłady widmowe białych LED-ów o różnych temperaturach barwowych i wskaźnikach oddawania barw 46

4.4. Zmienność barwy światła LED w funkcji kąta emisji promieniowania 48

4.5. Zmienność strumienia świetlnego LED-ów w zależności od prądu zasilania i tempera­tury

złącza 49

4.6. Literatura 50

5. BADANIA LABORATORYJNE DIOD ELEKTROLUMINESCENCYJNYCH (Dariusz Czyżewski) 52

5.1. Specyfikacja pomiarów laboratoryjnych LED-ów 52

5.2. Detektory promieniowania optycznego stosowane w metrologii LED-ów 52

5.3. Warunki pomiarów LED-ów 54

5.4. Pomiary fotometryczne LED-ów 58

5.4.1. Pomiary strumienia świetlnego źródeł światła i opraw LED-owych 58

5.4.2. Pomiary światłości źródeł i opraw LED-owych 62

5.4.3. Badania przestrzennego rozkładu światłości źródeł i opraw LED-owych 65

5.4.4. Badania zakresu kątowego świecenia źródeł i opraw LED-owych 67

5.4.5. Pomiary luminancji źródeł światła i LED-owych opraw oświetleniowych 68

5.4.6. Pomiary kolorymetryczne i spektroradiometryczne LED-ów 73

5.5. Literatura 75

6. WADY I ZALETY ELEKTROLUMINESCENCYJNYCH ŹRÓDEŁŚWIATŁA NA TLE ŹRÓDEŁ KLASYCZNYCH (Andrzej Wiśniewski, Dariusz Czyżewski) 76

6.1. Wprowadzenie 76

6.2. Zalety LED-ów 77

6.3. Wady LED-ów 82

6.4. Wpływ temperatury na podstawowe parametry świetlne i elektryczne 87

6.5. LED-y jako substytuty klasycznych żarówek 88

6.6. Literatura 91

7. Aplikacje LED-ów 93

7.1. Wykorzystanie oświetlenia LED we wnętrzach (Piotr Pracki) 93

7.1.1. Oświetlenie wnętrz i cechy wnętrzowego sprzętu oświetleniowego LED 93

7.1.2. Przykłady zastosowania opraw LED do oświetlenia wnętrz 97

7.2. Źródła LED w oświetleniu ulicznym (Dariusz Czyżewski, Sławomir Zalewski) 110

7.2.1. Wprowadzenie 110

7.2.2. Oprawy konstruowane metodą komplementacyjną 111

7.2.3. Oprawy konstruowane metodą replikacyjną 112

7.2.4. Oprawy konstruowane metodą mieszaną 114

7.2.5. Błędy w realizacjach i eksploatacji oświetlenia drogowego 115

7.2.6. Barwa światła w oświetleniu ulicznym 117

7.2.7. Olśnienie przykre i przeszkadzające w oświetleniu ulicznym 118

7.3. LED-y w motoryzacji (Wojciech Żagan) 119

7.3.1. Przesłanki do wykorzystywania LED-ów w motoryzacji 119

7.3.2. Wykorzystanie LED-ów do realizacji świateł głównych 120

7.3.3. LED-y w sygnalizacji samochodowej 125

7.3.4. Funkcje estetyczne i ozdobne LED-ów w motoryzacji 127

7.4. LED-y w iluminacji obiektów (Wojciech Żagan) 128

7.4.1. Miniaturyzacja i uelastycznienie sprzętowe 128

7.4.2. Linia LED 129

7.4.3. Siatki LED 132

7.4.4 Markery świetlne 134

7.4.5. Elastyczne sterowanie – iluminacje dynamiczne 135

7.4.6. Iluminacje barwne 136

7.4.7. Wady i zalety wykorzystywania LED-ów w iluminacji 138

7.5. Literatura 139

8. UKŁADY ZASILANIA DIOD ELEKTROLUMINESCENCYJNYCH (Marcin Wesołow­ski) 141

8.1. Wprowadzenie 141

8.2. Zasilacze o działaniu ciągłym 143

8.3. Zasilacze o działaniu impulsowym 147

8.4. Podsumowanie 153

8.5. Literatura 155

9. OSPRZĘT OŚWIETLENIOWY DEDYKOWANY LED-om (Sławomir Zalewski) 156

9.1. Kształtowanie rozsyłu opraw z elektroluminescencyjnymi źródłami światła 156

9.2. Układy odbłyśnikowe 157

9.2.1. Rozwiązania opraw oświetleniowych wykorzystujących matryce LED lub dio­dy COB oraz odbłyśnik zwierciadlany 157

9.2.2. Oprawa oświetleniowa wykorzystująca matrycę LED oraz klosz rozpraszający oraz odbłyśnik 159

9.2.3. Kształtowanie bryły fotometrycznej opraw ze źródłami LED 161

9.2.4. Kąt ochrony oraz ograniczenie olśnienia 163

9.3. Układy optyczne opraw LED z kolimatorami 163

9.3.1. Idea funkcjonowania kolimatora 163

9.3.2. Kolimator obrotowo-symetryczny 165

9.3.3. Kolimator liniowy 167

9.3.4. Kolimatory niestandardowe (specjalistyczne) 168

9.4. Układy mieszane – połączenie odbłyśnika i kolimatora 169

9.5. Układy światłowodowe.170

9.5.1. Idea światłowodu wielkogabarytowego 170

9.5.2. Wprowadzenie światła do światłowodu 171

9.5.3. Światłowody dyfuzyjne 172

9.5.4. Elementy wypromieniowujące (wyprowadzające) kierunkowo strumień świetl­ny 172

9.6. Literatura 173

10. ZAGADNIENIA TERMICZNE LED-ów (Marcin Wesołowski) 175

10.1. Wprowadzenie 175

10.2. Generacja ciepła w diodach LED 176

10.3. Wpływ temperatury na pracę diod LED 181

10.4. Odprowadzanie ciepła w układach z diodami LED 185

10.5. Układy chłodzenia diod LED 191

10.6. Literatura 197

  • Titel: LED-y w technice świetlnej
  • Autor: Wojciech Żagan
  • ISBN: 978-83-8156-068-9, 9788381560689
  • Veröffentlichungsdatum: 2020-10-01
  • Format: E-book
  • Artikelkennung: e_1rqg
  • Verleger: Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej