Techniki świetlne

advertisement
Dr hab. inż. Władysław Artur Woźniak
Techniki świetlne
Wykład 2
Podstawy wytwarzania światła
Charakterystyki źródeł światła
Dr hab. inż. Władysław Artur Woźniak
Katedra Optyki i Fotoniki
Wydział Podstawowych Problemów Techniki
Politechniki Wrocławskiej
http://www.if.pwr.wroc.pl/~wozniak/
Miejsce konsultacji: pokój 18/11 bud. A-1
Dr hab. inż. Władysław Artur Woźniak
Wytwarzanie światła
Światło – promieniowanie elektromagnetyczne z zakresu długości fal 
między 380 a 780 nm = energia:
c
E  h  h

Jak wywołać to promieniowanie?
Temperatura, wyładowanie elektryczne, rekombinacja nośników,
przemiany chemiczne.
Doprowadzenie energii do atomu pierwiastka -> wzbudzenie elektronu ->
elektron wraca do stanu podstawowego i emituje promieniowanie EM
Dr hab. inż. Władysław Artur Woźniak
Systematyka źródeł światła
Dr hab. inż. Władysław Artur Woźniak
Żarówki konwencjonalne
Żarówka jako źródło światła znana jest od
połowy XIX w. (1879 T. A. Edison
skonstruował żarówkę, która świeciła bez
przerwy 40 godzin).
1 – szklana bańka, 2 – gaz
obojętny, 3 – żarnik wolframowy,
4,5 – druty kontaktowe, 6 –
podpórka, 7 – słupek, 8 – gwint
kontaktowy,
9
–
trzonek
gwintowany, 10 – krążek izolacji
cieplnej, 11 – stopa kontaktu
elektrycznego - podpórka
Dr hab. inż. Władysław Artur Woźniak
Żarówki konwencjonalne
Parametry świetlne żarówki są zawsze kompromisem między ich
trwałością i skutecznością świetlną:
Większa skuteczność świetlna => większa temperatura => zwiększone
parowanie wolframu => obniżenie trwałości
W praktyce trwałość typowej żarówki wolframowej to około 1000 godzin.
Moc [W]
40
Temperatura
barwowa [K]
Skuteczność
świetlna [lm/W]
430
10,8
60
730
12,2
100
1380
13,8
200
3150
15,7
300
5000
16,7
8400
16,8
500
Od 2700
Strumień świetlny
[lm]
Do 2800
Dr hab. inż. Władysław Artur Woźniak
Żarówki konwencjonalne
W rozwiązaniach żarówek specjalnych rezygnuje się w trwałości na rzecz
podwyższonej skuteczności świetlnej.
Żarówki stosowane w projektorach kinowych osiągają skuteczność
świetlną 27 lm/W (przy mocy 900W i trwałości 10 godzin!).
Uważa się, że granicą skuteczności świetlnej żarówek wolframowych jest
około 40 lm/W.
Temperaturowy charakter emisji światła z żarówki jest powodem, że
tylko ok 25% energii dostarczonej do żarówki jest zamieniana na światło
– większość głównie na ciepło!
To czemu w ogóle wciąż stosuje się „zwykłe” żarówki”?
Dr hab. inż. Władysław Artur Woźniak
Żarówki konwencjonalne
Zalety żarówek „konwencjonalnych”:
-
prosta budowa;
-
tania produkcja;
-
łatwa obsługa;
-
małe gabaryty;
-
brak tętnienia światła;
-
naturalna barwa światła;
-
bardzo dobre oddawanie barw oświetlanych obiektów;
-
równomierny rozsył strumienia świetlnego w przestrzeni.
Dr hab. inż. Władysław Artur Woźniak
Żarówki konwencjonalne
Żarówki są bardzo wrażliwe na zmiany wartości napięcia!
3, 8
 U 
 
 0  U 0 
14


t
U
  
t0  U 0 
0,5
I U 
  
I0  U0 
0,5


R
U
  
R0  U 0 
1, 5
P U 
  
P0  U 0 
0, t0, I0, R0, P0, to odpowiednio strumień świetlny, trwałość, prą żarówki,
opór i moc przy napięciu odniesieniowym U0;
, t, I, R, P, to analogiczne wielkości przy zadanym napięciu U.
Dr hab. inż. Władysław Artur Woźniak
Żarówki halogenowe
Żarówki halogenowe to wynalazek dużo późniejszy (lata 60te XX wieku).
Ich zaleta jest około 50% większa skuteczność świetlna i jednocześnie
powiększona około 2-krotnie trwałość.*
Jest to również temperaturowe źródło światła z
grupy żarówek gazowanych, w którym dzięki
wprowadzeniu do wnętrza bańki śladowych ilości
pierwiastków z grupy fluorowców (brom, jod)
inicjowany jest tzw. regeneracyjny cykl
halogenowy.
* - w porównaniu z CZYM?
Dr hab. inż. Władysław Artur Woźniak
Żarówki halogenowe
Lampa halogenowa analogiczne do żarówki posiada żarnik, który świeci, kiedy przez niego
płynie prąd elektryczny. Podczas świecenia żarnik traci część atomów wolframu – odrywają się
one od niego powodując, że robi się on coraz cieńszy. Oderwane atomy wolframu zatrzymują się
na wewnętrznej ściance szklanej bańki powodując, że ciemnieje. Z tego powodu bańka żarówki
nie może być zbyt mała, inaczej stawałaby się ciemna zbyt szybko. Lampa halogenowa
wypełniona jest gazem z halogenkami, które wychwytują atomy wolframu i transportują je z
powrotem na żarnik. W związku z tym lampa halogenowa może świecić dłużej. Bańka może też
być bardzo mała, bo nie ciemnieje.
Dr hab. inż. Władysław Artur Woźniak
Żarówki halogenowe
Warunkiem nieprzerwanego cyklu halogenowego jest wysoka temperatura
banki (250◦C) co wymusza zmniejszenie jej rozmiarów i konieczność
stosowania szkła kwarcowego.
Cykl halogenowy wydłuża trwałość żarówki halogenowej (2000h) a ponadto
zwiększa jej skuteczność świetlną, która osiąga nawet 28 lm/W.
Wadą żarówek halogenowych jest
przepuszczanie promieniowania
ultrafioletowego
przez
szkło
kwarcowe.
Dr hab. inż. Władysław Artur Woźniak
Żarówki halogenowe
Żarówki halogenowe pracują przy niskich napięciach (12V, 24V) gdyż wymagania
elektryczne związane z napięciem sieciowym, dotyczące minimalnych wymiarów
żarówki i żarnika stoją w pewnej sprzeczności z koniecznością zachowania małych
wymiarów banki w celu zainicjowania i podtrzymania cyklu regeneracyjnego.
Moc [W]
Napięcie [V] Strumień świetlny [lm]
Skuteczność świetlna [lm/W]
10
12
140
14
20
12
350
17,5
35
12
650
18,5
50
12
950
19
50
24
850
17
75
12
1350
18
100
12
2300
23
100
24
2200
22
Dr hab. inż. Władysław Artur Woźniak
Świetlówki
Świetlówki – fluorescencyjne źródła światła – weszły do użycia w 1935 roku (M.
Pirani, A Rüttenauer).
Świetlówka jest fluorescencyjnym źródłem światła – wyładowanie elektryczne i jego
skutki w postaci emisji promieniowania UV są czynnikami pobudzającymi
fluorescencję. Promieniowanie widzialne jest następstwem naświetlenia warstwy
fluoryzującej – luminoforu, pokrywającej od wewnątrz szklana rurę wyładowczą.
Luminofor, najczęściej w postaci proszków
halofosforanowych, spełnia więc w świetlówce
funkcje
transformatora
optycznego,
przekształcającego
promieniowanie
ultrafioletowe na widzialne.
Dr hab. inż. Władysław Artur Woźniak
Świetlówki
Świetlówka czyli lampa fluorescencyjna (LF) jest wyładowczą, niskoprężną
(wewnątrz panuje ciśnienie od 0,1 do 1 kPa) lampą rtęciową. Zbudowana jest w postaci
szklanej rurki, prostej lub zgiętej, zakończonej trzonkami. W obu jej końcach
wbudowane są elektrody, wykonane najczęściej z wolframowych skrętek,
powleczonych substancją emitującą po ogrzaniu elektrony. Wnętrze rurki jest
powleczone cienką warstwą luminoforu, którego skład chemiczny decyduje o barwie
światła emitowanego przez świetlówkę. Podczas produkcji świetlówki do jej wnętrza
zostaje wprowadzona kropla rtęci, a po wypompowaniu powietrza jest wypełniana
argonem.
Dr hab. inż. Władysław Artur Woźniak
Świetlówki
Świetlówki – zasada działania:
1) Elektroda pokryta jest materiałem, ułatwiającym emisję elektronów (emiterem);
2) Elektrody musza być wstępnie podgrzane;
3) Napięcie na elektrodach w chwili zapłonu musi być dostatecznie duże, aby
nastąpiło przebicie elektryczne (czyli przeskok między elektrodami);
4) We wnętrzu świetlówki musi znajdować się gaz zapłonowy (argon, neon) o niskim
napięciu zapłonu, który umożliwia zainicjowanie wyładowania;
5) Wyładowanie przejmowane jest przez pary rtęci – na wskutek zderzeń z
elektronami, atomy rtęci przechodzą w stan wzbudzony;
6) Elektrony we wzbudzonych atomach wracają do stanu podstawowego, emitując
energie w postaci kwantu promieniowania – dla par rtęci są to fale o długości 185 i
254 nm (ultrafiolet);
7) Promieniowanie UV pada na luminofor;
8) A jak działa luminofor? –
ZADANIE DLA STUDENTÓW! ;-)
Dr hab. inż. Władysław Artur Woźniak
Świetlówki
Sposób działania świetlówki wymusza odpowiednią konfigurację układu zasilającego.
Na rysunku przedstawiona jest budowa najczęściej
stosowanego zapłonnika lampowego, ale można
także spotkać zapłonniki elektroniczne. Zasadniczą
częścią zapłonnika lampowego jest mała neonówka
tląca o jednej elektrodzie sztywnej i drugiej
bimetalowej, odginającej się pod wpływem ciepła i
zwierające z elektrodą sztywną.
W początkowej fazie, gdy układ świetlówki jest
wyłączony, styki zapłonnika są rozwarte. Po
włączeniu zasilania wystąpi na elektrodach lampki
zapłonnika całkowite napięcie sieci, co spowoduje jej
świecenie. Świecenie neonówki powstaje wskutek
wyładowań
elektrycznych,
których
efektem
ubocznym jest nagrzewanie się elektrod lampki.
Elektroda
bimetalowa
zapłonnika
wraz
z
nagrzewaniem rozgina się i zwiera z elektrodą stałą.
Dr hab. inż. Władysław Artur Woźniak
Świetlówki
W momencie zwarcia elektrod zapłonnika w obwodzie sieć-dławik-elektroda
wolframowa-zwarta lampka zapłonnika-druga elektroda-sieć popłynie prąd o wartości
ok. 1,5 razy większej od prąd roboczego. Pod wpływem przepływu prądu
rozgrzewają się elektrody świetlówki, które zaczynają emitować elektrony. W okolicy
elektrod można zaobserwować lekkie świecenie. W tym czasie zwarte elektrody
lampki zapłonnika stopniowo stygną i po krótkiej chwili elektroda bimetalowa
powraca do swojego poprzedniego kształtu co powoduje rozłączenie styków i nagłe
przerwanie obwodu. Nagły spadek wartości prądu spowoduje, że na dławiku
powstanie znaczna siła elektromotoryczna e = -L(di/dt).
Wywołana tym zjawiskiem fala przepięciowa (ok. 700 V) powoduje przeskok łuku pomiędzy
elektrodami świetlówki i jej zaświecenie. Zjawisko to powtarza się aż do trwałego zaświecenia
świetlówki. W stanie trwałego zaświecenie prąd przepływa w obwodzie sieć-dławik-świetlówka (od
jednej do drugiej elektrody)-sieć. Gdy świetlówka zacznie już świecić dławik obniża napięcie
świetlówki, zwykle do 110-120 V i na takim napięciu świetlówka działa do wyłączenia. Czas zapłonu
wynosi od 1 do kilku sekund. Lampka zapłonnika jest tak skonstruowana, że napięcie, jakie wystąpi na
niej, po zapłonie, nie powoduje jej ponownego zaświecenia. Emitowane przez podgrzaną katodę
elektrony przemieszczając się, w argonie, wewnątrz świetlówki napotykają na swej drodze atomy rtęci i
zderzając się z nimi wytrącają z orbity atomów wolne elektrony. Pobudzone atomy rtęci są źródłem
silnego promieniowania o długości ok. 250 nanometrów, czyli ultrafioletowego. Promieniowanie to,
padając na luminofor, jest „zamieniane” na promieniowanie o długości fali od 400 do 700 nm, czyli
światło widzialne. Luminofor pełni więc, jakby funkcję transformatora długości fal
Dr hab. inż. Władysław Artur Woźniak
Świetlówki
BLA, BLA, BLA…
Najważniejsze:
1) Bardzo wysokie napięcie (nawet 1500 V) w momencie zapłonu;
2) Napięcie ustalone pracy na lampie około 120130 V;
3) Zasilanie napięciem przemiennym powoduje „migotanie” świetlówki
(zapalanie się i gaśnięcie około 100 razy na sekundę);
Nowoczesne układy stabilizacyjno-zapłonowe (elektroniczne) eliminują
te wady: zapłon jest pewny, powtarzalny, praktycznie bez migotania;
lampa zasilana jest napięciem o wysokiej częstotliwości 2540 kHz,
która poza minimalizacją tętnienia strumienia świetlnego poprawia nawet
o około 30% skuteczność świetlną lampy (do 105 lm/W).
Dr hab. inż. Władysław Artur Woźniak
Świetlówki
ZALETY ŚWIETLÓWEK:
- wytwarzają znacznie mniej ciepła, co samo w sobie jest zaletą; poza tym też
sprawia, że lampa ta jest znacznie bardziej energooszczędna,
- wyższa skuteczność świetlna (do 105 lm/W),
- dłuższy czas pracy (od ok. 8000 h do nawet 20000 h przy użyciu
stateczników elektronicznych i świetlówek najnowszej generacji),
- mniejsza zależność strumienia świetlnego od napięcia zasilającego,
- można wytwarzać świetlówki o różnych temperaturach barwowych,
- przy użyciu świetlówek liniowych łatwiej jest uzyskać oświetlenie
bezcieniowe, niż za pomocą żarówek.
Dr hab. inż. Władysław Artur Woźniak
Świetlówki
WADY ŚWIETLÓWEK:
- wymagają skomplikowanych opraw z dodatkowym wyposażeniem (statecznik i
zapłonnik),
- gorsza jakość światła (nieciągłe widmo), szczególnie w wykonaniu z luminoforami
halofosforanowymi i trójpasmowymi,
- wydajność świetlna lampy zależna jest od temperatury otoczenia,
- większy niż u żarówek spadek żywotności przy dużej częstości włączeń/wyłączeń,
- w typowych rozwiązaniach brak możliwości regulacji strumienia świetlnego za
pomocą regulatorów napięcia (tak zwanych „ściemniaczy”),
- tętnienie strumienia świetlnego powodujące efekt stroboskopowy – powoduje szybsze
zmęczenie oczu w porównaniu do tradycyjnych żarówek,
- emisja szkodliwego dla oczu promieniowania ultrafioletowego, powodującego
degradację siatkówki i matowienia istoty właściwej rogówki,
- utrudniony zapłon przy obniżonym napięciu oraz w niskiej temperaturze,
- zawierają rtęć, która jest silną trucizną – mogą być niebezpieczne po stłuczeniu,
- wyższy koszt zakupu, konieczność poniesienia kosztów utylizacji zużytych
świetlówek.
Dr hab. inż. Władysław Artur Woźniak
Świetlówki
Świetlówki kompaktowe (kompaktowe lampy fluorescencyjne) (CFL ang. Compact
fluorescent lamp), znane też w handlu jako świetlówki energooszczędne – jest to
rodzaj lampy fluorescencyjnej (świetlówki) o kształcie zapewniającym małe wymiary
gabarytowe. Świetlówki takie mają najczęściej kształt litery "U" lub spirali.
Świetlówki kompaktowe możemy podzielić na świetlówki ze zintegrowanym układem
zapłonowym oraz na świetlówki wymagające opraw z takim układem.
Dr hab. inż. Władysław Artur Woźniak
Lampy wyładowcze wysokoprężne
Wzrost ciśnienia ośrodka gazowego (np. par rtęci, sodu, ale też gazów takich jak
argon, neon, ksenon) w lampach wyładowczych zmienia warunki generowania światła.
Ciśnienie w trakcie wyładowania na poziomie 101000 kPa i temperatura bańki
wynosząca kilkaset stopni powoduje pobudzanie nowych poziomów energetycznych
atomów.
W lampach wysokoprężnych linie rezonansowe (np. wspomniane 185 i 254 nm dla
rtęci) są stosunkowo słabe, pojawia się natomiast promieniowanie widzialne,
wynikające z energii wzbudzenia wyższych poziomów energetycznych.
Dr hab. inż. Władysław Artur Woźniak
Lampy wyładowcze wysokoprężne
W zależności od napełnienia lampy czynnikiem wyładowczym, lampy te dzielimy na
kilka kategorii:
- rtęciowe;
- sodowe;
- metalohalogenkowe;*
- neonowe;
- ksenonowe.
Halogenki – związki chemiczne pierwiastków 17 grupy
układu okresowego (dawniej grupy VIIA).
Dr hab. inż. Władysław Artur Woźniak
Lampy wyładowcze wysokoprężne
Dr hab. inż. Władysław Artur Woźniak
Lampy wyładowcze wysokoprężne
Podstawowym elementem lampy wysokoprężnej jest jarznik wykonany ze
szkła kwarcowego i tlenku glinu. We wnętrzu jarznika następuje wyładowanie
– jego zewnętrzna powierzchnia stanowi bryłę świecąca o ekstremalnie
wysokiej luminancji (do 108 cd/m2), co wykorzystywane jest przy budowie
reflektorów o dużej światłości. Może to być powodem olśnień – w przypadku,
gdy jest to przeszkodą, lampy takie posiadają zewnętrzną bańkę, pokrytą
luminoforem, pełniącym głównie role rozpraszacza.
Dr hab. inż. Władysław Artur Woźniak
Lampy wyładowcze wysokoprężne
Wysokoprężne lampy rtęciowe – najstarsze lampy wyładowcze. Ich światło ma
niezbyt bogate widmo, poszczególne barwy nie są jednakowo reprezentowane,
skuteczność świetlna jest niezbyt wielka.
Dr hab. inż. Władysław Artur Woźniak
Lampy wyładowcze wysokoprężne
Wysokoprężne lampy sodowe – przez długi czas nie mogły znaleźć realizacji ze
względu na kłopoty z wyprodukowaniem jarznika, który wytrzymałby agresywne
działanie chemiczne par sodu. Badania kosmiczne pomogły w znalezieniu
odpowiedniego materiału – ceramicznego, polikrystalicznego tlenku glinu.
Lampy te nie mają elektrody zapłonowej, do zapłonu potrzebny jest impuls
wysokonapięciowy (kV)
Dr hab. inż. Władysław Artur Woźniak
Lampy wyładowcze wysokoprężne
Wysokoprężne lampy metalohalogenkowe – ich działanie opiera się na wyładowaniu
w parach rtęci, jednak dodatki wzbogacające widmo (halogenki metali: jodek sodu,
indu talu, skandu, dysprozu) czynią z tych lamp bardziej rozwinięte źródło światła.
Lampy te charakteryzują się wysoką skutecznością
świetlną (65–115 lm/W), długą żywotnością (od 7500 do
20 000 godzin) oraz idealnym oddawaniem barw
otoczenia – wskaźnik CRI około 98 (przy czym można
uzyskać temperaturę barwową od 3000 K do 20 000 K,
w zależności od zastosowanej mieszaniny).
Dr hab. inż. Władysław Artur Woźniak
Typ
lampy
Pokrycie
bańki
Moc
[W]
luminofor
50
2 000
40
50 000
80
4 000
50
60 000
250
14 000
56
110 000
400
24 000
60
120 000
70
5 900
84
2 500 000
150
14 500
97
3 000 000
250
27 000
108
5 000 000
400
48 000
120
6 000 000
50
3 500
70
40 000
70
5 600
80
70 000
150
14 000
93
110 000
250
25 000
100
230 000
Rtęciowe
HME
przezroczysta
Sodowe
HST, HSE
luminofor
Strumień
świetlny
[lm]
Skuteczność
świetlna
[lm/W]
Luminancja Trwałość
[cd/m2]
[h]
20 000
25 000
Dr hab. inż. Władysław Artur Woźniak
Typ lampy Pokrycie
bańki
Metalohalogenko
we HIT,
HIE
przezroczysta
luminofor
Moc
[W]
Strumień
świetlny
[lm]
Skuteczność Luminancja
świetlna
[cd/m2]
[lm/W]
Trwałość
[h]
35
3 300
94
48 000 000
12 000
70
6 600
94
63 000 000
12 000
150
14 000
93
93 000 000
12 000
250
22 000
88
120 000 000
12 000
70
5 600
80
210 000
12 000
100
8 600
86
300 000
12 000
150
12 500
83
bd
12 000
250
20 000
80
150 000
12 000
Dr hab. inż. Władysław Artur Woźniak
Diody elektroluminescencyjne LED
Osiągnięcie przełomu XX i XXI wieku – źródła światła oparte na półprzewodnikach,
zwane LED (ang. Light Emitting Diodes).
Zjawisko elektroluminescencji odkryte zostało na początku XX wieku, ale do
produkcji seryjnej diody LED weszły w latach 60-tych XX wieku (Nick Holonyak jr.).
Działanie diody elektroluminescencyjnej (LED) opiera się
na
zjawisku
rekombinacji
nośników
ładunku
(rekombinacja promienista). Zjawisko to zachodzi w
półprzewodnikach wówczas, gdy elektrony przechodząc z
wyższego poziomu energetycznego na niższy zachowują
swój pseudopęd. Jest to tzw. przejście proste. Podczas tego
przejścia energia elektronu zostaje zamieniona na kwant
promieniowania elektromagnetycznego. Przejścia tego
rodzaju dominują w półprzewodnikach z prostym układem
pasmowym, w którym minimum pasma przewodnictwa i
wierzchołkowi pasma walencyjnego odpowiada ta sama
wartość pędu.
Dr hab. inż. Władysław Artur Woźniak
Diody elektroluminescencyjne LED
Luminescencja jest zjawiskiem fizycznym polegającym na emitowaniu przez materię
promieniowania elektromagnetycznego pod wpływem czynnika pobudzającego, które
dla pewnych długości fali przewyższa emitowane przez tę materię promieniowanie
temperaturowe. W diodzie elektroluminescencyjnej (LED) mamy do czynienia z tzw.
elektroluminescencją, przy wytworzeniu której źródłem energii pobudzającej jest prąd
elektryczny dostarczony z zewnątrz, czasami pole elektryczne.
Najefektywniejsza elektroluminescencja w
półprzewodniku
powstaje
w
wyniku
rekombinacji swobodnych nośników ładunku w
złączu p-n, gdy jest ono spolaryzowane w
kierunku
przewodzenia.
Intensywność
świecenia zależy od wartości doprowadzonego
prądu, przy czym zależność ta jest liniowa w
dużym zakresie zmian prądu. Zjawiska
przeszkadzające
elektroluminescencji
to
pochłanianie wewnętrzne i całkowite odbicie
wewnętrzne.
Dr hab. inż. Władysław Artur Woźniak
Diody elektroluminescencyjne LED
Poprzez odpowiedni dobór materiału półprzewodnikowego (szerokość przerwy
energetycznej!) można wpływać na barwę emitowanego promieniowania, które
zasadniczo powinno być monochromatyczne. Jednak rzeczywiste warunki
rekombinacji sprawiają, że zauważana jest niewielka szerokość widma (1030 nm) o
charakterystycznym rozkładzie podobnym do krzywej Gaussa.
Dr hab. inż. Władysław Artur Woźniak
Diody elektroluminescencyjne LED
Diody LED są więc w zasadzie monochromatyczne – nadają się do różnego rodzaju
sygnalizacji, ale raczej nie do oświetlania wnętrz…
Można jednak generować światło białe – na dwa sposoby. Jednym jest mieszanie
barwnych świateł z trzech składowych; drugim przekształcenie światła diody
niebieskiej za pomocą luminoforu.
Dr hab. inż. Władysław Artur Woźniak
Diody elektroluminescencyjne LED
Budowa diody LED
Dr hab. inż. Władysław Artur Woźniak
Diody elektroluminescencyjne LED
Dr hab. inż. Władysław Artur Woźniak
Diody elektroluminescencyjne LED
Cytat z: W. Żagan, Podstawy techniki świetlnej, Warszawa 2005:
Diody elektroluminescencyjne są niskowatowymi źródłami światła. W chwili obecnej
produkuj się diody o maksymalnej mocy 0,51,0 W, a dioda o mocy 2 W pojawiła się
dopiero w roku 2004. Tak więc, nawet gdyby założyć skuteczność świetlną diody na
deklarowanym poziomie 50 lm/W i wzrost mocy jednostkowej diody, to można
oczekiwać, że strumień świetlny będzie miał wartość 500  100 lm. Jest to bardzo mały
strumień świetlny, dla którego trudno przy użyciu jednej diody znaleźć zastosowanie
oświetleniowe inne niż w sygnalizacji stanu włącz/wyłącz. Z tego powodu próbuje się
budować wieloźródłowe oprawy oświetleniowe tzw. matryce diodowe, składające się z
wielu LED i takie rozwiązanie bywa już obecnie praktykowane, zarówno w sygnalizacji
(ulicznej, samochodowej, reklamy) jak i w określonych obszarach oświetlenia
(iluminacja, oświetlenia lokalne, latarki).
Dr hab. inż. Władysław Artur Woźniak
Diody elektroluminescencyjne LED
Dr hab. inż. Władysław Artur Woźniak
Diody elektroluminescencyjne LED
Dr hab. inż. Władysław Artur Woźniak
Diody elektroluminescencyjne LED
Charakterystyka:
strumień świetlny jednej diody LED to 1200-1600
mcd (około 5 lm / diodę)
bardzo długa żywotność (100.000h)
niskie zużycie energii elektrycznej jeden metr to
niecałe 10W
łatwy montaż - dwustronnie klejąca taśma firmy 3M
na całej długości
tylko 2 mm grubości, wysoka elastyczność
możliwość skracania co 6 diody LED (10 cm)
Dane techniczne:
Rodzaj diod LED: SMD 3528 HIGH CRI > 90
Ilość diod LED: 600 sztuk na 5 metrach
Wymiary: długość 5 metrów, szerokość: 8 mm, wys.
2 mm
Stopień ochrony: IP20
Zasilanie: 12V lub 24V DC
Pobór mocy max: 9,6 W/m
Taśmy LED
Dr hab. inż. Władysław Artur Woźniak
Diody elektroluminescencyjne LED
Zalety źródeł LED:
-
Duża trwałość (do 100 tysięcy godzin!);
Odporność na wstrząsy;
Łatwe sterowanie procesem ściemniania;
Brak promieniowania UV;
Łatwe uzyskiwanie światła barwnego;
Natychmiastowe zapalanie;
Niskie napięcie zasilania (bezpieczeństwo!);
Małe wymiary;
Duża luminancja (rzędu 106 cd/m2).
Dr hab. inż. Władysław Artur Woźniak
Diody elektroluminescencyjne LED
Wady źródeł LED:
-
Niewielki strumień świetlny;
Duża temperatura złącza;
Nieefektywne uzyskiwanie światła białego;
Duża wrażliwość na zmiany temperatury zewnętrznej;
Duża luminancja.
Download