LED-y w technice świetlnej

LED-y w technice świetlnej

rok wydania: 2019
ilość stron: 198 + 2
ISBN: 978-83-7814-776-3
oprawa: miękka

Opis

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.

Spis treści

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 ŹRÓDEŁ ŚWIATŁA 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 ŹRÓDEŁ ŚWIATŁA 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 barwnych / 43
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 ŹRÓDEŁ ŚWIATŁA 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