És mondá Isten: Legyen mindenütt világosság! (Mózes első könyve 1.3.) Legyen mindenütt LED! (tőlem) Let it be! (the Beatles, 1970) LED it be! (PBKIK) Valóban.

Az előadások a következő témára: "És mondá Isten: Legyen mindenütt világosság! (Mózes első könyve 1.3.) Legyen mindenütt LED! (tőlem) Let it be! (the Beatles, 1970) LED it be! (PBKIK) Valóban."— Előadás másolata:

1 És mondá Isten: Legyen mindenütt világosság! (Mózes első könyve 1.3.) Legyen mindenütt LED! (tőlem) Let it be! (the Beatles, 1970) LED it be! (PBKIK) Valóban lehet-e mindenütt LED? De hogyan? A fény éve – 2015 Dr. Német Béla, ny. egyetemi docens, PTE TTK Fizikai Intézet, http://drnemetbela.hu/http://drnemetbela.hu/ 2015.04.29. 1LED IT BE - 2 - LED és sokoldalúsága

2 Az előadás, összefoglaló célja Évszázadokkal, évezredekkel ezelőtt azért alakult ki TISZTELET (sőt isteni félelem) a FÉNNYEL (a NAPPAL) kapcsolatban, mert akkor csak ez az egy (életet adó) forrás volt. Előadásomban azt szeretném bemutatni, milyen hatalmas alapismeretet és technológiai tudást sikerült az - ismert és ismeretlen - tudósoknak, szakembereknek „összerakni”, mire az egymást követő fényforrások (lámpák) „folyamatában” (most már) a LED technológiával sikerült egy „mindenhol”, mindenkor, tetszőleges felhasználási igényeknek megfelelő világítás technológiát és mindenkihez eljutó FÉNYFORRÁST megalkotni. Ne felejtsük ELEKTROMOSSÁG is KELL ehhez. TISZTELET az ilyen KOMPLEX FÉNYSZOLGÁLTATÁS megalkotóinak. 2015.04.29.2LED IT BE - 2 - LED és sokoldalúsága

3 Miről lesz szó? 1. A fényről, a Napról spirituálisan. 2. A fényről objektíven. 3. A fényforrásokról, jellemző paramétereik 4. Mi a LED? 5. A LED alapú világítás sokoldalúsága 6. Példák LED alapú „lámpák”, „lámpatestek ” alkalmazási területeire. Valóban mindenütt. 7. Mi és hogyan éri meg. „Beruházási” példák. 8. Hazai K+F lépések. 2015.04.29.3LED IT BE - 2 - LED és sokoldalúsága

4 4. Mi a LED? 2015.04.29.4LED IT BE - 2 - LED és sokoldalúsága

5 Elektrolumineszcencia Az elektrolumineszcencia optikai és elektromos jelenség, ahol egy anyag fényt bocsát ki elektromos áram vagy elektromos tér hatására. Ezt meg kell különböztetni a feketetest-sugárzástól, amely hő hatására történik, valamint a kemilumineszcenciától, a szonolumineszcenciától és más hatásra történő fénykibocsátás jelenségeitől.elektromos áramelektromos térfeketetest-sugárzástól Legtipikusabb elektrolumineszcens anyag a ZnS:Mn, Félvezetők, mint az InP, GaAs, GaN. Az elektrolumineszcens anyag két elektróda között helyezkedik el, és legalább az egyiknek átlátszónak kell lennie, hogy a keletkező fény látszódjon. Az elülső, átlátszó elektróda általánosan az üvegborítású indium-oxid vagy ón-oxid. A hátsó elektróda tükröző fémmel van bevonva. 2015.04.29.5LED IT BE - 2 - LED és sokoldalúsága

6 A világító diódák működési elve A LED olyan félvezető dióda, amelyben nyitóirányú előfeszítés hatására áram folyik az anódtól (p réteg) a katód felé (n réteg). Ezért az n adalékolású rétegből gerjesztett elektronok lépnek át a p rétegbe. (Közben a p adalékolású rétegben lyukak haladnak az n réteg felé.) Az egymás felé mozgó töltéshordozók találkozáskor rekombinálódnak, alacsonyabb energia szintre kerülnek vissza. Ez az energia felszabadulás foton emisszió formájában megy végbe. 2015.04.29.6LED IT BE - 2 - LED és sokoldalúsága

7 Világító diódás rekombináció sávképe 2015.04.29.7LED IT BE - 2 - LED és sokoldalúsága

8 Világító diódák emissziós maximuma, a világítás színe és dióda összetétele λ [nm]SzínAnyag >760IRGaAs, AlGaAs 700VörösGaP:Zn-O/GaP 660VörösGaAl0,3As/GaAs 630VörösGaAs0,35P0,65:N/GaP 610NarancsGaAs0,25P0,75:N/GaP 590SárgaGaAs0,15P0,85:N/GaP 565Sárgás zöldGaP:N/GaP 555Sárgás zöldGaP/GaP 520ZöldInGaN; SiC 500KékeszöldInGaN 450KékInGaN, GaN <400UVAlGaN, AlN (210 nm) 2015.04.29.8LED IT BE - 2 - LED és sokoldalúsága

9 LED spektrumok 2015.04.29.9LED IT BE - 2 - LED és sokoldalúsága

10 LED történelem - 1 Az első, látható (vörös) tartományban sugárzó LED-et 1962-ben a General Electric kutatója Nick Holonyak fejlesztette ki, ezért őt tekintik a "fény emittáló diódák atyjának". Az első piacon is kapható LED 1967-ben jelent meg, melynek anyaga GaAs+LaF 3 YbEr volt. 1972-ben M. George Craford, megalkotta az első sárga tartományban emittáló LED-et. 2015.04.29.10LED IT BE - 2 - LED és sokoldalúsága

11 LED történelem - 2 Az első kék tartományban világító InGaN diódát sikerült a legkésőbb kifejleszteni, ez Shuji Nakamurának sikerült 1995-ben. A fehér (RGB) LED-ek 1997-ben jelennek meg. Az első, UV gerjesztést látható tartományba alakító fehér LED-et először 2001-ben mutatták be. Felépítése: A LED vagy GaN, vagy InGaN. A fénypor Ce:YAG 2015.04.29.11LED IT BE - 2 - LED és sokoldalúsága

12 LED-ek fényhasznosításának növekedése 2015.04.29.12LED IT BE - 2 - LED és sokoldalúsága

13 LED-ek - fényhasznosítás növelése 1970-2000 között, hasonlítva többi fényforráshoz (L/W) 2015.04.29.13LED IT BE - 2 - LED és sokoldalúsága

14 Furatszerelt LED 2015.04.29.14LED IT BE - 2 - LED és sokoldalúsága

15 LED technológiák DIP LED (dual in-line package, epoxy tokozásúak) kifutóban SMD LED (surface mounted technology) Power LED http://en.wikipedia.org/wiki/ Light-emitting_diode 2015.04.29.15LED IT BE - 2 - LED és sokoldalúsága

16 LED bulb – mini „lámpa” lencsével 2015.04.29.16LED IT BE - 2 - LED és sokoldalúsága LED-ek különböző tokozásban

17 LED-RGB-chipset projektorokba 2015.04.29.17LED IT BE - 2 - LED és sokoldalúsága

18 RGB LED 2015.04.29.18LED IT BE - 2 - LED és sokoldalúsága

19 UV LED 2015.04.29.LED IT BE - 2 - LED és sokoldalúsága19

20 Fehér LED 2015.04.29.20LED IT BE - 2 - LED és sokoldalúsága

21 LED - fényintenzitás hőmérséklet függése 2015.04.29.21LED IT BE - 2 - LED és sokoldalúsága

22 LED SMD 2015.04.29.22LED IT BE - 2 - LED és sokoldalúsága

23 LED-Chip on Board 2015.04.29.23LED IT BE - 2 - LED és sokoldalúsága

24 LED-multichip 2015.04.29.24LED IT BE - 2 - LED és sokoldalúsága

25 LED-gömb és szétszerelve 2015.04.29.LED IT BE - 2 - LED és sokoldalúsága25

26 Hűtőbordák, hűtőcsövek 2015.04.29.26LED IT BE - 2 - LED és sokoldalúsága

27 5. A LED alapú világítás sokoldalúsága 2015.04.29.27LED IT BE - 2 - LED és sokoldalúsága

28 LED kedvező tulajdonságai Fényhasznosítás a legnagyobb Spektrális eloszlás csak a láthatóban Színhőmérséklet „meleg” Színvisszaadás magas értékű („szép a világ”) Sugárzási szögük (könnyen befolyásolható) Felfutási és újragyújtási idő (gyors) Fénysűrűség legnagyobb Fényáram legnagyobb Élettartam leghosszabb 2015.04.29.28LED IT BE - 2 - LED és sokoldalúsága

29 Gyakorlati szempontból fontos elektromos paraméterek (LED) Üzemi tápfeszültség, tápegység (~, =, 230 V, 24 V) Kicsi elektromos teljesítmény igénye: (W) (3-200 W) Magas fényhasznosítás (Lumen/W) (40-120 L/W ) Nagy fényáram (Lumen) (300-6000 Lumen) Magas megvilágítás erősség (lux) Jól „fényvethető” : pontszerű + parboloid, vonal + parabola vályú Kellemes színhőmérséklet (K), (pl. 3000-6000 K) Kiváló színhűség: (Ra = 30-80) Nagyon hosszú élettartam (1000 óra; 40 000 óra) Variábilis felhasználhatóság „kapcsolgatható” (20000 <) Fényerő szabályozhatóság (dimmelhető) 2015.04.29.29LED IT BE - 2 - LED és sokoldalúsága

30 6. Példák LED alapú „lámpák”, „lámpatestek ” alkalmazási területeire. Valóban mindenütt. 2015.04.29.30LED IT BE - 2 - LED és sokoldalúsága

31 LED-ek alkalmazási területei 6.1. Lakásban, irodában, rendelőben, folyosókon 6.2. Világítás közutakon, utcákon, tereken 6.3. Világítás üzemcsarnokban, sportpályákon 6.4. Világítás járműveken (személygépkocsi) 6.5. LED-ek állattartó telepeken, hajtatóházakban 6.6. LED Mobil (kézi, fej) lámpák 6.7. LED falak (stadionok, rendzvények) 6.8. LED világítású folyadékkristályos monitorok 6.9. OLED 2015.04.29.31LED IT BE - 2 - LED és sokoldalúsága

32 6.1. LED világítás lakásokban, irodákban, orvosi rendelőkben, folyosókon 2015.04.29.32LED IT BE - 2 - LED és sokoldalúsága

33 LED - szalagok 2015.04.29.LED IT BE - 2 - LED és sokoldalúsága33

34 LED rejtett, pozícionálható 2015.04.29.LED IT BE - 2 - LED és sokoldalúsága34

35 LED lakásban - 1 2015.04.29.35LED IT BE - 2 - LED és sokoldalúsága

36 LED lakásban - 2 2015.04.29.LED IT BE - 2 - LED és sokoldalúsága36

37 LED - fénycső teremben 2015.04.29.37LED IT BE - 2 - LED és sokoldalúsága

38 LED szalag, LED spotok 2015.04.29.38LED IT BE - 2 - LED és sokoldalúsága

39 LED asztali lámpák 2015.04.29.39LED IT BE - 2 - LED és sokoldalúsága

40 1500 mm-es LED cső 2015.04.29.40LED IT BE - 2 - LED és sokoldalúsága

41 LED panel, tányér 2015.04.29.LED IT BE - 2 - LED és sokoldalúsága41

42 Mennyezetről lelógó LED fénycsövek irodákban 2015.04.29.42LED IT BE - 2 - LED és sokoldalúsága

43 Mennye- zetbe rejtett LED csövek tárgyaló teremben 2015.04.29.43LED IT BE - 2 - LED és sokoldalúsága

44 6.2. LED világítás közutakon, utcákon, tereken 2015.04.29.44LED IT BE - 2 - LED és sokoldalúsága

45 Utcai lámpatestek 100W, 4000K, 60000 óra 2015.04.29.LED IT BE - 2 - LED és sokoldalúsága45

46 Utcai-20W+napelem; 4000K-60000-óra 2015.04.29.LED IT BE - 2 - LED és sokoldalúsága46

47 Utcai kandelláber 2015.04.29.47LED IT BE - 2 - LED és sokoldalúsága

48 Utcai lámpatest - 80W 2015.04.29.48LED IT BE - 2 - LED és sokoldalúsága

49 Lámpatest intenzitás eloszlása 2015.04.29.49LED IT BE - 2 - LED és sokoldalúsága

50 VEGA LED 2015.04.29.LED IT BE - 2 - LED és sokoldalúsága50

51 LED reflektor (20 W) 2015.04.29.LED IT BE - 2 - LED és sokoldalúsága51

52 6.3. LED Ipari világítás (üzemcsarnok, raktár, sportpálya, tornaterem) 2015.04.29.52LED IT BE - 2 - LED és sokoldalúsága

53 LED - csarnok lámpa 135 W 2015.04.29.53LED IT BE - 2 - LED és sokoldalúsága

54 EMC 3030 LD 3 dimenziós hő elvonás, Epistar flip chip 2015.04.29.54LED IT BE - 2 - LED és sokoldalúsága

55 60 W, 90 W, 120 W 2015.04.29.LED IT BE - 2 - LED és sokoldalúsága55

56 Fényeloszlás és megvilágítás távolság függése 2015.04.29.56LED IT BE - 2 - LED és sokoldalúsága

57 Raktár csarnok 2015.04.29.57LED IT BE - 2 - LED és sokoldalúsága

58 Sportcsarnok, áruház 2015.04.29.LED IT BE - 2 - LED és sokoldalúsága58

59 6.4. LED világítás gépjárműveken (személygépkocsik) 2015.04.29.LED IT BE - 2 - LED és sokoldalúsága59

60 Személygépkocsi LED-es „lámpái” 2015.04.29.LED IT BE - 2 - LED és sokoldalúsága60

61 6.5. LED világítás állattartó telepeken, hajtatóházakban 2015.04.29.LED IT BE - 2 - LED és sokoldalúsága61

62 Fotoszintézis spektruma 2015.04.29.LED IT BE - 2 - LED és sokoldalúsága62

63 Üvegház – kék, piros LED panel 2015.04.29.LED IT BE - 2 - LED és sokoldalúsága63

64 6.6. Mobil (kézi, fej) lámpák 2015.04.29.LED IT BE - 2 - LED és sokoldalúsága64

65 Fejlámpák akkumulátorok, töltők 2015.04.29.LED IT BE - 2 - LED és sokoldalúsága65

66 6.7. LED falak 2015.04.29.LED IT BE - 2 - LED és sokoldalúsága66

67 LED fal közelről 2015.04.29.LED IT BE - 2 - LED és sokoldalúsága67

68 LED fal Sony 870 col 2015.04.29.LED IT BE - 2 - LED és sokoldalúsága68

69 6.8. LED világítású folyadékkristályos monitor 2015.04.29.LED IT BE - 2 - LED és sokoldalúsága69

70 LED-háttérvilágítású LCD TV A LED-ek gyorsabban képesek ki- és bekapcsolni valamint nagyobb a fényerejük LED-eket kétféleképpen rendezhetjük el az LCD panel mögött: mátrixszerűen, vagy a panel szélein sorban egymás mellet, ezt nevezzük Edge LED technológiának. 2015.04.29.LED IT BE - 2 - LED és sokoldalúsága70

71 LED-LCD TV panel. LED hátul LED szélen 2015.04.29.LED IT BE - 2 - LED és sokoldalúsága71

72 6.9. OLED Organic Light-Emitting Diode Szerves vegyületű Fénykibocsátó Dióda 2015.04.29.LED IT BE - 2 - LED és sokoldalúsága72

73 OLED metszet 2015.04.29.LED IT BE - 2 - LED és sokoldalúsága73

74 Ívelt képernyő és monitor 2015.04.29.LED IT BE - 2 - LED és sokoldalúsága74

75 OLED kép, karóra 2015.04.29.LED IT BE - 2 - LED és sokoldalúsága75

76 Köszönöm a figyelmet! Következő fejezetek: 7. Mi és hogyan éri meg. „Beruházási” példák. 8. Hazai K+F lépések. 2015.04.29.76LED IT BE - 2 - LED és sokoldalúsága