Csuti Péter, Nagy Róbert, Dr. Szabó Ferenc Pannon Egyetem Villamosmérnöki és Információs Rendszerek Tanszék Virtuális Környezetek és Fénytani Kutatólaboratórium MAGYAR FOGYASZTÓK AZ EURÓPAI ENERGIAUNIÓBAN A MAGYAR ENERGIAFOGYASZTÓK SZÖVETSÉGE XXIII. ORSZÁGOS KONFERENCIÁJA április

 Fotometria és LED-ek története  LED-ek tulajdonságai  LED-öregedés  Becsült élettartam (pl. L70) számítása TM  Gyakorlati vizsgálatok, megfigyelések  LED-cső élettartam valós üzemi körülmények között  Közvilágítási világítótestek vizsgálatának kihívásai  Emberközpontú világítás  A fény biológiai hatása

Pannon Egyetem - Műszaki Informatikai Kar Villamosmérnöki és Információs Rendszerek Tanszék Veszprém, Egyetem u. 10., I-épület, 1. emelet Virtuális Környezetek és Fénytani Kutatólaboratórium Szakterületeink: spektrofotometria, goniofotometria, fénysűrűség mérés, reflexió és transzmisszió mérés, ICC profilok, színképi optimalizálás, vizuális kísérletek, LED öregítés, energiahatékonyság, múzeumvilágítás. Szakterületeink: spektrofotometria, goniofotometria, fénysűrűség mérés, reflexió és transzmisszió mérés, ICC profilok, színképi optimalizálás, vizuális kísérletek, LED öregítés, energiahatékonyság, múzeumvilágítás.

hullámhossz függés: X( ) szűrő áteresztés színképi eloszlás: dX/d  X Katódsugár-csöves monitor fényporainak színképi eloszlás

Fotometriai mennyiségegység fényáram, Φ v lm megvilágítás, E v lx=lm/m 2 fényerősség, I v cd=lm/sr fénysűrűség, L v cd/m 2 ΦvΦv :Ω:Ω IvIv :Ω:Ω :A:A EvEv LvLv :A:A

 SiC: HJ Round, 1907; Lossew,  ZnS: Destriaux,  Magyar szabadalom: Szigeti-Bay: elektrolumineszcens világítás (1939)  GaAsP: Holonyak & Bevacqua,  GaN: Nakamura, 1991 ◦ (Isamu Akasaki, Hiroshi Amano & Shuji Nakamura) Nobel-díj 2014!  High power LEDs * From S Kern: Light emitting diodes in automotive forward lighting applications, SAE 2004 Conf. Proceedings. * *

Material Direct / Indirect Bandgap Band Gap Energy at 300 K (eV) Elements C (diamond) Ge Si Sn (grey) Indirect Indirect Indirect Direct Groups III-V compounds GaAs InAs InSb GaP GaN InN Direct Direct Direct Indirect Direct Direct Groups IV-IV compounds α-SiCIndirect2.99 Groups II-VI compounds ZnO CdSe ZnS Direct Direct Direct *Forrás:

Absorbing GaAs base Transparent GaP base

Luxeon III 140 – 190 lm 1400 mA h 2005 április

Forrás:

Tipikus méret: 0,5 cm cm 2, összfényárama eléri az 50 lm értéket.

Forrás:

 …vagy LED filament november 13. Lux et Color Vesprimiensis

 sugárzási hatásfok, ◦ a sugárzó sugárzott és felvett teljesítményének hányadosa ◦ jel:  e, egysége: 1  fényforrás fényhasznosítása, ◦ a kibocsátott  v fényáram és a sugárzó által felvett teljesítmény hányadosa ◦ jel:  v, egysége: lm/W  sugárzás fényhasznosítása, ◦ a  v fényáram és az annak megfelelő  e sugárzott teljesítmény hányadosa ◦ jel: K, egysége: lm/W

Fényforrás típusaFényhasznosítás (lm/W) Hagyományos izzólámpa14,4 Halogén izzólámpa17 Kompakt fénycső85 Nagynyomású fémhalogén lámpa 90 Nagynyomású Na-lámpa150 Kisnyomású Na-lámpa200 LED (világítódióda) fehér!80 – 200 (303)

LED fényforrásúRendszerszintű fényhasznosítás lm/W Retrofit lámpák ~ LED világítótestek ~

 LED-ek hőmérsékletfüggő tulajdonságai: ◦ optikai teljesítmény ⇒ fényhasznosítás, ◦ színképi teljesítmény eloszlás,  színes LED-ek: csúcs hh. +/- néhány nm,  fehér LED-ek: gerjesztő kékcsúcs+fénypor által keltett sugárzás aránya ◦ élettartam, ◦ nyitófeszültség.

 Julabo F25-MC folyadékos termosztát,  LightingMetrics hőszigetelt kamra 60 db LED felszereléséhez  oszloponként áramgenerátor 350 mA, ill. 700 mA.

Kezdetben, 7000 órával ezelőtt: Öregítés T hátlap =85°C-on

 V( λ) illesztett detektor  pozícionáló tubus  PC-s szoftver időzített mérési lehetőséggel LightingMetrics Ltd. LM-Photo

 Keithley 2000 DMM, ◦ egy teljes oszlop feszültsége fényméréskor ◦ egyedi nyitófeszültségek és teljes oszlopfeszültség a három (25°C, 55°C, 85°C) ajánlott hőmérsékleteken mérve mA), ◦ öregedő LED-ek nyitófeszültsége csökken!  LED-füzérek!!!

 4 csatornás LightingMetrics színingermérő  Avantes spektrofotométer LightingMetrics Ltd LM-4COL

Minimális kék-eltolódás a csúcsban

Melegfehér LED – szintén kékeltolódás

 Melegfehér LED fénypor öregedése

Számított L70 (7k) (óra)Jelenthető L70 (7k) (óra) 1. sor > sor > sor > sor >39000

Számított L70 (7k) (óra)Jelenthető L70 (7k) (óra) 1. sor > sor > sor > sor >39000

Számított L70 (7k) (óra)Jelenthető L70 (7k) (óra) 1. sor > sor > sor > sor >39000

Számított L70 (7k) (óra)Jelenthető L70 (7k) (óra) 1. sor > sor > sor > sor >39000

d = 5 m

tükör nélküli 1x20Wtükör nélküli 2x20W tükrös 2x20Wtükör nélküli 2x22W

Noname gyártó összfényáram 0 hónap összfényáram 18 hónapVáltozás [%] Abszolút [lm]4754 lm3383 lm-1371 lm Relatív [%]100,0%70,6%-29,4% TechnoTeam LMK-98-3 képi felbontású fénysűrűségmérővel mért egyenletesség

 LED-ek élettartama során változhatnak azok tulajdonságai! ◦ összfényáram  fényhasznosítás ◦ színképi teljesítményeloszlás  CCT és CRI is ◦ nyitófeszültség csökkenhet  pl. 20 db sorba kapcsolt LED esetén ez jelentős feszültségesést is okozhat  TM alapján becsülhető a LED-ek élettartama chip-szinten, de az üzemi hőmérséklet jelentősen befolyásolhatja a gyakorlatban megvalósított rendszerben értendő élettartamot.  „Retrofit” LED csövek esetében is érdemes a nevet megfizetni!  Fénycsöves lámpatestek LED-esítésekor figyeljünk a sugárzási irányokra!

 Lámpatest bekapcsolása  Fotometriai és színmetrikai paraméterek mérése 1 percenként, f énysűrűség, spektrum -> fényszín  Elektromos paraméterek mérése  Hőmérséklet mérése

Világítótest összfényáramának alakulása a bekapcsolástól kezdve 120 percen keresztül

A-gyártó I [mA]T [K] d uv RaR , , , , B-gyártó I [mA]T [K] d uv , , , , , , , , , ,0016 C-gyártó I [mA]T [K] d uv , , , , , , ,0055

HI-LED projekt a Pannon Egyetemen Munkavégző képesség támogatása Növénynevelő világítás Múzeumvilágítás

Célok Világítás az egészségért és a teljesítőképességért Világítás a mezőgazdaság versenyképességéért Világítás a kulturális örökség védelme érdekében

 Célok: ◦ Olyan színképi teljesítmény-eloszlások meghatározása, amelyek használatával  a dolgozók közérzete javul  a dolgozók teljesítőképessége nő  a dolgozók egészsége fenntartható

Köszönöm szépen a figyelmet!