Csuti Péter, Nagy Róbert, Dr. Szabó Ferenc Pannon Egyetem Villamosmérnöki és Információs Rendszerek Tanszék Virtuális Környezetek és Fénytani Kutatólaboratórium.

Az előadások a következő témára: "Csuti Péter, Nagy Róbert, Dr. Szabó Ferenc Pannon Egyetem Villamosmérnöki és Információs Rendszerek Tanszék Virtuális Környezetek és Fénytani Kutatólaboratórium."— Előadás másolata:

1 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 2016. április 25-26.

2  Fotometria és LED-ek története  LED-ek tulajdonságai  LED-öregedés  Becsült élettartam (pl. L70) számítása TM-21-11  Gyakorlati vizsgálatok, megfigyelések  LED-cső élettartam valós üzemi körülmények között  Közvilágítási világítótestek vizsgálatának kihívásai  Emberközpontú világítás  A fény biológiai hatása

3 Pannon Egyetem - Műszaki Informatikai Kar Villamosmérnöki és Információs Rendszerek Tanszék Veszprém, Egyetem u. 10., I-épület, 1. emelet Virtuális Környezetek és Fénytani Kutatólaboratórium http://vision.uni-pannon.hu 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.

4

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

6 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

7  SiC: HJ Round, 1907; Lossew, 1923.  ZnS: Destriaux, 1936.  Magyar szabadalom: Szigeti-Bay: elektrolumineszcens világítás (1939)  GaAsP: Holonyak & Bevacqua, 1962.  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. * *

8 Material Direct / Indirect Bandgap Band Gap Energy at 300 K (eV) Elements C (diamond) Ge Si Sn (grey) Indirect Indirect Indirect Direct 5.47 0.66 1.12 0.08 Groups III-V compounds GaAs InAs InSb GaP GaN InN Direct Direct Direct Indirect Direct Direct 1.42 0.36 0.17 2.26 3.36 0.70 Groups IV-IV compounds α-SiCIndirect2.99 Groups II-VI compounds ZnO CdSe ZnS Direct Direct Direct 3.35 1.70 3.68 *Forrás: http://www.doitpoms.ac.uk/tlplib/semiconductors/compound.php

9

10 Absorbing GaAs base Transparent GaP base

11

12

13 Luxeon III 140 – 190 lm 1400 mA 20.000 h 2005 április

14

15 Forrás: http://www.fenybirodalom.hu

16

17

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

19 Forrás: http://www.fenybirodalom.hu

20

21

22  …vagy LED filament 2015. november 13. Lux et Color Vesprimiensis

23

24

25  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

26 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)

27 LED fényforrásúRendszerszintű fényhasznosítás lm/W Retrofit lámpák ~60-110+ LED világítótestek ~90-150+

28  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.

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

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

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

32

33

34  Keithley 2000 DMM, ◦ egy teljes oszlop feszültsége fényméréskor (25°C, @350mA), ◦ egyedi nyitófeszültségek és teljes oszlopfeszültség a három (25°C, 55°C, 85°C) ajánlott hőmérsékleteken mérve (@10 mA), ◦ öregedő LED-ek nyitófeszültsége csökken!  LED-füzérek!!!

35  4 csatornás LightingMetrics színingermérő  Avantes spektrofotométer LightingMetrics Ltd LM-4COL

36 Minimális kék-eltolódás a csúcsban

37 Melegfehér LED – szintén kékeltolódás

38  Melegfehér LED fénypor öregedése

39

40 Számított L70 (7k) (óra)Jelenthető L70 (7k) (óra) 1. sor57 000 >39000 2. sor296 000 >39000 3. sor54 000 >39000 5. sor 66 000 >39000

41 Számított L70 (7k) (óra)Jelenthető L70 (7k) (óra) 1. sor57 000 >39000 2. sor296 000 >39000 3. sor54 000 >39000 5. sor 66 000 >39000

42 Számított L70 (7k) (óra)Jelenthető L70 (7k) (óra) 1. sor57 000 >39000 2. sor296 000 >39000 3. sor54 000 >39000 5. sor 66 000 >39000

43 Számított L70 (7k) (óra)Jelenthető L70 (7k) (óra) 1. sor57 000 >39000 2. sor296 000 >39000 3. sor54 000 >39000 5. sor 66 000 >39000

44 d = 5 m

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

46

47 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

48  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-21-11 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!

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

50

51 Világítótest összfényáramának alakulása a bekapcsolástól kezdve 120 percen keresztül

52

53

54

55 A-gyártó I [mA]T [K] d uv RaR9 1002866-0,00378520 3003005-0,00258416 5003117-0,00168313 8003264-0,0006818 B-gyártó I [mA]T [K] d uv 10030930,0029 20030970,0023 30031020,002 40031070,0018 50031120,0016 60031170,0015 70031240,0015 80031300,0015 90031360,0015 100031440,0016 C-gyártó I [mA]T [K] d uv 3003062-0,0074 4003092-0,0069 5003117-0,0066 6003144-0,0064 7003173-0,0061 8003204-0,0058 9003239-0,0055

56

57

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

59

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

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

62 Köszönöm szépen a figyelmet!