PRZYSZŁOŚĆ OŚWIETLENIA LED I OLED? Janusz Strzyżewski

Transkrypt

1 PRZYSZŁOŚĆ OŚWIETLENIA LED I OLED? Janusz Strzyżewski

2 RODZAJE ŹRÓDEŁ ŚWIATŁA ŹRÓDŁA ŚWIATŁA DZIELĄ SIĘ NA GRUPY W ZALEŻNOŚCI OD SPOSOBU WYTWARZANIA PROMIENIOWANIA. HISTORYCZNIE RZECZ BIORĄC PIERWSZE BYŁY ŻARÓWKI UZNAWANE ZA DZIEŁO EDISONA. W NASTĘPNYCH LATACH POWSTAŁY LAMPY WYŁADOWCZE RTĘCIOWE I SODOWE WYSOKOPRĘŻNE I NISKOPRĘŻNE. WŚRÓD NISKOPRĘŻNYCH LAMP RTĘCIOWYCH JEDNĄ Z POPULARNIEJSZYCH GRUP STAŁY SIĘ ŚWIETLÓWKI LINIOWE I KOMPAKTOWE. JEDNĄ Z OSTATNICH NOWOŚCI SĄ BAZUJĄCE NA ELEMENTACH PÓŁPRZEWODNIKOWYCH LAMPY DIODOWE ZWANE W SKRÓCIE LED (ANG. LIGHT EMITTING DIODE ) ORAZ OLED (ANG. ORGANIK LIGHT-EMITTING DIODE).

3 ZASADA DZIAŁANIA LED DIODA LED SKŁADA SIĘ Z DWU WARSTW PÓŁPRZEWODNIKÓW TYPU: P I N TWORZĄCYCH TZW. ZŁĄCZE EPILAKTYCZNE, W KTÓRYM ENERGIA ELEKTRYCZNA JEST PRZETWARZANA BEZPOŚREDNIO NA ŚWIATŁO. Z CHWILĄ SPOLARYZOWANIA ZŁĄCZA W KIERUNKU PRZEWODZENIA, ELEKTRONY PRZECHODZĄC DO OBSZARU O NIŻSZYM POZIOMIE ENERGETYCZNYM ODDAJĄ CZĘŚĆ SWOJEJ ENERGII W POSTACI KWANTU ENERGII ŚWIETLNEJ

4 BUDOWA LED

5 RODZAJE KONSTRUKCJI LED

6 ZASILANIE LED DIODA PRACUJE PRZY NISKIM STAŁYM NAPIĘCIU, WYMAGA WIĘC POŁĄCZENIA Z INSTALACJĄ ZA POŚREDNICTWEM ZASILACZA W SKŁAD KTÓREGO WCHODZI UKŁAD PRZETWARZAJĄCY PRĄD PRZEMIENNY NA STAŁY, ORAZ OBNIŻAJĄCY NAPIĘCIE DO POTRZEBNEJ WARTOŚCI NP. 12V. PRODUKOWANE SĄ ZASILACZE POZWALAJĄCE NA REGULOWANIE NAPIĘCIA WYJŚCIOWEGO W SZEROKICH GRANICACH NP. OD 3 DO 48 V. W ZALEŻNOŚCI OD TYPU ZASILACZA ZRÓŻNICOWANE SĄ MOCE WYJŚCIOWE OD KILKU DO KILKUDZIESIĘCIU WATÓW.

7 TRWAŁOŚĆ LED TEORETYCZNA TRWAŁOŚĆ SAMEGO CZIPU LED JEST RZĘDU GODZIN W PRAKTYCE TRWAŁOŚĆ DIODY ZALEŻY OD SZEREGU CZYNNIKÓW ZEWNĘTRZNYCH TAKICH JAK WAHANIA NAPIĘCIA, ZMIANY TEMPERATURY PRACY CZY JAKOŚĆ POŁĄCZEŃ Z UKŁADAMI ZASILANIA, A TAKŻE TRWAŁOŚĆ SAMYCH UKŁADÓW ZASILAJĄCYCH

8 ZALEŻNOŚĆ SKUETECZNOŚCI LED OD TEMPERATURY

9 RODZAJE LAMP LEDOWYCH

10 LED PHILIPSA ZAMIENNIK DLA ŻARÓWKI 60 W

11 NOWOŚĆ Z USA ZESPÓŁ INŻYNIERÓW Z UNIWERSYTETU W TORONTO ZAPROJEKTOWAŁ LAMPĘ O NAZWIE NANOLIGHT LAMPA O MOCY ZNAMIONOWEJ 12 W WYTWARZA STRUMIEŃ ŚWIETLNY 1600 lm, MOŻE WIĘC BYĆ ZAMIENNIKIEM STANDARDOWEJ ŻARÓWKI O MOCY 100 W ORAZ STRUMIENIU ŚWIETLNYM 1360 lm

12 NOWOŚĆ Z USA

13 PODSTAWA PRAWNA DOBORU ZAMIENNIKÓW ŻARÓWEK ROZPORZĄDZENIE KOMISJI [WE] NR 244/2009 Z 18 MARCA 2009 R. W SPRAWIE WYKONANIA DYREKTYWY 2005/32/WE ZASTĄPIONEJ DYREKTYWĄ 2009/125/WE PARLAMENTU EUROPEJSKIEGO I RADY

14 ZASADA DOBORU LEDOWYCH ZAMIENNIKÓW MOC ŻARÓWKI [W] STRUMIEŃ ŚWIETLNY ŻARÓWKI LUMENY[lm] STRUMIEŃ ŚWIETLNY LED [lm]

15 LEDOWY ZAMIENNIK HALOGENU

16 LEDOWY ZAMIENNIK ŚWIETLÓWKI

17 BARWA ŚWIATŁA LED DIODY LED EMITUJĄ ŚWIATŁO JEDNOBARWNE ZALEŻNE OD ZASTOSOWANYCH PRZY ICH PRODUKCJI ZWIĄZKÓW CHEMICZNYCH. NIE JEST WIĘC MOŻLIWE BEZPOŚREDNIE UZYSKANIE ŚWIATŁA BIAŁEGO Z POJEDYNCZEGO ZŁĄCZA PÓŁPRZEWODNIKOWEGO P-N, PO TO ABY DIODA LED MOGŁA BYĆ ZASTOSOWANA JAKO ŹRÓDŁO ŚWIATŁA DO OGÓLNYCH CELÓW OŚWIETLENIOWYCH.

18 UZYSKIWANIE ŚWIATŁA BIAŁEGO Białe światło uzyskuje się więc stosując różne metody. Jedną z nich jest dodawanie w ścisłych stosunkach ilościowych barw czerwonej, zielonej i niebieskiej. W metodzie tej najczęściej umieszcza się w jednej obudowie 3 chipy LED tworzące diodę RGB (RGB ang. Red, Green, Blue). Innym rozwiązaniem jest konwersja długości fali z wykorzystaniem luminoforu lub metoda hybrydowa będąca połączeniem 2 pierwszych.

19 Z OSTATNIEJ CHWILI NAUKOWCY Z UNIVERSITY OF GEORGIA DOKONALI PRZEŁOMU W TWORZENIU BIAŁYCH LED, WYKORZYSTUJĄCYCH DO EMISJI CIEPŁEGO ŚWIATŁA POJEDYNCZY MATERIAŁ LUMINESCENCYJNY ORAZ POJEDYNCZE ŹRÓDŁO ŚWIATŁA. NOWE BIAŁE LED CHARAKTERYZUJĄ SIĘ ZNAKOMITYM WSPÓŁCZYNNIKIEM ODWZOROWANIA BARW (CRI) 85 ORAZ TEMPERATURĄ BARWOWĄ PONIŻEJ 4000 K SPEŁNIA WIĘC DWA Z NAJWAŻNIEJSZYCH KRYTERIÓW TECHNICZNYCH DECYDUJĄCYCH O TYM, KTÓRE ŹRÓDŁA ŚWIATŁA SĄ IDEALNE DO OŚWIETLENIA WEWNĘTRZNEGO.

20 WARUNKI PRACY LED SĄ ODPORNE NA URAZY MECHANICZNE I WIBRACJE PONIEWAŻ NIE POSIADAJĄ ŻARNIKA, ELEMENTÓW WYPEŁNIONYCH GAZEM, A TAKŻE CZĘŚCI SZKLANYCH. MOGĄ PRACOWAĆ W DOWOLNEJ POZYCJI. MOGĄ DZIAŁAĆ W SZEROKIM ZAKRESIE TEMPERATUR OD 40 0C DO C. ZE WZGLĘDU NA SPADKI NAPIĘĆ UKŁADY ZASILAJĄCE POWINNY BYĆ UMIESZCZONE BLISKO DIOD. OPRÓCZ ZASILACZY W UKŁADACH DIODOWYCH MOŻNA UMIESZCZAĆ STEROWNIKI POZWALAJĄCE NA UZYSKIWANIE CIEKAWYCH EFEKTÓW DEKORACYJNYCH NP. PROGRAMUJĄC CYKLICZNE ZMIANY BARWY ŚWIATŁA W UKŁADACH W KTÓRYCH WYSTĘPUJĄ DIODY RGB.

21 KRZYWE PROMIENIOWANIA DIOD RGB

22 DIODOWA ILUMINACJA FONTANNY

23 LED W OSWIETLENIU REKLAMOWYM

24 LED W BIURZE

25 PRZYKLAD LATARNI FIRMY NIEMIECKIEJ

26 ROZWIĄZANIE POLSKIE

27 OLED MŁODSZĄ SIOSTRĄ LED JEST KONSTRUKCJA ZŁOŻONA ZE ZWIĄZKÓW ORGANICZNYCH O NAZWIE OLED (ANG. ORGANIK LIGHTEMITTING DIODE). OLED SKŁADA SIĘ Z WARSTWY EMISYJNEJ, WARSTWY PRZEWODZĄCEJ, PODŁOŻA ORAZ ANODY I KATODY.

28 BUDOWA OLED 1 katoda (-), 2 warstwa emisyjna, 3 promieniowanie, 4 warstwa przewodząca, 5 anoda (+)

29 DZIAŁANIE OLED NA ANODY STOSOWANY JEST PRZEZROCZYSTY DLA ŚWIATŁA STAŁY ROZTWÓR TLENKU INDU I TLENKU CYNY ZWANY ITO (INDIUM TIN OXIDE). NATOMIAST GLIN I WAPŃ SĄ WYKORZYSTYWANE DO TWORZENIA KATOD. PRZYŁOŻENIE NAPIĘCIA DO OLED POWODUJE PRZEPŁYW ELEKTRONÓW OD KATODY DO ANODY. W MOMENCIE SPOLARYZOWANIA ZŁĄCZA W KIERUNKU PRZEWODZENIA, WARSTWA EMISYJNA JEST NAŁADOWANA UJEMNIE, A WARSTWA PRZEWODZĄCA STAJE SIĘ BOGATA W DODATNIO NAŁADOWANE DZIURY. W WYNIKU PROCESU REKOMBINACJI ELEKTRONÓW I DZIUR, POWSTAJE EMISJA PROMIENIOWANIA ELEKTROMAGNETYCZNEGO W PAŚMIE WIDZIALNYM.

30 MOŻLIWOŚCI OLED W PROCESIE PRODUKCJI MATERIAŁ ORGANICZNY MOŻE BYĆ NANIESIONY NA ELASTYCZNE I LEKKIE PODŁOŻE, CO DAJE SZEREG MOŻLIWOŚCI ZASTOSOWAŃ OLED NIE TYLKO JAKO ŹRÓDEŁ ŚWIATŁA. NAJWIĘKSZYM PROBLEMEM TECHNOLOGII OLED JEST OGRANICZONA ŻYWOTNOŚĆ MATERIAŁÓW ORGANICZNYCH. DLATEGO GŁÓWNY WYSIŁEK KONSTRUKTORÓW JEST SKIEROWANY NA POPRAWĘ TEGO PARAMETRU OLED.

31 ZALETY OLED W POROWNANIU DO LED OLED W ODRÓŻNIENIU OD LED DAJĄ RÓWNOMIERNE ROZPROSZONE ŚWIATŁO NIE WYWOŁUJĄCE EFEKTU OLŚNIENIA. PONADTO, PONIEWAŻ EMISJA ŚWIATŁA NASTĘPUJE Z WIĘKSZEJ POWIERZCHNI NIE WYMAGAJĄ ODPROWADZANIA CIEPŁA, NIE MUSZĄ WIĘC BYĆ WYPOSAŻANE W RADIATORY. W CHWILI OBECNEJ (DANE Z 2012 ROKU) WYDAJNOŚĆ ŚWIETLNA OLED JEST NA POZIOMIE 25lm/W PRZY WSKAŹNIKU ODDAWANIA BARW Ra>70, PRZEWIDUJE SIĘ JEDNAK, ŻE W NIEDALEKIEJ PRZYSZŁOŚCI MOŻLIWE BĘDZIE UZYSKANIE CO NAJMNIEJ 100 lm/w PRZY Ra>95.

32 INNE ZALETY WIELKĄ ZALETĄ OLED JEST FAKT ŚWIECENIA CAŁĄ POWIERZCHNIĄ W PRZYPADKU ZASTOSOWANIA PRZEŹROCZYSTEGO PODŁOŻA OLED MOŻE ŚWIECIĆ W OBIE STRONY. PO WYŁĄCZENIU NAPIĘCIA ELEMENT OLED JEST PRAWIE PRZEŹROCZYSTY (PRZEŚWIECALNY). ELEMENT W KTÓRYM ZASTOSOWANO ELASTYCZNE PODŁOŻE DAJE SIĘ ŁATWO WYGINAĆ NIE TRACĄC ZDOLNOŚCI DO ŚWIECENIA

33 ZALETY OLED c.d. OLED JAKO ŹRÓDŁO ŚWIATŁA MOŻE MIEĆ GRUBOŚĆ KARTKI PAPIERU, CO POZWALA NA ZASTOSOWANIE GO M.IN. JAKO ŚWIECĄCEJ TAPETY, A DZIĘKI ELASTYCZNOŚCI TWORZYĆ PRAKTYCZNIE DOWOLNE KSZTAŁTY POWIERZCHNI ŚWIECĄCYCH, NP. ZWIJANYCH W RULON LUB WYŚWIETLACZA KOMÓRKI WSZYTEGO W RĘKAW KOSZULI

34 OPRAWA Z PANELAMI OLED

35 OLED JAKO SZYBY

36 OLED STOJĄCA LAMPA

37 OLED W MULTIMEDIACH CZ.1 W PRZECIWIEŃSTWIE DO LCD, KTÓRY WYMAGA PODŚWIETLENIA, PIKSELE W EKRANIE OLED EMITUJĄ ŚWIATŁO BEZPOŚREDNIO. DZIĘKI TEMU KOSZTY EKSPLOATACJI SĄ NIŻSZE, A JAKOŚĆ OBRAZU WYŻSZA. KONTRAST MOŻE WYNOSIĆ AŻ :1 PRZY CZYM CZERŃ JEST IDEALNIE CZARNA. W LCD KOLOR TEN UZYSKUJE SIĘ BLOKUJĄC PRZEJŚCIE ŚWIATŁA PRZEZ ANALIZATOR, CO CZĘSTO DAJE EFEKT SZAROŚCI.

38 OLED W MULTIMEDIACH CZ.2 NIEWIELKI CZAS REAKCJI MOŻE WYNOSIĆ NAWET 0,01 MILISEKUNDY, CO NIWELUJE EFEKTY SMUG I ROZMYCIA. DYNAMICZNY OBRAZ WYŚWIETLA SIĘ BEZ NAJMNIEJSZYCH PROBLEMÓW. W PRZYPADKU LCD NAJCZĘŚCIEJ JEST TO 2-10 MILISEKUND W PORÓWNANIU DO LCD KOSZT PRODUKCJI OLED JEST TAŃSZY ZE WZGLĘDU NA MNIEJSZĄ ILOŚĆ KOMPONENTÓW PONIEWAŻ JEDNAK EKRAN OLED JEST NIEZWYKLE WRAŻLIWY NA WILGOĆ KOSZT PRODUKCJI ROŚNIE DIAMETRALNIE Z POWODU KONIECZNOŚCI ZASTOSOWANIA HERMETYCZNYCH OBUDÓW

39 CIENIUTKIE I ODPOWIEDNIO DROGIE

40 ELASTYCZNY EKRAN OLED

41 ELASTYCZNY OBRAZEK OLED

42 TESTY W ARMII USA

43 WRACAMY NA ZIEMIĘ OLED TO PRZYSZŁOŚĆ - NA DZIŚ MAMY LED MAJĄ ZADOWALAJACE PARAMETRY POD WARUNKIEM ZACHOWANIA WARUNKÓW CHŁODZENIA NIESTETY LAMPY LEDOWE DOBREJ JAKOŚCI SĄ DROGIE ZASTOSOWANIE ŚWIETLÓWEK DAJE RÓWNIE DOBRE EFEKTY A JEST WIELOKROTNIE TAŃSZE

44 PORÓWNANIE KOSZTÓW Dla porównania przyjęto różne wersje oświetlenia dla wnętrza o wymiarach 7 x 5 m i wysokości 3 m. W każdym przypadku przewidziano zainstalowanie opraw oświetleniowych wbudowanych w strop kasetonowy. W pierwszej wersji przyjęto oprawy ze świetlówkami liniowymi typu T8, w drugiej i trzeciej typu T5. W wersji 4 zastosowano oświetlenie ledowe, a w piątej świetlówki kompaktowe. W wersjach 2 i 3 ze świetlówkami T5 zastosowano zróżnicowanie typów opraw.

45 ŻRÓDŁA ŚWIATŁA T8 świetlówka liniowa 18 W 1350 lm T5 świetlówka liniowa 24 W 1750 lm LED lampa ledowa 55 W 5180 lm TC-L świetlówka kompaktowa 55 W 4800 lm

46 WYNIKI WERSJA W/m2 PORÓWNANIE KOSZTY ZŁ T8 3, T5 3, T5 2, LED 2, TC-L 3,

47 PODSUMOWANIE JAK W KAŻDEJ NOWINCE PRODUCENCI MUSZĄ ODZYSKAĆ PONIESIONE KOSZTY, DLATEGO POCZĄTKOWE CENY PRZYPRAWIAJA O ZAWRÓT GŁOWY DOTYCZY TO RÓWNIEŻ ZASTOSOWAŃ LED ORAZ OLED JAKO ŹRÓDEŁ ŚWIATŁA, A TAKŻE NP. W EKRANACH TELEWIZORÓW I KOMPUTERÓW CZAS POKAŻE JAK SZYBKO I JAK DALECE LED-Y I OLED-Y SPOWODUJĄ ZMIANY W OŚWIETLENIU ORAZ W EMISJI OBRAZU

48 DZIĘKUJĘ ZA UWAGĘ