Światłowód zamiast żarówki o światłowodowych systemach oświetlenia Jakub Augustyniak, Stanisław Binkiewicz, Andrzej Luty, Mieczysław Pluta, Marek Tłaczała, Sergiusz Patela,
Wydział Elektroniki Mikrosystemów i Fotoniki www.wemif.pwr.wroc.pl www.patela.prv.pl Optoelektronik i Technika światłowodowa Mikrosystemy
Naukowa działalność studentów, współpraca międzynarodowa, kursy... Student chapter
Plan Wprowadzenie Prezentacja
Światłowód Rdzeń Płaszcz Pokrycie Zadaniem klasycznego światłowodu jest prowadzenie światła. Tłumienie i rozpraszanie powinny być jak najmniejsze.
Światłowód - telekomunikacja Rekordowa transmisja w jednym światłowodzie: Marzec 22, 2002. Naukowcy z Bell Labs przesłali 40 Gbit/s w 64 kanałach (2.56 Tbit/s) na odległość 4000 kilometrów Komunikat na konferencji OFC 2005 grupa z Agere Systems -- a rekordowa transmisja 3.2 Tbit/s Przy takiej szybkości, można przesłać całą Encyklopedię Powszechną 5 000 razy w ciągu 1 sekundy.
Światłowód to nie tylko telekomunikacja Czujniki Obrazowody Wyświetlacze Wzmacniacze optyczne O ś w i e t l e n i e
Źródła światła Świeca 10 h Żarówka Dioda luminescencyjna duże mocy - 10 do 25 lat Świeca 14 h, Dioda LED 100 000 h ThinkGeek, Inc.
Żarówka 1879 Pierwsza żarówka Edisona włókno ze zwęglonej nici świeciło 13,5 h. 1880 Edison wykonał włókno ze zwęglonego bambusa, 1200h. Następnie, Edison opracował kompletny system oświetlenia. 1906 General Electric opatentował żarnik wolframowy 1991 Philips przedstawił żarówkę wykorzystującą efekt indukcji magnetycznej, 60 000h (ok. 7 lat)
Biała dioda luminescencyjna Czas życia LEDa - nawet 1 000 000 h (100 lat) Czas życia białego LEDa dużej mocy ok 50 000 h
Budowa typowej diody luminescencyjnej LED bardzo prosta, niezawodna konstrukcja Żarówka konstrukcja skomplikowana i delikatna
William Wheeler, światło w rurach Hydraulika światłowodowa. Lampa łukowa w piwnicy, światło w całym domu.
Światłowodowy system oświetlenia - składniki Światłowody Side Glow lub End Glow Źródła światła projektory halogenowe Źródła światła - projektory diodowe
Światłowody Side Glow Side Glow to światłowody plastikowe, które emitują promieniowanie powierzchnią boczną. Świecący światłowód Side Glow nawinięty na bęben
Światłowody Side Glow ułożenie włókna tak, aby przekroczyć wartość krytycznego promienia gięcia (powstają tzw. mody wyciekające) Emisja promieniowania w zginanym włóknie plastikowym
Światłowody Side Glow mechaniczne ingerowanie w strukturę włókna (nacinanie, zgniatanie, polerowanie, nadtapianie), przez co wiązka światła napotykając na swej drodze zniszczone miejsce, wycieka na zewnątrz. Emisja promieniowania w nacinanym włóknie plastikowym
Światłowody Side Glow Dostępne w sprzedaży kable Side Glow: zawierają od kilkunastu do ponad stu pojedynczych włókien światłowodowych pokryte są giętką przezroczysta koszulką PVC często zawierają centralnie umieszczony rdzeń odblaskowy są zabezpieczone przed osadzaniem się glonów oraz promieniowaniem UV Przykładowe kable Side Glow
Światłowody End Glow End Glow to również włókna plastikowe, które emitują promieniowanie końcem. Ich struktura nie jest w żaden sposób modyfikowana, w związku z czym nadają się zarówno do oświetlania punktowego jak i do transmisji danych. Światłowód typu End Glow
Światłowody End Glow Głównym przeznaczeniem kabli End Glow jest podświetlanie punktowe obiektów. Im więcej włókien w kablu tym większą powierzchnie możemy oświetlić. Na ich końcach stosuje się specjalne końcówki, które zapewniają: pożądany rozkład promieniowania świetlnego estetyczny wygląd Przykładowe końcówki.
Źródła światła projektory halogenowe Do zbudowania najprostszego systemu oświetlenia światłowodowego potrzebne są: odcinek światłowodu Side Glow lub End Glow i źródło światła (oświetlacz). Schemat systemu oświetlenia z wykorzystaniem projektora halogenowego i światłowodów typu End Glow
Źródła światła projektory halogenowe Źródłem w większości obecnych systemów jest projektor, którego sercem jest żarówka metalohalogenowa o mocy dochodzącej do kilkuset wat. Długość odcinka kabla jaki można w ten sposób zasilić zależy od jego rodzaju i i parametrów oświetlacza (jego mocy). Projektor CRE6155 firmy Crescent. Lampa o mocy 150W i żywotności około 6000h
Źródła światła projektory halogenowe W projektorach bardzo często montuje się filtr w postaci barwnego koła lub wielokąta, który wraz ze sterownikiem zapewnia płynną zmianę koloru emitowanego światła. Przykładowe filtry koloru stosowane w projektorach
Zmiana barwy światłowodu
Fontanna na wrocławskim Rynku
Źródła światła projektory halogenowe Zalety: Cena Łatwość sterowania kolorem światła Wady: Emisja szkodliwego promieniowania UV i IR Temperatura pracy Hałas Duże rozmiary projektora Czas życia żarówki poniżej 10000 h
Źródła światła-projektory diodowe Dlaczego projektor na diodach LED?? Zalety: Brak promieniowania UV i IR Żywotność (ok. 50000 h) Niezawodność Miniaturyzacja Cicha praca Dynamicznie rozwijający się rynek Wady: Trudność mieszania barw Dynamicznie rozwijający się rynek Duży koszt w porównaniu do halogenu (ciągle spada) 200 150 100 50 0 2000 2005 2010 2015 2020 2025 Rok wydajność [lm/w] żywotność [kgodz] cena [$/klm]
Źródła światła-projektory diodowe Wiele firm stara się stworzyć projektor oparty na diodach LED. W ramach projektu realizowanego w kole naukowym SNS (Stowarzyszenie Naukowe Studentów) rozpoczęto prace nad stworzeniem własnego projektora diodowego. Wstępem do tego jest dobór optymalnego źródła półprzewodnikowego. Przebadano charakterystyki kątowe oraz spektralne wybranych diod. Względna intensywność [%] 120 100 80 60 40 20 0-120 -80-40 0 40 80 120 Kąt [ ] z soczew ką bez soczew ki Dioda firmy CREE Xlamp 7090
Źródła światła-projektory diodowe Charakterystyka widmowa diody Star LXHL-MW1D Względna moc Charakterystyka widmowa 1,0 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0,0 400 420 440 460 480 500 520 540 560 580 600 620 640 660 680 700 720 740 Długość fali [nm]
Źródła światła-projektory diodowe Charakterystyka widmowa diody Star/O LXHL-NGW8 Względna moc Charakterystyka widmowa 1,0 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0,0 400 420 440 460 480 500 520 540 560 580 600 620 640 660 680 700 720 740 760 780 Długość fali [nm]
Przykład oświetlenie basenu
Przykład - planetarium
Przykład oczko wodne
Przykład - muzeum