LED There Be Light: amit a LED-es világításról tudni érdemes

Átírás

1 Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem Elektronikus Eszközök Tanszéke LED There Be Light: amit a LED-es világításról tudni érdemes Dr. Poppe András, egyetemi docens

2 ÁLTALÁNOS TÖRTÉNETI ÁTTEKINTÉS 2

3 A fénykeltés módjai Ízzólámpa: fekete test sugárzó folytonos spektrum Gázkisűlő lámpák: diszkrét elektron állapotátmenetek ionizált gázban / gőzben vonalas spektrum, esetleg több vonal is primer sugárzás Fénycső, kompakt fénycső, higanygőz lámpa: mint fent, de a primer sugárzás hullámhosszát fényporral konvertálják nagyobb hullámhosszra Színes LED: elektron állapotátmenetek félvezető egykristályban majdnem monokromatikus primer emisszió Fehér LED: elektron állapotátmenetek félvezető egykristályban primer emisszió + hullámhosz konverzió fényporral OLED: elektron-lyuk rekombináció szerves félvezető anyagban (LEP light emitting polymer) Relatív intenzitás [-] (relatív) spektrális teljesítményeloszlások Hullámhossz λ [nm] Hullámhossz λ [nm] Hullámhossz λ [nm] Hullámhossz λ [nm] 3

4 Vákuumtechnika félvezető technológia Diszkrét energia szintek: Egykristályban szinte folytonos sávokká hasadnak: Gázkisülő lámpák / fénycső: állapotátmenetek ilyen diszkrét atomi szintek közt vonalas spektrum LED-ek: állapotátmenetek a vezetési sáv és a vegyérték sáv között majdnem monokromatikus (primer) sugárzás Klasszikus fényforrások Elektroncső szilárdtest fényforrások tranzisztor / félvezető dióda Vákuumtechnika félvezető technológia Melegítés segíti a működést Hűtés szükséges működéshez 4

5 Technológia váltások az elektronikában: 1837 Morse: távíró Elektron csövek (aktív eszközök: egyenirányítás, erősítés) Elektro-mechanikus eszköz Elektronikus eszközök Elektronok vákuum tér helyett a félvezető egykristályban mozognak: megszületett a szilárdtest elektronika Az elektronikus eszközök révén megszületett az elektronika A mai elektronikus eszközök a félvezető eszközök. Az IC-vel megszületett a mikroelektronika 5

6 A fényforrások fejlődése Forrás: Heinz Seyringer (Zumtobel): Advances in Lighting Technologies and Applications, Lighting Symposium 2014, Como, Italy, June

7 A fényforrások fejlődése Fluoreszcens fényforrások ízzólámpa. Félvezetők - Olaj mécses Fáklya Gyertya Gázlámpa éve - szervetlen - szerves éve Tűz 160 éve Nagyon szerteágazó alkalmazások (mint a mikroelektronika esetében is) ezer éve 1..4 ezer éve - általános világítás -közlekedés -reklám - orvostudomány - autóipar - autóipar - megjelenítés -jelzőfények - spec. világítás - adattárolás - adatátvitel A mesterséges fényforrások innovációs ciklusa egyre rövidebb... 7

8 A technológiai fejlődés összehasonlítása Elektrotechnika / elektronika: Elektro-mechanikus eszközök Elektronikus eszközök megjelenése Vákuumtechnika Elektroncsövek Félvezető eszközök megjelenése Solid-state electronics Integrált áramkörök mikroelektronika Moore törvénye Világítástechnika: Termikusan (tűzzel) táplált fekete test sugárzók Csúcs: gázlámpa Elektromos világítás megjelenése Vákuumtechnika Ízzólámpák Gázkisülő lámpák Félvezető eszközök (LED-ek) megjelenése Solid-state lighting Integrált LED modulok Smart SSL Haitz törvénye 8

9 A μelektronika és az SSL hasonló trendjei Moore törvénye / Haitz törvénye 22nm 14nm A fejlődés egy gátja: disszipációsűrűség Mikroelektronika: órajel frekvencia egy ideje nem nő tovább SSL: HID lámpákat nem még nem győzték le a LED-ek, mert nem tudjuk jól kezelni a HID lámpák fényintenzitásához tartozó disszipációsűrűséget TIM anyagok kutatása / mikrofluidikai alapú inetgrált hűtés Termikus karakterizáció, SSL esetben fotometriával kombinálva 9

10 Mi az optikai teljesítmény és a fényáram? Optikai teljesítmény (radiant flux; radiometriai fluxus) [W]: Egy fényforrás által egységnyi idő alatt (látható) elektromágneses hullámok formájában kisugárzott energia. Φ = S( λ dλ e ) A kibocsájtott fényt energetikailag értékeljük e index, radiometria Fényáram (luminous flux, Lichtstrom) [lm = cd sd]: Egy fényforrás által a látható tartományba eső elektromágneses hullámok formájában időegység alatt kibocsájtott energia az átlagos emberi szem fotopos spektrális érzékenységével súlyozva Φ V = K 780nm m 380nm S( λ) V ( λ) dλ A kibocsájtott fényt vizuálisan értékeljük V index, fotometria 10

11 A V(λ) görbe A CIE által vizuális kísérletek révén megállapított érzékenységi görbék (többször frissítették) Fotopos látás: nappali megvilágítás (csapok) Szkotopos látás: sötétben (pálcikák nincs színérzékelés) Mezopos látás: szürkületkor átmenet a kettő közt V(λ) V (λ) V (λ) V(λ) V(λ) maximuma 555 nm-nél 11

12 Mezopos érzékenységi görbék A V(λ) és a V (λ) súlyozott átlaga; a súlyozás az átlagos megvilágítás szintjétől függ (2 o -os / 10 o -os látótér), paraméterezett görbesereg mezopos 12

13 Fényhasznosítás (efficacy) performance metric Egy fényforrás energiahatékonyságának a mértéke Jele, definíciója: η V = Φ V /P el CIE ILV : luminous efficacy (of a source) quotient of the luminous flux emitted by the power consumed by the source Egységnyi betáplált villamos teljesítményből mennyi látható fény keletkezik Hogy értelmezhető ez nem villamos fényforrásra? Sehogy Helyette: sugárzás fényhasznosítása: K = Φ V /Φ e CIE ILV : luminous efficacy (of radiation) quotient of the luminous flux, Φ v, by the corresponding radiant flux, Φ e A két mennyiség kapcsolata: η V = K η e ahol η e az energiakonverziós hatásfok: η e = Φ e / P el. 13

14 Fényhasznosítás (folytatás) Van-e a fényhasznosításnak elvi maximuma? Igen, mert K-nak maximuma van: K m = 683 lm/w Ez a V(λ) függvény definíciójából következik Nemzetközi Világítástechnikai Bizottság (Comission Internationale d Éclairage, CIE) szabványosította a V(λ) görbét (világosban, fotopos látás) Ha egy 555 nm-en sugárzó (zöld) monokromatikus fényforrás kisugárzott optikai teljesítménye 1 W, akkor a fényárama 683 lm 14

15 Fényhasznosítás (folytatás) Az 555-nm-es monokromatikus sugárzóra η V = 683 lm/w csak úgy lehet, ha az energiakonverziós hatásfoka 100%, azaz ha η e = 1. A gyakorlatban η e = 1 sosem lehetséges A fényhasznosítás a fényforrás S(λ) spektrális teljesítményeloszlásától függ: 780nm Km S( λ) V ( λ) dλ ΦV 380nm = = nm Φe S( λ) dλ K nm η 780nm m 380nm Minél szélesebb a spektrum, annál kisebb lesz η V Minél nagyobb rész esik a spektrumból V(λ) közepe tájára, annál nagyobb lesz η V Mai LED-eknél: 200 lm/w lm/w körül jár η V V = K Φ ηe = Φ V e Φ P e el = K S( λ) V ( λ) dλ P el 15

16 Példa különböző BB sugárzókra A fényhasznosítás függ a spektrális teljesítményeloszlástól: Kompromisszum a fehér fény minősége (pl. CRI) és a fényhasznosítás közt 16

17 Fényhasznosítás történeti trendek DoE 2008-as SSL roadmap és néhai Schanda János professzor nyomán 17

18 Fényhasznosítás történeti trendek A Lumileds 2008-as közlése szerint Forrás: 18

19 Fényhasznosítás történeti trendek A Lumileds 2008-as közlése szerint 19

20 Mai LED fényhasznosítás értékek Egy marketing és műszaki sikertörténet Kérdés mindig: tokozatlan LED chip vagy teljes LED-es világítási rendszer fényhasznosításáról van-e szó? Meghajtó elektronika vesztesége (pl. 95%-os hatásfok) Optikai veszteségek (pl. 95%-os hatásfok) Összesen: max % rendszerhatásfok, 303 lm/w helyett csak 273 lm/w Ha valaki 700 lm/w-ot emleget, kezdjünk el gyanakodni 20

21 A LED MŰKÖDÉS FÉLVEZETŐ FIZIKAI HÁTTERE Kis ismétlés BSc Mikroelektronikából 21

22 Mi a LED? Egy speciális félvezető dióda, egy speciális PN átmenet: Forrás: 22

23 Vegyérték sáv, vezetési sáv conductance band Tiltott sáv (bandgap) W g valance band v valance band / legfelső betöltött sáv c conductance band / legalsó üres sáv Vegyérték sáv ezek az elektronok hozzák létre a kémiai kötéseket majdnem tele van Vezetési sáv ezek az elektronok áramot tudnak vezetni majdnem üres 23

24 Töltéshordozók, generáció/rekombináció Mobilis töltéshordozók: Elektronok: a vezetési sáv alján Lyukak: a vegyértéksáv tetején Mindkettő szolgálja az áram-vezetést! Spontán folyamatok: Generáció: a termikus átlagenergia felhasználásával egy elektron a vezetési sávba kerül (egy lyukat hátrahagyva a vegyérték sávban) Rekombináció: átlagos élettartam elteltével egy elektron visszakerül a vegyértéksávba, egy lyukat eliminálva Dinamikus egyensúlyban Elektron: Lyuk: negatív töltés, pozitív tömeg pozitív töltés, pozitív tömeg 24

25 Félvezetők sávszerkezete indirekt direkt W = 1 p 2m 2 W = 1 2m eff P 2 F = dp dt P = h k 2π GaAs: direkt sáv opto-elektronika (pl. LED-ek) Si: indirekt sáv Indirekt sávátmenet: fonon csatolt. Nem csak energiamegmaradás, hanem impulzusmegmaradás is. Energiaátadás a fononoknak melegedő kristályrács 25

26 Valódi sávszerkezetek Simonyi Károly: Elektronfizika 26

27 Generáció, rekombináció Spontán folyamatok: termikus gerjesztés ugrás a vezetési sávba. Ez a generáció rekombináció: visszatérés a vegyérték sávba Equilibrium (dinamikus egyensúly) ~~~~> ν = W g /h <~~~~ νh > W g Direkt rekombináció fényemisszióval jár(hat), lásd: LED-ek Fényelnyelés generációt okozhat lásd: napelemek 27

28 Fénykibocsájtás alapja: direkt sávátmenet Sávszerkezet: a megengedett energia szintek az impulzusvektor (k) függvényében Direkt átmenet vezetési sáv vegyérték sáv W el k rekombináció ΔW = W g ΔW fonon-csatolt W el Δk átmenet k Indirekt átmenet Fonon is emittálódik: melegszik a kristályrács Hatásfok különbség!! W lyuk foton emisszió: ΔW = h ν Frekvencia hullámhosz: λ = c/ν W lyuk 28

29 N és P típusú réteg: két külön darab Fermi szintek az intrinsic szinthez képest az adalékolásnak megfelelően eltolódnak: 29

30 PN átmenet: a két darab egy rendszerben A P és az N oldal között potenciál lépcső alakul ki. Ez pont akkora lesz, hogy kiegyenlítődjön a Fermi-szint. Homo-junction: W c, W v változnak, W g változatlan Mindkét oldal többségi hordozói áramolnak a túloldal felé, amíg a Fermi-szint ki nem egyenlítődik. Töltéshordozó gradiens a metallurgiai átmenet két oldala közt diffúziós áram kiürített réteg / tértöltés 30

31 A diffúziós potenciál W n = ni exp F W kt in WF W p = ni exp kt ip Homo-junction: W c, W v változnak, W g változatlan U = U D T ln N N d 2 ni a beépített potenciál built-in voltage 31

32 Rekombináció a PN átmenetben A stafétát rekombináció révén adják át I ( exp( U / U ) 1) = I0 T Elektronok vezetnek Lyukak vezetnek Elektronokat injektálunk a p-típusú anyagba Nem mindegy, hogy milyen típusú rekombináció történik 32

33 A LED-ek alapanyagai Vegyületfélvezetők: III-V-ös anyagok, pl. GaAs InP AlGaAs AlInGaP LED-ek gyártására használt elemek: III és V oszlop a periódusos rendszerben: Összetétel változása: Sávszerkezet, tiltott sáv szélessége Kristályszerkezet, rácsállandó Törésmutató Bandgap engineering 33

34 Korai LED struktúrák λ [nm] szín LED anyag 700 vörös GaP:Zn-O/GaP 660 vörös GaAl 0,3 As/GaAs 630 vörös GaAs 0,35 P 0,65 :N/GaP 610 narancs GaAs 0,25 P 0,75 :N/GaP 590 sárga GaAs 0,15 P 0,85 :N/GaP 565 zöld GaP:N/GaP 555 zöld GaP/GaP A hullámhossz (szín) a tiltott sáv szélességétől (ΔW) függ. Az pedig a PN átmenet anyagi minőségétől függ. ΔW = h ν λ = c/ν Az emittált fény színe a III és V oszlopbeli elemek arányával állítható 34

35 LED-ek fejlődéstörténete 1967: Első LED: GaAs + LaF 3 YbEr 1973: Sárgászöld LED (GaP) 1975: Sárga LED 1978: Nagy intenzitású vörös LED 1989: GaN homojunction LED 1993: Hatékony kék LED 1997: Fehér LED (kék + fénypor) 2001: Fehér LED (UV LED + fénypor) Napjaink: Nagyteljesítményű LED-ek W Akasaki, Amano és Nakamura professzorok 2014-es fizikai Nobel-díj Korábban csupán indikátorokként (berendezések előlapján) használták, ma már betörtek a világítástechnika területére 35

36 Kétféle anyagrendszer Két anyagrendszert használnak. Az így elérhető színek: a(z infra) vöröstől a sárgás zöldig (InGaAlP rendszer) a(z ultra ibolyától)/kéktől a kékes zöldig (InGaN/GaN rendszer) Létezik az ún. green gap nincs igazán hatékony zöld LED Fehér LED: kéken sugárzó LED chip + fénypor Forrás: C. J. M. Lasance A. Poppe (eds), Thermal Mamagement for LED Applications, 2. fejezet Springer,

37 Bandgap engineering Csúcs hullámhosz / nyitófeszültség beállítása az anyagösszetétellel, adalékolással 37

38 Bandgap engineering Nem csak a tiltott sáv szélessége számít. Az is fontos, hogy direkt sávú legyen az adott vegyület félvezető Fontos, hogy milyen a törésmutatója Ezek az anyagi összetétellel változnak, pl.: Ga x Al 1-x As Eddig jó... 38

39 Bandgap engineering Fontos tényező az egyes vegületfélvezető rétegek kristályszerkezetének egyezősége és rácsállandójának az illeszkedése 39

40 Bandgap engineering A mester ábra: A zöld probléma (green gap) InGaN/GaN Kétféle anyagrendszer Kéktől (UV-től) a kékes-zöldig Vöröstől (IR-től) a sárgás-zöldig InGaAlP Nincs igazán jó hatásfokú és igazán zöld LED A hatásfok problémát a V(λ) csúcsa enyhíti 40

41 A LED-ek fényhasznosítása történelem Fényhasznosítás [Lumen / Watt] Modern lámpa GaP:N InGaAlP GaAlAs GaAlAs GaAsP:N InGaN InGaAlP InGaN InGaN Edison InGaN GaAsP SiC 0,

42 LED spektrumok Relatív spektrális teljesítményeloszlás rel.intenzitás InGaN InGaAlP fehér kék 1 kék 2 zöld 1 zöld 2 sárga narancs vörös Forrás: néhai Schanda János professzor hullámhossz, nm Fehér LED-ek: kék LED chip + fénypor 42

43 Miért nem monokromatikus? W el Csúcs hullámhossz fél értékénél vett szélesség vezetési sáv k vegyérték sáv Csúcs hullámhossz W lyuk Sugárzás más hullámhosszakon (kisebb valószínűséggel: lásd a nyilak színét és vastagságát) Φ e 780nm 380nm S( λ) dλ Teljes emittált fényteljesítmény, vagy radiometriai fluxus vagy optikai teljesítmény 43

44 Miért nem 100% fény? W el vezetési sáv k Sugárzással nem járó rekombináció indirekt állapotátmenet fonon emisszió kristályrács melegedése disszipáció vegyérték sáv W lyuk Radiatív rekombináció 44

45 Fehér fény előállítása LED-del Vörös + zöld + kék LED RGB modul Kék-LED + fénypor Fénypor felhordás új módozatai Sárga vagy zöld + vörös fénypor UV-LED + fénypor A hatásfok függ a fénypor (phosphor) konverziós hatásfokától is. 45

46 Fehér fény problematikája LED-eknél Általánosan: színvisszaadás (color rendering) Fényporos fehér LED-eknél: Hideg/meleg fehér (kékes vagy sárgás) Korrelált színhőmérséklet (ekvivalens fekete test sugárzó hőmérséklete) RGB moduloknál: hőmérsékletérzékenység színvándorlás DE: nem csak fehér, hanem tetszőleges szín kikeverhető (az RGB háromszögön belül) 46

47 ENERGIAKONVERZIÓS HATÁSFOK 47

48 LED-ek hatásfokai Quantum efficiency (kvantumhatásfok) Emittált fotonok száma viszonyítva az elektronok számához Fehér LED-nél még: a fénypor konverziós hatásfoka Extraction efficiency (kicsatolási hatásfok) hogy aránylik a külvilágba kijutó fotonok száma a LED aktív régiójában generált fotonok számához Power efficiency / wall-plug efficiency WPE / radiant efficiency η e (energiakonverziós hatásfok) hogy aránylik a kisugárzott fényteljesítmény (teljes radiometriai fluxus, total radiant flux) a betáplált elektromos teljesítményhez, (P opt / P el = Φ e / P el ) Efficacy / luminous efficiency η V (fényhasznosítás) hogy aránylik az emittált fényáram a betáplált elektromos teljesítményhez 48

49 LED-ek energiakonverziós hatásfoka Spectral power intensity [µw/nm] 20 o C 30 o C 40 o C 50 o C 60 o C 70 o C I F = 300 ma λ [nm] Φ e 780nm 380nm S( λ) dλ A csúcs hullámhossz szintén eltolódik Növekvő hőmérséklettel ez a terület csökken 49

50 Miért nem 100% fény? W el vezetési sáv k Sugárzással nem járó rekombináció indirekt állapotátmenet fonon emisszió kristályrács melegedése disszipáció vegyérték sáv W lyuk Radiative recombination 50

51 Miért romlik a hatékonyság nagy I F -nél? W W k k Kis nyitóáram: kisebb a valószínűsége az indirekt sávátmenetnek Nagy nyitóáram: nagyobb a valószínűsége az indirekt sávátmenetnek Ezen felül még további disszipáció van a soros ellenálláson is 51

52 KVANTUMHATÁSFOK NÖVELÉSE DUPLA HETEROÁTMENETES SZERKEZETTEL 52

53 A heteroátmenet Olyan változás a félvezető anyagban, ahol nem csak a vezetési sáv alja és a vegyérték sáv teteje változik (ez az ún. homo-junction), hanem a tiltott sáv szélessége is változik: 53

54 A heteroátmenet Példák: 54

55 Dupla heteroátmenet Szinte minden modern LED-re jellemző a dupla heteroátmenetes szerkezet Magyarázat: 55

56 Dupla heteroátmenet Forrás: 56

57 Dupla heteroátmenet A töltéshordozók tipikus diffúziós hossza ~ μm, a dupla heteroátmeneteben az aktív réteg ~ μm Nagyobb lesz a töltéshordozó koncentráció, mint egy több diffúziós hossznyi homojunction-ban R = B n p R: radiatív rekombinációs ráta B: ún. bimolekuláris együttható 57

58 Dupla heteroátmenetes LED szerkezete A makroszkopikus szerkezet: A dupla heteroátmenetes szerkezet a kicsatolási hatásfokra nézve is előnyös A befoglaló (confinement) rétegek sávszélessége nagyobb, mint az aktív rétegé, ezért azok az aktív rétegben keltett fényre nézve átlátszóak 58

59 Pl. a kicsatolási hatásfok A fénykicsatolás hatásfoka a konstrukciótól függ: Sokféle reflexió; felületek texturálása alkalmas chip geometria Lumileds 59

60 Fénykicsatolás történelem Forrás: James Hooker et al: Development of Gas-Cooled LED Filament Lamps, Lighting Symposium 2014, Como, Italy, June

61 Fénykicsatolás problémája, javítása Az egyik fő gond: a belső teljes reflexió Lehetséges javítás LED chip szinten a felület texturálása Belső tükrök, textúrált felületek Alkalmas chip geometria (pl. csonka gúla) LED tok optika szinten Lehetséges javítás: távoli fénypor réteg (remote phospphor), ami egyben diffúzor is lehet 61

62 Az ún. remote phosphor LED szerelvények A fényporban elszenvedett konverziós veszteség miatti hő nem melegíti LED chip-et Ha világít, szép felület, diffúzabb fény Kikapcsolt állapotban sokak szerint csúnya 62

63 Egy klasszikus: 60 W replacement bulb Az első jó fényhasznosítású, jó színvisszaadási indexű, meleg fehér, majdnem a teljes térszögbe sugárzó E27-es retrofit LED lámpa 60 W-os normál lámpa helyett; most már 100 W-os normál lámpát helyettesítő is van bonyolult szerelvény 63

64 LED-EK JELLEMZÉSE 64

65 Tokozott LED chip-ek jellemzése Elektromos paraméterek: Nyitófeszültség: 2.5 V.. 4 V, a színtől függ; ennél nagyobb V F : több PN átmenet sorba kötve CoB LED-ek: kb. 50 V, AC LED-ek: 120 V / 230 V Nyitóáram: kisteljesítményű, hagyományos LED-ek: ~10 ma nagyteljesítményű LED-ek: 350 ma 700 ma 1500 ma Záróirány: kicsi letörési feszültség védő dióda (az is LED vörös) Tokozás Hőellenállás: 300 K/W.. 10 K/W.. 1 K/W K/W tokozás fajtája: hűtőfelület/mcpcb/cob, optika kivitele Optikai paraméterek fényáram [lm], fényhasznosítás [lm/w] optikai teljesítmény [W] spektrum + domináns hullámhossz (színes) vagy korrelált színhőmérséklet + x,y koordináták (fehér) sugárzási karakterisztika Hatásfokok sokféle van Az adott LED-gyártó technológiáitól függenek... 65

66 Nyitófeszültség és a fény színe A LED-ek nyitófeszültsége a tiltott sáv szélességétől függ Kék: szélesebb tiltott sáv (rövidebb hullámhosszak) nagyobb V F (pl. 3 V) Vörös: keskenyebb tiltott sáv (hosszabb hullámhosszak) kisebb V F (pl. 1.5 V) LED nyitófeszültség ~ U g = W g /q Példa U g = (c h)/(λ q) Kék LED spektrumából csúcs hullámhossz: 447nm c h = 3e e-34 = 1.988e-25 λ q = 4.47e e-19 = 7.16e-26 U g = 1.988/ = V 66

67 LED TOKOK ÉS LED SZERELVÉNYEK 67

68 Toktípusok OSRAM: High Power LED Chip 700 x 700 µm Radial LED Chip 250 x 250 µm R th = 10 K/W Soldered heat sink Lumileds: Metall core PCB R th = 200 K/W 68

69 Nagyteljesítményű LED tokok 5 W Lumileds 69

70 Toktípusok OSRAM: 70

71 Toktípusok OSRAM: Teljesítmény LED-ek Miniatűr LED-ek 71

72 Legújabb tokozási trendek Több chip-es tokok / gond a termikus tesztelés a) series b) parallel c) series/parallel d) individual OSRAM Ostar Cree MCE Avago RGB LED 72

73 Legújabb tokozási trendek Kerámia hordozók használata (level0): Lumileds Rebel Cree Xlamp A haogyományos soros hőellenállás model nem mindig alkalmazható 73

74 Legújabb tokozási trendek Forrás: A. Gasse előadása, ForumLED'09, 3-4 December 2009, Lyon 74

75 Legújabb tokozási trendek: CoB Több chip-es tokok CoB (chip on board) Kerámia hordozóra közvetlenül szerelt lapkák Soros-párhuzamos Nem lehet V F szórás Termikusan jól tervezett elhelyezés Fénypor közvetlenül felvíve Kis R th Nagy teljesítmény (pl. P el : ~150 W, Φ V : ~8000 lm, R th = ~ 0.25 K/W) HID-ek kiváltása nagyon nagy disszipációsűrűség, extrém hűtés! 75

76 HŐMÉRSÉKLETFÜGGÉS 76

77 Energiakonverziós hatásfok: η e (I F, T J ) η e [%] 47 TeraLED: Radiant Efficiency (P opt /P el ) vs Junction Temperature CREE_XTE_S4_grease.tmd - I F = 350mA CREE_XTE_S4_grease.tmd - I F = 700mA T J [ C] 77

78 Fényáram: Φ V (I F, T J ), fényhaszn.: η V (I F, T J ) Φ V [lm] TeraLED: Luminous Flux vs Junction Temperature CREE_XTE_S3_dry.tmd - I F = 350mA (SΦv= lm/ C) CREE_XTE_S3_dry.tmd - I F = 700mA (SΦv= lm/ C) η V [lm] 150 TeraLED: Luminous Efficacy vs Junction Temperature CREE_XTE_S3_dry.tmd - I F = 350mA CREE_XTE_S3_dry.tmd - I F = 700mA T J [ C] T J [ C]

79 Színkoordináták (CIE o xy) y TeraLED: Color Coordinates (Junction Temperature) 110 C 96 C 96 C 80 C CREE_XTE_S3_dry.tmd - I F = 350mA CREE_XTE_S3_dry.tmd - I F = 700mA 82 C 68 C 53 C 66 C 38 C 53 C x 79

80 Hőmérsékletfüggés csúcshullámhossz Csúcshullámhossz eltolódása 80

81 Hőmérsékletfüggés tiltott sávszélesség Csúcshullámhossz eltolódása W g hőmérsékletfüggése miatt Peak wavelength λ p [nm] Measured temperature and current dependence of the peak wavelenghth of an amber LED 10 ma 100 ma 400 ma 700 ma Junction temperature T J [ o C] Bandgap energy W g [ev] W g ( T ) = W Temperature dependence of the bandgap energy of a blue LED (λ p-nom = 465 nm) 700 ma, measured 700 ma, fitted 400 ma, measured 400 ma, fitted 100 ma, measured 100 ma, fitted 10 ma, measured 10 ma, fitted Average g Temperature T [K] 2 α T β + T 81

82 Miért fontos a LED-ek termikus jellemzése? A LED-ek megbízhatósága, élettartama erősen függ a hőmérséklettől: élettartam (termikusan asszisztált meghibásodási mechanizmusok) termo-mechanikai feszültségek delaminálódó kötések / határfelületek Kibocsájtott fény jellemzői is erősen hőmérsékletfüggőek: spektrális teljesítményeloszlás (csúcs hullmhossz, szélesség) teljes fluxus (fényáram), teljes hatásfok, fényhasznosítás Spektrális intenzitás [W/nm] Forrás: Philips Lumileds, Rebel Reliability Data, W-os vörös LED spektrális teljesítményeloszlása különböző áram és hőmérséklet értékek esetében T25_I200 T25_I500 T50_I200 T50_I500 T75_I200 T75_I Hullámhossz [nm]

83 Miért fontos a LED-ek termikus jellemzése? Keletkező hőveszteség legnagyobb része hővezetéssel távozik Teljesítmény LED - Konvekciós hűtés esetében is a hőleadás minden esetben hővezetéssel kezdődik Fény: ~15..40% A retrofit LED-es lámpák a lámpatestet használják hűtőfelületként Hőveszteség: ~85-60%, a legnagyobb része kondukcióval Forrasztási felület Szigetelő réteg Láb Hűtőborda Kikötő vezeték Chip rögzítés Hordozó chip PN átmenet A termikus határfelületek átmeneti hőellenállása szignifikáns elem a hővezetési útban Forrasztás Túlmelegedés hatása: Műanyag tok csökken az Az élettartam aktív réteg és a hordozó chip közötti átmenet termikus megfutás, azonnali meghibásodás Chip rögzítés (die attach vagy TIM1) A LED tok alja és az MCPCB közötti rögzítés (forrasz vagy ragasztó) A termikus tranziens Alumínium NYHL tesztelés az elmúlt másfél évtizedben lemez (MCPCB) kiváló eszköznek bizonyult ezek jellemzésére... Klasszikus TIM réteg az MCPCB és a hűtőborda között (az ún. TIM2) 83

84 Blokkolt légáramlás hatása Pl. álmennyezetbe sűllyesztett LED lámpa sokszor nem szellőzik jól, ezért magasabb lesz a pn-átmenet hőmérséklete hiába van jó hőátadás a chip és a hűtőborda között 84

85 Ideális esetben... A hűtést ne blokkolja semmi Legkisebb hőellenálású hővezető út Hatékony hűtőborda Jól szellőző terek Forrás: Mentor Graphics Forrás: Mentor Graphics 85

86 LED-EK ÉLETTARTAMA ÉS A HŐMÉRSÉKLET HATÁSA 86

87 LED-ek élettartama és a hőmérséklet Nem mindegy, mik a termikus (öregítési) feltételek: Forrás: Dr. Gerhard Kuhn: Challenges of LED Lighting Systems, Keynote at LpS, September 27-29, 2011, Bregenz, Austria IES LM80 élettartam mérési szabvány: emelt hőmérsékletű öregítés független vizsgálatok a Pannon Egyetemen 87

88 LED élettartam vizsgálatok (LM80) A kísérletsorozatot a Pannon Egyetem kutató csoportjával együtt végeztük: több, mint 8000 h égetés 8 LED típus európai, USA és ázsiai gyártóktól in-situ mérések A vizsgálatokat a KÖZLED projekt számára végeztük. LM80-as öregítő kamra a LED mintákkal In-situ fotometriai mérések In-situ termikus mérések 88

89 Fényáram változások [%] Relatív fényáram Column 3, USA 1, I F =350 ma aver Öregedés [h] [%] Relatív fényáram Nagyon stabil Column 5, USA 2, I F =350 ma Öregedés [h] Stabil aver [%] [%] Relatív fényáram Column 4, EU, I F =350 ma Öregedés [h] Relatív fényáram Column 8, NONAME, I F =700 ma aver Öregedés [h] aver 4500 óra után kiégtek 89

90 A degradáció eredménye a gyakorlatban Reklámfelirat betűi egyenetlenül elsötétedtek 3-4 hónap alatt Epoxy gyantával (hőszigetelő!!!) kiöntött házban NONAME forrásból származó LED-ekkel szerelve Hasonló gond: LED cső : szilikon gumiba ágyazott LED-ek Normál hőellenállás: K/W, ezekben az esetekben: 400 K/W Hibás az ilyen termékek koncepciója Megoldás: Megbízható LED gyártó Fém ház, jó hűtéssel Forrás: OSRAM 90

91 LED-ES VILÁGÍTÁSTECHNIKAI MEGOLDÁSOK 91

92 Lehetséges megoldások: retrofit Az ún. retrofit LED lámpák Nem LED ízzók! Ha már ízzik, nagy baj van... Meglévő lámpatestbe becsavarható Csatlakozó interfész: a foglalat Edison korából való Nem volt cél a jó hőelvezetés biztosítása ~1000 h lámpa élettartam mellett indokolt volt az ízzók egyszerű cserélhetősége Fontos a fényeloszlás Fontos az esztétika Hasonlítson a megszokotthoz Majdnem a teljes térbe világít (~4π sr) Majdnem olyan a fényeloszlása, mint egy hagyományos izzólámpáé (~4π sr) Csak kb. a fél térbe világít (~2π sr) Fontos a fényáram (pl. 700 lm), a fényhasznosítás (pl. 100 lm/w), a színhőmérséklet (pl K), a színvisszaadási index (pl. 90), az élettartam (pl h) Olajhűtésű LED lámpa 92

93 Különböző E27-es/E14-es retrofit lámpák 93

94 Izzólámpa vs. retrofit LED lámpa Hogy döntsünk a boltban, hogy mit vegyünk? 25 W-os, 40 W-os, 60 W-os, 100 W-os normál ízzólámpákhoz, illetve 20 W-os vagy 50 W-os halogén spot lámpákhoz vagyunk szokva... Az alapvető mennyiség, amivel összehasonlíthatjuk a LED-es retrofit lámpákat pl. az ízzólámpákkal a fényáram 100 W-os ízzólámpa, fényhasznosítása: 8 lm/w teljes fényárama: 800 lm színhőmérséklete: kb K Ekvivalens LED-es lámpa teljes fényárama 800 lm legyen! 2700 K színhőmérsékletű LED lámpát válasszunk, ha az ízzólámpa fényéhez hasonló érzetet keltő fényt szeretnénk Ha lehet, Ra > 85 színvisszaadási indexű LED lámpát válasszunk A fenti szempontok szerint ekvivalens LED lámpák közül a legjobb fényhasznosítású lámpát válasszuk az kevesebb elektromos teljesítményt vesz fel Pl.: η V = 100 lm/w fényhasznosítás esetén P el = 8 W A lámpatesttől függ, milyen fényeloszlású LED lámpa felel meg a céljainknak Normál ízzólámpa közel a teljes térszögbe (4π sr) sugároz 94

95 Izzólámpa vs. retrofit LED lámpa Ebben a lámpatestben nem kritikus, hogy nem a teljes térszögben sugároz a retrofit LED lámpa A természetes konvekciós hűtés zavartalansága persze kérdéses 95

96 Amikor fontos a jó helyettesítés: Pl. műemlék csillárok A retrofit LED-esítés után is azt várjuk, hogy a csillár ugyanúgy nézzen ki, mint korábban Saját lakásom, LED filament gyertya égőkkel Zeneakadémia nagyterme, ízzólámpás csillárokkal: fontos az autentikus megjelenés. Mindig van kiégett izzólámpa. Ide retrofit LED-es megoldás kellett volna. Amit a LED-es megoldás nyújthat: hosszú élettartam olyan helyen, ahol nehéz a fényforrásokat cserélni 96

97 Szabványos, foglalatos LED modulok Zhaga szabvány Edison foglalatok meghaladása Egységes mechanikai kivitel Hűtés biztosítása fontos szempont volt Fél úton a fixre szerelt LED-ek és a retrofit LED lámpák közt Csereszabatosság biztosítása különböző gyártók termékei közt LED engine Hűtőborda Foglalat Optika 97

98 Dedikált LED-es lámpatestek Hosszú LED élettartam: A világítótest élettartama alatt nem megy tönkre egy LED sem Egy generációt ki tud szolgálni Fixre lehet szerelni LED-eket A jó hűtés garantált, nem esetleges, mint retrofit esetben Van néhány hátrány is: Nagy kezdeti költség A teljes cost of ownership mégis kicsi lehet Nem követjetjük a LED-ek fejlődését Javítás, second sourcing: problémás 98

99 ESETTANULMÁNY: GYERTA ÍZZÓK HELYETTESÍTÉSE FILAMENT LED LÁMPÁKKAL 99

100 Motiváció Ár erozió: maga a LED chip egyre kisebb tényező Optika, driver, hűtés, egyéb mechanika: ma ezeken kell spórolni Forrás: James Hooker et al: Development of Gas-Cooled LED Filament Lamps, Lighting Symposium 2014, Como, Italy, June

101 Motiváció Spórolás Jól megfigyelhető a Philips teljes térszögbe sugárzó E27-es retrofit LED lámpájánál Drága és bonyolult fém szerelvény helyettesítése hővezető műanyaggal Nagy sárga fényporos, 3 cikkből álló búra felszámolása üveg diffúzorral Fénykibocsájtás kisebb térszögben, a színhőmérséklet 50 K-nel megváltozott A lámpafejben még van meghajtó elektronika 101

102 Motiváció A retrofit LED lámpa minél jobban hasonlítson egy klasszikus normál ízzólámpához, vagy akár egy régi szénszálas lámpához A helyzet a gyertya égőknél a legrosszabb Általában az egész égő látszik, felfelé áll A legtöbb LED-es retrofit gyertya égő ronda, nem jön ki belőlük a fény alul 102

103 A LED-es gyertya égők evolúciója A spirált imitáló ún. LED filament lámpa. Átlátszó ballonos gyertyaízzó helyett, kb. 40 W-ig Olajhűtésű retrofit LED lámpa. Opál vagy festett fehér ballonos gyertyaízzó helyett, kb. 60 W-ig 103

104 CoG chip on glas CoB (chip on board) elv alkalamzása, de üveg szubstrátra Átlátszatlan kerámia szubsztrát helyett átlátszó üveg hordozó ~2π sr térszög helyett majdnem a teljes 4π sr térszögbe sugárzó szerelvény Üveg helyett egyes gyártók zafír hordozóra szerelik a LED-eket Jobb hővezetőképesség (kb. 30 W/mK az üveg ~1 W/mK értékével szemben) Segítheti a LED filament hűtését 104

105 A LED spirál Forrás: James Hooker et al: Development of Gas-Cooled LED Filament Lamps, Lighting Symposium 2014, Como, Italy, June 2014 Ízzólámpa: minimális hőátadás legyen a spirál felől a ballont kitöltő csökkentett byomású védőgáz felé dupla spirál: rövid, vastag (GE, Irving Langmuir, 1913) LED filament lámpa: ellentétes a követelmény jó hőátadás kell Vékony, hosszú, viszonylag jó hővezetésű szubsztráton CoB technikával elhelyezett, elektromosan sorba kötött és fényporral bevont kék LED chip-ek Jó hővezetőképességű nemesgáz atmoszféra a ballon felületére vezeti a hőt 105

106 A LED filament lámpák Nem kell hűtőborda Átlátszó szubsztrát Kevesebb reflexió, kisebb optikai veszteségek Sorba kötött elemi LED chip-ek: a teljes feszültségesés eléri a hálózati feszültséget 110 V-on egyszerűbb Nincs szükség bonyolult meghajtó elektronikára Ugyanahhoz a teljesítményhez nagy feszültség esetén kisebb áram elegendő Hatékonyabb LED működés Nagyobb élettartam 106

107 A ballont kitöltő hűtőgáz Hűtés gázzal A hidrogén vagy hélium töltés jó hőátadást biztosít a ballon teljes felületére Onnan természetes konvekciós hűtés Nem kell drága hűtőborda A klasszikus lámpagyártási technológiák használhatóak A lámpafej egyszerű lehet, csak az Edison korabeli elektromos interfész funkciót kell ellátnia Forrás: James Hooker et al: Development of Gas-Cooled LED Filament Lamps, Lighting Symposium 2014, Como, Italy, June

108 A ballont kitöltő hűtőgáz Gáztöltés, hőmérséklet, fényáram Forrás: James Hooker et al: Development of Gas-Cooled LED Filament Lamps, Lighting Symposium 2014, Como, Italy, June

109 A ballont kitöltő hűtőgáz He töltés: nyomás vs hőmérséklet (LED filament) Forrás: James Hooker et al: Development of Gas-Cooled LED Filament Lamps, Lighting Symposium 2014, Como, Italy, June

110 Összehasonlítás Olcsóbb, jobb fényhasznosítás: Forrás: James Hooker et al: Development of Gas-Cooled LED Filament Lamps, Lighting Symposium 2014, Como, Italy, June

111 Filament LED lámpák előnyei A klasszikus lámpagyártási technológiák és a LED-ek kombinációjának számos előnye van Nincs szükség hűtőbordára Nincs szükség termikus határfelületi anyagra (TIM-re) Teljes térszögbe sugárzó lámpa, minimális optikai veszteséggel Egyszerű mechanikai kivitel, olcsó anyag (üveg), A lámpa kivitele jól illeszkedik a klasszikus lámpagyártásban használt teljesen automatizált végszerelő gyártósorokhoz Nagyon jó fényhasznosítás érhető el A lámpa alakja, megjelenése megfelel a vásárlói elvárásoknak Továbbfejlesztés még lehetséges az ilyen LED lámpák további termikus és optikai optimalizálásával A LED filamentek várhatólag a retrofit LED lámpák mellett egyéb alkalmazást is nyernek 111

112 TOVÁBBI ÉRDEKES SZÁMPÉLDÁK Egy végső alkalmazásnál nagyon sok paramétert kell egyszerre optimalizálni... Kisebb-nagyobb példák jönnek erre

113 Fényhasznosítási adatok összevetése... Nem mindegy, hogy a fényforrás, vagy egy teljes világítótest fényhasznosítását tekintjük-e? Az egyéb rendszerkomponensek hatásfokán kívül az is fontos, hogy hogy hasznosul a fényforrásból kinyert teljes fényáram: Forrás: BEKA LED Seminar 08 June 2010 η V-LED < η V-HID, de a HID lámpa fényáramának csak kisebb hányada hasznosul, így teljes rendszer szinten a LED-es megoldás a jobb. 113

114 LED-es rendszertervezés Összetett optimalizálási feladat; pl.: η V CRI LED-ek száma (költség) áram T J, élettartam 114

115 A fényáram alakulása bekapcsolás után: A LED-ek hőmérsékleti tranziensétől függ Ezt a teljes rendszer termikus időállandója határozza meg t stab = 7060 s = 1 h 57 min 40 s (álló levegős kamrában mérve) ΔT J = 54 o C S ΦV -0.2 lm/ o C ΔΦ V = lm T J =25 o C/ Φ V = 100 lm 10%-kal kisebb fényáram 2 óra elteltével PN átmenet hőmérsékletváltozása ΔT J [ C] e-6 1e Idő [s] 115

116 A lámpatest időállandójának becslése Még hosszabb mérés kellene.. Becslés: Konvekciós hőellenállás: R th_conv = 1/(A h) A a lámpatestház, mint hűtőborda aktív felülete h hőátadási tényező természetes konvekció esetében ( 10 W/m 2 /K) Hőkapacitás: C th = V c v V a lámpatestház, mint hűtőborda térfogata c v a lámpatestház anyagának volumetrikus hőkapacitása Termikus időállandó: τ = R th_conv C th = 1/(A h) V c v Számpélda: A = 30 cm 50 cm = 0.15 m 2, V = A 10 cm = m 3 h = 10 W/m 2 /K, alumíniumra: c v = Ws/(m 3 K) τ = 1/( ) s = s A vastagságot durván túlbecsültük, az 1/3-a reálisabb, azaz τ = 8070 s 2 h 15 m Tehát az üzemi fényáram ~ 2 óra alatt stabilizálódik 116

117 Nem csak a LED-ek melegednek Hanem a tápegység is 117

118 Nem csak az áramló levegő hűthet: Adott esetben az oszlopfej hővezetése is besegíthet Ezt érdemes kihasználni, de nehéz jól megoldani A jó hőátadáshoz pontos méretilleszkedés kellene 118

119 Az időjárás hatása a LED-es közvilágításra Melegebb időben kisebb fényáram, hidegebb időben nagyobb fényáram Nem mindegy, mikor mérünk megvilágítást Várható legkisebb megvilágítás: meleg nyári éjszakán, a LED-es közvilágítás bekapcsolása után 1-2 órával Várható legnagyobb megvilágítás: hideg téli éjszakán, azonnal a LED-es közvilágítás bekapcsolása után Energiatakarékossági lehetőség: hőmérsékletmérésen alapuló aktív fényáramszabályozás Nem mindegy, hogy ugyanaz a LED-es lámpatest Magyarországon hol van telepítve 119

120 Az időjárás, mint környezeti hatás Az évi átlagos középhőmérséklet Magyarországon az közötti időszak alapján Besugárzás, átlagos középhőmérséklet Maximális mért hőmérsékletek Meleg éjszakák A globálsugárzás (MJ/m 2 ) átlagos évi összege Magyarországon ( )

121 Maximális hőmérséklet Az évi maximumhőmérséklet [ C] 121

122 A meleg éjszakák száma Budapest A meleg éjszakák (Tn 20 C) száma 122

123 A meleg éjszakák száma Szombathely A meleg éjszakák (Tn 20 C) száma 123

124 Számpélda (egy ~1W-os, 100 lm-es LED-re) LED paraméterek (adatlapi adatok pl. T J = 20 o C-ra):, Φ V (20 o C) = 100 lm, S ΦV = -0.3 lm/ o C V F (20 o C) = 3 V, S VF = -2 mv/ o C I F = 350 ma, P el = W Φ e (20 o C) = 315 mw, S Φe = -1mW/ o C η e (20 o C) = Φ e / (I F V F ) = 315 mw/1050 mw = 30% η V (20 o C) = Φ V / (I F V F ) = 100 lm/1.05 W = lm/w Meleg nyári éjszaka: T J = 100 o C (pl. T amb > 30 o C) P el (100 o C) = ( ) = W Kisebb fogyasztás Φ V (100 o C) = = 84 lm Kisebb fényáram Φ e (100 o C) = = 235 mw η e (100 o C) = 235 / (350 ( ) = 23% Rosszabb hatásfok η V (100 o C) = 84 / (350 ( ) = 84.5 lm/w Rosszabb fényhasznosítás Hideg téli éjszaka: T J = 60 o C (pl. T amb < 0 o C) P el (60 o C) = ( ) = W Nagyobb fogyasztás (2.8%) Φ V (60 o C) = = 92 lm Nagyobb fényáram (9.5%) Φ e (60 o C) = = 275 mw η e (60 o C) = 275 / (350 ( ) = 26.9% Jobb hatásfok η V (60 o C) = 92 / (350 ( ) = lm/w Jobb fényhasznosítás (8.9%) De egyik paraméter sem az adatlapi érték Multi-domain szimuláció kéne 124

125 HOGY VÉGEZZÜNK JÓ NUMERIKUS BECSLÉSEKET TERVEZÉSKOR? Multi-domain mérés Multi-domain modellezés Multi-domain szimuláció 125

126 Jó gyakorlat Alapos termikus tervezés pl. világítási rendszer szintű termikus szimulációval, üzemi fényáram számításával Alkatrész szintű LED kompakt modelleket lámpatest szintű szimuláció során használunk a szimuláció egyszerűsítésére: Termikus modell CFD szimulációban a lámpatest valós környezete szerinti hűtéssel számol. Eredmény: a PN-átmenet hőmérséklete. Ennek alapján üzemi fényáram számolható ( hot lumen ). CIE JESD51-52 KÖZLED projekt BME-EET és HungaroLux JESD51-1 JESD51-51 JESD

127 LED T J ellenőrzése szimulációval LED tok: ún. kompakt modellel A lámpatestház egyben hűtőborda is: részletes CAD modell 127

128 LED + hűtőborda: az orientáció is fontos Méréskor is, és a használat során is CFD szimulációk integráló gömbbe helyezett retrofit LED lámpáról: Műanyag falú gömb: a külső (labor) környezet termikus hatása kicsi, de a LED lámpa felmelegíti Fémből készült gömb: a külső (labor) környezet termikus hatása nagyobb és az visszahat a LED lámpára is Az áramló levegő hűtő hatása függ a lámpa helyzetétől 128

129 Termikus és optikai mérés és szimuláció CIE 127:2007 JESD51-52 TeraLED JESD51-14 Termikus mérések eredményeinek kiértékelése MÉRÉS QA Hibaanalízis T3Ster Master program TeraLED View program FloEFD JESD51-1 LED eszköz termikus karakterizációja és optikai paramétereinek mérése Optikai modell T3Ster JESD51-51 Termikus modell Kompakt modellezés Kész termikus modell Termikus határfelületek degradációja SZIMULÁCIÓ FloTHERM Lámpatest szintű szimulációk kompakt LED modellel. FloEFD-ben az üzemi fényáram kiszámítása is része a szimulációnak. Az ehhez szükséges adatokat a TeraLED View program szolgáltatja. 129

130 Gyakorlatban: konstans nyitó áram Egyszerűsített modellek V F lináris hőmrésékletfüggés VF I F 0, TJ ) = VF 0 + SVF Nagyáramú karakterisztika szakaszon a fényáram (optikai teljesítmény) hőmérsékletfüggésére lineáris közelítés adható Φ Φ V e 0 ( T ) ( T F 0, TJ ) F 0, TJ ) V 0 e0 ΦV 0 Φe0 J 0 ( T ) ( I = Φ + S T ( T ) ( I = Φ + S T J J 0 0 Φ V0 Meredekség = S ΦV0 ma ~ -2.2 lm/ o ma ~ -1.2 lm/ o C Üzemi fényáram számítása CFD szimulációban T 0 130

131 LED-ek mért hőmérsékletfüggése Luxeon Rebel (fehér), I F = 350 ma V F [V] Nyitófeszültség 3 forw. V 2.98 linest forw. V 2.96 poly forw. V Φ e [W] Optikai teljesítmény Em. Opt. P linest P opt poly P opt T J [ o C] T J [ o C] Φ V [lm] Fényáram Lum. Flux linest Lum. Flx. 94 poly Lum. Flx lm/ o C T J [ o C] A fényáram hőmérsékletfüggése a regressziós görbe meredekségével jól jellemezhető 131

132 Üzemi fényáram számítása szimulációban KÖZLED projekt számára mérés, mérés alapján LED modellezés majd lámpatest szintű CFD szimuláció o C lm o C lm 132

133 Bemelegedett lámpatest fényeloszlása A termikus szimulációból kapott teljes üzemi fényáram értékeket figyelembe véve egy optikai szimulátorban a valós üzemi körülményeket legjobban tükröző fényeloszlást számolhatjuk: 133

134 KITEKINTÉS Smart LED megoldások OLED-ek 134

135 Okostelefonnal vezérelt retrofit LED lámpa Állítható szín, fényerősség Egyedi, gyártói megoldás Még nincsenek szabványok protokollokra, fizikai médiumokra 135

136 Kitekintés: Smart SSL Probléma: protokoll, fizikai réteg 136

137 Kitekintés: OLED-ek Retrofit alkalmazásra nem valók Új installációk Még mindig drága, csak presztízs célokra Évek óta a jövő fényforrásai Élettartam, fényhasznosítás problémák, homogenitás problémák 137

138 Kitekintés: OLED alkalmazások Exkluzív, dizájn világítótestek Forrás: Manuel Bösing: OLED Tutorial, Lighting Symposium 2014, Como, Italy, June

139 Kitekintés: OLED alkalmazások Exkluzív, dizájn alkalmazások Forrás: Manuel Bösing: OLED Tutorial, Lighting Symposium 2014, Como, Italy, June