Oświetlenie typu LED [konkurs]
: 21 wrz 2015, 11:33Jakiś czas temu popełniłem kilka postów na temat oświetlenia LED. Czas odświeżyć temat, zapraszam do lektury, dla leniwych: są obrazki 
LED [light-emitting diode] - jest to półprzewodnik, który emituje światło gdy przepływa przez niego prąd elektryczny.
Czym jest dioda LED? Zapewne wielu z Was słysząc hasło LED ma przed oczami jeden z poniższych obrazków.
Proszę się Zalogować lub Zarejestrować, jeżeli chcesz zobaczyć obrazek dołączony do postu
Proszę się Zalogować lub Zarejestrować, jeżeli chcesz zobaczyć obrazek dołączony do postu
Proszę się Zalogować lub Zarejestrować, jeżeli chcesz zobaczyć obrazek dołączony do postu
Jednak abyśmy mogli mówić o LED musimy wyjaśnić kwestię jej budowy.
Proszę się Zalogować lub Zarejestrować, jeżeli chcesz zobaczyć obrazek dołączony do postu
Krok pierwszy: potrzebujemy substratu/podłoża dla diody. Jest to najczęściej podłoże ceramiczne, dla naszych rozważań nie będziemy się dalej wgłębiać w temat.
Krok drugi: podstawka inaczej zwana warstwą Epi [epitaxial layer]. Substrat na którym zaczniemy budowę naszej diody. [Dla ciekawskich: najczęściej wykorzystywane są arsenek galu, Silicon Carbide, Silicon, Saphire] Jest to okrągły błyszczący dysk o rozmiarze pomiędzy 2, a 8 cali średnicy. Wyobraźcie sobie, że wkładamy taki dysk do ogromnego piekarnika [takiego o długości 4 metrów, szerokiego na 2 metry i równie wysokiego; wartego koło miliona dolarów], w którym panuje temperatura zbliżona do 1000 stopni C i wpompowujemy do niego różne gazy. W wyniku panujących warunków cząstki gazu osiadają na substracie tworząc warstwy grubości rzędu jednego atomu! Poprzez "wpompowywanie" do naszego "piekarnika" różnych gazów, otrzymamy kilka różnych warstw. I tak mniej więcej powstaje serce naszej diody, proste. Nie zagłębiajmy się dalej, otrzymaliśmy podstawkę pokrytą wieloma warstwami różnych substancji zaprojektowaną tak, aby emitować światło.
Krok trzeci: Chip, element o bardzo złożonej strukturze odpowiedzialny za emisję światła.
Proszę się Zalogować lub Zarejestrować, jeżeli chcesz zobaczyć obrazek dołączony do postu
Cała magia dzieję się tutaj. Warstwa „n” ma w sobie bardzo dużo elektronów, a warstwa „p” ma mnóstwo tak zwanych dziur. Jeśli do diody podłączy się prąd to elektrony z warstwy „n” zaczynają przeskakiwać do dziur z warstwy „p” [poprzez tak zwaną Quantum well, która to jest ultra-ciekawą strukturą - zaznaczona kolorem niebieskim] i podczas tego przeskoku zostaje im spory nadmiar energii, którą „wyrzucają” na zewnątrz w postaci fotonów. W zależności od rodzaju materiału z jakiego zrobione są warstwy i w zależności od odległości jaką elektrony mają do przeskoczenia między warstwami powstaje światło o danej długości fali, czyli w jakimś konkretnym kolorze.
Krok piąty: dioda jako źródło światła, gotowy produkt. Chip na substracie z doprowadzoną anodą i katodą, soczewka, luminofor itd. [analogia do żarówki, kupując "źródło" światła kupujemy żarówkę czyli gwint, szklana bańkę, drucik odpowiedzialny za "świecenie" produktu].
Wyjaśniliśmy sobie czym jest i jak działa LED. Od teraz będzie już tylko praktyczniej, gdyż skupię się na zastosowaniu tego źródła światła w akwarystyce.
Po co nam światło w akwarium? Banalne z pozoru pytanie. Nie ma jednej spójnej odpowiedzi. Dla jednych oświetlenie zbiornika potrzebne jest tylko i wyłącznie by móc podziwiać mieszkańców swojego akwarium. Dla innych by jak najefektywniej wspomóc proces fotosyntezy roślin/korali i otrzymać jak najładniejsze kolory. Każdy na pewno rozważa także ilość energii jaką zużyje na oświetlenie zbiornika i szuka jak najbardziej wydajnych źródeł spełniających jego kryteria. Dlatego jedni z was stwierdzą, że jedna niewielkiej mocy świetlówka im w zupełności wystarcza, inni natomiast potrzebują większej "mocy", różnorodności i możliwości wyboru. Tym drugim polecam LEDy.
Źródło światła zastosowane w akwarium ma kluczowe znaczenie dla efektu końcowego, czyli dla tego co zobaczy nasze oko. Najpiękniej wybarwione ryby lub rośliny w nieodpowiednim świetle będą wyglądać zupełnie inaczej i stracą większość swoich walorów.
Proszę się Zalogować lub Zarejestrować, jeżeli chcesz zobaczyć obrazek dołączony do postuProszę się Zalogować lub Zarejestrować, jeżeli chcesz zobaczyć obrazek dołączony do postuProszę się Zalogować lub Zarejestrować, jeżeli chcesz zobaczyć obrazek dołączony do postuProszę się Zalogować lub Zarejestrować, jeżeli chcesz zobaczyć obrazek dołączony do postu
To samo akwarium, te same ustawienie aparatu, rożne efekty zależne tylko i wyłącznie od rodzaju oświetlenia.
NIE ma "białych" diod LED!!!
Większość z nas dąży do uzyskania świtała zbliżonego do tego naturalnego, słonecznego. Jednak skoro diody emitują tylko światło o konkretnej długości fali to skąd biorą się diody o "białej" barwie światła? Przecież biały kolor to „zlepek” wszystkich innych kolorów w odpowiednich proporcjach.
Otóż naukowcy wykorzystali tutaj mały trik. Tak na prawdę większość białych diod LED to diody świecące na niebiesko lub w ultrafiolecie. Ale nie widzimy oryginalnego koloru diody ponieważ jej światło jest zamieniane na białe poprzez specjalny luminofor napylony na soczewkę diody. Działa to trochę tak, jak w świetlówkach ale stosuje się nieco inne luminofory. Ma to oczywiście swoje wady, bo poza krótszą żywotnością luminoforu powstają również dodatkowe straty i przez to białe diody LED maja nieco gorszą wydajność niż te kolorowe. Poza tym tańsze luminofory słabszej jakości mają tendencję do zmiany barwy oraz wypalania się w miarę upływu czasu. Postępy w tej dziedzinie są jednak coraz większe i czołowi producenci diod LED nieustannie prezentują swoje ulepszone produkty.
EDIT:
Pierwotnym źródłem światła są diody emitujące światło niebieskie [czyli nasza przygotowana wcześniej dioda], które zostaje następnie częściowo przepuszczone, a częściowo zaabsorbowane i przekonwertowane za pomocą luminoforu (najczęściej domieszkowany cerem granat itrowo-aluminiowy YAG:Ce) na światło o barwie żółtej. Suma obu barw daje wrażenie światła białego. Skład, gęstość, grubość warstwy tzw. żółtego fosforu i jego rozkład przestrzenny w obudowie diody decyduje o charakterystyce emisyjności światła żółtego, a tym samym o barwie światła białego (temperaturze barwowej), skuteczności świetlnej diody oraz wskaźniku oddawania barw (ang. Color Rendering Index). Metoda hybrydowa pozwala wyprodukować jedno-chipowe, diodowe źródła światła o temperaturach barwowych od około 2700 K do nawet kilkunastu tysięcy kelwinów oraz bardzo wysokich wskaźnikach oddawania barw (na rynku dostępne są diody LED o RA>90). Jak w każdym rozwiązaniu zawierającym związki chemiczne, problemem jest utrzymaniem stałości parametrów luminoforu w czasie, jednak technologia hybrydowa wciąż systematycznie się rozwija, dlatego jakość tego parametru również systematycznie rośnie.
Są również inne metody, jak np. mieszanie kilku różnych chipów w jednej diodzie, lub łączenie obu sposobów.
Proszę się Zalogować lub Zarejestrować, jeżeli chcesz zobaczyć obrazek dołączony do postu
Słynny przelicznik Wat/Litr w przypadku LED.
W/L w zastosowaniu z LEDami jest KOMPLETNĄ BZDURĄ i całkowitym niezrozumieniem tematu.
Lumen/W - przy diodach współczynnik ten określa nam ilość światła jakie dostrzeże nasze oko w porównaniu do zużytej energii. Określa nam tzw. wydajność, im więcej lumenów z wata tym lepiej. Dla naszego oka, niekoniecznie dla roślin.
PAR/W - najlepszy współczynnik określający ile energii do fotosyntezy otrzymają nasze rośliny/korale
Photosynthetically Active Radiation (PAR) nie jest to miara określająca ilość, długość. PAR określa typ światła potrzebnego w procesie fotosyntezy. Im wyższy współczynnik PAR tym lepiej ten proces przebiega.
Photosynthetic Photon Flux (PPF) jest to miara całkowitej ilości światła (fotonów) emitowanego przez źródło światła w każdej sekundzie. PPF mówi nam jak dużo PAR jest produkowane prze dane źródło. Określa się w "mikromolach na sekundę", a wyraża w μmoles/second.
Photosynthetic Photon Flux Density (PPFD). Miara ilości światła [fotonów] docierających do celu w każdej sekundzie. PPFD mierzymy dla metra kwadratowego powierzchni w "mikromolach na metr kwadratowy na sekundę", a wyrażamy jako μmol/m2/s.
PAR określa nam ile "energii" do fotosyntezy otrzymają rośliny/korale w konkretnym punkcie akwarium, w którym je zmierzymy przy pomocy specjalnego sprzętu. Obrazy często lepiej wyrażają myśli niż słowa, więc dla ciekawskich filmik
CRI tutaj jest ładnie wyjaśnione -> http://www.tecoled.com.pl/9.html
LED [light-emitting diode] - jest to półprzewodnik, który emituje światło gdy przepływa przez niego prąd elektryczny.
Czym jest dioda LED? Zapewne wielu z Was słysząc hasło LED ma przed oczami jeden z poniższych obrazków.
Proszę się Zalogować lub Zarejestrować, jeżeli chcesz zobaczyć obrazek dołączony do postu
Proszę się Zalogować lub Zarejestrować, jeżeli chcesz zobaczyć obrazek dołączony do postu
Proszę się Zalogować lub Zarejestrować, jeżeli chcesz zobaczyć obrazek dołączony do postu
Jednak abyśmy mogli mówić o LED musimy wyjaśnić kwestię jej budowy.
Proszę się Zalogować lub Zarejestrować, jeżeli chcesz zobaczyć obrazek dołączony do postu
Krok pierwszy: potrzebujemy substratu/podłoża dla diody. Jest to najczęściej podłoże ceramiczne, dla naszych rozważań nie będziemy się dalej wgłębiać w temat.
Krok drugi: podstawka inaczej zwana warstwą Epi [epitaxial layer]. Substrat na którym zaczniemy budowę naszej diody. [Dla ciekawskich: najczęściej wykorzystywane są arsenek galu, Silicon Carbide, Silicon, Saphire] Jest to okrągły błyszczący dysk o rozmiarze pomiędzy 2, a 8 cali średnicy. Wyobraźcie sobie, że wkładamy taki dysk do ogromnego piekarnika [takiego o długości 4 metrów, szerokiego na 2 metry i równie wysokiego; wartego koło miliona dolarów], w którym panuje temperatura zbliżona do 1000 stopni C i wpompowujemy do niego różne gazy. W wyniku panujących warunków cząstki gazu osiadają na substracie tworząc warstwy grubości rzędu jednego atomu! Poprzez "wpompowywanie" do naszego "piekarnika" różnych gazów, otrzymamy kilka różnych warstw. I tak mniej więcej powstaje serce naszej diody, proste. Nie zagłębiajmy się dalej, otrzymaliśmy podstawkę pokrytą wieloma warstwami różnych substancji zaprojektowaną tak, aby emitować światło.
Krok trzeci: Chip, element o bardzo złożonej strukturze odpowiedzialny za emisję światła.
Proszę się Zalogować lub Zarejestrować, jeżeli chcesz zobaczyć obrazek dołączony do postu
Cała magia dzieję się tutaj. Warstwa „n” ma w sobie bardzo dużo elektronów, a warstwa „p” ma mnóstwo tak zwanych dziur. Jeśli do diody podłączy się prąd to elektrony z warstwy „n” zaczynają przeskakiwać do dziur z warstwy „p” [poprzez tak zwaną Quantum well, która to jest ultra-ciekawą strukturą - zaznaczona kolorem niebieskim] i podczas tego przeskoku zostaje im spory nadmiar energii, którą „wyrzucają” na zewnątrz w postaci fotonów. W zależności od rodzaju materiału z jakiego zrobione są warstwy i w zależności od odległości jaką elektrony mają do przeskoczenia między warstwami powstaje światło o danej długości fali, czyli w jakimś konkretnym kolorze.
Krok piąty: dioda jako źródło światła, gotowy produkt. Chip na substracie z doprowadzoną anodą i katodą, soczewka, luminofor itd. [analogia do żarówki, kupując "źródło" światła kupujemy żarówkę czyli gwint, szklana bańkę, drucik odpowiedzialny za "świecenie" produktu].
Wyjaśniliśmy sobie czym jest i jak działa LED. Od teraz będzie już tylko praktyczniej, gdyż skupię się na zastosowaniu tego źródła światła w akwarystyce.
Po co nam światło w akwarium? Banalne z pozoru pytanie. Nie ma jednej spójnej odpowiedzi. Dla jednych oświetlenie zbiornika potrzebne jest tylko i wyłącznie by móc podziwiać mieszkańców swojego akwarium. Dla innych by jak najefektywniej wspomóc proces fotosyntezy roślin/korali i otrzymać jak najładniejsze kolory. Każdy na pewno rozważa także ilość energii jaką zużyje na oświetlenie zbiornika i szuka jak najbardziej wydajnych źródeł spełniających jego kryteria. Dlatego jedni z was stwierdzą, że jedna niewielkiej mocy świetlówka im w zupełności wystarcza, inni natomiast potrzebują większej "mocy", różnorodności i możliwości wyboru. Tym drugim polecam LEDy.
Źródło światła zastosowane w akwarium ma kluczowe znaczenie dla efektu końcowego, czyli dla tego co zobaczy nasze oko. Najpiękniej wybarwione ryby lub rośliny w nieodpowiednim świetle będą wyglądać zupełnie inaczej i stracą większość swoich walorów.
Proszę się Zalogować lub Zarejestrować, jeżeli chcesz zobaczyć obrazek dołączony do postuProszę się Zalogować lub Zarejestrować, jeżeli chcesz zobaczyć obrazek dołączony do postuProszę się Zalogować lub Zarejestrować, jeżeli chcesz zobaczyć obrazek dołączony do postuProszę się Zalogować lub Zarejestrować, jeżeli chcesz zobaczyć obrazek dołączony do postu
To samo akwarium, te same ustawienie aparatu, rożne efekty zależne tylko i wyłącznie od rodzaju oświetlenia.
NIE ma "białych" diod LED!!!
Większość z nas dąży do uzyskania świtała zbliżonego do tego naturalnego, słonecznego. Jednak skoro diody emitują tylko światło o konkretnej długości fali to skąd biorą się diody o "białej" barwie światła? Przecież biały kolor to „zlepek” wszystkich innych kolorów w odpowiednich proporcjach.
Otóż naukowcy wykorzystali tutaj mały trik. Tak na prawdę większość białych diod LED to diody świecące na niebiesko lub w ultrafiolecie. Ale nie widzimy oryginalnego koloru diody ponieważ jej światło jest zamieniane na białe poprzez specjalny luminofor napylony na soczewkę diody. Działa to trochę tak, jak w świetlówkach ale stosuje się nieco inne luminofory. Ma to oczywiście swoje wady, bo poza krótszą żywotnością luminoforu powstają również dodatkowe straty i przez to białe diody LED maja nieco gorszą wydajność niż te kolorowe. Poza tym tańsze luminofory słabszej jakości mają tendencję do zmiany barwy oraz wypalania się w miarę upływu czasu. Postępy w tej dziedzinie są jednak coraz większe i czołowi producenci diod LED nieustannie prezentują swoje ulepszone produkty.
EDIT:
Pierwotnym źródłem światła są diody emitujące światło niebieskie [czyli nasza przygotowana wcześniej dioda], które zostaje następnie częściowo przepuszczone, a częściowo zaabsorbowane i przekonwertowane za pomocą luminoforu (najczęściej domieszkowany cerem granat itrowo-aluminiowy YAG:Ce) na światło o barwie żółtej. Suma obu barw daje wrażenie światła białego. Skład, gęstość, grubość warstwy tzw. żółtego fosforu i jego rozkład przestrzenny w obudowie diody decyduje o charakterystyce emisyjności światła żółtego, a tym samym o barwie światła białego (temperaturze barwowej), skuteczności świetlnej diody oraz wskaźniku oddawania barw (ang. Color Rendering Index). Metoda hybrydowa pozwala wyprodukować jedno-chipowe, diodowe źródła światła o temperaturach barwowych od około 2700 K do nawet kilkunastu tysięcy kelwinów oraz bardzo wysokich wskaźnikach oddawania barw (na rynku dostępne są diody LED o RA>90). Jak w każdym rozwiązaniu zawierającym związki chemiczne, problemem jest utrzymaniem stałości parametrów luminoforu w czasie, jednak technologia hybrydowa wciąż systematycznie się rozwija, dlatego jakość tego parametru również systematycznie rośnie.
Są również inne metody, jak np. mieszanie kilku różnych chipów w jednej diodzie, lub łączenie obu sposobów.
Proszę się Zalogować lub Zarejestrować, jeżeli chcesz zobaczyć obrazek dołączony do postu
Słynny przelicznik Wat/Litr w przypadku LED.
W/L w zastosowaniu z LEDami jest KOMPLETNĄ BZDURĄ i całkowitym niezrozumieniem tematu.
Lumen/W - przy diodach współczynnik ten określa nam ilość światła jakie dostrzeże nasze oko w porównaniu do zużytej energii. Określa nam tzw. wydajność, im więcej lumenów z wata tym lepiej. Dla naszego oka, niekoniecznie dla roślin.
PAR/W - najlepszy współczynnik określający ile energii do fotosyntezy otrzymają nasze rośliny/korale
Photosynthetically Active Radiation (PAR) nie jest to miara określająca ilość, długość. PAR określa typ światła potrzebnego w procesie fotosyntezy. Im wyższy współczynnik PAR tym lepiej ten proces przebiega.
Photosynthetic Photon Flux (PPF) jest to miara całkowitej ilości światła (fotonów) emitowanego przez źródło światła w każdej sekundzie. PPF mówi nam jak dużo PAR jest produkowane prze dane źródło. Określa się w "mikromolach na sekundę", a wyraża w μmoles/second.
Photosynthetic Photon Flux Density (PPFD). Miara ilości światła [fotonów] docierających do celu w każdej sekundzie. PPFD mierzymy dla metra kwadratowego powierzchni w "mikromolach na metr kwadratowy na sekundę", a wyrażamy jako μmol/m2/s.
PAR określa nam ile "energii" do fotosyntezy otrzymają rośliny/korale w konkretnym punkcie akwarium, w którym je zmierzymy przy pomocy specjalnego sprzętu. Obrazy często lepiej wyrażają myśli niż słowa, więc dla ciekawskich filmik
CRI tutaj jest ładnie wyjaśnione -> http://www.tecoled.com.pl/9.html
- podoba mi się 
....... będzie ciąg dalszy.
