Макаров Денис, к.т.н.
Что такое LED технологии? Светодиод или светоизлучающий диод (СД, LED англ. Light-emitting diode) — полупроводниковый прибор, излучающий свет при пропускании через него электрического тока. Излучаемый свет лежит в узком диапазоне спектра, его цветовые характеристики зависят от химического состава использованного в нем полупроводника. Считается, что первый светодиод, излучающий свет в видимом диапазоне спектра, был изготовлен в 1962 году в Университете Иллинойса группой, которой руководил Ник Холоньяк (General Electric).
Макаров Денис, к.т.н.
Что такое LED технологии? Светодиодные (LED) технологии – разработка, производство и внедрение (применение) светодиодов в освещении.
www.magazine-svet.ru
Доля светодиодов для общего освещения к 2012 году – порядка 15%. Макаров Денис, к.т.н.
Особенности применения LED
• Высокая световая отдача 90-100 лм/Вт.
• Длительный срок службы до 100 000 часов. • Контроль тепловыделения. • Специфический спектральный состав излучения. • Высокая механическая прочность, вибростойкость.
• Малая инерционность. • Относительно низкая стоимость. • Безопасность - не требуются высокие напряжения. • Нечувствительность к низким и очень низким температурам. • Отсутствие ядовитых составляющих.
Светодиоды проигрывают газоразрядным источникам света (ЛЛ, КЛЛ, МГЛ, РЛВД, ДНаТ) Макаров Денис, к.т.н.
Области применения LED технологий • В уличном, архитектурном, промышленном, бытовом освещении.
• В качестве индикаторов, в виде одиночных светодиодов. • Массив светодиодов используется в уличных экранах и в бегущих строках. • Мощные светодиоды используются как источники света в светильниках. • В светофорах. • В качестве источников модулированного оптического излучения (передача сигнала по оптоволокну, пульты ДУ и т.д.) • В подсветке ЖК экранов. • В играх, значках, USB-устройствах, и других гаджетах. Деление
Одноцветные светодиоды
Мощные светодиоды белого цвета
Наиболее перспективным и сложным является разработка мощных светодиодов. Макаров Денис, к.т.н.
RGB технология RGB (Red, Green, Blue - красный, зелёный, синий) — аддитивная цветовая модель, как правило описывающая способ синтеза цвета для цветовоспроизведения. Изображение в данной цветовой модели состоит из трёх каналов. Джеймс Клерк Максвелл предложил аддитивный синтез цвета как способ получения цветных изображений в 1861 году. Основные способы получения белого цвета в LED: Первый — смешивание по технологии RGB излучений трех плотно расположенных красного, зеленого и синего светодиодов (при помощи оптической системы, например линзы). Второй – поверхность светодиода, излучающего в ультрафиолетовом диапазоне, покрывают тремя люминофорами, дающими голубой, зеленый и красный свет. По принципу люминесцентной лампы. Третий – желто-зеленый или зеленый плюс красный люминофор наносят на голубой светодиод, так что смешивание двух или трех цветов образует белый или близкий к нему свет.
Макаров Денис, к.т.н.
Некоторые перспективы развития LED технологий Задачи: • Повышение световой отдачи.
• Повышение срока службы при неизменных световых параметрах. • Оптимизация стоимости светодиодов. • Разработка эффективных систем охлаждения. • Создание специальных стандартов по терминологии и нормированию
световых приборов на базе LED.
• Разработка методов расчета и измерения световых характеристик LED. Возможные решения:
• Совершенствование техпроцесса и используемых материалов. • Использование новых разработок. В частности - OLED.
Органический светодиод (англ. OLED) - Прибор, изготовленный из органических соединений, которые эффективно излучают свет при пропускании через них электрического тока. Основное применение технология OLED находит при создании устройств отображения информации (дисплеев). Предполагается, что производство таких дисплеев будет гораздо дешевле, нежели существующее производство ЖК панелей. Яркость, энергопотребление, световая отдача, размеры, вес – параметры превосходящие существующие LED
Макаров Денис, к.т.н.
Разновидности светодиодных светильников
Линейный светильник
Прожектор
Общее освещение
Световая панель
Три основных способа формирования светильника для соблюдения теплового режима и оптимизации световых характеристик: Первый — создание оптики непосредственно на светодиодных чипах. Второй – максимальное уменьшение размеров чипа, размещение его внутри прибора (либо на его корпусе) и использование «финишной» отражающей или преломляющей оптики. Третий – формирование специально рассчитываемой поверхности, на которой располагаются LED без использования вторичной оптики или отражателя. Оптимальная рабочая температура кристалла светодиода – (40 – 60)°С . Макаров Денис, к.т.н.
Системы управления связь
Контрольная панель, пульт управления, ПК
связь
Контроллеры, усилители, свитчи, терминаторы и т.д.
Передача данных
Световое и аудио/ видео оборудование
Основные способы передачи данных (интерфейсы):
Аналоговый 0-10 В
Цифровой DMX – 512, DALI и т.д.
Аналоговый интерфейс 0-10 вольт: • К каждому устройству протягивался один кабель. • Система успешно использовалась при небольшом количестве приборов. • Аналоговые системы громоздки, дорогостоящие и не имеют единого стандарта. • Требуют специальные адаптеры, усилители и инверторы напряжения. • Отсутствует универсальность. Макаров Денис, к.т.н.
Интерфейс DMX - 512 DMX - 512 (англ. Digital Multiplex) — стандарт, описывающий метод цифровой передачи данных между контроллерами и световым и дополнительным оборудованием. Описывает электрические характеристики, основанные на стандарте RS-485, формат данных, протокол обмена данными и способ подключения. В стандарте RS-485 для передачи и приёма данных часто используется единственная витая пара проводов Протокол DMX512 был разработан комитетом USITT (United States Institute for Theatre Technology) в 1986 году, как средство управления диммерами с различных консолей через единый интерфейс.
Число 512 означает число каналов передачи информации. По одному каналу передаётся один параметр прибора, например в какой цвет окрасить луч, какой рисунок выбрать, или на какой угол повернуть зеркало по горизонтали в данный момент. Каждый прибор имеет определённое количество управляемых дистанционно параметров и занимает соответствующее количество каналов в пространстве DMX512. Стандартные параметры интерфейса Допустимое число устройств подключения Максимальная рекомендованная длина кабеля Максимальная скорость связи
32 500 м 10 Мбит/с
Источник: www.usitt.org
Макаров Денис, к.т.н.
DMX - 512
Интерфейс DALI Цифровой адресный интерфейс освещения (англ. Digital Addressable Lighting Interface) — стандартный цифровой протокол управления освещением с помощью электронных балластов, диммеров и т.д. Дата принятия протокола – 2004 год. • • • •
DALI является открытым протоколом, доступным для всех производителей. Формирования шины связи всех DALI сети требуются лишь два провода. Протокол DALI специально разработан для управления освещением Не являясь высокоскоростной RS485 шиной, DALI допускает любую топологию кабельной сети, вплоть до смешанной. • Не требуется использование терминаторов на концах линий. • DALI — децентрализованная шина, то есть не имеет центрального контроллера. • Каждое DALI устройство имеет энергонезависимую память, в которой хранятся его настройки: адрес, членство в группах, сценарные уровни. • DALI сигнал имеет высокое соотношение (сигнал / шум), которое допускает безвредное воздействие шумов высокого уровня. • DALI имеет три варианта адресации команд: адресные, групповые и широковещательные. • Одна линия DALI допускает использование до 64 независимых устройств, для построения больших систем требуется использование DALI (Рутеров). • Системы управления освещением DALI можно легко интегрировать в другие системы автоматизации и управления зданиями например, LON, EIB, BACNet. Стандартные параметры интерфейса Допустимое число устройств подключения Максимальная длина кабеля
64 300 м
Максимально эффективная скорость связи Источник: www.dali-ag.org
Макаров Денис, к.т.н.
DALI
1200 бит/с
Интерфейсы DMX-512 и DALI Общие недостатки интерфейсов: • Системы управления рассчитаны на ЛН и ЛЛ источники, нет специализации для LED. • Сложность масштабирования системы. • Ограничение скорости в DALI и использование дополнительного оборудования в DMX усложняет использования систем в больших проектах (более 32/64) устройств. • Сложность в устранении неполадок в системе (поиск неисправных или не работающих устройств) • В DMX-512 полностью отсутствует обратная связь. В DALI – ограничена. Нет информации о состоянии светильника (прибора). • Сложность в настройке сцен освещения. Программирование исключительно профессионалами. • Нет выходной информации о температурном и цветовом режиме системы. • Как правило платное программное обеспечение по программированию. • В случае с DALI некоторые функции системы запатентованы и требуют лицензионных отчислений. • Отсутствует взаимосвязь между друг другом и другими системами управления. Макаров Денис, к.т.н.
Системы управления светодиодными (LED) установками Общие требования:
• Легкость изменения световых сценариев любым пользователем. • Введение дополнительных приборов и компонентов не приводит к перепрограммированию системы. • Необходим единый центр управления всеми системами здания. Совместимость с другими системами управления. • Простое управление большими потоками информации. RGB – системы до 100 000 каналов. • Удобный монтаж и инсталляция. • Синхронизация всех компонентов. • Высокая надёжность всей системы. • и т.д.
Макаров Денис, к.т.н.
Заключение: Дополнительная информация:
www.Insta.de www.LightOnline.ru
Макаров Денис, к.т.н.