LED projekter på DTU Fotonik

Transkript

1 LED projekter på DTU Fotonik, Carsten Dam-Hansen, Birgitte Thestrup, Beata Kardinal, Haiyan Ou, Anders Thorseth og Peter Poulsen

2 Glødelampen (Edison 1879)

3 Glødelampen (farveindhold)

4 LED activities in the DIODE group DTU Fotonik develops new LED sources. Our focus is light quality, color control,, new LED sources, luminaire design, and high efficacy. Projects: Development of a new 5 W LED light source that can replace an W incandescent bulb New LED lamps (collaboration with danish designers) LED incandescent CRI = 92 Holographic optics for LED systems LED waterlily Energy savings and photosynthesis in greenhouses Development and characterization of LED light sources New LED sources Energy saving and photosynthesis optimization in greenhouses

5 LED cooperation with Louis Poulsen Lighting, Asger BC Lys, CH-armatur Lumodan, RGB Lamps, Morfoso, DKKS, Rosenborg JesperOlsen, Christian Flindt Design, Goodmorning Technology Faktor 3, Outsider OSRAM, Phillips, Cree Dong Energy, Agrotech Albertslund kommune Lysteknisk Selskab Velux, Roblon, Chemometec Faculty of Life Sciences LIFE, KU Niels Bohr instituttet, KU Teknologisk Institut, Tåstrup Lighting Research Center, Rensselear Polytecnic Institute

6 Lysdioder med dagens teknologi Konventionelle hvide LED RGB -teknologi Spektraldesign og høj lyskvalitet Miljøvenlighed lang levetid Blå lysdioder med fosforescerence stof Kontinuert spektrum. Højt Ra-indeks > 90 og høj energieffektivitet. Vi kan selv designe lysets farvetoning

7 Spektralt design af LED glødepære lyskilde Specialdesignet LED-pære: Farvetemperatur 2815 K Ra værdi = 91 Lyskilden bruger 1,1 W

8 Computerstyret LED lyskilde Glødepæreindstilling Farvetemperatur K Relative power [arb. units] Relative spectral power distribution of test source and reference illuminant 3 Pn LED lamp Sammenligning med glødepære eller sparepære i referenceboks Energieffektivitet lm/w (Glødepærer (6-12 lm/w)) Wavelength [nm] 3 W LED lyskilde giver 90 lm Ra = kan erstatte 15 W glødepære

9 Belysning til skattekamret i Rosenborg slot Varm kold belysning til skatkammer montre On-site spektraldesign med LED demolyskilde og reference lyskilde Computerstyret LED lys Reference: pinolpære ved 2200 K

10 Rosenborg projektet Varm hvid LED CCT = 2960 K Ra = 90 CCT = K K Ra = 95 Ra = 97 95

11 LED microoptics Nanoplotter - direct laser writing of microstructures Design, modeling and fabrication of holographic and microoptics for LED systems, polymer replication Asymmetric diffusers with low loss

12 LED microoptics Holographic diffusers for control and mixing of light Microoptical diffusers Scattering structures 3-10 um with varying period og phase written on Nanoplotter Replication by injection molding

13 Uddannelse Specialudviklet kursus for designere lys, optik og farveblanding og LED teknologi Workshops i LED laboratorium på Risø LED startsæt til designerne Diplomoverrækkelse hos Louis Poulsen

14 Åkanden Design ide: lysets brydning og refleksion i træernes blade flere lyskilder bliver en del af en større helhed funktionslys i centrum, RGB effektlys i kant af bladet Numerisk modellering Linse design Modelfremstilling

15 LED Åkande lampe

16 Cluster Design ide: buket af blomster flere lyskilder der gentages indirekte belysning for at skabe diffust ikke blændende lys Termisk model

17 Flip-flop lampe Design ide: inspireret af vandmandens bløde krop og bevægelser var ønsket en fleksibel hud, hvor lyset var integreret og derved på en organisk og let måde kunne styres og indstilles efter behov 6 LED enheder med special designede linser

18 Udstilling: Illums bolighus Præsentation af LED lamper på kulturnatten den 13. oktober 2006

19 Udstilling: Illums bolighus

20 LED seminar 150 deltagere til foredrag, workshops og udstilling på Risø

21 LED seminar 150 deltagere til foredrag, workshops og udstilling på Risø

22 Brugertest To forbrugertest i form af spørgeskemaundersøgelser, hvor potentielle forbrugere blev spurgt om deres holdning til bl.a. design og lyskvalitet af de nye LED lyskilder og lamper. Hovedresultater: - meget positiv holdning til de nye LED lamper - Cluster og Åkanden ses som mest oplagte kandidater til erstatte lamper med glødepærer - design betyder mere for forbrugeren end lyskvalitet - designet vigtigst og prisen er mindst vigtig ved valg af ny belysning

23 LED plante belysningssystem Tværfagligt samarbejde med KU og Agrotech Unikt system til måling af fotosyntese på en plantebestand Udvikling og karakterisering af LED system til belysning af plantbestand med kontrollerbar og homogen irradians og spektralfordeling støttet af ELFORSK

24 LED plante belysningssystem Sammenligning af plantevækst i LED og HPS belysning støttet af ELFORSK

25 LED udendørsbelysning Demonstrations projekter i Albertslund kommune A-lygten støttet af ELFORSK Chaussesten med solcelledrevet LED belysning

26 LED Light LAB Spectroradiometric test & characterisation 1 m integrating sphere designed for both 2π and 4π measurements LED auxillary lamp Fiber coupled spectroradiometer

27 High quality LED light numerical modeling of spectral composition for LED clusters, optimization of color coordinates, color temperature and color rendering experimental investigation color control and regulation with optical color sensor

28 Tabsmekanismer i LED systemer Der er tab i konversion fra el til lys i chippen. Udkoblingstab i chippen er store pga. halvlederens høje brydningsindeks. (fresnel refleksion) Refleksions tab i plastikindkabsling af chippen Tab i ekstern optik. plastik kappe chippen Udkoblingstab fra chippen reflekteres tilbage i chippen og omsættes til varme. Der forskes intens i at minimere disse tab. En mulig løsning er at lave fotoniske krystal huller i chippen.