LIGHTING INNOVATION 2012

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1 LIGHTING INNOVATION Luglio2012 Ing. Fulvio Musante Ing. Danilo Paleari Dott.sa Daria Casciani Prof. Maurizio Rossi Lighting Innovation

2 La generazione di luce bianca Generazione di luce bianca a bassa temperatura di colore elevato indice di resa cromatica. Lighting Innovation

3 PC LED (a) Distribuzione conformal. (b) Distribuzione phosphor-in-cup Lighting Innovation

4 PC LED Caldo Freddo p1% p2% CCT miscela 2775 CCT target 2800 CM CRI 97.2 ΔCCT 25 R LER y 0.4 A 4000K Serie4 D x Lighting Innovation

5 Sistema a fosfori remoti I campioni di fosfori considerati sono quelli contenuti nel demo Kit di un noto produttore Il kit è composto da una camera di miscelazione in materiale plastico il cui interno è ricoperto di un foglio di MCPET Furukawa. La camera di miscelazione è composta da 6 LED Rebel Blu ES della Lumileds e da 5 differenti elementi circolari (fosfori remoti) con diametro 61.5 mm. Le combinazioni di CCT e CRI sono: K, 90CRI K, 90CRI K, 80CRI K, 80CRI K, 80CRI Lighting Innovation

6 Camera di miscelazione ceramica Lighting Innovation

7 Distribuzione fotometrica Emissione della sola camera in materiale plastico con led blu Emissione del sistema completo di fosforo (camera in materiale plastico) Lighting Innovation

8 Distribuzione Spettrale 1.60E E-02 50mA 100mA 1.20E E E E mA 200mA 250mA 300mA 350mA Spettri di emissione FR-830 al variare della corrente di alimentazione 4.00E E mA 450mA 500mA 0.00E mA 1.40E-02 50mA 1.20E mA Spettri di emissione FR-930 al variare della corrente di alimentazione 1.00E E E E mA 200mA 250mA 300mA 350mA 400mA 2.00E E mA 500mA 550mA Lighting Innovation

9 Flussi camera miscelazione plastica Potenza el. assorbita Potenza el. assorbita ma ma FR-927-PC 6,0290 9, , ,2314 FR-930-PC 6,0295 9, , ,6956 FR-830-PC 6,0341 9, , ,7510 FR-835-PC 6,0347 9, , ,7873 FR-840-PC 6,0350 9, , ,7890 FR 830 VETRO 6,0293 9, , ,3825 Led BLU 6,0279 9,6779 Corrente (ma) Flusso (lm) Potenza elettrica (W) Led Blu ,41 6, ,2 9,68 Lighting Innovation

10 Flussi camera miscelazione ceramico Corrente (ma) Flusso gonio (lm) Potenza (W) lm/w FR FR Corrente (ma) Flusso Gonio BLU (lm) Potenza elettrica (W) Led BLU Lighting Innovation

11 Sistemi Ibridi La combinazione di LED a conversione di fosfori che emettono nella regione bianco/verde e di LED rossi permette di ottenere luce bianca ad elevato indice di resa cromatica senza penalizzarne l efficienza. Lighting Innovation

12 Sistemi Ibridi: fotometria Lighting Innovation

13 Componenti Sistemi Ibridi pwhite % pred% CCT miscela 2801 CCT target 2800 CM CRI 92.7 ΔCCT 1 R LER y A 4000K Serie4 D65 D93 Miscela Planckian_locus x Lighting Innovation

14 Sistemi Ibridi Posizione del picco del rosso in alcuni prodotti commerciali o demo kit, che sfruttano questa modalità di generazione della luce bianca Costruttore Modello CCT(K) Position (λ) Width(λ) Produttore _01 Prodotto_ K Produttore _01 Prodotto_ K Produttore _01 Prodotto_ K Produttore _02 Prodotto_01_3000_1250_440mA 3000 K Produttore _02 Prodotto_02_4000_1250_440mA 4000 K Spettri normalizzati dei led bianco verdi Lighting Innovation

15 Sistemi Ibridi: gestione temperatura Lighting Innovation

16 Efficienze dei diversi sistemi Efficienze fosfori remoti camera ceramica Corrente (ma) Flusso (lm) Potenza el. Assorbita (W) Efficienza lm/w FR FR FR FR Corrente (ma) Efficienze moduli ibridi Flusso (lm) Potenza el. Assorbita (W) Efficienza lm/w lm ,94 13,323 97, lm ,42 10, , lm ,24 13,133 90, lm ,71 10,271 95, lm ,81 21,579 92, lm ,99 7, , lm ,86 30,445 92, lm ,73 11, ,02 Efficienze COB warm white Flusso Corrente (ma) (lm) Potenza el. Assorbita (W) Efficienza lm/w Warm (2700 K) , , Lighting Innovation

17 Efficienza e dipendenza dalla corrente lm/w vs Corrente FR lm/w vs Corrente Dipendenza dell efficienza dalla corrente di alimentazione per un sistema a fosfori remoti, per due valori dell indice di resa cromatica. lm/w vs Corrente FR Si è cercato di minimizzare la dipendenza dalla temperatura di giunzione del LED utilizzando un dissipatore alettato con resistenza termica 0.48 C/W lm/w vs Corrente Lighting Innovation

18 Efficienze dei diversi sistemi Il LER (luminous efficacy of optical radiation) rappresenta il rapporto tra il flusso luminoso emesso e la potenza ottica totale emessa. 683 MODULO IBRIDO 930 MODULO IBRIDO 940 COB WW COB CW FOSFORI REMOTI 830 FOSFORI REMOTI 930 CCT: Duv: 0,003 0,004 0,000 0,004 0,002 0,000 CRI Ra: R(9-12): R9: CQS LER (lm/w): Dall esame dei risultati, il sistema che offre una maggiore efficienza in termini di LER è rappresentato dai moduli a tecnologia ibrida. Lighting Innovation

19 Distribuzioni spettrali Dalla figura, si individua chiaramente la differenza tra le tecnologie a conversione di fosfori (sia prossimali che remoti) e la tecnologia ibrida. Per ottenere alti indici di resa cromatica nel caso della tecnologia ibrida si utilizzano LED rossi che hanno una banda di emissione molto più stretta rispetto ai fosfori utilizzati nella tecnologia a conversione; essendo ai margini della curva di visibilità questo si traduce in una ottimizzazione dell emissione spettrale con un conseguente vantaggio in termini di efficienze luminose (lm/w). Lighting Innovation

20 Distribuzione indici parziali CRI Il valore del LER è strettamente legato all indice di resa cromatica: al crescere della resa cromatica il LER diminuisce in relazione al fatto che è necessario distribuire la potenza radiata su tutto lo spettro del visibile. Nel passaggio da un valore del CRI da 80 a 90 nella tecnologia a fosfori remoti determina un decremento del LER da 323 a 275 lm/w. Lighting Innovation

21 Distribuzione indici parziali CQS Lighting Innovation

22 Gamut Area sistema ibrido Lighting Innovation

23 Uniformità cromatica : il metodo del Politecnico di Milano Per la valutazione dell emissione cromatica l apparecchio SSL è stato posto a distanza adeguata (in termini di risoluzione spaziale) rispetto alla superficie da illuminare (uno schermo bianco perfettamente diffondente) e lo strumento di misura Color Analizer CA-2000 è stato orientato in modo tale che l asse ottico dello strumento risultasse ortogonale allo schermo di misura; la scelta dell obiettivo è stata determinata in funzione della distanza tra lo strumento e lo schermo stesso (nel caso specifico un obiettivo Standard). Le misure sono state effettuate in condizioni di equilibrio termico, alla temperatura di 25 ±1 C, dopo aver attivato il dispositivo per almeno 45. A sinistra lo schema del setup della misura, a destra un immagine ripresa durante lo svolgimento dei test. Lighting Innovation

24 Uniformità cromatica : il metodo del Politecnico di Milano Che cosa è possibile misurare? mappa CCT (temperatura correlata di colore) dell area di misura (rettangolo verde); mappa spot (aree di misura puntuali); diagramma CIE 1931 per osservatore 2 con rappresentazione dei valori di cromaticità misurati all interno dell area di misura. La figura mostra l'immagine dello schermo di misura: il cerchi gialli rappresentano gli spot di misura, il rettangolo verde l'area di misura in cui viene valutata la mappa della CCT. Al centro viene rappresentato il fascio luminoso prodotto dall'apparecchio. Lo strumento è stato settato per acquisire una matrice di 980x980 pixel, con una focale standard A sinistra è rappresentata la disposizione dei punti della zona di misura all'interno del Diagramma CIE 1931 per osservatore a 2. A destra è riprodotta una immagine RGB del fascio sullo schermo prodotto dall'apparecchio. Lighting Innovation

25 Uniformità cromatica Distanza CA200-schermo: 2.35 m Distanza LED- schermo: 0.28 m Lighting Innovation

26 Uniformità cromatica Misura Corrente caldo freddo Data ma 0 ma Data ma 150 ma Data ma 200 ma Data ma 250 ma Data ma 300 ma Data ma 350 ma Data ma 350 ma Lighting Innovation

27 Uniformità cromatica Misura Corrente caldo freddo Data ma 0 ma Data ma 150 ma Data ma 200 ma Data ma 250 ma Data ma 300 ma Data ma 350 ma Data ma 350 ma Lighting Innovation