Provozní vlastnosti LED a jejich modelování
Loading...
Date
Authors
ORCID
Advisor
Referee
Mark
P
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Vysoké učení technické v Brně. Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií
Abstract
Disertační práce se zabývá vlastnostmi světelných zdrojů LED a jejich statickými a dynamickými změnami v reakci na měnící se provozní podmínky. Na začátku práce je stručně popsána historie svítivých diod, která dovedla LED od neúmyslného pozorování luminiscence až ke světelnému zdroji, který je využíván napříč celým oborem světelné techniky. V práci je věnována pozornost rozboru světelně-technických veličin, které jsou specifické pro polovodičové zdroje světla a jejich vzájemným vztahům. Tyto zákonitosti spolu se znalostí principu emise světelného záření v polovodičových zdrojích umožňují vytvoření základních souvislostí, které jsou dále využity v modelu chování LED. Vzájemné závislosti parametrů LED a faktorů, které je ovlivňují, jsou ověřeny měřeními na vybraných vzorcích. Pro lepší porozumění mechanismů ovlivňujících pracovní veličiny diod jsou také analyzovány současné modely degradačních procesů, včetně dílčích změn v jednotlivých komponentách. Na základě získaných poznatků je vytvořen model LED svítidla, který pracuje nejen s parametry samotných diod, ale také s nedílnou součástí těchto svítidel, tedy chladícím systémem. Pozornost je věnována také vlivům napájecích zdrojů, které jsou pro provoz LED nezbytné. Navržený model pracuje nejen v oblasti statických změn parametrů, ale zohledňuje také dynamické změny výstupních světelně-technických veličin. Představený model je ověřen měřením v základních provozních režimech a částečně i v režimech nestandardních. Zároveň jsou představeny možnosti praktického využití vytvořeného modelu, které spočívají v ověření navrhovaného řešení svítidla pro konkrétní napájecí zdroje, hledání optimálních provozních mezí, optimalizaci chladícího systému, či v možnosti využití soustav veřejného osvětlení pro regulaci změn zatížení v elektrizační soustavě.
Doctoral thesis deals with parameters of LED light sources and their static and dynamic changes due to variable operational conditions. Firstly there is briefly described the history of light emitting diodes, that brought LED from unintentional observation of luminescence to light source, which is generally used through the whole area of lighting techniques. Thesis focuses on light parameters analysis, which are specific for semiconductor light sources and their mutual relations. These relations in compliance with understanding the principles of light emission in semiconductor light sources enable establishing of basic connections and effects usable for LED behaviour model. Mutual relations of LED parameters and influencing factors are verified by measurement of chosen testing samples. For deeper understanding of diode parameter influencing mechanisms there are analysed current degradation models including degradation of partial components. On the basis of these facts there is created a model of LED luminaire operating with LED parameters together with cooling system that represent the integral part of the luminaire. Impact of supply drivers is also studied, because they are necessary for LED operation. Designed model supports the area of static changes of light parameters, as well as the dynamic changes of output parameters. Presented model is verified by testing measurements at basic operational states and partially outside of the common operational limits. There are also presented the possibilities of real use of the model that involve the evaluation of designed luminaire for specific light sources, searching for optimal operational limits, optimization of luminaire heatsink or using public lighting systems for regulation of electricity grid load fluctuations.
Doctoral thesis deals with parameters of LED light sources and their static and dynamic changes due to variable operational conditions. Firstly there is briefly described the history of light emitting diodes, that brought LED from unintentional observation of luminescence to light source, which is generally used through the whole area of lighting techniques. Thesis focuses on light parameters analysis, which are specific for semiconductor light sources and their mutual relations. These relations in compliance with understanding the principles of light emission in semiconductor light sources enable establishing of basic connections and effects usable for LED behaviour model. Mutual relations of LED parameters and influencing factors are verified by measurement of chosen testing samples. For deeper understanding of diode parameter influencing mechanisms there are analysed current degradation models including degradation of partial components. On the basis of these facts there is created a model of LED luminaire operating with LED parameters together with cooling system that represent the integral part of the luminaire. Impact of supply drivers is also studied, because they are necessary for LED operation. Designed model supports the area of static changes of light parameters, as well as the dynamic changes of output parameters. Presented model is verified by testing measurements at basic operational states and partially outside of the common operational limits. There are also presented the possibilities of real use of the model that involve the evaluation of designed luminaire for specific light sources, searching for optimal operational limits, optimization of luminaire heatsink or using public lighting systems for regulation of electricity grid load fluctuations.
Description
Keywords
LED, simulace, model, degradace, statické změny, dynamické změny, optimalizace chladiče, tepelný odpor, tepelná kapacita, kolísání světelného toku, LED, simulation, model, degradation, static changes, dynamic changes, heatsink optimization, thermal resistivity, thermal capacity, luminous flux fluctuation
Citation
PAVELKA, T. Provozní vlastnosti LED a jejich modelování [online]. Brno: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií. 2017.
Document type
Document version
Date of access to the full text
Language of document
cs
Study field
Silnoproudá elektrotechnika a elektroenergetika
Comittee
doc. Dr. Ing. Miroslav Patočka (předseda)
prof. RNDr. Vladimír Aubrecht, CSc. (člen)
prof. Ing. Petr Toman, Ph.D. (člen)
prof. Ing. Jiří Drápela, Ph.D. (člen)
doc. Ing. Ondřej Vítek, Ph.D. (člen)
doc. Ing. Jaroslava Orságová, Ph.D. (člen)
Ing. Petr Modlitba, CSc. (člen)
doc. Ing. Tomáš Novák, Ph.D. - oponent (člen)
doc. Ing. Dionýr Gašparovský, Ph.D. - oponent (člen)
Date of acceptance
2017-06-21
Defence
Result of defence
práce byla úspěšně obhájena
Document licence
Standardní licenční smlouva - přístup k plnému textu bez omezení