Güç LED sistemlerinde ışık optimizasyonu yönünden yansıtıcı yüzeylerin elde edilmesi ve ışık verimlerinin belirlenmesi

Abstract

Yakın zamanda görüntüsüz (nonimaging) optik, aydınlatma alanının gelişmesine imkan sağlamıştır. Aydınlatma alanında enerji verimli katı hal ışık kaynaklarından yararlanılması; ışık kirliliğini ve enerji israfını azaltmak için aydınlatma sistemlerinin tasarımının geliştirilmesine öncülük etmiştir. Bu araştırmada geometrik optik kavramları kullanılarak, konik yansıtıcılarla yeni tasarım araçları önerilmektedir. Mevcut tasarım prosedürleri ile birlikte, , bu araçlar hem verimlilik açısından hem de hesaplama süresinde önemli avantajlar sunmaktadır. Bir nokta kaynak yaklaşımı kullanılarak en iyi sonuç veren reflektör probleminin çözümü ve tasarım yöntemlerinin belirlenmesi, matematikçiler tarafından uzun süre yapılan çalışmalar sonucunda gerçekleştirilmiştir. Bu çalışmada geliştirilen bu yöntemler kullanılarak konik şekillerden elipsoit ve paraboloit yüzeyli reflektörlerin yüzey değişimlerine göre aydınlık dağılımları, optik verimlilikleri incelenmiş ve bunların optimizasyonu gerçekleştirilmiştir. Yaptığımız reflektör tasarımlarında enerji verimliliği yüksek güç LED'leri kullanılmıştır. Bu çerçevede, elipsoit ve paraboloit reflektörlerin her biri için farklı yansıtıcılıkta yüzey kaplama malzemesi kullanarak aydınlık dağılım profilleri elde edilmiştir. Elipsoit ve paraboloit reflektörlerin analiz çalışmaları sonucunda reflektör imalatına esas veriler alınmıştır. Bu yöntemle LED ışık kaynağı kullanılan reflektörlerin prototip imalatına esas teknik bilgi paketleri oluşturulabilmektedir. Elde edilen elipsoit ve paraboloit reflektörlerden örnekler alınarak armatür tasarımları gerçekleştirilmiştir.

Recently, non-imaging optics has enabled the development of the field of lighting. The use of energy efficient, solid-state light sources in the field of lighting pioneered the development of new lighting system designs in order to minimise light pollution and waste of energy. The present research offers new design tools with conical reflectors using geometrical optic concepts. With the present design procedures, these tools offer important advantages in terms of both efficiency and calculation time. The solution of the problem finding the best resulting reflector using one-point source approach, and determining design methods were realized after long lasting studies by mathematicians. In the present research, these methods were utilized and luminance distribution in accordance with the change of surface of reflectors with elliptical and parabola surfaces, and optical efficiency of these were studied, and optimised. Energy efficient power-LEDs were used in the reflector designs. In this context, different surface coating materials were used for each of the elliptical and parabola reflectors, and luminance distribution profiles for these were analysed. After the analysis of elliptical and parabola reflectors, reflector production based data were taken. With this method, technical information packages for prototype production of reflectors using LED light sources can be created. Luminaire designs were created taking samples from obtained elliptical and parabola reflectors.