tana także w miejscach gdzie istniejąca dotychczas infra- dowolne urządzenie sąsiadujące. Rozwiązania sprzętowe
struktura komunikacyjna została zniszczona przez wystąpie- i programowe sprawiają także, że urządzenia sprawnie za-
nie klęski żywiołowej. Rozmieszczenie zasilanych bateryjnie
rządzają poborem mocy, co umożliwia nawet kilkutygodniową
sensorów umożliwiłoby budowę tymczasowej sieci, pozwa-
pracÄ™ systemu bez wymiany, bÄ…dz
doładowania akumulato-
lającej na komunikowanie się pomiędzy członkami zespołu,
rów zasilających. Małe wymiary węzłów (29 x 33" 10 mm) oraz
przeprowadzajÄ…cego akcjÄ™ ratunkowÄ….
modułowa budowa pozwalają na ich zastosowanie w dowol-
nym systemie, lub dodanie układów realizujących dodatkowe
Podsumowanie
funkcjÄ™.
W publikacji przedstawiony został unikatowy system automa-
Literatura
tycznego pozycjonowania obiektów. Zainplementowano w nim
dwie metody pozycjonowania: lokalizacja przy użyciu RSSI
[1] PalCom External Report no 35: Deliverable 26 (2.7.1).
[2] Grewel M. S., Weill R. L., Andrews A. P.: Global Positioning Sys-
(dokładność określenia pozycji 3 metry) oraz lokalizacja za
tems, Integral Nawigation, and Integration. John Willey & Sons,
pomocÄ… ultradz
więków (uzyskana dokładność zostaje znacz-
2001.
nie zwiększona i stanowi rząd kilkunastu centymetrów).
[3] Basagni S., Conti M., Giordano S, Stojmenovic I.: Mobile Ad Hoc
Urządzenia, działając niezależnie od siebie i jednocześnie się
Networking. IEEE Press, 2004.
uzupełniając, tworzą w pełni skalowalną sieć ad-hoc. Uszko-
[4] Santi P.:Topology Control in Wireless Ad Hoc and Sensor Ne-
dzenie dowolnego węzła nie powoduje problemów w pracy
tworks . Joh.n Willey & Sons, 2005.
systemu, gdyż dzięki zaimplementowanym algorytmom, jak
[5] Ilyas M.: The Handbook Of Ad Hoc Wireless Networks. CRC
Press, 2003.
i symetrycznej budowie każdego z nich jego funkcje przejmuje
Porównanie właściwości aplikacyjnych oświetlenia
żarowego i diodowego LED
mgr inż. WOJCIECH GRZESIAK, mgr TOMASZ MAJ, mgr inż. JERZY POCZ
TEK
Instytut Technologii Elektronowej, Oddział w Krakowie
Oświetlenie realizowane za pomocą diod elektroluminescen- na wstrząsy i wibracje, znikoma jest emisja podczerwieni i ul-
cyjnych polega na użyciu od pojedynczej lub do całych grup trafioletu, stąd znikome są szanse na zapoczątkowanie ognia.
diod w zależności od wymaganych natężenia światła, kształtu Wśród wad największą jest konieczność zasilania
snopu światła oraz barwy i spektrum. Na taką sytuację silnie wyłącznie stałoprądowego, a nie napięciowego. W związku
rzutuje okoliczność, że według aktualnego stanu techniki moc z charakterystyką I-U diod zbliżoną do charakterystyki diod
pojedynczej diody LED z reguły nie przekracza 10 W, a wciąż Zenera, wchodzi w rachubę wyłącznie szeregowe ich
najpopularniejszymi i stosunkowo najtańszymi są wykonania połączenie, przy czym z
ródło prądu winno - o ile to możliwe
o mocy ułamków W, chociaż prowadzone są intensywne dysponować stabilizowaną wartością prądu. Dla porównania
prace nad zwiększeniem mocy jednostkowej diod. Stąd naj- - wszystkie żarówki wolframowe bywają z reguły zasilane
częściej praktykowane składanie diod w grupy umożliwia mniej lub bardziej stabilizowanym napięciem i są zasadniczo
zwiększanie, skupianie, rozpraszanie i formowanie żądanego łączone równolegle.
strumienia świetlnego. Pewną komplikację stanowi tu oko- Nadal wysokie są ceny rynkowe lamp LED w przeliczeniu
liczność, że światło diod LED nie może być formowane za po- na 1 W pobieranej mocy w porównaniu z żarówkami wolfra-
mocą reflektorów czy odbłyśników, a jedynie za pomocą mowymi. Można się spodziewać, że do 2030 r. ceny te zrów-
soczewek, zwykle tworzących całość z korpusem diody. So- nałyby się, gdyby nie doszło do oczekiwanego wcześniejszego
czewki te są w stanie ogniskować strumień generowany przez nakazu likwidacji z
ródeł żarowych ze względu na nieuniknione
diodę w zakresie od kilku do ponad stu stopni kątowych. Po- światowe oszczędności energetyczne. Wprowadzenie takiego
wyższe cechy w znacznym stopniu rzutują na kształt, kon- nakazu jest wysoce prawdopodobne w świetle już teraz for-
strukcję i rozmiary oświetleniowej lampy LED. mułowanych wytycznych ze strony UE. Ponadto z uwagi na
Główne zalety oświetlenia diodowego to: wysoka spraw- generalną przewagę pozytywnych cech lamp LED już obec-
ność przetwarzania energii elektrycznej na świetlną, bardzo nie można mieć pewność co do szerokiego przyszłościowego
długa żywotność i duża niezawodność w porównaniu z lam- ich rozpowszechnienia.
pami wolframowymi. Duża jest łatwość regulacji jasności, co
z kolei ułatwia modelowanie i kompozycję barwy oświetlenia, Zestawienie porównawcze z
ródeł światła
począwszy od złożonej białej po czyste oddzielne trzy żarowych i elektroluminescencyjnych
składowe, jeżeli dysponuje się diodami o trzech kolorach, tzn.
R, G lub B. Diody LED charakteryzują się poza tym bardzo Jak zaznaczono wcześniej, celem niniejszej pracy jest doko-
małą bezwładnością świetlną, ok. miliona razy mniejszą od nanie porównań wad i zalet omawianych głównych z
ródeł
bezwładności lamp wolframowych. Cecha ta umożliwia two- światła, zarówno w wykonaniach aktualnych jak i przyszłoś-
rzenie całych połaci ekranów świetlnych dla celów telewizyj- ciowych. W tab. przedstawiono pewne interesujące dane po-
nych, reklamowych lub informacyjnych. Diody LED są odporne równawcze, charakterystyczne dla obu grup z
ródeł i nie tylko.
230 ELEKTRONIKA 11/2008
Dane aktualne i prognozy rozwoju z
ródeł światła (za zezwoleniem OIDA)
Technologie/lata
SSL-LED SSL-LED SSL-LED SSL-LED Systemy Systemy
2002 2007 2012 2020 żarowe fluorescencyjne
Parametry
Wydajność świetlna (lm/W) 25 75 150 200 16 85
Trwałość (tys. godz) 20 > 20 > 100 > 100 1 10
Strumień świetlny (lm/lampę) 25 200 1000 1500 1200 3400
Moc pobierana (W/lampÄ™) 1 2.7 6.7 7.5 75 40
Koszt 1 lm ($/klm) 200 20 < 5 < 2 0,4 1,5
Koszt 1 lampy ($/lampÄ™) 5 4 < 5 < 3 0,5 5
Indeks odtwarzania barwy (CRI) 75 80 > 80 > 80 95 75
Obszary zastępowania dotychcza- z
ródła mało- z
ródła z
ródła fluo-
wszelkie - -
sowych z
ródeł światła strumieniowe żarowe rescencyjne
Oświetlenie typu żarowego jest znane i szeroko stoso- we wspólnej obudowie wraz z typowym cokołem żarówko-
wane od wielu dziesięcioleci i związane z nim problemy tech- wym, również przeznaczone do zasilania z sieci 110& 230 V
niczne i technologiczne zostały już całkowicie opanowane. prądu przemiennego. Lampy te były oznaczone i reklamo-
Żarówki są powszechnie używane, a ich rynkowe ceny są nie- wane jako cechujące się zbliżoną jasnością, pierwsza o mocy
zwykle niskie. Doprowadzenie do takiego stanu rzeczy i po- znamionowej 10 W, stanowiąca odpowiednik żarówki wolfra-
ziomu wiedzy wymagało wieloletnich wysiłków i doświadczeń, mowej o mocy 60 W, druga o poborze mocy 8 W, stanowiąca
tym bardziej, że oświetleniowe własności z
ródła są ściśle po- odpowiednik żarówki 40 W. Interesującą cechą obu lamp LED
wiązane z czułością ludzkiego oka. Na rys. 1. przedstawiono była uniwersalność napięcia zasilania w przedziale
względną spektralną przeciętną czułość oka ludzkiego za po- 120& 230 V napięcia sieci. Przeprowadzone pomiary inten-
mocą dwóch charakterystyk, jednej dla światła dziennego (Vl) sywności świecenia w tak szerokim zakresie wykazały jej
i drugiej dla warunków nocnych (V )[1]. praktyczną niezmienność, co korzystnie świadczy o jakości
miniaturowego stabilizatora prÄ…du lamp LED, umieszczonego
wewnątrz nasady cokołu każdej z lamp. Obie lampy były pro-
duktami firmy Brilliance Technologies Co. Ltd (rys. 2).
Charakterystyki rozkładu natężenia światła przedstawione
na rys. 3 i 4, zmierzone na płaskiej powierzchni z odległości
0,85 m wykazują w przybliżeniu takie samo natężenie w ob-
szarze centralnym, wielkością nie przekraczającym rozmia-
rów książki. Komentarze wydają się tu zbędne, bo kąt
przestrzenny emisji Å›wiatÅ‚a żarówki, bliski 360°, jest niepo-
równywalnie większy, niż w przypadku lamp LED. Jedynie
specjalna konstrukcja lampy LED o rozmieszczeniu wielu diod
na podłożu montażowym o kształcie małej kuli mogłaby w tym
względzie dorównać żarówce. Podobnie i charakterystyki kie-
runkowe lamp wolframowej (rys. 5) oraz LED 10 W (rys. 6.)
Rys.1. Względna czułość spektralna oka ludzkiego
są całkowicie różne, chociaż każda z nich może znalez
ć
Fig.1. The relative spectral sensitivity of a human eye
osobne zastosowania w razie konkretnej potrzeby. Warto
Ograniczenie żywotności lamp żarowych wynika głównie
z wyparowywania wolframu w wysokiej temperaturze eks-
ploatacji. Wynoszą one w przypadku próżni 2500K, a nawet
2700K przy zastosowaniu atmosfery gazów obojętnych. To
wyparowywanie zatem jest powodem dwukrotnego skrócenia
żywotności włókna wolframowego oraz trzykrotnego jej
wydłużenia w przypadku odnośnej zmiany napięcia zasi-
lajÄ…cego w granicach Ä…10%.
Część doświadczalna
Do badań dla przykładowych celów porównawczych użyto
trzech z
ródeł światła. Jednym była popularna rynkowa wersja
wolframowej żarówki 230 V 60 W, a drugim i trzecim lampy
Rys. 2. Lampy LED o uniwersalnym zasilaniu sieciowym [2,3]
złożone z 9. oraz 3. zgrupowanych diod LED, zmontowanych Fig. 2. Universally AC mains powered LED lamps
ELEKTRONIKA 11/2008 231
Rys. 3. Rozkład natężenia światła żarówki wolframowej 60 W
Rys. 6. Charakterystyka kierunkowa lampy LED 10 W
Fig. 3. Light intensity distribution of a 60 W tungsten bulb
Fig. 6. A 10 W LED lamp s directional characteristics
Rys. 4. Rozkład natężenia światła lampy LED 10 W
Rys. 7. Charakterystyka kierunkowa lampy LED-owej 8 W
Fig. 4. Light intensity distribution of a 10 W LED lamp
Fig. 7. An 8 W LED lamp s directional characteristics
Rys. 5. Charakterystyka kierunkowa żarówki wolframowej 60 W Rys. 8. Rozkład natężenia światła lampy LED-owej 8 W
Fig. 5. A 60 W tungsten bulb s directional characteristics Fig. 8. Light intensity distribution of an 8 W LED lamp
232 ELEKTRONIKA 11/2008
Rys. 9. Poglądowy wykaz intensywności oświetlenia w zależności
od odległości dla lampy LED 40 W/8 W
Fig. 9. Demonstrative list of light intensities as a function of the dis-
tance from the LED lamp
zwrócić uwagę, że trójdiodowa 8 W wersja lampy LED
o kształcie najbardziej zbliżonym do żarówki tradycyjnej wy- Rys. 11. Wykresy widma lamp żarowej 60 W i LED 60 W/10 W
Fig. 11. Spectrum characteristics of a 60 W tungsten lamp and a 60
kazuje już daleko posunięte podobieństwo charakterystyki
W/10 W LED lamp
kierunkowej (rys. 7.) do tradycyjnej (rys. 5.), przy rozkładzie
intensywności oświetlenia uwidocznionym na rys. 8. Na rys. 9.
przedstawiono poglądowy wykaz intensywności w funkcji od- Przebiegi widm emitowanych przez lampy wolframową
ległości od lampy dla wyboru różnych barw. i LED-owe zarejestrowano z pomocą spektrometru typu SPM-
12-1. Wprawdzie typowe widma światła żarowego i  ciepłego
białych lamp LED różnią się wyraz
nie, to badane uśrednione
wyniki subiektywnych ocen z pomocÄ… oka ludzkiego sÄ… bar-
dzo podobne, jak to zresztÄ… potwierdza producent lamp LED.
Wnioski
Przedstawione trzy lampy, tradycyjna i dwie diodowe LED
różnią się pod wieloma względami. Obszary oświetlone z za-
pewnieniem takiej samej intensywności są kilkakrotnie więk-
sze w przypadku żarówek wolframowych, kilkakrotnie większy
jest jednak pobór energii zasilania. Z kolei porównywane
lampy LED są - jak na razie - ok. 100 razy droższe niż
żarówki, charakteryzują się ok. 40 razy dłuższą żywotnością
i niezawodnością, stosunkowo małym kątem stożka światła,
znacznie lepszymi własnościami w zakresie ochrony przeciw
pożarowej oraz ok. milion razy mniejszą bezwładnością
świetlną. Wszystkie te czynniki winny być już obecnie wszech-
Rys. 10. Wykres widma typu  ciepła biel lampy LED 40 W/8 W
stronnie rozważane przy projektowaniu oświetlenia. Pomimo
Fig. 10. LED 40 W/8 W lamp s spectrum characteristics of the  hot
istniejÄ…cych w dobie dzisiejszej jeszcze pewnych niedostat-
white type
ków lamp LED jest niemal pewne, że w końcu to LED staną
Widoczne wyraz
ne granice kątowe wiązki światła ograni- się z
ródłami światła dnia jutrzejszego, chociażby z powodów
czają zastosowania lampy do oświetlania powierzchni lub ekologicznych i nieuniknionych światowych ograniczeń ener-
przedmiotów o określonych rozmiarach, co ma swoje zalety getycznych.
i wady. Przebieg widma (rys. 10 i 11.) choć znacznie mniej
równomierny, niż w lampach żarowych nie budzi zastrzeżeń Literatura
poza przypadkami szczególnych wymagań w tym względzie.
[1] Light Emitting Diodes (LEDs) for General Illumination An Oida
Dużymi zaletami badanych typów lamp LED-owych jest gwa-
Technology Roadmap Update 2002, website http://lighting.san-
rantowana żywotność 50 tys. godzin, niezawodność bez-
dia.gov/lightingdocs/OIDA_SSL_LED_Roadmap_Full.pdf
cenna w niektórych przypadkach oraz niska temperatura [2] Witryna internetowa: http://www.trim-pot.com.pl
[3] Witryna internetowa: http://www.brilliance-led.com/
obudowy, nie przekraczajÄ…ca 60°C.
ELEKTRONIKA 11/2008 233