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SISTEMA DE ILUMINACIÓN CONTROLADA PARA EVALUACIÓN
DE RENDIMIENTO
Alumno: Alberto López SernaTutor: Raúl Sánchez Reíllo
D e p a r t a m e n t o Te c n o l o g í a E l e c t r ó n i c aU N I V E R S I D A D C A R L O S I I I
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ÍNDICEPFC Sistema de iluminación controlada para evaluación de rendimiento
1. Presentación del proyecto.2. Objetivos principales.3. Introducción.4. Sistema diseñado.5. Mediciones y Resultados.6. Sistema de control.7. Conexionado posible. Situaciones críticas.8. Presupuesto.9. Conclusiones y Trabajos futuros.
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ÍNDICEPFC Sistema de iluminación controlada para evaluación de rendimiento
1. Presentación del proyecto.2. Objetivos principales.3. Introducción.4. Sistema diseñado.5. Mediciones y Resultados.6. Sistema de control.7. Conexionado posible. Situaciones críticas.8. Presupuesto.9. Conclusiones y Trabajos futuros.
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PRESENTACIÓN DEL PROYECTO
- Objetivo : Proyección sistema de iluminación para puesto de ensayos del “GUTI”.
- Emplazamiento: Avda. Gregorio Peces Barba nº 1 (Pol. Ind. Legatec), Leganés (Madrid).
- Laboratorio: 1.0.B.08.
1. PRESENTACIÓN DEL PROYECTO
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PRESENTACIÓN DEL PROYECTO
• Puesto de laboratorio
• Forma Prisma Jaula octogonal
• 3 Niveles
1. PRESENTACIÓN DEL PROYECTO
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ÍNDICEPFC Sistema de iluminación controlada para evaluación de rendimiento
1. Presentación del proyecto.2. Objetivos principales.3. Introducción.4. Sistema diseñado.5. Mediciones y Resultados.6. Sistema de control.7. Conexionado posible. Situaciones críticas.8. Presupuesto.9. Conclusiones y Trabajos futuros.
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OBJETIVOS PRINCIPALES Diseño barras de iluminación para aristas barra octogonal
Elección componentes
Alimentación barras de iluminación
Construcción barra prototipo
Funcionalidad y validez barra prototipo
Posible sistema de control y conexionado
Identificación posibles fallos
2. OBJETIVOS PRINCIPALES
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OBJETIVOS PRINCIPALES
FASES DE DESARROLLO DEL PROYECTO
2. OBJETIVOS PRINCIPALES
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OBJETIVOS PRINCIPALES
DIAGRAMA DE GANTT
2. OBJETIVOS PRINCIPALES
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ÍNDICEPFC Sistema de iluminación controlada para evaluación de rendimiento
1. Presentación del proyecto.2. Objetivos principales.3. Introducción.4. Sistema diseñado.5. Mediciones y Resultados.6. Sistema de control.7. Conexionado posible. Situaciones críticas.8. Presupuesto.9. Conclusiones y Trabajos futuros.
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3. INTRODUCCIÓN
3.1 Diodos LED
3.2 Comparativa diodos LED y power LED
3.3 Características power LED
3.4 Ventajas iluminación power LED
3.5 Eficiencia energética
3.INTRODUCCIÓN
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3. INTRODUCCIÓN
3.1 Diodos LED
3.2 Comparativa diodos LED y power LED
3.3 Características power LED
3.4 Ventajas iluminación power LED
3.5 Eficiencia energética
3.INTRODUCCIÓN
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3.1 DIODOS LED
Unión entre semiconductores P-N.
Primeros LED años 60 infrarrojo.
Primer LED espectro visible 1962.
Color depende del elemento del semiconductor (color monocromático).
3.INTRODUCCIÓN. DIODOS LED
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3.1 DIODOS LED
Semiconductores intrínsecos y extrínsecos .
Zona P (p.e Si-B)
Zona N (p.e Si-P)
3.INTRODUCCIÓN. DIODOS LED
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3. INTRODUCCIÓN
3.1 Diodos LED
3.2 Comparativa diodos LED y power LED
3.3 Características power LED
3.4 Ventajas iluminación power LED
3.5 Eficiencia energética
3.INTRODUCCIÓN
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3.2 COMPARATIVA DIODOS LED Y POWER LED3.INTRODUCCIÓN. COMPARATIVA DIODOS LED Y POWER LED
Power LED Voltaje >3 V Corriente 0,350 – 1 A
Diodos LED Voltaje 1-4 V Corriente 10-40 mA
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3.2 COMPARATIVA DIODOS LED Y POWER LED3.INTRODUCCIÓN. COMPARATIVA DIODOS LED Y POWER LED
Power LED Mayor luminosidad Mayor calentamiento
Diodos LED Menos potencia Menor luminosidad
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3. INTRODUCCIÓN
3.1 Diodos LED
3.2 Comparativa diodos LED y power LED
3.3 Características power LED
3.4 Ventajas iluminación power LED
3.5 Eficiencia energética
3.INTRODUCCIÓN
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3.3 CARACTERÍSTICAS POWER LED3.INTRODUCCIÓN. CARACTERÍSTICAS POWER LED
REGULACIÓNLUMINOSIDAD
Mediante señal modulada en anchura de pulsos (PWM)
Alimentación corriente constante
Conexión en serie
Voltaje varía en función power LED
Gran calentamiento
Tiempo de vida largo
Eficiencia energética
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3. INTRODUCCIÓN
3.1 Diodos LED
3.2 Comparativa diodos LED y power LED
3.3 Características power LED
3.4 Ventajas iluminación power LED
3.5 Eficiencia energética
3.INTRODUCCIÓN
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3.4 VENTAJAS ILUMINACIÓN POWER LED3.INTRODUCCIÓN.VENTAJAS ILUMINACIÓN POWER LED
Bajo consumo
Baja tensión
Baja temperatura (en función luminosidad)
Luz más brillante
Rapidez de respuesta (microsegundos)
Duración (50 veces más que una bombilla incandescente)
Amplia banda espectral
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3.4 VENTAJAS ILUMINACIÓN POWER LED3.INTRODUCCIÓN.VENTAJAS ILUMINACIÓN POWER LED
Comparativa sistemas de iluminación convencionales [The Lighting Education Institute]
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3. INTRODUCCIÓN
3.1 Diodos LED
3.2 Comparativa diodos LED y power LED
3.3 Características power LED
3.4 Ventajas iluminación power LED
3.5 Eficiencia energética
3.INTRODUCCIÓN
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3.5 EFICIENCIA ENERGÉTICA3.INTRODUCCIÓN. EFICIENCIA ENERGÉTICA
Reducción gasto energético (hasta 65%) Estabilidad de la red eléctrica (baja tensión) Sin polución lumínica Ausencia Hg ni Pb Reducción emisiones CO2 y SO2
[BBC (2007) Lights out for GE bulb factories][Coghlan, A. (2007)]
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ÍNDICE
PFC Sistema de iluminación controlada para evaluación de rendimiento
1. Presentación del proyecto.2. Objetivos principales.3. Introducción.4. Sistema diseñado.5. Mediciones y Resultados.6. Sistema de control.7. Conexionado posible. Situaciones críticas.8. Presupuesto.9. Conclusiones y Trabajos futuros.
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4. SISTEMA DISEÑADO
4.1 Restricciones y especificaciones
4.2 power LED
4.3 Driver
4.4 Alimentación
4.5 Lentes, parte térmica. Barra prototipo
4.SISTEMA DISEÑADO
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4. SISTEMA DISEÑADO
4.1 Restricciones y especificaciones
4.2 power LED
4.3 Driver
4.4 Alimentación
4.5 Lentes, parte térmica. Barra prototipo
4.SISTEMA DISEÑADO
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4.1 RESTRICCIONES Y ESPECIFICACIONES 4. SISTEMA DISEÑADO. RESTRICCIONES Y ESPECIFICACIONES
RESTRICCIONES Emitir luz en tres longitudes de onda Blanco incandescente, blanco puro/natural e infrarrojo Regular luminosidad y parpadeo (“flicker”) Orientación barras de iluminación
ESPECIFICACIONES nº barras Nivel 2 (superior): 8 barras Nivel 1 (medio): 5 barras Nivel 0 (inferior): 5 barras
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4. SISTEMA DISEÑADO
4.1 Restricciones y especificaciones
4.2 power LED
4.3 Driver
4.4 Alimentación
4.5 Lentes, parte térmica. Barra prototipo.
4.SISTEMA DISEÑADO
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4.2 POWER LED4. SISTEMA. DISEÑADO. POWER LED
Blanco incandescente (warm white)
W42182 Z-Power P4LED, SEOUL
SEMICONDUCTOR
Blanco puro (coolwhite)
N42182 Z-Power P4LED, SEOUL
SEMICONDUCTOR
Infrarrojo
H850120 H11A1ROITHNER
LASERTECHNIK
• Corriente de funcionamiento (If): 350 mA
• Potencia: 3,2 W
• Tensión de funcionamiento: 3,0 – 4,0 V (tensión típica 3,25 V)
• Ángulo de visión: 124º
• Corriente de funcionamiento (If): 350 mA
• Potencia: 4 W
• Tensión de funcionamiento: 3,0 – 4,0 V (tensión típica 3,25 V)
• Ángulo de visión: 127º
• Corriente de funcionamiento (If): 350 mA
• Potencia: 1 W
• Tensión de funcionamiento: 3,2 – 3,5 V (tensión típica 3,25 V)
• Ángulo de visión: 120º
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4.2 POWER LED4. SISTEMA. DISEÑADO. POWER LED
PCBTipo estrella, “star”
Medidas normalizadas
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4. SISTEMA DISEÑADO
4.1 Restricciones especificaciones
4.2 power LED
4.3 Driver
4.4 Alimentación
4.5 Lentes, parte térmica. Barra prototipo
4.SISTEMA DISEÑADO
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4.3 DRIVER4. SISTEMA. DISEÑADO. DRIVER
Alimentar tiras de 10- 9 powerLED
Regular luminosidad y parpadeo PWM
Suministrarcorriente y tensión suficiente (350 mA, 30 V)
DRIVER: KL 50-1000/KONLUX• Vout =32,5 V y Iout=350 mA.
• Conexión en serie de 10 hasta 16 LEDs.
• Control mediante PWM señal TTL (0 V=OFF, 5 V=ON).
• Ajuste por potenciómetro Iout de 50 mAhasta 1000 mA.
POTENCIÓMETRO
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4. SISTEMA DISEÑADO
4.1 Restricciones y especificaciones
4.2 power LED
4.3 Driver
4.4 Alimentación
4.5 Lentes, parte térmica. Barra prototipo.
4.SISTEMA DISEÑADO
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4.4 ALIMENTACIÓN4. SISTEMA. DISEÑADO. ALIMENTACIÓN
- FUENTE DE ALIMENTACIÓN CONMUTADA: MEAN WELL -modelo SP-320-36
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4.4 ALIMENTACIÓN4. SISTEMA. DISEÑADO. ALIMENTACIÓN
- Una fuente de alimentación conmutada por cada longitud de onda (3 fuentes de alimentación).
- 35 V de salida y 350mA x18 barras= 35 Vout – 6,3 A Iout
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4. SISTEMA DISEÑADO
4.1 Restricciones y especificaciones
4.2 power LED
4.3 Driver
4.4 Alimentación
4.5 Lentes, parte térmica, barra prototipo
4.SISTEMA DISEÑADO
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4.5 LENTES4. SISTEMA. DISEÑADO. LENTES, PARTE TÉRMICA, BARRA PROTOTIPO
LENTES
Lentes de PMMA marca CARCLO TECNICALPLASTICS - 10003/25
25º
REFLECTORES
Reflectores CARCLO TECNICAL
PLASTICS - 10003/25SERIE104xx (10434)
“PARA PCB TIPO STAR”
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4.5 PARTE TÉRMICA4. SISTEMA. DISEÑADO. LENTES, PARTE TÉRMICA, BARRA PROTOTIPO
CINTA KAPTON
- Resistente y permeable a altas temperaturas (hasta 400 º C).
- Excelente aislante eléctrico.
DISIPADORES
- Disminución voltaje y luminosidad por altas temperaturas.
- Aconsejable 6 cm cúbicos por W dispiado.
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4.5 BARRA PROTOTIPO4. SISTEMA. DISEÑADO. LENTES, PARTE TÉRMICA, BARRA PROTOTIPO
Barra Prototipo
- Tiras de 10-9 power LED por cada longitud de onda.- Driver para cada color.- Lentes y reflectores sin fijar.
Especificaciones construcción
- Montaje componentes con cinta Kapton.- 3 a 5 Disipadores por barra.- Posibilidad de orientar la luz
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4.5 BARRA PROTOTIPO4. SISTEMA. DISEÑADO. LENTES, PARTE TÉRMICA, BARRA PROTOTIPO
Orientación de iluminación
- 18 barras
Control de altura
- Barras niveles 0 y 1. Total:10 barras.
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ÍNDICE
PFC Sistema de iluminación controlada para evaluación de rendimiento
1. Presentación del proyecto.2. Objetivos principales.3. Introducción.4. Sistema diseñado.5. Mediciones y Resultados.6. Sistema de control.7. Conexionado posible. Situaciones críticas.8. Presupuesto.9. Conclusiones y Trabajos futuros.
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5. MEDICIONES Y RESULTADOS
- Espectro visible ojo humano 380 – 780 nm
5.MEDICIONES Y RESULTADOS
Comparativa espectros infrarrojo, blanco incandescente, blanco puro CON y SIN lente.
PWM 100% y f=1,100,1000 hz. 1 – 1,5 metros distancia espectrómetro.
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5. MEDICIONES Y RESULTADOS
Comparativa espectros COOL WHITE
5.MEDICIONES Y RESULTADOS
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5. MEDICIONES Y RESULTADOS
Comparativa espectros INFRARROJO
5.MEDICIONES Y RESULTADOS
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5. MEDICIONES Y RESULTADOS
Comparativa espectros WARM WHITE
5.MEDICIONES Y RESULTADOS
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ÍNDICE
PFC Sistema de iluminación controlada para evaluación de rendimiento
1. Presentación del proyecto.2. Objetivos principales.3. Introducción.4. Sistema diseñado.5. Mediciones y Resultados.6. Sistema de control.7. Conexionado posible. Situaciones críticas.8. Presupuesto.9. Conclusiones y Trabajos futuros.
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6. SISTEMA DE CONTROL
- 4 señales comunes (PWM, selección cada color).- 1 señal independiente por cada barra (18 señales
selección de barra).
6.SISTEMA DE CONTROL
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6. SISTEMA DE CONTROL
6.SISTEMA DE CONTROL
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ÍNDICE
PFC Sistema de iluminación controlada para evaluación de rendimiento
1. Presentación del proyecto.2. Objetivos principales.3. Introducción.4. Sistema diseñado.5. Mediciones y Resultados.6. Sistema de control.7. Conexionado posible. Situaciones críticas.8. Presupuesto.9. Conclusiones y Trabajos futuros.
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7. CONEXIONADO POSIBLEPosible CONEXIONADO sistema con LPC2129.
7. CONEXIONADO POSIBLE. SITUACIONES CRÍTICAS
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7. CONEXIONADO POSIBLEPosible CONEXIONADO alimentación 5V.
7. CONEXIONADO POSIBLE. SITUACIONES CRÍTICAS
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7. SITUACIONES CRÍTICAS4 señales comunes x 18 barras, problema “fanout”.
7. CONEXIONADO POSIBLE. SITUACIONES CRÍTICAS
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ÍNDICEPFC Sistema de iluminación controlada para evaluación de rendimiento
1. Presentación del proyecto.2. Objetivos principales.3. Introducción.4. Sistema diseñado.5. Mediciones y Resultados.6. Sistema de control.7. Conexionado posible. Situaciones críticas.8. Presupuesto.9. Conclusiones y Trabajos futuros.
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8. PRESUPUESTO
Coste material: lentes, reflectores, power LED, driver, fuentes de alimentación, chips lógica adicional, disipadores, LPC2129, cinta kapton y cableado……………TOTAL coste material: 7.820 €
Coste de personal Diseño, pruebas laboratorio (500 horas) y Documentación y memoria ( 150 horas)
….………………………………..……TOTAL coste de personal: 23.154,5 €
Presupuesto TOTAL ejecución:coste material + coste de personal = 7.820 € + 23.154,5 €
Coste TOTAL ejecución…………………..30.965, 5 €
8. PRESUPUESTO
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ÍNDICE
PFC Sistema de iluminación controlada para evaluación de rendimiento
1. Presentación del proyecto.2. Objetivos principales.3. Introducción.4. Sistema diseñado.5. Mediciones y Resultados.6. Sistema de control.7. Conexionado posible. Situaciones críticas.8. Presupuesto.9. Conclusiones y Trabajos futuros.
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9. CONCLUSIONES Y TRABAJOS FUTUROSCONCLUSIONES Validez longitud de onda power LED de barra prototipo. Posibilidad de controlar el sistema según especificaciones. Comportamiento deseado barra prototipo (PWM, alimentación, etc) Alimentación sistema completo adecuado. Es necesario tener muy en cuenta temperatura power LED.
9. CONCLUSIONES Y TRABAJOS FUTUROS
TRABAJOS FUTUROS Longitud cableado 18 señales selección de barra (caídas de
tensión). Programa completo lenguaje “c”, acorde a los ensayos futuros. Estudio compatibilidad e interferencias electromagnéticas.