Apšvietimo technologijų tyrimų grupė

Grupės vadovas: dr. Pranciškus Vitta

Telefonas: (8 5) 223 4474
El. paštas:

Apšvietimo tyrimų grupė sudaryta iš Vilniaus universiteto mokslininkų, jaunųjų tyrėjų ir studentų. Grupė įkurta bendradarbiaujant VU Taikomojų mokslų institutui su Matematikos ir informatikos fakultetu. Grupei vadovauja prof. habil. dr. Artūras Žukauskas kartu su prof. Rimantu Vaicekausku.
Apšvietimo tyrimų grupės tikslas yra skatinti pasaulinio lygio mokslinius tyrimus kietakūnio apšvietimo srityje. Grupė dirba šviestukų (angl. light-emitting diode – LED) ir jų sistemų tyrimų, optimizavimo, charakterizavimo bei kitose kietakūnio apšvietimo nišinių taikymų tematikose. Grupė orientuojasi į šviestukų telkinių ir jų sistemų optimizavimą varijuojant spektrinės galios skirstinius. Turima mokslinė ir programinė įranga leidžia visapusiškai modeliuoti ir optimizuoti optines, elektrines bei šilumines šviestukų ar jų sistemų savybes. Naujausios temos apima apšvietimo sistemų bendrajam apšvietimui spalvinių parametrų tyrimus naudojant patentuotus algoritmus su valdoma spalvine kokybe. Kiti kietakūnio apšvietimo tyrimai ir technologinė plėtra yra vykdoma augalų auginimo optimizavimo, žmogaus biologinio laikrodžio (cirkadinio ritmo) derinimo dirbtiniu apšvietimu, fotochemiškai jautrių objektų išsaugojimo neprarandant spalvinių charakteristikų ir panašiomis temomis. Taip pat grupė dirba su lauko apšvietimo sąlygų parinkimu esant žemos apšvietos sąlygomis (gatvių apšvietimas).

Taikomųjų mokslų institutas
Vilniaus universitetas
Saulėtekio al. 3, 10222 Vilnius
Lietuva
Telefonas: (8 5) 223 4474
El. paštas:

Tematikos

Siūlomos paslaugos verslo ir mokslo partneriams:
1. Šviesos šaltinių (lempučių, šviestukų ir t.t.) tyrimai:
a) šviesinis ir spindulinis srautai;
b) spalvinės koordinatės;
c) spalvų atgavos įvertinimas naudojant CIE CRI (Ra);
d) spalvinės kokybės įvertinimas naudojant statistinį metodą;
e) optinių elementų efektyvumo;
f) goniometriniai matavimai;
g) apšviečiamų paviršių skaisčio (cd/m2) ir apšvietos (lx);
h) gatvių apšvietimo tyrimai pagal LST-EN-13201-3 standartą.
2. Kietakūnių šviesos šaltinių spektrinės galios skirstinio optimizavimas:
a) šviesinis našumas (lm/W);
b) spindulinis efektyvumas;
c) spalvų atgava (CRI, GAI, CQS, statistinis metodas);
d) susietoji spalvinė temperatūra (CCT);
e) cirkadinio poveikio faktorius;
f) fotocheminė žala;
g) augalų apšvietimas;
h) dvichromatiniai, trichromatiniai ir tetrachromatiniai šviestukų telkiniai;
3. Optinių elementų skaitmeninis modeliavimas ir optimizacija naudojant Monte Carlo spindulių sekimo programine įranga.
4. Šviestukų ir jų sistemų šiluminių charakteristikų tyrimai:
a) nuotolinis šviestukų sandūros temperatūros matavimas;
b) šiluminė varža;
c) temperatūros pokyčio trukmės matavimai;
d) Šiluminių sistemų tyrimai naudojant greitą ir aukštos raiškos šiluminį vaizdavimą.
5. Šilumos perdavimo optoelektroninėse ir elektroninėse sistemose skaitmeninis modeliavimas.
6. Šviestukų ir jais paremtų sistemų elektriniai tyrimai:
a) efektyvumas (%);
b) galios faktorius, aukšto dažnio harmoniniai iškraipymai ir kiti kintamos įtampos parametrai;
c) temdymo algoritmų tyrimai (nuolatinė srovė, impulso pločio ar dažnio moduliacija bei kt.).
7. Pagreitinti optoelektronikos ir jų sistemų testai klimato kameroje.
8. Nišinių šviesos šaltinių su unikalia spalvine kokybe skaitmeninis modeliavimas ir optimizavimas.
9. Nišinių kietakūnio šviesos šaltinių projektavimas ir prototipavimas (šiltnamiams, prekybiniam apšvietimui, menui ir kt.).
10. Sistemų su mikrovaldikliais ir nuotoliniu valdymu kūrimas, projektavimas ir prototipavimas (PLC, IR, Zigbee ar Wi-Fi).
11. Giliu UV (>230 nm) žadinamų fluorescencinių detektorių kūrimas.
12. Konsultavimas kietakūnio ar kito apšvietimo visais klausimais.

Grupės nariai

 

Tel.

El. paštas

Kab.  
Grupės vadovas:        
Dr. Vitta Pranciškus

(8 5) 223 4474

A204

P. Vitta 

Mokslo darbuotojai:

       
Aponienė Kristina
Jaunesnioji mokslo darbuotoja
       
Buchovec Irina
Jaunesnioji mokslo darbuotoja
       
Dr. Lukšienė Živilė
Vyriausioji mokslo darbuotoja
       
Prof. Vaicekauskas Rimantas
Vyriausiasis mokslo darbuotojas

(8 5) 219 5014

rimantas.vaicekauskas@mif.vu.lt

Didlaukio 47, Vilnius,
508 kab.

Rimantas Vaicekauskas 
         
Dr. Novičkovas Algirdas
Mokslo darbuotojas

(8 5) 223 4475

A205

 
Doktorantai:        
Petrulis Andrius
(8 5) 223 4475 A205 Andrius Petrulis 
Zabiliūtė - Karaliūnė Akvilė
(8 5) 223 4475 A205  Zabiliūtė Karaliūnė Akvilė

Bendradarbiavimas

Psichofizinikiai tyrimai
Dr. Rytis Stanikūnas, Dr. Algimantas Švegžda
Bendrosios psichologijos katedra, VU


Neorganinių fosforų gamyba zolių – gelių metodu
Prof. Aivaras Kareiva
Neorganinės chemijos katedra, VU


Išmanios apšvietimo technologijos
Prof. Michael Shur
Elektros, kompiuterių ir sistemų inžinerijos departamentas, Rensselaer politechnikos institutas, JAV


Gilaus UV šviestukai ir taikymai
Dr. Remis Gaska
Sensor Electronic Technology, Inc. JAV

Vystomi projektai

1. MESOLED
Prekiniai balti šviesos diodai (šviestukai) yra optimizuoti fotopiniam (dieniniam) akies spektriniam jautriui, kuris pasireiškia kuomet vidutinis aplinkos skaistis yra didesnis nei 10 cd/m^2. Tuo tarpu prieblandos sąlygomis (0,1-3 cd/m^2), kurios yra būdingos lauko (gatvių, kelių, landšafto) apšvietimui, akies spektrinis jautris yra kitoks ir priklauso nuo skaisčio (mezopinis), todėl įprastų baltų šviestukų generuojama šviesa tampa mažiau veiksminga. Projektas MesoLED yra skirtas naujai energiją tausojančiai lauko apšvietimo technologijai. Projekto tikslas yra kietakūnio baltos šviesos šaltinių optimizavimas mezopinio akies jautrio atžvilgiu ir tokių šaltinių kūrimas. Projekto vykdymo metu skaitinio optimizavimo būdu bus rasti didžiausio šviesos veiksmingumo spektrinės galios skirstiniai įvairioms spalvinėms temperatūroms, sudaryti iš dviejų, trijų ir keturių spalvinių. komponentų, esant mezopiniams aplinkos skaisčiams. Remiantis optimizavimo rezultatais bus sumodeliuoti, sukurti, ir patentuoti šie didelio našumo mezopiniai šviesos šaltiniai: trijų spalvotų šviestukų telkinys; dalinės konversijos fosfore šviestukas; visiškos konversijos fosfore šviestukas. Naudojant sukurtus šviestukų telkinius, bus rastos žinomų mezopinės regos modelių galiojimo ribos remiantis reakcijos trukmės, kontrasto bei spalvų skyrimo laboratoriniais tyrimais. Taip pat bus sumodeliuotas, sukurtas ir patentuotas kietakūnis tolygiai derinamo spektrines galios skirstinio šviesos šaltinis, galintis generuoti metamerinius spektrinius derinius su skirtingu mezopiniu šviesos veiksmingumu. Naudojant derinamą šaltinį realiomis lauko sąlygomis, subjektyvaus pasirinkimo būdu bus rasti spalviniai deriniai, kurie yra patraukliausi saugumo jausmo ir estetinio vertinimo atžvilgiu. Projekto įgyvendinimu ketinama skatinti technologiškai pranašios apšvietimo pramonės radimąsi ir naujos kartos energiją taupančių gatvių ir kelių apšvietimo sistemų diegimą Lietuvoje.
2. TIMKAT

Kietakūniai šviesos šaltiniai atveria naujas galimybes meno kūrinių apšvietimo srityje. Puslaidininkinių šviestukų spinduliuotė pasižymi griežtai apibrėžtu spektrinės galios skirstiniu (neturinčiu ultravioletinės ir infraraudonosios komponenčių) ir tausojamai veikia apšviečiamus meno kūrinių pigmentus ir kitas medžiagas. Be to, naudojant išmaniuosius baltų ir spalvotų šviestukų telkinius, galima valdyti apšvietimo spalvinę temperatūrą ir spalvų atgavos kokybę – imituoti įvairias apšvietimo sąlygas (blausią, ryškią, dirbtinę ir natūralią šviesą), sodrinti dėl pigmentų senėjimo išblukusias spalvas ir individualiai koreguoti meno kūrinio spalvinę išraišką. Kuriama meno kūrinių sumanaus apšvietimo technologija pasinaudos ankstesnio mokslinio projekto MIP-73/2010, nustačiusio valdomos spalvinės kokybės šaltinių kūrimo gaires, moksliniais rezultatais. Sukurtą apšvietimo įrenginio prototipą, kuris įgyvendins efektyvų ir tausojantįjį apšvietimą, leidžiantį dalinai atstatyti laiko paveiktą kūrinio spalvų paletę, numatyta išbandyti Nacionaliniame M. K. Čiurlionio dailės muziejuje, demonstruojant pasirinktą M. K. Čiurlionio paveikslą. Subjektyvaus meninės išraiškos vertinimo tyrimų pagrindu numatoma sukurti keturspalvio šviesos šaltinio, sumontuoto standartinės lemputės korpuse, prototipą ir pasiūlyti jį pramonei.

 

Naujausios publikacijos

1. A. Žukauskas, R. Vaicekauskas, A. Tuzikas, A. Petrulis, R. Stanikūnas, A. Švegžda, P. Eidikas, and P. Vitta, "Firelight LED source: Toward a balanced approach to the performance of solid-state lighting for outdoor environments," IEEE Photonics J. 6(3), Art. No 8200316, p. 16, 2014.
2. A. Tuzikas, A. Žukauskas, R. Vaicekauskas, A. Petrulis, P. Vitta, and M. Shur, "Artwork visualization using a solid-state lighting engine with controlled photochemical safety," Opt. Express 22(14), pp. 16802–16818, 2014.
3. V. Viliūnas, H. Vaitkevičius, R. Stanikūnas, P. Vitta, R. Bliumas, A. Auškalnytė, A. Tuzikas, A. Petrulis, L. Dabašinskas, and A. Žukauskas, "Subjective evaluation of luminance distribution for intelligent outdoor lighting," Lighting Res. Technol. 46(4), pp. 421–433, 2014.
4. A. Zabiliūtė, S. Butkutė, A. Žukauskas, P. Vitta, and A. Kareiva, "Sol-gel synthesized far-red Cr-doped garnet phosphors for phosphor-conversion LEDs that meet the photomorphogenetic needs of plants," Appl. Opt., vol. 53, no. 5, pp. 907–914, 2014.
5. A. Zabiliūtė, R. Vaicekauskas, P. Vitta, and A. Žukauskas, "Phosphor converted LEDs with low circadian action for outdoor lighting," Opt. Lett., vol. 39, no. 3, pp. 563–566, 2014.
6. A. Žukauskas, R. Vaicekauskas, P. Vitta, A. Zabiliūtė, A. Petrulis, and M. Shur, "Color rendition engineering of phosphor-converted light-emitting diodes," Opt. Express, vol. 21, no. 22, pp. 26642–26656, 2013.
7. A. Liu, A. Tuzikas, A. Žukauskas, R. Vaicekauskas, P. Vitta, and M. Shur, "Color preferences revealed by statistical color rendition metric," Proc. SPIE, vol. 8835, art. no. 883508, 8 p. ,2013.
8. A. Liu, A. Tuzikas, A. Žukauskas, R. Vaicekauskas, P. Vitta, and M. Shur, "Cultural preferences to color quality of illumination of different artwork objects revealed by a color rendition engine," IEEE Photonics J., vol. 5, no. 4, art. no. 6801010, 10 p., 2013.
9. A. Žukauskas and R. Vaicekauskas, "Colour rendering of solid-state sources of light under mesopic conditions," Proc. AIC Colour 2013. 12th Congr. Int. Colour Assoc., vol 4, ed. By L. MacDonald, S. Westland, and S. Wuerger, pp. 1737–1740, 2013.
10. A. Žukauskas, R. Vaicekauskas, P. Vitta, and M. Shur, "Resolving the ambiguity of colour fidelity indices," Proc. AIC Colour 2013. 12th Congr. Int. Colour Assoc., vol 3, ed. By L. MacDonald, S. Westland, and S. Wuerger, pp. 1129–1132, 2013.
11. A. Tuzikas, A. Liu, A. Žukauskas, R. Vaicekauskas, P. Vitta, A. Petrulis, and M. S. Shur, "Displaying artwork with tunable colour quality," Proc. AIC Colour 2013. 12th Congr. Int. Colour Assoc., vol 1, ed. By L. MacDonald, S. Westland, and S. Wuerger, pp. 43–46, 2013.
12.A. Žukauskas, D. Meškauskas, V. Jakštas, and P. Vitta, "Negative differential photovoltage in a biased heterojunction," Appl. Phys. Lett., vol. 102, no. 7, art. no. 073505, 3 p., 2013.

Laboratorijos

Prototipavimo įrangos komplektas kietakūnio apšvietimo moksliniams tyrimams ir technologinei plėtrai

Trijų laisvės laipsnių frezavimo staklės atlieka mechaninių dalių gamybą. Galima frezuoti erdvines figūras iš medžio, plastikų ar aliuminio. Mechaninis tikslumas 2 µm. Frezavimo galvutės mažiausias diametras 0,2 mm.
Paviršinio montažo komponentų užnešimo litavimui įranga leidžia paruošti mažus kiekius prototipų gamybai. Paviršinio montažo komponentų litavimo įranga šviestukų ir elektronikos komponentų litavimui.

Set of equipment for prototyping and RD of Solid-state lighting systems 
Šviesos šaltinių elektrinių ir optinių parametrų tyrimo įrangos komplektas

Sukomplektuota mokslinė įranga šviesos šaltinių charakterizavimui. Ši įranga tinkama kietakūnių šviesos šaltinių tyrimui, tačiau pritaikoma ir įprastiems šaltiniams. Optinių srauto matavimas Labsphere įranga nuo 0,2 iki 11000 lm.
Goniometriniai matavimai ir IES ar kitų bylų kūrimai užtikrinimas su 0,5 laipsnių erdvine skyra ir bendru 5 proc. tikslumu.
Skaisčio (0,0001 - 200000 cd/m²) 4 proc tikslumo ir spalvinių koordinačių +/- 0,005 Duv tikslumo matavimai su Instrument systems įranga.
Šiluminių parametrų tyrimas su termovizoriumi naudojant aukštą raišką ir. Esant poreikiui, stambaus plano lęšius (skyra <1mm, temperatūros diapazonas 20 –120°C);
DC ir AC elektrinių parametrų tyrimai (tiesioginė srovė ir įtampa, galia, galios faktorius, aukštos dažnio harmoniniai iškraipymai ir kt.). Matuojamos sritys: 0,01-20 A, 0-500 V, 15Hz-10kHz

Set of equipment for investigation of optical electrical and thermal properties of light sources