Estudio de las propiedades fotométricas de sistemas de iluminación de estado sólido en campo cercano y campo lejano

Resumen

El trabajo que aquí se expone tiene tres objetivos claramente diferenciados. El primer objetivo que se abordará en esta memoria será el diseño y construcción de un sistema de medida de la distribución de intensidad luminosa para fuentes basadas en tecnologías de estado sólido. El segundo objetivo consiste en desarrollar un procedimiento para interpolar la distribución angular de intensidad luminosa emitida por fuentes de estado sólido inorgánicas (LEDs), así como la determinación de propiedades ópticas asociadas a su emisión. Por último se plantea el problema del análisis de fuentes de estado sólido orgánicas (OLEDs) extensas. Después de un estudio bibliográfico de las fuentes de estado sólido se decidió construir un gonioespespectrofotómetro capaz de medir en configuración de campo cercano y campo lejano. Este gonioespespectrofotómetro nos permite obtener toda la información necesaria de la distribución angular de intensidad luminosa para elaborar un procedimiento válido para el estudio de estas fuentes, gracias a sus tres grados de libertad (ángulo polar (q), ángulo azimutal (j) y distancia (d)). El método desarrollado para los LEDs está soportado a través de una base bien conocida, como son los polinomios de Zernike. Esta serie de polinomios se presenta como la base más idónea para describir la distribución angular de intensidad luminosa, debido a que estos polinomios forman una base ortogonal y a que están definidos dentro de un círculo de radio unidad. El método consiste en un ajuste por mínimos cuadrados de los valores de intensidad luminosa con la base de los polinomios de Zernike. Como resultado del ajuste por mínimos cuadrados se obtienen unos coeficientes de peso que acompañan a cada uno de estos polinomios, los cuales describen la distribución angular de intensidad luminosa de la fuente. Una vez determinados los valores de cada uno de los coeficientes, éstos se utilizan para determinar propiedades ópticas de fuentes de estado sólido, (ángulo del haz, eje óptico, anisotropía, inhomogeneidad, lambertianidad y flujo total). El estudio de los OLEDs se hace a través de su distribución espacial de luminancia. Este estudio se hace usando la configuración de campo cercano mediante una cámara CCD con un filtro sintonizable. De este modo, se puede registrar cada una de las regiones de la fuente de estado sólido extensa, denominadas por nosotros “subfuentes”, en cada una de las longitudes de onda. Para su análisis se desarrolló una metodología que permite obtener toda la información espacial y espectral de la fuente mediante un conjunto de valores relativamente pequeño. La metodología desarrollada tiene la ventaja de que además de describir la fuente de estado sólido orgánica a partir de un conjunto de datos simplificados, puede determinar la iluminancia de una fuente sobre cualquier punto del espacio, de una forma mucho más rápida que el método de trazado de rayos utilizado en la actualidad por los programas de rendering.