Наскільки ефективні світлодіоди?

Як правило, я бачу ефективність, пов'язану з люменами на ватт, але яка реальна типова ефективність світлодіодів з точки зору електричної енергії на оптичну енергію? Які конверсії застосовуються?

Щоб зрозуміти речі, давайте визначимося, про що ми говоримо.

Є два терміни, які доволі часто змішуються:

• Світлова ефективність:

Ефективність світла - це безрозмірна величина, яка виходить із світлової ефективності. Це просто коефіцієнт світної ефективності джерела і максимально можлива світлова ефективність випромінювання.

• Світлова ефективність:

Це значення, яке ви бачите частіше. Зазвичай він має одиницю просвіту на ват. І дає світловий потік на потужність, що є корисною кількістю, щоб побачити, скільки світла ми отримаємо при даній потужності.

І з цим ми повинні бути трохи обережними. Тому що потужність може бути випромінюючим потоком джерела або електричною потужністю. Таким чином, першу можна назвати світловою ефективністю випромінювання, а останню - світловою ефективністю джерела або загальною світловою ефективністю.

Тепер виникає проблема, що ми не можемо бачити всі кольори однаково добре. А просвітки насправді зважуються на основі відгуку нашого ока:

_{^{Публічний домен, посилання}}

Отже, за допомогою цього ви можете створити деякі значення верхніх меж (на основі переосмислення одиничної кандели ). Це була б світлива ефективність випромінювання .

Які є:

• Зелене світло при 555 нм: 683 лм / Вт
• Максимум для CRI = 95 при 5800 К: 310 лм / Вт (на основі усічених радіаторів чорного корпусу)
• Максимум для CRI = 95 при 2800 К: 370 лм / Вт

Детальніше дивіться тут .

Якщо знизити індекс кольоропередачі (CRI), ви можете досягти більш високих значень. Але не вище 683 лм / Вт.

То наскільки ефективні світлодіоди?

Тут ми маємо значення світлової ефективності джерела .

Ну є гонка ефективності. Кри розмістила прес-реліз із лабораторним світлодіодом 303 lm / W при 5150K. ІРІ не згадувалося, я думаю, що вона нижча за 95, але, виходячи з даних, наведених вище, схоже, що вона мала б світлову ефективність приблизно від 80% до 90%.

Звичайно, ваш середній доступний світлодіод має менше. 100 лм / Вт становитиме близько 25% до 30%, а нові мікросхеми потужністю 200 л / Вт, оголошені нещодавно (станом на серпень 2017 року), сягатимуть 50% до 60%.

Зауважте, що вищезазначене стосується фотопічного зору (денного бачення), все змінюється зі скотопічним зором, але це зазвичай не так цікаво.

Якщо ви дійсно хочете потрапити в кишки цього, вам доведеться взяти спектр світлодіода і з'ясувати, який найвищий теоретичний максимум для цього спектру (на основі кривої зважування), і тоді ви можете обчислити значення.

Оскільки кожен світлодіод має різний спектр, важко отримати ці дані легко.

_{^{Я сподіваюся, що я тут не помилився, тому що я завжди вважаю тему трохи заплутаною незалежно від того, скільки разів я її переглядаю.}}

Як зазначається в коментарях, це залежить.

Старі світлодіоди часто мають менший ККД, ніж нові.

Деякі лампочки мають більш ефективну електроніку для перетворення напруги мережі в напругу постійного струму, необхідні для світлодіодів.

Але для даної світлодіодної лампочки ви можете оцінити, як часто кількість енергії, необхідної для розжарювання (з аналогічною кількістю виходу світла), друкується на коробці. За даними Вікіпедії, середня ефективність лампочки розжарювання становить 2,2%.

Візьмемо для прикладу світлодіодну лампочку Ikea "LEDARE" E-27 600 люменом:

Еквівалентна потужність для лампи розжарювання: 48 Вт Фактична використана потужність: 8,6 Вт

Це означає, що ця лампочка стверджує, що вона становить 48 / 8,6 = 5,6

в рази ефективніше, ніж лампа розжарювання, що призведе до:

5,6 * 2,2% = ефективність 12,3%.

Для цього світильник Ikea Ledare.

Зауважте, що це загальна сума efficiency so the efficiency of the electronics times the efficiency of the LEDs themselves.

Правильна електроніка світлодіодних драйверів повинна мати ефективність 85 - 99% (це моя особиста здогадка!), Тож фактична ефективність світлодіодів буде трохи вище 12,3%, яку я щойно підрахував.

Це припущення, що всі цифри, які надає Ikea, правдиві, звичайно.

Вам потрібно 1/683 Вт потужності, щоб генерувати 1 просвіт світла. Це означає, що ефективність десь близько 12%. Це так:

По-перше, припустимо, що у нас є світло, яке випромінює однаково у всіх напрямках. За визначенням, 1 канделя є 1/683 Вт (550 нм монохроматичне світло). 1 кандела випромінює на 1 стерадіанський кут, що становить 1/4π (8%) площі поверхні всієї сфери. Отже, вам потрібно 4π / 683W для виробництва 1 канделя в усіх напрямках, а загальний світловий потік - 4π = 12,6 lm.

Яка потужність дорівнює 1 лм? Ви отримуєте це діленням 4π / 683W на 4π, а кінцевий результат (4π / 683W) / 4π = 1 / 683W. По суті, вам потрібно 1/683 Вт потужності, щоб створити світловий потік 1 просвіту (1 / 4π = 0,08 канделя на всі 1 куточки стерадіана).

Використовуючи приведену вище фігуру, вам потрібно 900 разів 1/683 Вт = 1,32 Вт для отримання 900 люменного світлового потоку.

Моя справжня лампочка, придбана в місцевому магазині, штатом 900 лм та 11 Вт електроенергії. Я припускаю, що воно випромінює світло однаково в усі сторони. За попередніми показниками електрична ефективність лампочки становить 1,32 Вт / 11 Вт = 0,12, що еквівалентно ККД 12%.