Насколько эффективны светодиоды?

Обычно я вижу эффективность, связанную с люменами на ватт, но какова фактическая типичная эффективность светодиодов с точки зрения электрической энергии в оптической энергии? Какие преобразования применяются?

Чтобы прояснить ситуацию, давайте определим, о чем мы говорим.

Есть два термина, которые смешиваются довольно часто:

• Световая эффективность:

Световая эффективность - это безразмерная величина, которая получается из световой эффективности. Это просто коэффициент светоотдачи источника и максимально возможная светоотдача излучения.

• Световая эффективность:

Это значение, которое вы видите чаще. Обычно он имеет единицу люмен на ватт. И дает световой поток на мощность, что является полезным количеством, чтобы увидеть, сколько света мы получим при данной мощности.

С этим мы должны быть немного осторожны. Потому что мощность может быть лучистым потоком источника или электрической энергии. Таким образом, первый может быть назван световой эффективностью излучения, а второй световой эффективностью источника или общей световой эффективностью.

Теперь возникает проблема, что мы не можем видеть все цвета одинаково хорошо. И люмены на самом деле взвешены на основе реакции нашего глаза:

_{^{Public Domain, Ссылка}}

Таким образом, с этим вы можете создать некоторые значения верхних границ (на основе переопределения единицы candela ). Это будет световая эффективность излучения .

Которые:

• Зеленый свет при 555 нм: 683 лм / Вт
• Максимум для CRI = 95 при 5800K: 310 лм / Вт (на основе усеченных черных радиаторов)
• Максимум для CRI = 95 при 2800 К: 370 лм / Вт

Подробнее смотрите здесь .

Если вы снизите индекс цветопередачи (CRI), вы сможете достичь более высоких значений. Но не выше 683 лм / Вт.

Итак, насколько эффективны светодиоды?

Здесь мы имеем значения светоотдачи источника .

Ну, есть гонка эффективности. Кри опубликовала пресс-релиз с лабораторным светодиодом мощностью 303 лм / Вт при 5150K. CRI не был упомянут, я думаю, он ниже 95, но на основании приведенных выше данных кажется, что его световая отдача может составлять от 80% до 90%.

Конечно, ваш средний доступный светодиод имеет меньше. 100 лм / Вт будет составлять от 25% до 30%, а новые чипы 200 лм / Вт, анонсированные недавно (по состоянию на август 2017 года), достигнут 50–60%.

Обратите внимание, что вышесказанное относится к фотопическому зрению (дневному зрению), вещи меняются вместе со зрительным зрением, но обычно это не так интересно.

Если вы действительно хотите разобраться в этом, вам нужно взять спектр светодиода и выяснить, какой максимальный теоретический максимум для этого спектра (на основе кривой весов), а затем вы можете вычислить значение.

Поскольку каждый светодиод имеет свой спектр, трудно получить эти данные легко.

_{^{Я надеюсь, что я не ошибся здесь, потому что я всегда нахожу эту тему немного запутанной, независимо от того, сколько раз я снова к ней обращался.}}

Как отмечено в комментариях, это зависит.

Старые светодиоды часто имеют более низкую эффективность, чем новые типы.

Некоторые лампы имеют более эффективную электронику для преобразования напряжения сети в постоянное напряжение, необходимое для светодиодов.

Но для данной светодиодной лампочки вы можете оценить, как часто количество энергии, необходимое для лампы накаливания (с аналогичным количеством света), напечатано на коробке. Согласно Википедии средняя эффективность лампы накаливания составляет 2,2%.

Возьмем, к примеру, лампу на 600 люмен Ikea "LEDARE" E-27:

Эквивалентная мощность лампы накаливания: 48 Вт. Фактическая мощность: 8,6 Вт.

Таким образом, это означает, что эта лампа утверждает, что 48 / 8,6 = 5,6

в разы эффективнее, чем лампа накаливания, что приведет к:

5,6 * 2,2% = 12,3% эффективности.

Для этой лампы Ikea Ledare.

Обратите внимание, что это общая эффективность, поэтому эффективность электроники умножается на эффективность самих светодиодов.

Надлежащая электроника светодиодного драйвера должна иметь эффективность 85 - 99% (это мое личное предположение!), Поэтому фактическая эффективность светодиодов будет немного выше, чем 12,3%, которые я только что рассчитал.

Это при условии, что все числа, данные Ikea, конечно, верны.

Вам нужно 1/683 Вт мощности, чтобы генерировать 1 люмен света. Это означает, что эффективность составляет около 12%. Вот как это происходит:

Во-первых, давайте предположим, что у нас есть свет, который излучает одинаково во всех направлениях. По определению, 1 кандела - 1/683 Вт (550 нм, монохроматический свет). 1 кандела излучает до 1 стерадианного угла, что составляет 1 / 4π (8%) от полной площади поверхности сферы. Итак, вам нужно 4π / 683W, чтобы произвести 1 канделу во всех направлениях, и общий световой поток составит 4π = 12,6 лм.

Какая мощность равна 1 лм? Вы получите его, разделив 4π / 683W на 4π, и в результате получите (4π / 683W) / 4π = 1 / 683W. По сути, вам нужно 1/683 Вт мощности для создания светового потока в 1 люмен (1 / 4π = 0,08 кандела на все 1 угол стерадиана).

Используя приведенный выше рисунок, вам нужно 900 раз 1/683 Вт = 1,32 Вт, чтобы получить световой поток 900 люмен.

Моя настоящая лампочка, закупленная в местном магазине, констатирует 900 лм и 11 Вт электроэнергии. Я предполагаю, что он излучает свет одинаково во всех направлениях. Используя предыдущие цифры, электрическая эффективность колбы составляет 1,32 Вт / 11 Вт = 0,12, что эквивалентно 12% эффективности.