Кпд светодиодная лампа: КПД светодиодов. КПД LED светильников и источников питания

КПД светодиодов. КПД LED светильников и источников питания

Содержание:

При использовании светодиодов в качестве основного источника света возникает вопрос — какая мощность светильников для этого необходима. Чтобы на него ответить, нужно знать от чего зависит КПД светодиодов.

КПД светодиодного элемента

В идеальном светодиоде с КПД 100% каждый поступивший электрон излучает фотон света. Такая эффективность недостижима. В реальных устройствах она оценивается по соотношению светового потока к подведённой (потребляемой) мощности.

На этот показатель влияет несколько факторов:

• Эффективность излучения. Это количество фотонов, излучаемых на p-n переходе. Падение напряжения на нём составляет 1,5-3В. При дальнейшем повышении напряжения питания, оно не растёт, а увеличивается ток через прибор и яркость света. В отличие от лампы накаливания, она имеет линейную зависимость от протекающего тока только до определённой величины. При дальнейшем повышении тока дополнительная электрическая мощность расходуется только на нагрев, что ведёт к падению КПД.
• Оптический выход. Все выделенные фотоны должны излучаться в окружающее пространство. Именно это является главным сдерживающим фактором для увеличения КПД светодиодов.
• Некоторые светодиоды для лучшей передачи цвета покрываются слоем люминофора. В этом случае на КПД устройства дополнительно влияет эффективность преобразования света.

График зависимости светового потока от тока, проходящего через светодиод

В начале XXI века нормой считался КПД 4%, а сейчас поставлен рекорд в 60%, что в 10 раз больше, чем у лампы накаливания.

«Средний по больнице» КПД для топовых производителей типа Philips или Cree колеблется 35-45%. Точные параметры можно увидеть в даташите конкретной модели. КПД для бюджетных китайских светодиодов — это всегда рулетка с разбросом 10-45%.

Но это теоретические показатели, на которые мы повлиять не можем. На практике ключевую роль играют ток, подаваемый на диод и температурный режим. Прекрасную работу проделал пользователь ютуба под ником berimor76, показав на практике зависимость светового потока от подаваемого тока и температуры. Смотрим видео.

КПД источника питания

Кроме КПД самих светодиодов, на энергоэффективность светодиодных ламп и светильников оказывает влияние источник питания. Они есть двух типов:

• Блок питания. Подаёт на светодиоды постоянное, заранее заданное напряжение, независимо от потребляемого тока.
• Драйвер. Обеспечивает постоянное значение тока. Напряжение при этом значения не имеет.

Блок питания

Блок питания подаёт на светодиод напряжение, превышающее необходимое для открытия p-n перехода. Но сопротивление открытого диода очень мало. Поэтому для ограничения тока последовательно с источником света устанавливается резистор. Мощность, выделяющаяся на нём, полностью превращается в тепло, что понижает КПД светодиодного светильника. Например, в led-ленте потери составляют около 25%.

Более совершенным и экономичным устройством является электронный драйвер.

Драйвер

Драйвер для питания светодиодов обеспечивает их током постоянной величины. Диоды подключаются к устройству последовательно в количестве, которое зависит от рабочего напряжения светодиодов и максимального напряжения устройства.

Схема подключения светодиодов с током 300мА к драйверу

В светодиодных лампах вместо драйвера используется токоограничивающий конденсатор. При прохождении через него электрического тока выделяется так называемая реактивная мощность. Она не превращается в тепло, но электросчётчик её всё равно учитывает. КПД такого «драйвера» зависит от количества диодов, включённых последовательно с ним.

Схема светодиодной лампы с драйвером

Электронный драйвер устанавливается в светильниках большой мощности или в переносных устройствах, где экономия электроэнергии или ёмкости батарей важнее цены за устройство.

КПД светильника

При организации освещения, в том числе светодиодного, имеет значение КПД форм-фактора светильника. Это соотношение всего света, выходящего из светильника к световому потоку, излучаемому самой лампой.

Любая конструкция светильника, даже сделанная из зеркал или прозрачного стекла, поглощает свет. Идеальный вариант без потерь — это патрон с лампочкой, подвешенный на проводах.

Но это редкий случай, когда идеальный не значит лучший. Световой поток от лампочки на проводе направлен во все стороны, а не только в нужную. Конечно, свет, попавший на потолок или стены отражается от них, но далеко не весь, особенно под открытым небом или в комнате с тёмными обоями.

Эффективность светильников разной формы

Этим же недостатком обладает светодиодная лампа с разносторонним расположением элементов («кукуруза») или с матовым рассеиванием. В последнем случае рассеиватель дополнительно поглощает свет.

В отличие от таких светильников, led-лампа с односторонним расположением диодов направляет свет в одну сторону. КПД светильника с такой лампой близка к 100%. Освещённость, создаваемая ею выше, чем у другой, с таким же световым потоком, но направленным в разные стороны.

Направление светового потока светодиодов

Это связано с конструктивными особенностями светодиодов — в отличие от ламп накаливания и люминесцентных (энергосберегающих), имеющих круговую направленность излучения, они излучают свет в диапазоне 90-120 градусов. Теми же свойствами обладают светодиодные ленты и прожектора, излучающие свет только в одном направлении.

Таким образом, максимальный световой поток на ватт мощности излучают светодиоды в прожекторах со встроенным электронным драйвером.

КПД светодиодных ламп

Главная
Статьи и обзоры

КПД СВЕТОДИОДНЫХ ЛАМП. Коэффициент полезного действия современных Светодиодных ламп составляет 22%. Кроме высокого КПД, светодиодные лампы могут похвастаться и большой долговечностью, в плоть, до 50000 часов, что в свою очередь эквивалентно 17-ти годам работы, по 8-мь часов в день.  Современные Светодиоды обладают достаточной яркостью, что нельзя было сказать о светодиодах прошлого поколения, у которых небольшая яркость существенно ограничивала их применение. В настоящее время,..

КПД СВЕТОДИОДНЫХ ЛАМП. Коэффициент полезного действия современных Светодиодных ламп составляет 22%. Кроме высокого КПД, светодиодные лампы могут похвастаться и большой долговечностью, в плоть, до 50000 часов, что в свою очередь эквивалентно 17-ти годам работы, по 8-мь часов в день. Современные Светодиоды обладают достаточной яркостью, что нельзя было сказать о светодиодах прошлого поколения, у которых небольшая яркость существенно ограничивала их применение. В настоящее время, после того, как был решен вопрос о яркости Светодиодов, их популярность резко возросла. Несмотря на высокую стоимость Светодиодных ламп, но благодаря высокому КПД, сроку эксплуатации и существенной экономии на электроэнергии и монтажных работах светодиоды завоевывают все большую и большую популярность. Кроме того, большой эксплуатационный ресурс светодиодных ламп позволяет устанавливать их в труднодоступных местах, особенно это актуально при использовании Светодиодов в ИНТЕРЬЕРНОМ ОСВЕЩЕНИИ. За более чем 130-ти летнюю историю, лампы накаливания, доминирующие все это время в мире светотехники, обладали большим количеством недостатков: это и хрупкая нить, способная выйти из строя во время встряски, и большим процентов выхода тепла, что значительно снижает соотношение полезной мощности к световому потоку. КПД обычных ламп накаливания составляет всего, 2.6%. Более продвинутая, в технологическом смысле, люминесцентная лампа обладает несколько большим КПД, составляющим 8.7%, так же внесла существенную лепту в экономию электроэнергии. Применение люминесцентных ламп выявило несколько существенных недостатков: это и короткий срок эксплуатации в реальных условиях, возможное мерцание, и возможный отказ во включении при низких температурах, а также мигание при недостатке напряжения. Кроме того, перегоревшие люминесцентные лампы нуждаются в специальной утилизации. Люминесцентные лампы крайне негативно относятся к прерывистому циклу эксплуатации, включение-выключение.

Фото: Светодиодные лампы

Светодиодные лампы обладают высоким КПД, низким потреблением электроэнергии и большим сроком эксплуатации, ярким светом, отличной освещенностью и отсутствием мерцания. Благодаря высоким эксплуатационным характеристикам Светодиодные лампы получают все большее и большее распространение, особенно часто их используют во Встраиваемых светильниках. Компания Professional Light and Sound предлагает вашему вниманию большой ассортимент современных Светодиодных светильников и СВЕТОДИОДНЫХ ПРОЖЕКТОРОВ ДЛЯ НАРУЖНОГО ОСВЕЩЕНИЯ высокого качества по приемлемой цене, на базе качественных светодиодных ламп (См: СВЕТОДИОДНОЕ ОСВЕЩЕНИЕ).

Также на нашем сайте вы можете посмотреть и другую информацию, которая может вас заинтересовать, а наши специалисты в свою очередь, окажут вам любую техническую поддержку: ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ЗВУКОВОЕ ОБОРУДОВАНИЕ, ПРОФЕССИОНАЛЬНЫЕ КАРАОКЕ-СИСТЕМЫ, СИСТЕМЫ ОПОВЕЩЕНИЯ PUBLIC ADDRESS, DJ ОБОРУДОВАНИЕ, HI-FI АКУСТИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ, HI-FI КОМПОНЕНТЫ, АКУСТИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ ДЛЯ ДИСКОТЕК, ЗВУКОУСИЛИТЕЛЬНЫЕ КОМПЛЕКТЫ, КОМПЛЕКТЫ ДОМАШНИХ КИНОТЕАТРОВ, МИКРОФОНЫ, МИКШЕРНЫЕ ПУЛЬТЫ, ОСВЕТИТЕЛЬНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ, ПРИБОРЫ ОБРАБОТКИ ЗВУКА, РАДИОСИСТЕМЫ, СВЕТОВОЕ ОБОРУДОВАНИЕ, СИСТЕМЫ КОНДИЦИОНИРОВАНИЯ И СТАБИЛИЗАЦИИ ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ.

Позвоните нам, и мы предложим комплексное решение: +74956698624, E-mail: info@pls-msk. ru.

Светодиодное освещение | Министерство энергетики

Энергосбережение

Изображение

Светоизлучающий диод (LED) – это сегодня наиболее энергоэффективная и быстро развивающаяся технология освещения. Качественные светодиодные лампы служат дольше, более долговечны и обеспечивают сравнимое или лучшее качество света, чем другие типы освещения.

Энергосбережение

Светодиод — это высокоэффективная технология освещения, которая может коренным образом изменить будущее освещения в Соединенных Штатах. Бытовые светодиоды, особенно продукты с рейтингом ENERGY STAR, потребляют как минимум на 75 % меньше энергии и служат до 25 раз дольше, чем лампы накаливания.

Широкое использование светодиодного освещения имеет большое потенциальное влияние на экономию энергии в Соединенных Штатах. Ожидается, что к 2035 году в большинстве осветительных установок будет использоваться светодиодная технология, а экономия энергии за счет светодиодного освещения может превысить 569 ТВтч в год к 2035 году, что эквивалентно годовой выработке энергии более чем 92 электростанциями мощностью 1000 МВт.

Чем отличаются светодиоды

Светодиодное освещение сильно отличается от других типов освещения, таких как лампы накаливания и компактные люминесцентные лампы. Ключевые отличия включают в себя:

• Источник света: светодиоды размером с крупинку перца могут излучать свет различных цветов. Иногда для получения белого света используется смесь красных, зеленых и синих светодиодов.
• Направление: светодиоды излучают свет в определенном направлении, что снижает потребность в отражателях и рассеивателях, которые могут задерживать свет. Эта функция делает светодиоды более эффективными для многих применений, таких как встроенные светильники и рабочее освещение. При других типах освещения свет должен отражаться в нужном направлении, и более половины света никогда не покидает светильник.
• Тепло: светодиоды излучают очень мало тепла. Для сравнения, лампы накаливания выделяют 90% своей энергии в виде тепла, а компактные люминесцентные лампы выделяют около 80% своей энергии в виде тепла.
• Срок службы: продукты светодиодного освещения обычно служат намного дольше, чем другие типы освещения. Светодиодная лампа хорошего качества может служить в 3-5 раз дольше, чем КЛЛ, и в 30 раз дольше, чем лампа накаливания.

Светодиодные продукты

Светодиодное освещение доступно в самых разных бытовых и промышленных продуктах, и этот список растет с каждым годом. Быстрое развитие светодиодных технологий привело к увеличению доступности продукции, повышению эффективности производства и снижению цен. Ниже приведены некоторые из наиболее распространенных типов светодиодной продукции.

Промышленное и коммерческое освещение

Высокая эффективность и направленность светодиодов делают их идеальными для многих промышленных применений. Светодиоды все чаще используются в уличных фонарях, освещении гаражей, дорожек и других наружных площадок, освещении холодильных шкафов, модульном освещении и рабочем освещении.

 

Освещение под шкафом

Благодаря небольшому размеру и направленности светодиоды идеально подходят для освещения ограниченных пространств, таких как столешницы для приготовления пищи и чтения рецептов. Поскольку цвет и направление света могут различаться, важно сравнивать продукты, чтобы найти лучший светильник для вашего помещения.

 

 

Встраиваемые светильники

Встраиваемые потолочные светильники обычно используются на кухнях жилых домов, в коридорах и ванных комнатах, а также в ряде офисных и коммерческих помещений. По оценкам Министерства энергетики США, в домах и на предприятиях США установлено более 600 миллионов встроенных светильников.

 

Сменные светодиодные лампы

Благодаря повышению производительности и снижению цен светодиодные лампы могут по доступной цене и эффективно заменить лампы накаливания мощностью 40, 60, 75 и даже 100 Вт. Важно прочитать этикетку с информацией об освещении, чтобы убедиться, что яркость и цвет продукта соответствуют назначению и местоположению.

Светодиодные праздничные огни

Светодиоды потребляют гораздо меньше электроэнергии, чем лампы накаливания, и декоративные светодиодные гирлянды, такие как елочные фонари, ничем не отличаются. Светодиодные праздничные светильники не только потребляют меньше электроэнергии, но и обладают следующими преимуществами:

• Безопаснее: светодиоды намного холоднее, чем лампы накаливания, что снижает риск воспламенения или ожога пальцев.
• Прочнее: светодиоды изготовлены из эпоксидных линз, а не из стекла, и гораздо более устойчивы к поломке.
• Долгий срок службы: одна и та же светодиодная цепочка может использоваться через 40 праздничных сезонов.
• Простота установки: до 25 цепочек светодиодов можно подключить встык, не перегружая стенную розетку.

• Узнать больше
• Ссылки

Связано с энергосбережением

Люмен и этикетка с информацией об освещении
Узнать больше

Товары и услуги для освещения и дневного освещения
Узнать больше

• Твердотельное освещение — Управление энергоэффективности и возобновляемых источников энергии
• Светодиодные лампы — ENERGY STAR
• Декоративные световые гирлянды — ENERGY STAR

Все об энергоэффективности и эффективности современного светодиодного освещения

Что означает эффективность, эффективность и светоотдача светодиодных ламп? Здесь вы можете узнать точное значение отдельных терминов. Вы также можете узнать, какой эффективности уже достигают современные светодиодные лампы. Сравнение со старыми источниками света показывает, насколько лучше работают светодиодные лампы.

• Эффективность и эффективность светодиодов
  • Какая эффективность возможна?
  • Где происходят потери?
  • Расчет эффективности светодиодов
• Сравнение эффективности и световой отдачи
  • Эффективность лампы накаливания
  • Эффективность галогенной лампы
  • Эффективность энергосберегающей лампы 90 024
  • Таблица сравнения эффективности
• Заключение

Эффективность светодиодов и эффективность

Эффективность и эффективность светодиодных ламп часто смешивают. Это, безусловно, связано с тем, что существует прямая связь между этими двумя терминами. Перед дальнейшим рассмотрением следует ознакомиться с точным определением.

Эффективность

Эффективность светодиода показывает соотношение между потребляемой электрической мощностью и излучаемым световым потоком в люменах.

Эффективность

Эффективность светодиода — это световая отдача. Это выражается в люменах на ватт (лм/Вт).

Эффективность представляет собой отношение между двумя упомянутыми величинами и поэтому дается как процентное значение . Чтобы определить эффективность светодиодного источника света, необходимо измерить потребляемую мощность и излучаемый световой поток. Но какой максимальный световой поток был бы возможен и означал бы КПД 100%?

Для этого вам нужно заглянуть в мир физики. В соответствии с этим теоретический максимум светоотдачи составляет ок. 350 лм/Вт для светодиодов холодного белого цвета. Светодиодная лампа с потребляемой мощностью 1 Вт и световым потоком 350 люмен будет иметь КПД 100%. Однако на практике такие светодиодные лампы — это мечта 🙂

Реальный КПД современных светодиодных источников света составляет от 30% до 40%. Кроме того, эффективность 100% в любом случае невозможна на практике, поскольку в светодиодной лампе есть множество компонентов, в которых возникают потери.

Какая эффективность возможна?

Для достижения максимально возможной эффективности светодиодного светильника или источника света необходимо установить эффективные светодиоды. Например, мощный светодиод LED319A от Nichia обеспечивает поразительную световую отдачу 164 лм/Вт. Это дает КПД чуть менее 47%. Это текущий рекорд серийного производства.

Но это только КПД светодиода. Светодиодная лампа также содержит драйвер светодиода и оптические компоненты. Они также имеют эффективность, так что общая эффективность снова ниже. Современные светодиодные лампы имеют КПД от 30% до 40%. Остальная используемая энергия излучается в виде тепла.

Важна общая эффективность

Общая эффективность светодиодной лампы включает в себя все компоненты, которые она содержит. Это часто называют эффективностью штепсельной вилки 9.0142 .

Температура светодиода оказывает еще одно часто недооцениваемое влияние на эффективность. Чем ниже рабочая температура светодиода, тем выше его эффективность и, следовательно, эффективность. Преимуществом было бы хорошее управление тепловым режимом внутри источника света для рассеивания отходящего тепла от светодиода в окружающую среду.

Где происходят потери?

Светодиодная лампа содержит различные компоненты, в которых могут возникнуть потери. В большинстве случаев это следующие компоненты:

• Электроника драйвера
• Светодиод(ы)
• Оптика

Электроника драйвера или блок питания преобразует сетевое напряжение 110 В в рабочее напряжение, необходимое для светодиода. Эти электронные схемы сконструированы по-разному в зависимости от производителя и имеют КПД от 70 до 90%.

Светодиоды, установленные в источнике света, оказывают наибольшее влияние на общую эффективность. Решающим фактором здесь является то, сколько света может быть отделено от полупроводника в окружающую среду. Имеющиеся в продаже светодиодные светильники с теплым белым светом обычно оснащены светодиодами с эффективностью от 25 до 35%.

Сопутствующие товары

26 апреля 2023 г. 18:06

Оптика (линзы, цветовые фильтры и т. д.) внутри светодиодного источника света также влияет на общую эффективность. Например, для достижения определенного угла луча лампы используются специальные рассеивающие линзы. Однако эффективность оптики очень высока по сравнению с эффективностью самих светодиодов.

Расчет эффективности светодиодов

Общий КПД светодиодной лампы рассчитывается путем умножения отдельных КПД всех ее компонентов.

Пример: Расчет общей эффективности

Драйвер светодиода (90 %) · светодиод (35 %) · оптика (95 %) = эффективность 30 %

Расчет: 0,9 · 0,35 · 0,95 = 0,3 → 30 % 9014 2

Хотите рассчитать эффективность светодиодной лампы в магазине? Установите светоотдачу (люмен на ватт) относительно физически возможного максимума (350 лм/Вт) для светодиодов холодного белого цвета.

Пример: Расчет эффективности светодиодного светильника

Светодиодный источник света излучает 1500 люмен при потребляемой мощности 13 Вт

1500 Люмен: 13 Вт = 115,4→ Световая отдача 115,4 лм/Вт

Физический максимум (100% эффективность): 350 лм/Вт

901 41 115,4 лм/Вт : 350 лм/Вт W = 0,33 → 33% Эффективность

Сравнение эффективности и световой отдачи

Светодиодные лампы и светильники на сегодняшний день являются самыми эффективными источниками света. Однако требуется некоторое время, прежде чем все старые технологии освещения будут полностью переведены на светодиоды. Если вы собираетесь преобразовать старые источники света в светодиодные, вам поможет следующее сравнение эффективности различных технологий освещения. В принципе, эффективность всегда немного лучше при более высоких мощностях.

КПД лампы накаливания

КПД известных ламп накаливания составляет всего 5% потребляемой электроэнергии. Остальные 95% выделяются в окружающую среду в виде тепла. Поэтому даже лампы накаливания с малой мощностью и малой яркостью сильно нагреваются во время работы. Световая отдача лампы накаливания составляет от 10 лм/Вт до 15 лм/Вт в зависимости от класса мощности.

КПД галогенной лампы

Галогенные лампы имеют КПД около 10%. Остальные 90% излучаются в виде тепла в окружающую среду. Световая отдача галогенной лампы составляет от 15 лм/Вт до 20 лм/Вт в зависимости от класса мощности. Поэтому эффективность лишь немного выше, чем у лампы накаливания.

Эффективность энергосберегающей лампы

Ведь энергосберегающая лампа обеспечивает КПД до 25%. Здесь только 75% электрической энергии преобразуется в тепло. Световая отдача составляет от 40 лм/Вт до 60 лм/Вт. Эффективность по сравнению с лампой накаливания как минимум в четыре-пять раз.

Таблица сравнения эффективности

902 59

Источник света	Эффективность	Световая эффективность
Светодиодная лампа	25 – 40%	80 – 150 лм/Вт
Энергосберегающая лампа	15 – 25 %	40 – 60 лм/Вт
Галогенная лампа	8 – 12 %	15 – 20 лм/Вт
Лампа накаливания	3 – 5%	10 – 15 лм/Вт

Сравнение эффективности и предельной эффективности различных источников света

Заключение

Светодиодные лампы с эффективностью от 30% до 40% относятся к наиболее эффективным источникам света в современном мире.