Введение

Мы обычно делим технологию источников света на три поколения: первое поколение — это источники света с тепловым излучением, второе поколение — газоразрядные источники света, а третье поколение — твердотельные источники света, а именно светодиоды. С 2008 года светодиоды постепенно стали популярными в разных местах, в основном потому, что светодиодная технология имеет много преимуществ. В первую очередь, самым весомым преимуществом светодиодных светильников является их высокая энергоэффективность. По сравнению с традиционными лампами накаливания эффективность белого света светодиодов более чем в пять раз выше. Светодиодные лампы могут преобразовывать 40-50% электрической энергии в энергию света, в то время как традиционные лампы накаливания преобразуют в свет только 10% или даже меньше энергии. Это ясно показывает, что светодиоды значительно сокращают потери энергии и оказывают меньшее воздействие на окружающую среду за счет снижения потребности человека в энергии. Кроме того, светодиодные светильники имеют ряд преимуществ, таких как длительный срок службы, широкая цветовая гамма, отсутствие загрязнения токсичными веществами, быстрый старт, компактные размеры и удобный дизайн. Эти факторы способствуют все большей распространенности светодиодов в повседневной жизни человека. В этой статье основное внимание уделяется тому, как улучшить световую отдачу светодиодных светильников , потому что мы считаем, что это самая важная особенность светодиодов, и повышение их световой эффективности позволит их более широко использовать».

Что такое светоотдача?

Световая отдача — это мера того, насколько эффективно источник света производит видимый свет. Он определяется как отношение светового потока (измеряемого в люменах) к мощности (измеряемой в ваттах), выраженное в люменах на ватт (лм/Вт). Высокая светоотдача светильников означает, что при заданной потребляемой мощности можно получить более видимый световой поток и лучшие световые эффекты. Поэтому светоотдача светильников является важным показателем для оценки работоспособности и эффективности светового прибора, отражающим энергосберегающий потенциал и светотехническое качество системы освещения. В области освещения «световая эффективность светодиодов» и «световая эффективность светильников» — это два взаимосвязанных, но разных понятия.

Световая эффективность светодиодов относится к эффективности, с которой отдельные источники света, такие как светодиодные чипы, преобразуют входную электрическую энергию в видимый свет. Он указывает яркость или световой поток, создаваемый светодиодами на единицу потребляемой энергии, и обычно выражается в люменах на ватт (лм/Вт). Более высокая светоотдача указывает на более яркий свет, излучаемый светодиодами, и большую энергоэффективность, что позволяет увеличить светоотдачу при той же мощности.

С другой стороны, светоотдача светильников относится к общей эффективности использования энергии всего осветительного устройства, включая светодиоды и другие вспомогательные компоненты, такие как отражатели, линзы и радиаторы. Световая отдача светильников включает в себя эффективность бусинок лампы и зависит от различных факторов, включая эффективность самих светодиодов, оптическую конструкцию, конструкцию рассеивания тепла и схему драйвера (эффективность). Устранение этих факторов может улучшить световую эффективность светильников.

Преимущества высокой светоотдачи

Светодиодное освещение имеет много преимуществ благодаря высокой светоотдаче. Вот некоторые из основных преимуществ:

Энергосбережение и высокая эффективность: светодиодные светильники с высокой светоотдачей означают, что они могут производить больше яркости при том же энергопотреблении. По сравнению с традиционными технологиями освещения, светодиодные светильники обеспечивают более высокое использование энергии, что приводит к экономии электроэнергии. Это особенно важно для систем городского освещения, так как снижает затраты на электроэнергию и спрос на электрические ресурсы.

Долгий срок службы и долговечность: высокая светоотдача означает, что светодиодные светильники выделяют относительно мало тепла при соблюдении требований к освещению, что помогает уменьшить старение и повреждение светодиодных чипов. Долгий срок службы светодиодных светильников означает меньшее техническое обслуживание и более низкие затраты на замену, что делает их особенно подходящими для крупномасштабных систем освещения, таких как дорожное освещение и освещение городских территорий.

Экономия: благодаря высокой светоотдаче светодиодных светильников требуется меньшее количество светильников при тех же требованиях к освещению. Это означает экономию затрат на установку и техническое обслуживание, сокращение потребления рабочей силы и ресурсов. Долгий срок службы светодиодных светильников также снижает частоту и стоимость замены.

Экологичность: высокоэффективные светодиодные светильники снижают потребление энергии, что приводит к снижению потребности в ископаемом топливе и снижению выбросов углерода. Кроме того, светодиодные светильники не содержат вредных веществ, таких как ртуть, что снижает загрязнение окружающей среды и риск для здоровья.

Короткий период окупаемости: высокая светоотдача светодиодных светильников означает, что требования к освещению могут быть удовлетворены при меньшей мощности. Благодаря своим энергосберегающим характеристикам светодиодные светильники широко используются в проектах Энергоэффективный контрактy (EPC). Это помогает муниципальным властям или владельцам проектов направить сэкономленные затраты на электроэнергию на первоначальные инвестиции, а высокая светоотдача значительно сокращает период окупаемости.

Стратегии улучшения световой эффективности

Эффективность светодиодного драйвера

Основным преимуществом использования высокоэффективного светодиодного драйвера является энергосбережение, а энергия, сэкономленная высокоэффективным драйвером, очень важна на протяжении всего жизненного цикла светодиодного источника питания. Привод с КПД 90 % рассеивает почти половину мощности, которую рассеивает накопитель с КПД 80 %, поэтому экономия энергии в течение длительного срока службы, составляющего 50 000 часов, может стать значительной. Чем выше КПД источника питания светодиода, тем выше соотношение между выходом и входом, то есть больше электрической энергии будет преобразовано светодиодными чипами в энергию света, как показано на рисунке ниже.

Кроме того, для драйверов светодиодов самой большой проблемой может быть не эффективность, а надежность. Повышение надежности драйвера, который является самым слабым звеном среди всех компонентов светильника, представляет собой серьезную проблему, включая фундаментальные ограничения надежности многих подкомпонентов драйвера. Следует рассмотреть возможность интеграции твердотельных компонентов в драйверы в качестве более надежной альтернативы, поскольку твердотельные драйверы могут упростить количество деталей и уменьшить число отказов. Кроме того, высокоэффективные драйверы имеют более низкие потери тепла и температуры, что может значительно увеличить срок службы изделия. Более высокий нагрев менее эффективных драйверов значительно повышает температуру компонентов и, в меньшей степени, частоту отказов.

Эффективность светодиодных чипов

Технология светодиодов (светоизлучающих диодов) по своей природе более энергоэффективна, чем традиционные технологии освещения, такие как натриевые лампы высокого давления (HPS) или металлогалогенные лампы (MH). Светодиоды преобразуют больший процент электрической энергии в видимый свет, сводя к минимуму потери тепла. Сама светодиодная технология все еще имеет много возможностей для совершенствования. Различные качества и типы светодиодных чипов имеют разную эффективность преобразования электрической энергии в световую. Использование светодиодов с высоким световым потоком или эффективностью помогает повысить эффективность светильника. Кроме того, если нельзя использовать светодиоды с более высоким световым потоком, световую эффективность можно повысить за счет увеличения количества светодиодов. Когда управляющий ток источника питания постоянен, количество светодиодов увеличивается, мощность остается неизменной, управляющий ток одного светодиода уменьшается, световой поток светодиода увеличивается, а световая отдача светодиода увеличивается. Кроме того, разница в цветовой температуре и индексе отображения светодиодов также оказывает определенное влияние на световой эффект бусины лампы. Подробную информацию см. в спецификации поставщика светодиодных чипов. Нижеследующее не является сравнением эффективности различных технологий освещения и светодиодных чипов в преобразовании электрической энергии в энергию света.

Heatsink – heat dissipation

Эффективность светодиодных ламп связана с их температурой. Вообще говоря, чем ниже температура (в разумных пределах), тем выше КПД лампы. Наоборот, чем выше температура, тем ниже КПД лампы. Термический спад светодиодов — это явление, при котором светоотдача светоизлучающих диодов (СИД) снижается с повышением температуры. Это проявляется в том, что когда светодиод нагревается, он становится менее эффективным при преобразовании электрической энергии в свет, что приводит к снижению светоотдачи. Некоторые исследователи считают, что это явление вызвано рекомбинацией электронно-дырочных пар в активной области светодиода, что приводит к выделению тепла. По мере повышения температуры светодиода увеличивается количество электронно-дырочных пар, что приводит к повышенному тепловыделению, что приведет к снижению квантовой эффективности светодиода. Настоящая причина может быть более сложной, но нам просто нужно помнить, что эффективность светодиода будет снижаться по мере повышения температуры.

Контроль рабочей температуры светодиода означает, что рабочая температура светодиода всегда находится в соответствующем диапазоне. Увеличение тока увеличивает светоотдачу, но также увеличивает тепловыделение. Напротив, когда мы используем более низкий ток возбуждения в конструкции светодиодных ламп, увеличение тепла не будет столь очевидным, чтобы избежать чрезмерной температуры, уменьшить затухание света и продлить срок службы светодиода. В то же время более низкий управляющий ток также очень полезен для повышения эффективности самой светодиодной лампы. Но нам нужно обратить внимание, более низкий ток возбуждения означает, что нам нужно использовать больше светодиодов для достижения проектной мощности лампы. Для достижения эффективного рассеивания тепла и улучшения общих характеристик рассеивания тепла светодиодные уличные фонари могут полагаться на внешние радиаторы для снижения внутренней температуры и поддержания относительно сбалансированной внутренней среды. Используя внешние радиаторы, можно эффективно рассеивать избыточное тепло, выделяемое светодиодным уличным фонарем. Такой подход помогает предотвратить перегрев и обеспечивает оптимальную работу лампы. Мы перечисляем различные радиаторы на рисунке ниже. В зависимости от эффективного соединения между печатной платой и радиатором мы можем улучшить характеристики рассеивания тепла лампы и обеспечить работу светодиодных чипов при разумной температуре.

Оптический

Оптическая система в светильнике контролирует и манипулирует интенсивностью и пространственным распределением подаваемого света. Различные варианты расположения линз, отражателей и рассеивателей могут использоваться в зависимости от применения освещения, желаемого распределения света и форм-фактора осветительного изделия. Исследования подтверждают, что улучшенный оптический контроль часто может использовать меньше общего света для достижения заданных уровней освещенности. Для наружного применения (светодиодное уличное освещение, прожекторное освещение) правильное распределение света может уменьшить чрезмерную освещенность и нежелательное, нецелевое освещение, которое проявляется в виде проникновения света или бликов, которые излучаются в атмосферу и заставляют небо светиться.

В современных приложениях хорошо спроектированные светильники могут иметь оптические потери менее 10%. Вообще говоря, чем меньше и меньше светодиодный пакет, тем меньше наконечник и тем эффективнее оптическая система. Количество слоев линзы, вообще говоря, чем больше сред (линз и стекла) проходит свет, тем выше потери. Кроме того, на светоотдачу влияет материал линзы, использование отражателей и рассеивателей. Например, светопропускание линзы светодиода из ПК ниже, чем у линзы из ПММА.

Тенденции световой эффективности светодиодных светильников

Ниже я перечисляю световую отдачу светодиодных чипов в разные периоды, а также энергоэффективность, светопропускание линз и их влияние на световую отдачу светильника. Мы считаем, что с развитием технологий светоотдача светодиодных ламп может быть улучшена в будущем.

Светодиодный уличный фонарь ZGSM с различной светоотдачей

С момента своего основания в 2005 году ZGSM занимается разработкой высокоэффективных светодиодных ламп. В настоящее время наша компания добилась значительных успехов в разработке светодиодных уличных фонарей. Ниже мы перечисляем светодиодные уличные фонари ZGSM с разной светоотдачей в разные периоды.

Краткое содержание

В этой статье в основном описываются преимущества высокоэффективных светодиодных ламп и способы повышения светоотдачи светодиодных ламп. Высокоэффективные светодиодные лампы обладают такими преимуществами, как энергосбережение, защита окружающей среды и более низкие эксплуатационные расходы. Они могут создавать такие же или более яркие световые эффекты при меньшем потреблении электроэнергии, снижать потребление энергии, сокращать счета за электроэнергию и играть положительную роль в защите окружающей среды и сокращении выбросов углерода. При использовании солнечных уличных фонарей высокая светоотдача также может продлить срок службы батареи. Чтобы улучшить световую отдачу светодиодных ламп, мы можем выбрать высокоэффективные светодиодные чипы и мощность привода, оптимизировать конструкцию рассеивания тепла и оптическую конструкцию и т. д. Конечно, методы не ограничиваются этим. Высокоэффективные светодиодные лампы делают его устойчивым и экономичным решением для освещения. Все больше производителей занимаются исследованиями в этой области, а покупатели и участники проекта также отдают предпочтение таким решениям, поскольку они являются энергосберегающими и экологически безопасными.

Сопутствующие продукции

Сопутствующие Блоги

Сопутствующие проекты

Люди также спрашивают

Введение автора