ไฟ LED มีประสิทธิภาพแค่ไหน?

โดยทั่วไปแล้วฉันเห็นประสิทธิภาพที่เกี่ยวข้องกับลูเมนต่อวัตต์ แต่ประสิทธิภาพทั่วไปของแอลอีดีในแง่ของพลังงานไฟฟ้าเป็นพลังงานแสงเป็นเท่าไร? การแปลงประเภทใดที่นำไปใช้?

เพื่อให้สิ่งที่ชัดเจนลองกำหนดสิ่งที่เรากำลังพูดถึง

มีคำสองคำที่ปะปนกันบ่อยครั้ง:

• ประสิทธิภาพการส่องสว่าง:

ประสิทธิภาพการส่องสว่างเป็นปริมาณที่ไม่มีมิติซึ่งมาจากประสิทธิภาพการส่องสว่าง มันเป็นเพียงผลหารของประสิทธิภาพการส่องสว่างของแหล่งกำเนิดแสงและประสิทธิภาพการส่องสว่างสูงสุดของรังสี

• ประสิทธิภาพการส่องสว่าง:

นี่คือค่าที่คุณเห็นบ่อยขึ้น มันมักจะมีหน่วยของลูเมนต่อวัตต์ และให้ฟลักซ์การส่องสว่างต่อพลังงานซึ่งเป็นปริมาณที่มีประโยชน์เพื่อดูว่าเราจะได้แสงเท่าไรตามกำลังที่กำหนด

ด้วยเหตุนี้เราจึงต้องระมัดระวังเช่นกัน เนื่องจากพลังงานสามารถเป็นฟลักซ์การแผ่รังสีของแหล่งกำเนิดหรือพลังงานไฟฟ้า ดังนั้นอดีตสามารถเรียกได้ว่าประสิทธิภาพการส่องสว่างของรังสีและประสิทธิภาพการส่องสว่างหลังของแหล่งกำเนิดหรือประสิทธิภาพการส่องสว่างโดยรวม

ขณะนี้ปัญหาเกิดขึ้นเราไม่สามารถเห็นสีทั้งหมดเท่ากัน และลูเมนนั้นถูกถ่วงน้ำหนักตามการตอบสนองของดวงตาของเรา:

_{^{โดเมนสาธารณะ, ลิงก์}}

ดังนั้นด้วยสิ่งนี้คุณสามารถสร้างค่าบางอย่างของขอบเขตบน (ขึ้นอยู่กับนิยามใหม่ของหน่วยแคนเดลา ) นี่จะเป็นประสิทธิภาพการส่องสว่างของรังสี

ซึ่งคือ:

• ไฟเขียวที่ 555 นาโนเมตร: 683 lm / W
• สูงสุดสำหรับ CRI = 95 ที่ 5800K: 310 lm / W (ขึ้นอยู่กับหม้อน้ำตัวดำที่ถูกตัดทอน)
• สูงสุดสำหรับ CRI = 95 ที่ 2800 K: 370 lm / W

สำหรับข้อมูลเพิ่มเติมโปรดดูที่นี่

หากคุณลดดัชนีการแสดงผลสี (CRI) ให้ต่ำลงคุณสามารถบรรลุค่าที่สูงขึ้น แต่ไม่สูงกว่า 683 lm / W

ดังนั้น LEDs มีประสิทธิภาพแค่ไหน?

ที่นี่เรามีค่าของประสิทธิภาพการส่องสว่างของแหล่งที่มา

นั่นคือการแข่งขันที่มีประสิทธิภาพ Creeโพสต์แถลงข่าวด้วย LED ของห้องปฏิบัติการที่ 303 lm / W ที่ 5,150 K CRI ไม่ได้ถูกกล่าวถึงฉันเดาว่ามันต่ำกว่า 95 แต่จากข้อมูลข้างต้นที่ดูเหมือนว่ามันจะมีประสิทธิภาพการส่องสว่างของบางอย่างเช่น 80% ถึง 90%

แน่นอน LED ของคุณที่มีอยู่โดยเฉลี่ยมีน้อย 100 lm / W จะอยู่ที่ประมาณ 25% ถึง 30% และชิปใหม่ 200 lm / W ที่ประกาศเมื่อเร็ว ๆ นี้ (ณ เดือนสิงหาคม 2017) เข้าถึง 50% ถึง 60%

โปรดทราบว่าข้างต้นมีไว้สำหรับการมองเห็นแบบโฟโต้ (day-vision) สิ่งต่าง ๆ เปลี่ยนไปตามการมองเห็นของ scotopic แต่โดยทั่วไปไม่ค่อยน่าสนใจเท่าไหร่

หากคุณต้องการเข้าสู่ความกล้าจริงคุณจะต้องใช้สเปกตรัมของ LED และค้นหาว่าค่าสูงสุดทางทฤษฎีสูงสุดสำหรับสเปกตรัมนั้นคืออะไร (ขึ้นอยู่กับเส้นโค้งถ่วงน้ำหนัก) จากนั้นคุณสามารถคำนวณค่าได้

เนื่องจาก LED แต่ละดวงมีสเปกตรัมแตกต่างกันจึงเป็นเรื่องยากที่จะรับข้อมูลนี้

_{^{ฉันหวังว่าฉันไม่ได้ทำผิดพลาดที่นี่เพราะฉันมักจะพบว่าหัวข้อสับสนเล็กน้อยไม่ว่ากี่ครั้งที่ฉันกลับมาทบทวนอีกครั้ง}}

ตามที่ระบุไว้ในความคิดเห็นมันขึ้นอยู่กับ

ไฟ LED ที่เก่ากว่ามักมีประสิทธิภาพต่ำกว่ารุ่นใหม่กว่า

หลอดไฟบางตัวมีอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่มีประสิทธิภาพมากกว่าในการแปลงแรงดันไฟฟ้าหลักเป็นแรงดัน DC ที่จำเป็นสำหรับไฟ LED

แต่สำหรับหลอดไฟ LED ที่ระบุคุณสามารถประมาณค่าได้บ่อยเท่าปริมาณไฟที่ต้องการโดยหลอดไส้ (ที่มีปริมาณแสงเท่ากัน) ที่พิมพ์บนกล่อง ตามที่Wikipediaประสิทธิภาพโดยเฉลี่ยของหลอดไส้คือ 2.2%

ให้นำหลอดไฟ Eke "LEDARE" E-27 600 lumen มาเป็นตัวอย่าง:

กำลังไฟที่เท่ากันสำหรับหลอดไส้: 48 วัตต์กำลังไฟฟ้าที่ใช้จริง: 8.6 วัตต์

นั่นหมายความว่าหลอดนี้อ้างว่าเป็น 48 / 8.6 = 5.6

มีประสิทธิภาพมากกว่าหลอดไส้เท่าตัวซึ่งจะส่งผลให้:

5.6 * 2.2% = 12.3% ประสิทธิภาพ

สำหรับหลอด Ikea Ledare นี้

โปรดทราบว่านี่คือประสิทธิภาพโดยรวมดังนั้นประสิทธิภาพของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์จะเพิ่มประสิทธิภาพของ LED ด้วยตนเอง

อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ไดรเวอร์ LED ที่เหมาะสมควรมีประสิทธิภาพ 85 - 99% (นั่นคือการคาดเดาส่วนตัวของฉัน!) ดังนั้นประสิทธิภาพที่แท้จริงของไฟ LED จะสูงกว่า 12.3% ที่ฉันเพิ่งคำนวณ

แน่นอนว่าตัวเลขทั้งหมดที่ Ikea ให้มานั้นเป็นเรื่องจริง

คุณต้องการพลังงาน 1 / 683W เพื่อสร้างแสง 1 ลูเมน หมายความว่าประสิทธิภาพนั้นอยู่ที่ประมาณ 12% นี่คือวิธี:

อันดับแรกสมมติว่าเรามีแสงที่แผ่กระจายไปทุกทิศทางอย่างเท่าเทียมกัน ตามคำนิยาม 1 แคนเดลาคือ 1 / 683W (แสงสีเดียว 550nm) 1 แคนเดลาแผ่กระจายไปที่ 1 มุมสเตเดียน, ซึ่งเป็น 1 / 4π (8%) ของพื้นที่ผิวทรงกลมเต็ม ดังนั้นคุณต้องการ4π / 683W เพื่อผลิต 1 แคนเดลาทุกทิศทางและฟลักซ์การส่องสว่างทั้งหมดคือ4π = 12,6 lm

พลังงานใดเท่ากับ 1 lm คุณได้รับโดยการหาร4π / 683W ด้วย4πและผลลัพธ์สุดท้ายคือ (4π / 683W) / 4π = 1 / 683W โดยพื้นฐานแล้วคุณต้องใช้พลังงาน 1 / 683W เพื่อสร้างฟลักซ์ส่องสว่าง 1 ลูเมน (1 / 4π = แคนเดลา 0,08 ต่อทุกมุม steradian 1 มุม)

เมื่อใช้รูปด้านบนคุณต้องใช้ 900 ครั้ง 1 / 683W = 1,32W เพื่อสร้างฟลักซ์ส่องสว่าง 900 ลูเมน

หลอดไฟจริงของฉันจัดซื้อจากร้านค้าในพื้นที่รัฐ 900 lm และพลังงานไฟฟ้า 11W ฉันคิดว่ามันส่องแสงเท่ากันทุกทิศทาง เมื่อใช้ตัวเลขก่อนหน้านี้ประสิทธิภาพไฟฟ้าของหลอดไฟคือ 1,32 W / 11 W = 0,12 ซึ่งเทียบเท่ากับประสิทธิภาพ 12%