LEDは新世代の光源です。 LEDランプの効率

ランプの技術的および経済的指標

ランプのTECは、ランプの光学システムのタイプと品質に大きく影響されます。 効率のレベルは、バラストの力率とデバイスの光学効率、および光学系の状態によって異なります。 多くの国内機器とほとんどの外国のサンプルは高い係数を持っています。 しかし、これらのインジケーターがどんなに優れていても、光学系（光透過カバー、散乱または収集レンズ、反射リフレクター）は動作中に汚れ、表面構造に大きな変化が生じ、パラメーターの劣化につながります。 このステートメントは、バラストが使用されているかどうかに関係なく、すべてのタイプのランプに適用されます。

新しいランプでは、光学効率は60〜95％の範囲です。 実際の観察と特別な実験室検査の結果、1年間の運用期間中に、光学効率は初期値の35％に低下することが判明しました（そして、損失の主なレベルは運用の最初の日に低下します）。 2年以内に、光学系は初期レベルの効率の50〜65％を失います。

監視対象のデバイスは、タタールスタン共和国の領土の路上（街路照明）で、通常の非極端な条件下で操作されました。 動作条件が、ほこりやガス汚染が増加した状態での照明機器の動作を意味する場合、光学効率はより速い速度で低下することは明らかです。

*光学的および電気的特性の測定は、TATLEDグループ企業の専門家が独自の拠点で実施しました。

（光束、F;放射パターン内の任意の2レベルの光度または放射角での全光束の分布、F（Ω）、

付録1の測定機器に関するデータ。

原則として、照明器具（特にその内部容積）を不利な環境要因から保護する問題は、照明器具の製造業者によって、閉じた照明装置と保護メガネのハウジングの間を密閉し、ワイヤーエントリーユニットを密閉することによって解決されます。

しかし、問題をより詳細に調査したところ、これではランプの内部容積を適切に断熱するには不十分であることが判明しました。 熱力学の法則によれば、閉じた照明装置では、照明装置の内部の隔離されたボリュームに含まれる空気圧の変化に関連して、「呼吸」の効果が観察されます。 デバイスの光源をオンにしてデバイス内の空気を加熱すると圧力が上昇し、オフにすると圧力が低下します。 わずかなシールの欠陥でさえ、汚染された空気がランプの内部空洞に吸い込まれます。 この現象は、ほこり、繊維、腐食性粒子が電球、反射板、内面に付着する可能性を示します。 保護ガラス、カートリッジのディフューザーおよびコンタクトアセンブリ。 その結果、デバイスの照明容量が減少し、デバイス自体が短期間で故障します（たとえば、冶金生産の一部の領域では、照明デバイスは毎年交換され、照明システムの運用コストが大幅に増加します）。

LEDランプには上記の欠点がありません。 事実、そのような照明器具で使用されるLEDは反射反射板を必要としません。

従来の光源を用いた照明器具には反射反射板が内蔵されており、配光の要件に合わせて形状を構築できるとは限りません。 従来のランプとは異なり LEDデバイスすべての方向ではなく、一方向に光エネルギーを放出する光源を使用してください。 光束の方向と強度は、特定の方向の発光体の軸の位置とその数によって調整されます。 放出された放射線の開き角は、二次光学系（マイクロレンズ）によって調整されます。

したがって、LEDランプは損失によって引き起こされる不利な点がありません 光学システム全方向性光源を使用しました。 つまり、LEDランプのインジケータールーメン/ワットがより魅力的です。

ルーメンは、すべての方向のフラックスを測定します。 4piの立体角で。 1ルーメンは、1カンデラの光度で、1ステラジアンの立体角（1 lm = 1 cd×sr）に点等方性光源から放出される光束に等しくなります。

ステラジアンは、半径Rの球の中心に頂点がある立体角に等しく、球の表面で、辺Rの正方形の面積（つまり、R²）に等しい面積を切り取ります。 そのような立体角が円錐の形である場合、その開き角は約65.541°または65°32'28 ''になります。

計算された円錐が照らされたオブジェクトに直接向けられていると仮定すると、残りの光エネルギーは反射鏡または光学レンズを通って照らされた表面に入ります。
カンデラ（ラテン語のカンデラから-キャンドル）、国際単位系の光度の単位。 指定：ロシアのCD、国際的なCD。 カンデラ（光度の単位）は、完全なエミッターの断面の1/600000 m2の領域から、固化温度に等しいエミッターの温度でこのセクションに垂直な方向に放出される光の強度です。 101325 n / m2の圧力での白金（2042 K）の。

以上のことから、従来の光源やLEDランプと照明器具のTECを比較するためには、光学系の効率の違いを補正する必要があります。

次のように考えます 具体例 DRLランプとLEDランプを使用した広く使用されている照明装置RKU15-250。

実際の照明性能を決定するために、次の計算を行います。

メーカーのデータによると、RKU15ランプの効率は65％です。 光源（DRL-250（V）ランプ）の光束レベルは13,200ルーメンです。 デバイスから実際に放出される光束のレベルを取得します。13200lmの65％= 8580ルーメン。

また、動作の最初の1000時間でのDRL光束レベルの加速損失を考慮する必要があります。 下のグラフ（VNISIによる）から、最初の1000時間の動作中に、放出される光束のレベルが初期値の15〜20％減少することがわかります。 ここから、Фv= 6864ルーメンが得られます。 劣化は、さらなる耐用年数の間、それほど集中的に発生しません。

LEDランプに使用されているLEDの光束レベル曲線にも不均一な特性があります。 ただし、下のグラフ（OSRAM Opto Semiconductors提供）からわかるように、少し下がると、レベルは徐々に上昇します（ゴールデンドラゴンとダイオード）。

5年間にわたるアプライアンスの所有コストチャート

データは、一定の電気料金を考慮して提供されています。 経済開発省が予測する料金の上昇を考慮すると、コスト曲線の交点は、計算によって得られた日付（おそらく4年）よりも早くなります。

道路照明用のDRLランプとLEDランプの使用例。 より合理的に分散された光エネルギーのおかげで、LEDランプで照らされた路盤（左の写真）はより均等に浸水します。

結論：LEDを使用した照明器具の光学特性は、従来の光源を使用した照明器具よりも照明技術パラメーターの点で著しく優れています。

始動装置（PRA）。

コントロールギア（バラスト）は、光源の始動と維持に役立つ特別な製品です。

構造的に、バラストは単一のブロックまたはいくつかの別々のブロックの形で作ることができます。

光源の種類に応じて、バラストは次のように分けられます。

• 放電ランプ用コントロールギア
• ハロゲンランプ用コントロールギア（トランスフォーマー）
• LED用コントロールギア（LEDドライバー）

デバイスの種類と制御ギアの機能によって、次のようになります。

• 電磁気（EMPRA）
• 電子（電子バラスト）

光学機器のパラメータに加えて、照明装置の効率は、制御装置の力率のパラメータによって大きく影響されます。

放電ランプのバラストの場合、このパラメーター（メーカーのデータによる）は0.6から0.9です。 今日最も効果的なのは電子バラストです。これは、電子機器の助けを借りて、点火を実行し、グローを制御する機能を、誘導チョークよりもはるかに効率的に実行できるためです。 放電ランプ用の制御装置は長い間製造されており、継続的な改善にもかかわらず、消費者にはよく知られているため、この作業では詳細に検討しません。

LEDランプでは、制御ギア（LEDドライバー）が定電流スタビライザー、電圧スタビライザー、および調光（特殊）の機能を実行します。

ドライバーは、2つの主要なグループに分類できます。

1.一定の安定した出力電流を備えたLED電源（LEDドライバー）-直列に接続されたLED（またはLEDランプ）に電力を供給するように設計されています。

2.安定した定電圧を備えた電源（LEDトランス）-電流制限抵抗がすでに装備されているLEDグループ、通常はLEDストリップ、ストリップ、またはパネルに電力を供給するように設計されています。

さらに、業界はのために設計されたLEDを製造しているので 異なる意味定格電流、LEDドライバは、このパラメータに従ってさらに細分化されます。

最も一般的な電流値は350および700ミリアンペアです。

ほとんどのメーカーのLEDドライバーの力率は0.95です。 別のLEDが必要です 定電圧 2〜4Vおよび数十mAの電流。 LEDのシリアルアレイには、より高い電圧が必要です。 LEDドライバがこの電圧のソースです。 110-240VAC電源をLEDシステム用の低電圧DC電源に変換します。

半導体デバイスであるLEDは電源の品質に非常に厳しいため、LEDの制御装置の品質に対する要件が高まっています。 からの逸脱 与えられたパラメータ 2〜5％以内は、LEDの照明および電気的特性に大きく影響し、結晶またはリン光物質の寿命を大幅に短縮する可能性があります。

以上のことから、LEDの制御装置の品質は当初は高く、効率の高い製品であることがわかります。

圧倒的多数のメーカーが0.90から0.95までの値を宣言しています。 簡単な測定でこれらの値を確認します。

調光（LEDの明るさの変更）には、原則として、パルス幅変調（PWM）の原理が使用されます。

効率と信頼性の点で、放電ランプ用のバラストとLEDランプ用のバラストは、回路の品質と使用される点だけが異なります。 要素ベース、これは最終的に製品のコストの違いを意味します。 高品質で高価なコントロールギア 他の種類ランプは単一のインジケーター（1に近い）に近づいています。

付録2と付録3には、プロトタイプとしてLEDランプを導入した組織のレビューがあります。

結論：放電ランプとLEDランプの照明装置の全体的な効率に対する制御ギアの効率の影響は、目立った違いはなく、製品の価格にのみ起因します。

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半導体技術の急速な発展のおかげで、光り、熱くならない、耐久性があり、実用的で経済的な光源の夢が実現しました。 そして、今日のLEDのコストは比較的高いという事実にもかかわらず、LEDはすぐに他の従来の光源に取って代わる可能性があります。 少なくとも次の15〜20年間、彼ののんきな未来はすでに確保されています。

約5、6年前、彼らはクリスマスツリーの花輪でちらつくだけでなく、ファサード、インテリア、隣接する領域、公園、プールの完全な照明にも役立つ光源としてLEDについて話し始めました。 そして、この分野でそれらを使用する慣行は、ほんの数年前に始まりました。 そして、見通しのグローバル分析のためのそのような期間はまだ比較的短いですが、この光源はまだ他のものにかなり取って代わることができます。 今日、従来の光源がすでに最大発光効率に達しており、LEDがその能力の10％にしか近づいていないという理由だけで。 一例として、現代のLEDは、わずか5年前の最も明るいLEDよりもすでに100倍明るいという事実を引用したいと思います。

定義するには

発光ダイオード、または発光ダイオードは、1960年代初頭に英国人ニックホロニアックによって発明されました。 したがって、この光源はLED（発光ダイオード）とも呼ばれます。
LEDは、ポリマー半導体層でできている有機固体光源または半導体結晶です。 LEDには、ガラス、フィラメント、または交換可能な部品は含まれていません。 それらは小さく、コンパクトで、強力です。 また、独自の特性で発光します。

長所と短所について

従来の光源と比較して、LEDには多くの利点があります。 その中で：

• 電気の経済的な消費。 LEDの消費電力は最大5ワットです。 この光源を備えたランプは、同じ明るさのハロゲンランプと白熱灯をベースにしたランプよりも5〜10分の1のエネルギーを消費します。 LEDによる電気エネルギーの光エネルギーへの変換効率は、従来の白熱灯の効率よりも桁違いに高くなっています。 たとえば、従来の100 W白熱灯の光出力は、わずか3〜5Wに相当します。 また、同じ光出力電力を提供するLED光源は、100ワットではなく、1.5ワットしか消費しません。 LEDによる電力消費の高効率は、照明に対する人類のニーズの高まりが発電量の増加を必要とするため、現段階で特に重要です。 これには、発電所の建設、エネルギー鉱床の開発、およびその後の生産廃棄物の処分のための追加の設備投資が必要です。 さらに、州レベルで省エネプログラムが実施されています。 また、LEDは、生産コストとエネルギーコストを増やすことなく照明需要を満たすことができる非常に効率的な代替光源です。

• 低電圧電源からの動作の可能性。 LEDランプは、主電源がない場所（2.8Vから28V DC）に設置できます。

• 高効率。 LEDランプの場合、効率は75〜90％（光）です。 そして、それは熱を発生させるのにたった10-25％しかかかりません。 比較のために：5-10％の白熱灯の効率は軽いです。 残りの90〜95％は、環境の無意味な加熱に費やされます。

• 操作の実用性。 LEDの耐久性により、設置の頻繁な交換やメンテナンスは必要ありません。

• 十分な放射電力。 ネオンを超えるLEDの明るさは、人間の目による情報の知覚距離の大幅な増加につながります（これは、LEDのほぼ単色の発光によるものです）。 たとえば、電力がわずか1 WのLEDは、高さ6メートルの柱を照らすことができます。

• 電力網の変化に対する感度の欠如。 LEDの供給電圧の変化に対する応答時間は、数十マイクロ秒で測定されます。これは、白熱灯の同様のインジケーターよりもはるかに短い時間です。 LEDは慣性が低く、LED自体に損傷を与えることなくパルスモードで動作できます。

• 幅広い色。 放射はスペクトルの狭帯域で発生するため、カラーLEDの効率は、同じ色合いのフィルターを備えた白熱灯の効率よりもはるかに高くなります。 LEDの主な色は、赤、青、緑、琥珀色、ターコイズ、オレンジ、白です。

• 動的な色の変化。 LED光源ライトはどの電子機器でも簡単に制御できます。 それらは、ほぼすべての色と時間の作業プログラムに設定できます。 また、LEDから放射される光を調整して、美しいダイナミックで光の効果を生み出すことができます。 静的な動作モードに加えて、色を混合して最大1,600万の色合いを取得し、それらを制御し、さまざまな動的効果を作成することができます。

• 火災安全とユーザーの安全。 LEDは実際には熱くならないため、火災の危険はありません。 さらに、赤外線や紫外線を含まないため、目に最も安全な光源になります。

• 環境への配慮。 LEDは水銀を含みません。 そしてそれらは耐用年数の終わりの後で高価な処分を必要としません。

• 幅広いアプリケーション。 LEDは比較的小さいため、ほとんどすべての場所で使用できます。たとえば、ほとんどすべてのデバイスの内部に配置したり、任意の形状、色、デザインのLEDランプを作成したりできます。

LEDのデメリットはほとんどありません。 それは-従来の光源と比較して、価格が高いです。 ただし、運用期間中の電力消費量と経済的消費量が少ないため、初期費用は完済します。 たとえば、搾取 LEDランプ白熱灯より2.5〜3倍安い。

可能性とアプリケーションについて

LEDの可能性は非常に広いです。 彼らの助けを借りて、あなたは次のことができます：

• 電源を入れるとすぐに100％の光を受け取ります。
• 表面の均一な照明を確保します。
• 鮮やかな彩度の色を作成します。
• 光の明るさと色を作成して調整します。
• ランプを交換する必要のないランプや、耐破壊性のランプを作成します。
• 光源を「非表示」にしたり、ライトのみを表示したりします。

LEDアプリケーションの範囲は非常に広いです。 たとえば、他の光源の照明に割り当てられる電力が少なすぎる場合に、それらの使用が最適です。 また、従来のランプの頻繁で問題のある（アクセスできないため）交換が望ましくない場所でも不可欠になる可能性があります。 しかし、最も大胆な決定を実現できるため、デザイナーや建築家にとって特に興味深いものになる可能性があります。

LEDは、インテリアとエクステリア、看板、ショーケースと看板、建築、装飾照明、そして休日の陽気な装飾照明を飾るために使用されます。
LEDは壁、階段、表彰台に取り付けることができます。 駐車場、歩道、景観、噴水、プールの照明として使用します。

LEDは電子機器、光の正確な方向性、色と放射強度の制御と調整によって簡単に制御できるため、色の混合が可能です（特に、ステージライト、光の写真、グラフィック、パネルの作成に役立ちます）。
LEDは、モノクロのおかげで、色付きの光を独自に生成します。 さらに、標準的な光源にフィルターを使用した場合よりも、生き生きとした豊かな色がはるかに効率的に実現されます。 したがって、LEDの助けを借りて、オブジェクト、空間、および周囲を、深く、生き生きとした、明るい色で自由に「ペイント」することができます。 または、リモコンのボタンを押すだけで変更できるので、お部屋に雰囲気を演出できます。

家庭用および産業用のニーズ、および水中での使用のために、LEDに基づいて、あらゆる色、デザイン、形状、および構成のランプを作成できます。 この多様性は、水平および垂直、吊り下げ、埋め込みなど、あらゆる用途に幅広い選択の自由を提供します。

したがって、LEDテクノロジーの助けを借りて、レクリエーションやエンターテインメントの場所で、ユニークな建築イメージやユニークで忘れられない雰囲気を作り出すことができます。 家の個性と個性を強調し、オフィスの快適な労働条件を実現します。

最近、あるサイトで、LEDランプの回収のための計算機を見ました。 現時点ではすべての顧客がLEDランプを設置しようとしているわけではないので、それはすぐに私にとって興味深いものになりました。

計算機によると、オフィスのLEDライトは3。68年でそれ自体の代償を払うはずです。 では、実際にそのような数字が得られるかどうかを確認しましょう。

オフィス向けに、あるメーカーのLEDランプは、出力42W、光束3500lm、効率= 94％、演色評価数80の内蔵ランプを製造しています。このようなランプの価格は175ドルです。 このランプは、ランプを蛍光灯LVO 4×18に完全に置き換えます。価格はわずか25ドルです。 ご覧のとおり、オフィス用のLEDランプは、蛍光灯付きのランプよりも7倍高価です。

2つのランプの比較から始めましょう。

次に、これらのデータに基づいて、年間のエネルギー消費量を計算し、何年後にLEDランプがそれ自体を正当化するかを計算します。 年間2000時間の労働時間（サラリーマンの場合）があります。 10,000時間後に蛍光灯を交換します。 光束が下がり始めます。

結果は非常に悲惨でした。

なぜそれが起こったのですか？

すべてがとてもシンプルです。 LEDランプの回収時間は、電気料金と稼働時間によって異なります。 kW * hのコストと運転時間数が高いほど、回収期間は短くなります。

いくつかの逆算を行った後、LEDランプのメーカーは私たちをまったく惜しまないことに気付きました（私たちはオフィスワーカーでもあるのでデザイナーを含む）、彼らは私たちに週7日働くことを強制し、電気の最大推定料金を設定します一般的に、彼らは最小の回収期間を得るためにすべてを最大限に活用しました。

この場合、次の結果が得られます。.

正直、少し怒っています。 LEDランプの回収期間は少なくとも5年と予想していました。 メーカーは3。68年を約束していますが、実際には約10年です。 さらに、オフィスが週7日、計算された最大レートで稼働する場合、10年。

LEDランプの宣言された70,000時間は単なる理論ですが、実際には、5〜10年でどのように動作するかを知っています。

それが完済するまでに、そして私の計算によれば、それは10年であると私は思います、それは作動状態にあるでしょうが、このランプは時代遅れになるでしょう。

現在の状況では、LED照明器具の使用は電気料金に直接依存するため、LEDランプのメーカーは電気料金の値上げのみを目的としています。

電気代の高い場所にLEDランプを設置すると有利です。 これはヨーロッパ諸国にとってより適切だと思います。

たぶん私はすべてを考慮に入れていませんでしたか、それともこのトピックに関するより正確な情報がありますか？

追伸 私はLEDライトにまったく反対していません。 私は数字が大好きです。 私の意見では、どこでも使用できるように、LEDランプのコストをさらに削減する必要があります。 LEDランプには、蛍光灯に比べて多くの利点がありますが、大きな欠点が1つあります。それは価格です。

LEDを主な光源として使用する場合、疑問が生じます。これには、ランプのどの電力が必要かということです。 それに答えるには、LEDの効率が何に依存するかを知る必要があります。

LEDエレメントの効率

効率が100％の理想的なLEDでは、入ってくる各電子が光子を放出します。 そのような効率は達成できません。 実際のデバイスでは、供給（消費）電力に対する光束の比率によって評価されます。

この指標は、いくつかの要因の影響を受けます。

• 放射効率..。 これは、pn接合で放出されたフォトンの数です。 その両端の電圧降下は1.5〜3Vです。 供給電圧がさらに上昇しても、それは増加しませんが、デバイスを流れる電流と光の明るさは増加します。 白熱灯とは異なり、 線形関係流れる電流から特定の値までのみ。 電流がさらに増えると、暖房のためだけに追加の電力が消費され、効率が低下します。
• 光出力..。 選択したすべてのフォトンは、周囲の空間に放出されます。 これは、LEDの効率を高めるための主な制限要因です。
• 一部のLEDは、色の再現性を高めるためにリン光層でコーティングされています。 この場合、デバイスの効率はさらに影響を受けます 光変換効率.

21世紀初頭には4％の効率が標準とされていましたが、現在では白熱灯の10倍の60％という記録が打ち立てられています。

フィリップスやクリーなどのトップメーカーの「平均病院」効率は35〜45％の範囲です。 正確なパラメータは、特定のモデルのデータシートに記載されています。 予算の中国のLEDの効率は、常に10〜45％の広がりを持つ巻尺です。

しかし、これらは私たちが影響を与えることができない理論的な指標です。 実際には、ダイオードに供給される電流と温度レジームが重要な役割を果たします。 YouTubeユーザーは、ベリモール76というニックネームで素晴らしい仕事をしました。実際には、光束が供給電流と温度に依存していることを示しています。 ビデオを見ています。

電源効率

LED自体の効率に加えて、LEDランプと照明器具のエネルギー効率は電源の影響を受けます。 それらには2つのタイプがあります。

• 電源。 消費電流に関係なく、LEDに一定のプリセット電圧を提供します。
• 運転者。 定電流値を提供します。 この場合、電圧は関係ありません。

電源

電源は、開くのに必要な電圧を超える電圧をLEDに供給します p-n接合..。 しかし、オープンダイオードの抵抗は非常に小さいです。 そのため、光源と直列に抵抗を取り付けて電流を制限しています。 その上で放出された電力は完全に熱に変換され、LEDランプの効率を低下させます。 たとえば、LEDストリップでは、損失は約25％です。

電子ドライバーは、より完璧で経済的なデバイスです。

運転者

LEDに電力を供給するためのドライバーは、LEDに定電流を供給します。 ダイオードは、LEDの動作電圧に依存する量でデバイスに直列に接続され、 最大電圧デバイス。

LEDランプでは、ドライバの代わりに電流制限コンデンサが使用されます。 それを通過するとき 電流いわゆる無効電力が割り当てられます。 それは熱に変わりませんが、電気メーターはそれでもそれを考慮に入れます。 このような「ドライバ」の効率は、それに直列に接続されたダイオードの数に依存します。

ランプに取り付けられた電子ドライバー ハイパワーまたはで ポータブル機器エネルギーやバッテリー容量の節約がデバイスの価格よりも重要な場合。

ランプの効率

LED照明を含む照明を整理する場合、ランプのフォームファクターの効率が重要になります。 これは、ランプ自体から放出される光束に対する、ランプから放出される全光の比率です。

鏡や透明なガラスでできていても、どんなランプのデザインでも光を吸収します。 理想的なロスレスオプションは、ワイヤーから吊り下げられた電球ホルダーです。

しかし、これは、完璧が最善を意味しない場合のまれなケースです。 ワイヤー上の電球からの光束は、目的の方向だけでなく、すべての方向に向けられます。 もちろん、天井や壁に当たる光はそれらから反射されますが、すべてではありません。特に屋外や暗い壁紙のある部屋ではそうです。

同じ欠点は、要素の多様な配置（「トウモロコシ」）またはマット拡散を備えたLEDランプにもあります。 後者の場合、ディフューザーはさらに光を吸収します。

このようなランプとは異なり、片面LEDランプは光を一方向に向けます。 このようなランプを備えたランプの効率は100％に近いです。 それによって生成される照明は、同じ光束で他の照明よりも高くなりますが、方向が異なります。

それはと接続されています デザインの特徴 LED-円形の放射パターンを持つ白熱灯や蛍光灯（省エネ）とは異なり、90〜120度の範囲の光を放射します。 LEDストリップとスポットライトは同じ特性を持ち、一方向にのみ発光します。

したがって、電力1ワットあたりの最大光束は、電子ドライバーを内蔵した投光照明のLEDによって放出されます。

LEDは実際にどれくらい効率的で、どのように寿命を延ばすのですか？

自宅で効率を測定して効率を上げ、LEDランプの耐久性を高めるにはどうすればよいですか？

これらすべての質問に答えるには、複雑な実験器具を使用せずに、いくつかの実証実験を実行するだけで十分です。
LEDは最も効率的で使いやすい光源の1つです。 しかし同時に、彼はまだ消費されたエネルギーのほとんどを浪費し、それを光ではなく熱に変換しています。

もちろん、LEDを通常の電球と比較する必要はありません。ここではLEDがはるかに進んでいます。 しかし、あなたはどう思いますか、彼らの本当の効率はどれくらい高いですか？

LEDの効率を測定する方法

パッケージの碑文やインターネットの表のデータではなく、自宅の比色法でライブでチェックしてみましょう。

LEDを水中に下げて、電源を入れる前とその後しばらくして温度差を測定すると、LEDからどれだけのエネルギーが熱に入るのかを知ることができます。

消費されたエネルギーと熱くなったエネルギーの総量を知ることで、あなたは本当にどれだけの利益を得ることができるかを知ることができます このソース光が光に渡されました。

測定を行う容器は、外部および内部の温度変動から隔離する必要があります。 これには通常の魔法瓶が適しています。

いくつかの改良を加えると、完全に使用可能な自家製の比色計が得られます。

漏電を絶縁および防止するために、LEDのすべてのワイヤとリード線は電気絶縁ワニスの厚い層で覆われている必要があります。

実験の前に、フラスコの内側に250mlの蒸留水を注ぎます。

LEDが完全に覆われるように、LEDを水に浸します。 この場合、ライトは自由に消えるはずです。

電源を入れて計時を開始します。

10分後、電圧をオフにして、再び水温を測定します。

よく混ぜることを忘れないでください。

ここで実験を繰り返す必要がありますが、今回は不透明な材料でマトリックスをしっかりと密封します。 これは、エネルギーが光の形でシステムを離れることができないようにするために必要です。

密封された試験片を使用した実験は、同じ順序で再度繰り返されます。

• 250mlの蒸留水

• 開始温度測定

• 10分間の「輝き」

• 終了温度測定

1/4

すべての測定と実験が終わったら、計算に進むことができます。

効率計算

このモデルの場合、光源の平均消費量は47.8Wであるとしましょう。 営業時間-10分。

このデータを式に代入すると、600秒の時間で28,320JがLEDグローに費やされたことがわかります。

密閉モデルの場合、水温は27度から50度に上昇しました。 水の熱容量は4200J、重さは0.25kgです。

各度でさらに130J、フラスコを加熱するのにかかり、さらにLED自体を加熱するためにエネルギーを追加する必要があります。 重さは27グラムで、主に銅で構成されています。 結果は27377Jの数字です。

放出されたエネルギーと消費されたエネルギーの比率は96.7％に等しくなります。 つまり、3％以上が欠落しています。 これはまったく同じ熱損失です。

オープンLEDの場合、水は28度から45度に加熱されました。 他のすべての変数は同じままです。 ここでの計算は次のようになります。

これらすべての実験と計算から導き出せる結論は何ですか？

この小さな実験からわかるように、直接光の形で、エネルギーの約28％がシステムから出ました。 そして、熱損失の3％を考慮に入れると、25％だけが残ります。

ご覧のとおり、多くの売り手が想像しているように、LEDはまだ理想的な光源からはかけ離れています。

さらに悪いことに、非常に低品質で効率がさらに低いモデルが市場に出回っていることがよくあります。

明るさとパワー

明るさを比較してみましょう 異なるモデルそれが何に依存しているか、そして私たちが何らかの形でそれに影響を与えることができるかどうかを見てみましょう。 信頼できる比較を行うには、通常のパイプとルクソメーターを使用します。

以前にテストされた高品質のサンプルが1100ルクスの照明を提供するとしましょう。 そしてこれは50ワットの消費電力です。

そして、あなたがより安いモデルを取るならば？ データは2倍低くなる可能性があります-5500Lx未満です。

そしてこれは同じ力で！ 最初のケースと同じようにライトの料金を支払うことになり、50％少なくなります。

できるだけ少ないエネルギーで3倍の光を得ることができますか？

可能ですが、このためには、わずかに異なるモードで動作するLEDが必要です。 これを行う方法を理解するには、さらにいくつかの測定を行う必要があります。

まず、明るさが消費電力に依存する瞬間に注目する必要があります。 徐々に電力を増やし、ルクスメーターを監視します。

その結果、あなたはそのような非線形の関係に到達するでしょう。

それが線形である場合、あなたはこのようなものになってしまうでしょう。

50Wの電力値を100％として、LEDの相対効率を計算すると、さらに興味深い結果が得られます。

その有効性の低下をどのように追跡できるかがわかります。 電力の増加に伴うこの劣化は、すべてのLEDに共通です。 そして、これにはいくつかの理由があります。

LEDの効率が低下するのはなぜですか？

もちろん、そのうちの1つは暖房です。 温度が上昇すると、p-n接合で光子が形成される確率が低下します。

さらに、これらの光子のエネルギーも減少します。 でもで 良好な冷却ハウジング、 温度p-n遷移は、サファイア基板によって金属から分離されているため、数十度高くなる可能性があります。

そして、それはあまり熱を伝導しません。 温度差は、結晶のサイズとその上で発生する熱を知ることで計算できます。

基板の厚さと面積を考慮して、1Wの熱放出で、接合部温度は11.5度高くなります。

安価なLEDの場合、事態はさらに悪化します。 ここでは、結果は25度を超えています。

接合部温度が高いと、結晶が急速に劣化し、寿命が短くなります。 したがって、点滅、点滅などがあります。

メーカーはこの温度差に気付いていないのでしょうか、それとも故意に運命のデバイスを作成しているのでしょうか。

多くの場合、コンポーネントは、一見通常の高価なランプで、制限モードで動作します。 最高気温安全率なし。

電流は小さいですが、目立ちません。 しかし、二次依存性のために、電流が増加するにつれて、ますます多くのエネルギーが役に立たない熱に変わります。

効率を上げる方法

つまり、別のLEDを並列に接続することで、抵抗損失を半分にします。 そして、この方法は確かに機能します。

ランプの1つではなく2つのLEDを並列に接続することで、より少ないエネルギーでより多くの光を得ることができ、したがって、加熱も少なくなります。

もちろん、これはLEDの寿命も延ばします。

1つではなく3.4のダイオードを停止して接続する必要はありません。悪化することはありません。

また、複数のLEDを収納するのに十分なスペースがない場合は、元々高出力用に設計されたLEDを取り付けることができます。 たとえば、100ワット、50ワットのランプ。

このようにして、元の光源と同じエネルギー消費量で、より低い電力で、その能力の限界で動作しながら、ランプの効率を数倍に高めることができます。

さらに、最大電力の3分の1を使用するだけで、燃え尽きたLEDの交換が何であるかを永遠に忘れることになります。

同時に、彼らの仕事の効率と効率は著しく向上します。

したがって、LEDを購入するときは、常に結晶のサイズに注意してください。 結局のところ、それらの冷却と内部抵抗はこれに依存しています。

ルールはここに適用されます-より良いです。