LED'ler nasıl verimli sayılır?

Her zaman anlaşılması zor olan LED'ler içeren devreler buldum, lütfen yanımda olun. Çoğu insanın kolay bulduklarını biliyorum, ancak benim kafam karıştı, bu yüzden varsayımlarımın bazıları doğru olmayabilir, bu durumda lütfen beni düzeltin.

Böylece şu soru üzerine: LED'ler, sonuçta diyotlar olduğu için, esas olarak ileri gerilimli iletkenler olarak işlev görürler, değil mi? Bu yüzden devreden akan akımı düzenlemek için aşağı çekme direncine ihtiyacımız var.

Örneğin, Vf 2 V olan bir LED ve 20 mA çalışma akımına sahip olduğumuzu varsayalım. (Bu rakamların doğru olduğunu düşünüyorum? Yine de değilse lütfen bana bildirin.) Ve güç kaynağımız sabit 4V. Bu, 2 V'da 20 mA çekmek için rezistöre ihtiyacımız olduğu anlamına gelir, bu yüzden 40 mW içinden geçen 100 is direnç olacaktır. Bu çok küçük bir güç kullanımıdır, ancak sağlanan gücün yarısı ısı ile boşa harcanmaktadır. Yani bu durumda, en iyi durum verimi% 50 değil mi? DC güç kaynakları açısından gerçekten verimli değil, düşünürdüm.

Yani insanlar LED'in yüksek verimliliğine değinirken, LED'lerin kendilerinin kullandıkları gücü verimli bir şekilde ışığa dönüştürdüğü gerçeğine mi işaret ediyorlar, yoksa% 50 maksimum duvar prizi verimi düşünüldükten sonra bile verimli olarak mı düşünüldü?

Yoksa üretim uygulamalarında asla bulunamayacak olan korkunç bir devre tasarımı olan bir örnek verdim mi?

LED'in verimliliği ile LED'i tahrik etmek için devrenin verimliliği arasında şaşırmış gibi görünüyorsunuz.

LED tarafından kullanılan enerji birimi başına ışık çıktısı açısından, ışık üretmenin etkin bir yoludur. Mutlak anlamda büyük değillerdir, bu bakımdan % 10 civarında ^[1] verimlidirler ancak bu, geleneksel bir akkor ampulün ~% 1-2'sinden çok daha iyidir.

Fakat bu gücün direnci rezistörde boşa gitti. Bir seri direnç, bir LED'i sürmenin en kolay yoludur, bunu yapmak için tek yoldan uzaktır.

Bir rezistansa bile, 2V LED'inizin 20'sini seri hale getirip 45V ile beslersek ne olur? Şimdi, 45 * 0.02 = 900mW kullanıyorsunuz, bunun 800mW'ı LED'lere gidiyor ve seri dirençler tarafından yalnızca 100mW (% 11) kullanılıyor.

Ancak bunu daha da verimli hale getirebiliriz, direncin nedeni, LED'lerin sabit bir akıma ihtiyaç duyması ve çoğu elektroniğin sabit bir voltaj sağlamak üzere tasarlanmasıdır. Birinden diğerine dönüştürmenin en kolay yolu (sabit bir yük varsayarsak) bir seri direnç atmaktır.

Sürekli akım güç kaynakları elde edebilirsiniz. LED'inizi sürmek için bunlardan birini kullanırsanız, direnç ortadan kaldırılabilir ve LED'lere giden toplam sistem gücünüzün% 90'ından daha iyi bir verimlilik elde edebilirsiniz.

Bir ev projesi veya bir sinyal üzerindeki basit bir gösterge için bir direnç çok daha ucuz ve basittir ancak eğer çok fazla LED kullanıyorsanız, mantıksal seçenek biraz daha fazla ödemek, biraz daha karmaşık bir devreye sahip olmak ve özel bir sabit kullanmaktır. geçerli LED sürücüsü IC.

1. Yorumlarda belirtildiği gibi,% 10 mevcut ev aydınlatması için iyi bir oyun alanı ve muhtemelen eski süreçleri kullanan ucuz ticari LED'ler için de doğru. Yeni tek renkli parçalar önemli ölçüde daha yüksek verim elde eder.

Bir LED'in verimliliği, LED'in ne kadar verimli olduğunu gösterir. Bunun sürüş devresinin ne kadar verimli ya da değil ile ilgisi yoktur.

Çoğu durumda, LED'lerin genel devre verimi çok fazla bir sorun değildir. LED sadece gösterge olarak kullanılıyorsa, her şeyden önce düşük güçtedir. Tipik bir yeşil LED 2,1 V düşer ve 20 mA'da gösterge kullanımı için yeterince parlaktır. LED'e giren 42 mW'lık güç. LED'i çalıştıran devrede ek bir 50 mW kaybedilse bile, toplam güç tüketimi birçok durumda hala önemsizdir.

Bazı düşük güçlü uygulamalarda, 100 mW büyük miktarda bir güç olabilir. Bu gibi durumlarda, ucuz ve basit seri direnç dışındaki devrelere, bazı kullanışlı kaynaklara daha fazla özen gösterilecektir. Çeşitli hileler, daha yüksek verimli bir LED kullanarak ve daha düşük akımda çalıştırmayı, LED voltajının sadece biraz üstünde olan bir kaynağı kullanarak, kullanıcı arayüzünü, yanıp sönen veya aksi halde LED'i zamandan uzak tutabilecek şekilde ayarlayan ve LED'i çalıştırmak için yüksek verimli sabit akım güç kaynağı.

Verimlilik, aydınlatma gibi yüksek güçlü uygulamalarda da önemlidir. Bu gibi durumlarda, LED dışında dağıtılan ek gücü en aza indirmek için elektroniklere daha fazla efor ve üretim maliyeti uygulanmaktadır. Çoğunlukla, verimin en üst düzeye çıkarılmasının ana nedeni, boşa harcanan gücün neden olduğu ısıyla uğraşmak zorunda olmadıkça gücü boşa harcamamak değildir.

Gerçek LED'lerin ne kadar verimli olduğu sorusu iyi bir soru, ancak cevap beklenenden daha karmaşık. Aydınlatma yeteneği genellikle "lümen" olarak ifade edilir.

LED verimliliği genellikle

• ışık enerjisi çıkışı veya

• aydınlatma yeteneği

enerji giriş birimi başına.

Belirli bir lümen çıkışı için, verim genellikle Watt (l / W) başına lümen veya Watt W / W başına ışık enerjisi çıktısında ifade edilir. İlk rakam pratik aydınlatma uygulamalarında daha kullanışlıdır, ikincisi ise enerji dönüşüm verimliliği açısından daha anlamlıdır.

Lümenler ve ışık enerjisinin sabit bir ilişkisi varsa, o zaman verimlilik tespiti basit olacaktır. Bununla birlikte, belirli bir lümen figürünün "ışık enerjisi" açısından temsil ettiği şey ışığın spektral kompozisyonuna göre değişir.

Lümen insan gözünün teorik tepki eğrisi olarak ifade edilir. Aynı miktarda ışık enerjisi, ışık dalga boyu veya dalga boyu karışımı değiştikçe farklı sayıda lümen üretecektir. Sonuç olarak, kaynağın dalga boyu veya dalga boyları, enerji girişi başına üretilen lümenlerde önemli bir rol oynar.

Görünür spektrumun kısa dalga boyu sonunda (oldukça UV değil) göz hassasiyeti son derece düşüktür, bu nedenle lümen / Watt düşüktür - öyle ki öyle ki, çok koyu mavi ve "Kraliyet Mavisi" kaynaklarının çıktısını söylemek normaldir. mW / W (elektrik enerjisi başına ışık enerjisi). Fosforsuz ve fosfor bazlı LED'ler içeren bir LED ailesi olarak bazı karşılaştırmalar yapılmasına izin verdiği için bu oldukça faydalıdır. Örneğin, Cree Royal Blue XT-E LED'in "üst akı kutusu", Vf = 2.85V'de çalıştırıldığında ve = 350 mA ise, bir dalga boyunda 613 mW tipik (600, 613, 625 mW min / tip / maks) üretiyor 465 Nm.
Bu,% 60,2 /% 61,5 /% 62,7 dak / dak / maks.
Tablonun sağ üstündeki Cree XT-E veri sayfasının 19. sayfasına bakın - XTEARY-00-0000- 000000Q01

Aynı LED'in üst beyaz fosfor versiyonu, 25 ° C'de 2.77V'da 180 lümen, 350 mA = 970 mW DC veya 186 lümen / Watt üretir.

Kraliyet Mavisi ve Beyaz LED'lerin ışık enerjisi aynı olsaydı, beyaz LED% 100 verimlilikle% 100 l / W değerinde 186 / 61.5% = 302 l / W olacaktır. Bununla birlikte, ışık çıkışları, beyaz LED'de LED die'in mavi ışığının bir kısmının doğrudan kullanıldığı ve geri kalanının ışık / ışık dönüşüm verimliliğinde bir miktar kayıp ile fosfor (lar) u uyardığı gibi tamamen aynı değildir.

Belirtildiği gibi, Wikipedia (doğru), maksimum teorik l / W rakamının 683 l / W olduğunu belirtir.
Bu,% 100 beyaz LED etkinliğinin ~ = 300 l / W olduğu ve çeşitli üreticilerin şu anda> 300 l / W verimlilikte beyaz LED'ler ürettiği gerçeğiyle nasıl bağdaştırılabilir?

Cevap, lümen derecesinin göz tepkisi ile ilgili olduğu gerçeğinde, yararlı ancak arcane (veya arcane ama faydalı) gerçeğindedir. Maksimum göz hassasiyeti 555 nm dalga boyunda gerçekleşir. L / W cinsinden mümkün olan maksimum verim, 555 nm'de tek renkli bir kaynakla elde edilebilir. HERHANGİ bir başka kaynak, tek renkli veya çok dalga boylu, daha düşük bir% 100 teorik olarak muhtemel l / W rakamına sahip olacaktır.

"İdeal" beyaz ışık kaynağı, spektrumuyla 400-700 nm aralığına kesilmiş olan 5800k'de siyah gövdeli bir radyatördür ve maksimum 251 l / W verime sahiptir !!!!

"Beyaz" ışığını korumak için çeşitli ayarlamalar yapılarak çeşitli dalga boylarının% 'sini değiştirerek beyaz verimlerinin arttırılması sağlanabilir. 95 CRI elde etmek için asimetrik olarak kesilmiş 2800k siyah bir gövde 370 l / W maksimum teorik verime sahiptir.

Ama bekleyin - dahası var, ama daha sonra belki.
Geri döneceğim ve kaynaklar ve daha fazla ayrıntı ekleyeceğim, ancak yukarıdaki cevap cevabın sorudan daha zor olduğunu gösteriyor ve gerçek enerji başına gerçek enerjide, en üstteki modern LED'lerin>% 50 enerji dönüşüm verimi elde ettiğini gösteriyor.

Daha fazla anon - ışık kaybolur - rootop işi çağırıyor ...

Referanslar WIP

https://en.wikipedia.org/wiki/Luminous_efficacy

Fosfor Dönüşümlü Beyaz Işık Yayan Diyotun Işık Verimliliği Üzerine Analiz

https://en.wikipedia.org/wiki/Light-emitting_diode#Efficiency_and_operational_parameters

http://www.hi-led.eu/wp-content/themes/hiled/pdf/led_energy_efficiency.pdf

http://www.philips.com/consumerfiles/newscenter/main/design/resources/pdf/Inside-Innovation-Backgrounder-Lumens-per-Watt.pdf

2014 http://www.forbes.com/sites/peterdetwiler/2014/03/27/leds-will-get-even-more-efficient-cree-passes-300-lumens-per-watt/#258823b870b4

http://www.cree.com/News-and-Events/Cree-News/Press-Releases/2014/March/300LPW-LED-barrier

İşe yarar:

http://boards.straightdope.com/sdmb/showthread.php?t=719499