Seberapa efisien LED?

Secara umum saya melihat efisiensi yang terkait dengan lumen per watt, tetapi apa efisiensi khas LED yang sebenarnya dalam hal energi listrik untuk mengeluarkan energi optik? Konversi seperti apa yang berlaku?

Untuk memperjelas segalanya mari kita mendefinisikan apa yang kita bicarakan.

Ada dua istilah yang cukup sering bercampur:

• Efisiensi bercahaya:

Efisiensi bercahaya adalah kuantitas tak berdimensi yang berasal dari kemanjuran bercahaya. Ini hanyalah hasil bagi kemanjuran bercahaya dari sumber dan kemanjuran bercahaya maksimum yang mungkin dari radiasi.

• Kemanjuran bercahaya:

Ini adalah nilai yang Anda lihat lebih sering. Biasanya memiliki satuan lumen per watt. Dan memberikan fluks bercahaya per daya, yang merupakan jumlah yang berguna untuk melihat seberapa banyak cahaya yang akan kita dapatkan dengan daya yang diberikan.

Dengan ini kita harus sedikit berhati-hati juga. Karena daya dapat berupa fluks yang berseri dari sumber atau daya listrik. Jadi yang pertama dapat disebut khasiat bercahaya radiasi, dan kemanjuran bercahaya yang terakhir dari sumber atau khasiat bercahaya keseluruhan.

Sekarang masalahnya muncul, bahwa kita tidak dapat melihat semua warna dengan baik. Dan lumens sebenarnya diberi bobot berdasarkan respons mata kita:

_{^{Domain Publik, Tautan}}

Jadi dengan ini, Anda dapat membuat beberapa nilai batas atas (berdasarkan redefinisi unit candela ). Ini akan menjadi kemanjuran radiasi .

Yang mana:

• Lampu hijau pada 555 nm: 683 lm / W
• Maksimum untuk CRI = 95 pada 5800K: 310 lm / W (berdasarkan radiator benda hitam terpotong)
• Maksimum untuk CRI = 95 pada 2800 K: 370 lm / W

Untuk lebih lanjut lihat di sini .

Jika Anda menurunkan indeks rendering warna (CRI), Anda dapat mencapai nilai yang lebih tinggi. Tetapi tidak lebih tinggi dari 683 lm / W.

Jadi seberapa efisienkah LED?

Di sini kita memiliki nilai kemanjuran bercahaya sumber .

Ya ada perlombaan efisiensi. Cree memposting siaran pers dengan LED laboratorium 303 lm / W pada 5150K. CRI tidak disebutkan, saya kira itu lebih rendah dari 95, tetapi berdasarkan data di atas yang sepertinya akan memiliki efisiensi bercahaya dari sesuatu seperti 80% hingga 90%.

Tentu saja LED rata-rata yang Anda miliki memiliki lebih sedikit. 100 lm / W akan menjadi sekitar 25% hingga 30% dan chip 200 lm / W yang baru diumumkan baru-baru ini (per Agustus 2017) mencapai 50% hingga 60%.

Perhatikan bahwa di atas adalah untuk penglihatan photopic (penglihatan sehari), semuanya berubah dengan penglihatan scotopic, tetapi itu biasanya tidak begitu menarik.

Jika Anda benar-benar ingin masuk ke dalamnya, Anda harus mengambil spektrum LED dan mencari tahu berapa maksimum teoretis tertinggi untuk spektrum itu (berdasarkan kurva pembobotan) dan kemudian Anda dapat menghitung nilainya.

Karena setiap LED memiliki spektrum yang berbeda, sulit untuk mendapatkan data ini dengan mudah.

_{^{Saya harap saya tidak membuat kesalahan di sini, karena saya selalu menemukan topik yang sedikit membingungkan tidak peduli berapa kali saya mengunjungi kembali.}}

Seperti disebutkan dalam komentar, itu tergantung.

LED yang lebih tua sering memiliki efisiensi yang lebih rendah daripada tipe yang lebih baru.

Beberapa lampu memiliki elektronik yang lebih efisien untuk mengubah tegangan listrik ke tegangan DC yang diperlukan untuk LED.

Tetapi untuk bola lampu LED yang diberikan Anda dapat membuat estimasi sesering jumlah daya yang dibutuhkan oleh lampu pijar (dengan jumlah output cahaya yang sama) dicetak pada kotak. Menurut Wikipedia efisiensi rata-rata bola lampu pijar adalah 2,2%.

Mari kita ambil bola lampu Ikea "LEDARE" E-27 600 lumen sebagai contoh:

Daya Setara untuk bola lampu pijar: 48 W Daya aktual yang digunakan: 8,6 W

Jadi itu berarti bola lampu ini mengklaim 48 / 8.6 = 5.6

kali lebih efisien daripada bola lampu pijar sehingga akan menghasilkan:

5,6 * 2,2% = efisiensi 12,3%.

Untuk lampu Ikea Ledare ini.

Perhatikan bahwa ini adalah efisiensi total sehingga efisiensi elektronik dikalikan efisiensi LED itu sendiri.

Elektronik driver LED yang tepat harus memiliki efisiensi 85 - 99% (yang merupakan dugaan pribadi saya!) Jadi efisiensi sebenarnya dari LED akan sedikit lebih tinggi daripada 12,3% yang baru saya hitung.

Itu dengan asumsi semua angka yang diberikan oleh Ikea benar tentu saja.

Anda membutuhkan daya 1 / 683W untuk menghasilkan 1 lumen cahaya. Ini berarti efisiensi sekitar 12%. Begini caranya:

Pertama, mari kita asumsikan bahwa kita memiliki cahaya yang memancarkan sama ke semua arah. Menurut definisi, 1 candela adalah 1/683W (lampu monokromatik 550nm). 1 candela menjalar ke 1 sudut steradian, yaitu 1 / 4π (8%) dari area permukaan bola penuh. Jadi, Anda perlu 4π / 683W untuk menghasilkan 1 candela ke semua arah dan total fluks bercahaya adalah 4π = 12,6 lm.

Kekuatan mana yang sama dengan 1 lm? Anda mendapatkannya dengan membagi 4π / 683W dengan 4π dan hasil akhirnya adalah (4π / 683W) / 4π = 1 / 683W. Pada dasarnya, Anda membutuhkan daya 1/683W untuk membuat 1 lumen luminous flux (1 / 4π = 0,08 candela untuk semua 1 sudut steradian).

Dengan menggunakan gambar di atas, Anda perlu 900 kali 1/683W = 1,32W untuk menghasilkan fluks bercahaya 900 lumen.

Bola lampu sungguhan saya, dibeli dari toko lokal, menyatakan 900 lm dan 11W daya listrik. Saya berasumsi bahwa itu memancarkan cahaya secara merata ke semua arah. Menggunakan angka-angka sebelumnya, efisiensi listrik bohlam adalah 1,32 W / 11 W = 0,12 yang setara dengan efisiensi 12%.