LED lambaların verimliliği. Bir ofis LED lambası kaç yılda kendini amorti eder?

Son zamanlarda, bir sitede LED lambalar için bir geri ödeme hesaplayıcısı gördüm. Hemen ilgilenmeye başladım ama kaç yılda kendini amorti edecek LED lamba, çünkü şu an Her müşteri LED lamba takmak istemez.

Hesap makinesine inanıyorsanız, bir ofis LED lambası 3,68 yılda kendini amorti etmelidir. Şimdi gerçekten böyle bir rakam alıp almadığımızı kontrol edelim.

Ofis için BELİRLİ bir LED lamba üreticisi, 42W gücünde, 3500 lm ışık akısı, verimlilik =% 94, renksel geriverim indeksi 80 olan gömme bir lamba üretiyor. Böyle bir lambanın maliyeti 175 dolar. Bu armatür, maliyeti sadece 25$ olan LVO 4×18 floresan armatürün tamamen yerini alıyor. Gördüğünüz gibi, ofis alanı için bir LED lamba, flüoresan lambalı bir lambadan 7 kat daha pahalıdır.

İlk olarak, iki lambayı karşılaştıralım.

Şimdi bu verilere dayanarak yıllık elektrik tüketimini ve kaç yıl sonra LED lambanın kendini haklı çıkaracağını hesaplıyoruz. Bir yılda 2000 çalışma saatimiz var (bir ofis çalışanı için). Floresan lambaları 10.000 saat sonra değiştireceğiz, çünkü ışık akısı düşmeye başlayacak.

Çok feci bir sonuç olduğu ortaya çıktı.

O zaman neden oldu?

Her şey çok basit. Bir LED lambanın geri ödeme süresi, elektriğin fiyatına ve çalışma süresine bağlıdır. Kwh maliyeti ve çalışma saati sayısı ne kadar yüksek olursa, geri ödeme süresi o kadar kısa olur.

Bazı geriye dönük hesaplamalar yaptıktan sonra, LED lamba üreticilerinin bize hiç acımadığını (tasarımcılar dahil, çünkü biz de ofis çalışanıyız), bizi haftanın yedi günü çalıştırdıklarını ve elektrik için tahmini maksimum tarifeyi belirlediklerini fark ettim. Genel olarak, minimum geri ödeme süresini elde etmek için her şeyi maksimuma çıkardılar.

Bu durumda aşağıdaki sonucu elde ederiz.

Dürüst olmak gerekirse, biraz üzgünüm. LED lambanın geri ödeme süresinin en az 5 yıl olmasını bekliyordum. Üretici 3.68 yıl vaat ediyor ama aslında yaklaşık 10 yıl. Üstelik ofisin haftanın yedi günü ve azami uzlaşma oranında çalışması şartıyla 10 yıl.

Bir LED lamba için iddia edilen 70.000 saat sadece bir teoridir, ancak pratikte 5-10 yıl içinde nasıl davranacağını kim bilebilir.

Sanırım kendini amorti ettiği zaman ve benim hesaplamalarıma göre 10 yıl, bu lamba çalışır durumda olmasına rağmen çoktan modası geçmiş olacak.

Mevcut koşullar altında, LED lambaların kullanımı doğrudan elektrik fiyatına bağlı olduğundan, LED lamba üreticileri yalnızca elektrik fiyatlarını yükseltmek İÇİN olacaktır.

LED lambalar, elektrik maliyetinin yüksek olduğu yerlere koymak için avantajlıdır. Bence bu daha çok Avrupa ülkeleri için geçerli.

Belki de her şeyi hesaba katmadım veya bu konuda daha doğru bilginiz var mı?

Not: LED ışıklara kesinlikle karşı değilim. Sadece sayıları seviyorum. Bana göre yine de LED lambanın her yerde kullanılabilmesi için maliyetinin düşürülmesi gerekiyor. LED lambanın floresan lambaya kıyasla birçok avantajı vardır, ancak büyük bir dezavantajı vardır - fiyat.

Led lambalarModern düşük parlaklığın kullanımlarını önemli ölçüde sınırladığı önceki neslin LED'leri hakkında söylenemeyen yeterli parlaklığa sahip. Şu anda,..

yeterlik. modern verimliliği Led lambalar%22'dir. Yüksek verimliliğe ek olarak, LED lambalar ayrıca 50.000 saate kadar, yani günde 8 saat, 17 yıl çalışmaya eşdeğer, büyük bir dayanıklılıkla övünebilir. Modern düşük parlaklığın kullanımlarını önemli ölçüde sınırladığı önceki neslin LED'leri hakkında söylenemeyen yeterli parlaklığa sahip. Şu anda, yayınlanmasından sonra LED parlaklığı popülariteleri fırladı. Yüksek maliyete rağmen, ancak yüksek verimlilik, hizmet ömrü ve elektrik ve kurulum işlerinde önemli tasarruflar nedeniyle, LED'ler giderek daha fazla popülerlik kazanıyor. Ayrıca, uzun bir hizmet ömrü Led lambalar onları ulaşılması zor yerlere kurmanıza izin verir, bu özellikle LED'ler kullanıldığında geçerlidir V. 130 yılı aşkın bir geçmişe sahip olan akkor lambalar, bunca zaman boyunca aydınlatma dünyasına hakim olmuştur. büyük miktar dezavantajlar: bu, sallama sırasında bozulabilen kırılgan bir ipliktir ve oranı önemli ölçüde azaltan büyük bir ısı çıkışı yüzdesidir faydalı güçışık akışına. Geleneksel akkor lambaların verimliliği yalnızca %2,6'dır. Teknolojik olarak daha gelişmiş bir flüoresan lamba, %8,7 gibi biraz daha yüksek bir verime sahiptir ve aynı zamanda enerji tasarrufuna önemli bir katkı sağlamıştır. Floresan lambaların kullanımı birkaç önemli dezavantajı ortaya çıkardı: bu, kısa bir kullanım ömrüdür. gerçek koşullar, olası titreme ve düşük sıcaklıklarda açılmama olasılığı ve ayrıca voltaj eksikliği olduğunda yanıp sönme. Ayrıca, yanmış flüoresan lambaların özel olarak atılması gerekir. Floresan lambalar aralıklı çalışma döngüsüne karşı son derece olumsuz tutum, açma-kapama.

yüksek verimliliğe, düşük güç tüketimine ve uzun hizmet ömrüne, parlak ışığa, mükemmel aydınlatmaya ve titreşimsizliğe sahiptir. Yüksek performansları nedeniyle giderek daha yaygın hale geliyorlar, özellikle sıklıkla kullanılıyorlar.Şirket Profesyonel Işık ve ses size çok çeşitli modern seçenekler sunarLed lambalar Ve uygun fiyata yüksek kalite, kaliteye dayalıLed lambalar(Santimetre:) .

Ayrıca web sitemizde ilginizi çekebilecek diğer bilgileri görebilirsiniz ve uzmanlarımız da size her türlü bilgiyi sağlayacaktır. teknik Destek: , , , , , , ,

LED'ler ne kadar verimli ve kullanım ömürlerini nasıl uzatabilirsiniz?

Evde verimliliklerini nasıl ölçebilir ve LED lambaların dayanıklılığını artırmanın yanı sıra verimliliği nasıl artırabilirim?

Tüm bu soruları cevaplamak için, herhangi bir karmaşık laboratuvar aleti kullanmadan birkaç gösteri deneyi yapmak yeterlidir.
LED, en verimli ve kullanımı kolay ışık kaynaklarından biridir. Bununla birlikte, aynı zamanda, tüketilen enerjinin çoğunu hala boşa harcar ve onu ışığa değil ısıya dönüştürür.

Elbette LED'leri geleneksel bir ampulle karşılaştırmaya gerek yok, burada çok ileri gittiler. Ama ne düşünüyorsun, gerçek verimlilikleri ne kadar yüksek?

LED verimliliği nasıl ölçülür

Paketlerin üzerindeki yazılara ve internetteki tabloların verilerine göre değil, evde kolorimetrik yöntemle canlı olarak kontrol edelim.

LED'i suya indirir ve açmadan önce ve bir süre sonra sıcaklık farkını ölçerseniz, ondan ne kadar enerjinin ısıya dönüştüğünü öğrenebilirsiniz.

Harcanan toplam enerji miktarını ve ısıya giden enerjiyi bilerek, gerçekten ne kadar fayda sağladığını öğrenebilirsiniz. verilen kaynakışık ışığa geçmiştir.

Ölçüm yapılacak kap, dış ve iç sıcaklık dalgalanmalarından izole edilmelidir. Bunun için normal bir termos uygundur.

Biraz iyileştirme ile tamamen uygun bir ev yapımı kolorimetre elde edeceksiniz.

Yalıtmak ve akım sızıntısını önlemek için, LED üzerindeki tüm teller ve uçlar kalın bir elektrik yalıtım verniği tabakasıyla kaplanmalıdır.

Deneyden önce, şişeye 250 ml damıtılmış su dökün.

LED'i tamamen kaplayacak şekilde suya indirin. Bu durumda, ışık serbestçe dışarı çıkmalıdır.

Gücü açın ve zamanı saymaya başlayın.

10 dakika sonra gücü kapatın ve suyun sıcaklığını tekrar ölçün.

Aynı zamanda güzelce karıştırmayı da unutmayın.

Şimdi deneyi tekrarlamanız gerekiyor, ancak bu sefer matrisi opak bir malzemeyle sıkıca kapatın. Bu, enerjinin sistemden ışık şeklinde çıkmaması için gereklidir.

Mühürlü kopya ile yapılan deney aynı sırayla tekrarlanır:

• 250ml damıtılmış su

• ilk sıcaklık ölçümü

• 10 dakika "parlama"

• son sıcaklık ölçümü

1/4

Tüm ölçümler ve deneylerden sonra hesaplamalara geçebilirsiniz.

Verimlilik hesaplaması

Diyelim ki bu model için ışık kaynağının ortalama tüketimi 47.8W. Çalışma süresi - 10 dakika.

Bu verileri formülde yerine koyarsak, 600 saniyelik bir süre boyunca LED parlaması için 28.320 J harcandığını elde ederiz.

Sızdırmaz model durumunda, su 27'den 50 dereceye kadar ısıtılır. Suyun ısı kapasitesi 4200 J ve kütlesi 0,25 kg'dır.

Her derece için başka bir 130 J ampulü ısıtmak gerekiyordu, ayrıca LED'in kendisini ısıtmak için enerji eklemeniz gerekiyor. 27 gram ağırlığındadır ve çoğunlukla bakırdan yapılmıştır. Sonuç, 27377 J rakamıdır.

Serbest bırakılan enerjinin harcanan enerjiye oranı %96,7 olacaktır. Yani,% 3'ten fazlası eksik. Bu sadece ısı kaybıdır.

Açık bir LED durumunda, su 28 dereceden 45 dereceye kadar ısıtılır. Diğer tüm değişkenler aynı kaldı. Buradaki hesaplama şöyle görünecektir:

Tüm bu deneylerin ve hesaplamaların sonucu nedir?

Bu küçük deneyden de görülebileceği gibi, enerjinin yaklaşık %28'i doğrudan ışık şeklinde sistemden ayrıldı. Ve ısı kayıplarının% 3'ünü hesaba katarsak, geriye sadece% 25 kalır.

Gördüğünüz gibi daha önce ideal kaynaklarışık, birçok satıcı tarafından temsil edildiğinden, LED'ler hala çok uzakta.

Daha da kötüsü, piyasada genellikle aşırı derecede Düşük kalite daha da düşük verimlilikle.

Parlaklık ve Güç

Şimdi parlaklığı karşılaştıralım farklı modeller ve neye bağlı olduğunu ve onu bir şekilde etkileyip etkileyemeyeceğimizi görün. Güvenilir bir karşılaştırma yapmak için normal bir boru parçası ve lüksmetre kullanın.

Daha önce test edilmiş yüksek kaliteli bir numunenin 1100 lüks aydınlatma sağladığını varsayalım. Ve bu, 50 watt'lık bir güç tüketimi ile.

Ve eğer daha fazlasını alırsan ucuz model? Veriler iki kat daha düşük olabilir - 5500 Lx'ten az.

Ve bu aynı güçle! Görünüşe göre ışığa ilk durumda olduğu kadar para ödeyeceksiniz ve onu% 50 daha az alacaksınız.

Mümkün olduğunca az enerji harcayarak 3 kat daha fazla ışık elde etmek mümkün mü?

Mümkün, ancak bunun için biraz farklı bir modda çalışan bir LED'e ihtiyacınız var. Bunu nasıl yapacağınızı anlamak için birkaç ölçüm daha yapmanız gerekir.

Her şeyden önce, parlaklığın güç tüketimine bağlı olduğu anla ilgilenmelisiniz. Gücü kademeli olarak artırın ve lüksmetrenin okumalarını izleyin.

Sonuç olarak, böyle doğrusal olmayan bir bağımlılığa geleceksiniz.

Doğrusal olsaydı, bunun gibi bir şey elde ederdin.

50W'lık güç değerini %100 olarak alarak LED'in bağıl verimini hesaplarsanız daha da ilginç olacaktır.

Etkinliğinin bozulmasının nasıl izlenebileceğini görebilirsiniz. Artan güçle bu bozulma, tüm LED'lerin doğasında vardır. Ve bunun birkaç nedeni var.

LED verimliliği neden bozulur?

Bunlardan biri elbette ısıtmadır. Sıcaklıktaki artışla, p-n bağlantısında foton oluşma olasılığı azalır.

Ayrıca bu fotonların enerjisi de azalır. Bile iyi soğutma kasa, sıcaklık Pn kavşağı safir bir alt tabaka ile metalden ayrıldığı için onlarca derece daha yüksek olabilir.

Ve ısıyı çok iyi iletmez. Sıcaklık farkı, kristalin boyutu ve üzerinde salınan ısı bilinerek hesaplanabilir.

Alt tabakanın kalınlığı ve alanı dikkate alındığında 1 W'lık bir ısı salınımı ile geçiş sıcaklığı 11,5 derece daha yüksek olacaktır.

Ucuz bir LED söz konusu olduğunda, her şey çok daha kötü. Burada sonuç 25 dereceden fazladır.

Yüksek bağlantı sıcaklığı, kristalin hızlı bozulmasına yol açarak ömrünü kısaltır. Burada yanıp sönme, yanıp sönme vb. meydana gelir.

Acaba üreticiler bu sıcaklık farkını bilmiyorlar mı yoksa kasıtlı olarak ölüme mahkum cihazlar mı üretiyorlar?

Sıklıkla, normal, pahalı armatürler gibi görünen bileşenler, herhangi bir güvenlik marjı olmaksızın aşırı koşullarda, maksimum sıcaklıklarda çalışır.

Akım küçük olduğu sürece farkedilmez. Ancak ikinci dereceden bağımlılık nedeniyle, akım arttıkça enerjinin giderek daha fazlası işe yaramaz ısıya dönüşür.

Verimlilik nasıl artırılır?

Yani, başka bir LED'i paralel olarak bağlayın, böylece direnç kayıplarını yarıya indirin. Ve bu yöntem kesinlikle işe yarıyor.

Bir yerine iki LED'i lambaya paralel bağlayarak, daha az enerji ile daha fazla ışık ve buna bağlı olarak daha az ısı elde edersiniz.

Tabii bu da LED'in ömrünü uzatıyor.

Bir yerine 3.4 diyotu durdurup bağlayamazsınız, daha kötü olmayacak.

Ve birkaç LED için yeterli alan yoksa, orijinal olarak yüksek güç için tasarlanmış bir LED koyabilirsiniz. Örneğin 100 watt, 50 watt lamba.

Bu şekilde, orijinal kaynakla aynı enerji maliyetleriyle, ancak daha düşük bir güçte ve kapasitelerinin sınırında çalışarak lambanın verimliliğini birkaç kez artırmak mümkündür.

Ayrıca, maksimum gücün üçte birinden fazlasını kullanmadan, yanmış LED'leri değiştirmenin ne olduğunu sonsuza kadar unutacaksınız.

Aynı zamanda, verimlilikleri ve verimlilikleri önemli ölçüde artacaktır.

Bu nedenle, LED satın alırken her zaman kristallerin boyutuyla ilgilenin. Ne de olsa soğutmaları ve iç dirençleri buna bağlı.

Buradaki kural şudur - ne kadar çok, o kadar iyi.

Önceki makaleyi yazdıktan sonra, benim hala çözülmemiş bir sorum vardı - tam olarak neyi satın almak daha karlı ve uzun ve kısa vadede ne kadar kazanabilirsiniz? Artı, LED'lerin verimliliği hakkında bazı belirsizlikler var. Ve soru, ona bir cevap aramayı teşvik ediyor, bu yüzden bu yönü geliştirmeye devam ettim. Tam teşekküllü bir makale için materyalin ortaya çıktığını söylemeyeceğim, ancak önceki bilgilere ek olarak, faydalı olacak temel önemli verileri içeriyor.

Başlamak için, son bölümde tartışılan LED'lerin verimliliğinin tam olarak ne olduğunu bulalım. Daha önce, verileri kontrol etmeden esas olarak iva2000 makalesinden aldım, çünkü orada, farklı spektrumların ışığıyla aydınlatma altında fotosentezin etkinliği sorunu daha fazla ele alındı. Şimdi genel verimliliğe bakmaya karar verdim.

CREE LED'lerini dikkate alacağız çünkü. bir yandan, teknoloji ve buna bağlı olarak güç birimi başına ışık çıkışı açısından açık ara en gelişmiş olanlardır ve diğer yandan, tüm göstergeleri kararlıdır ve iyi belgelenmiştir (isimsiz üreticilerin aksine). Burada belirtilen şirket bana reklam için ödeme yapmalı ama ne yazık ki onların önerisi üzerine yazmıyorum, sadece daha kolay ve daha erişilebilir olduğu için yazıyorum.

Peki, ne tür LED'leri keşfedeceğiz? Malzemeyi "su" ile doldurmamak için belirli serileri inceleme ve seçme sürecinin tamamını burada yayınlamayacağım. Kısacası, en güçlü ve aynı zamanda en çok özümsediğimi söyleyeceğim. verimli cips, ücretsiz müsaitlik durumuna bağlı olarak ve uygun fiyat. Bu kriterlere göre iki tip uygundur: beyazlar XM-L serisinden olacaktır.

Bunlar, 158 lm/W verimliliğe sahip 10 watt'lık yongalardır (ancak maksimum güç, ancak yalnızca 1 W'ta). Soğuk beyaz (6000-6500K), nötr beyaz (4000-4500K) ve sıcak beyaz (3000-3500K).
Ve XP-E serisinden kırmızılar, Yüksek Verimli Fotoğraf Kırmızısı 650-670nM.
Makalenin sonunda LED'lerle ilgili belgelere bağlantılar.

Beyazlarla ilgilenelim. Geçen sefer, beyaz LED'lerin verimliliğindeki fark dikkate alınmadı ve verimlilik sadece McCree fotosentetik aktivite eğrisine göre değerlendirildi.

Bu sefer bu konuyu daha kapsamlı bir şekilde açıklığa kavuşturmaya karar verdim. Ne yazık ki, LED belgelerinde asla verimlilik vermiyorlar, ancak watt başına lümen yazıyorlar, bu yüzden ters hesaplama yapmak zorunda kaldım. LED'in spektrumuna ve fotopik eğriye bağlı olarak, LED'in verimliliği %100'e eşit olsaydı kaç lümene sahip olacağı hesaplanır ve ardından LED için belgelerden alınan gerçek lümen sayısı bu sayıya bölünür. . Ve işte üç tip beyaz LED için sahip olduğumuz şey:

Soğuk beyazdan sıcak beyaza geçişte lümen artışına rağmen spektrumun (aynı güçte) olması dikkat çekicidir. radyasyon), tablo değerleri lm / W ve LED'in genel verimliliği düşer ve çok önemli -% 40'tan 23'e. Mesele şu ki, LED'de çok daha sıcak beyaz olan fosforun kendisi% 100 verime sahip değil ve hatta görünüşe göre büyük miktarda gölgeleme etkisine sahip (alttan yayılan ışınlar) katmanlar daha yüksekte yatanlar tarafından emilir ve kaybolur). Aynı zamanda, watt başına lümen göstergesi 2A'lık bir akımda (maksimum üç üzerinden) kullanılır - aynı zamanda 350mA'da 140'tan 108'e (soğuk beyaz için) düştüğü görülebilir. Cree belgesinde böyle bir tablo yoktur - orada belirli bir akımda mutlak lümenler verilir ve güç, akım-gerilim karakteristik grafiğindeki veriler kullanılarak hesaplanmalıdır. İşte veri sayfasındaki ilgili veriler:

Onlarla her şey biraz daha kolay çünkü. Işık akısı, lümen cinsinden değil, milivat cinsinden belirtilir. Milivat radyasyonu tüketim wattına bölmek yeterlidir ve yüksek doğrulukla verim alırız! Tüm LED'ler bu veriyi verirdi - işin 2/3'ü yapılamadı!

şimdiden başgösteriyor ilginç seçenekler bireysel LED'lerin ve bunların kombinasyonlarının kullanımı. Şimdi yeni elde edilen verileri dikkate alarak verimlilik tablosunu yeniden hesaplayalım.

Kırmızı Foto-kırmızılıların açık farkla herkesin önünde olduğu görülüyor. Ancak saf kırmızı ile aydınlatmak imkansızdır, bu nedenle birleştirmeniz gerekir ve burada beyaz ve mavi seçenekler vardır. Sıcak beyazın kırmızı ile kombinasyonlarını hemen not edelim (her şeyi saydım, ancak taviz vermediği ortaya çıkan şeyi attım). Sıcak beyaz LED'lerin düşük verimliliği, kırmızı olanların tüm avantajlarını ortadan kaldırır. Ancak bu kombinasyonda soğuk beyazlar çok iyi! Kendileri iyi verimliliğe sahipler, kırmızı LED'lerle daha da geliştirildiler ve kırmızı spektrumun eksikliği de onlar tarafından karşılanıyor. Kırmızı ve mavinin kombinasyonu da iyi görünüyor. Sonra sadece soğuk beyaz ve DNAT 1000 var ve geri kalanı aslında çekmiyor. Pekala, tam bir sette nasıl görüneceğini görelim - sürücülerle.

Ayrıca, hesaplamaların mantığı, aynı para karşılığında daha fazla fotosentetik olarak aktif radyasyon elde etmek istediğimiz varsayımına göre ilerledi, bu nedenle LED'ler ve sürücüler için fiyatlar dahil tüm rakamlar, lambanın 100 µmol fitoaktif radyasyonunun toplam değerine verildi. /S.

Önceki tabloda olduğu gibi renk kodlaması - hangi LED'lerin nerede olduğunu anlamayı kolaylaştırmak ve tekrarlayan başlıklarla yer kaplamamak için.

Ancak bu yalnızca başlangıçtaki fiyattır - 100 µmol / s'de bir ampul elde etmek için ne kadar para yatırmanız gerekir. Bu yeterli değil - operasyon sırasında ne kadara mal olacağına bakmanız gerekiyor. Ve zamanla elektriğin maliyetini de hesaplarsak, halka sunduğum tam bir resim elde ederiz!

Tarih için ayrıldı, aşağıda güncelleme

Yorumcuların yakın ilgisi sayesinde aliexpress'te CREE adıyla satılan tüm LED'lerin aslında onlar olmadığı ortaya çıktı. 10 watt'lık veya daha düşük bir diyot için 1,50 $ düzeyindeki en ucuz olanlar, büyük olasılıkla üretim çipleriyle birlikte sahtedir. Çinli şirket Orijinallerinden birkaç kat daha ucuz olan ve maalesef yaklaşık 2 kat daha kötü performansa sahip olan LatticeBright. Bu konuda Cree'nin Rusya Federasyonu'ndaki resmi distribütörü olan Compel firmasında ilgili LED'lerin fiyatlarını araştırdım. Orada fiyatlar Çin'dekinden çok daha yüksek, ancak küçük toptan satış, yabancı tedarikçilerle karşılaştırıldığında da oldukça karlı.
Ve bu arada iki noktayı düzelttim - HPS eğrisi için yılda bir kez lambaların değiştirilmesini ekledim. Ve tüm lambaların fiyatının aynı güç (100W) olarak kabul edilmesi nedeniyle hatayı (benim gözetimim) düzeltirken, orijinal fikir bir fotoaktif radyasyon birimine dayanıyordu. Yeni grafikte bu fiyatlar 100 W değil, 100 µmol/s yayan bir lamba içindir. Gözetim için özür dilerim.

Bu çubuk demeti nasıl anlaşılır?

Solda - başlangıçtaki lambanın fiyatı. Size bu durumda hepsinin aynı miktarda fitoaktif radyasyon vereceğini, ancak farklı bir spektruma sahip olacağını hatırlatırım. Çubuk ne kadar düşük başlarsa, set o kadar ucuz olur. X ekseninde aylarımız var. Lambanın haftada 7 gün, günde 12 saat olmak üzere toplam 36 ay çalıştığı varsayılmıştır, yani; 3 yıl. Bu, 13 bin saatin biraz üzerinde ve LED'ler için 50 bin saat beyan edildi ve soğutma ile her şey doğru yapılırsa, LED'lere maksimumun 0,7'si kadar bir akım verilir (yani bir bütün olarak daha fazla verimlilik) üçüncü), o zaman daha da fazla çalışacaklar , yani. neredeyse hiç bozulma olmadan 10 yıldan fazla.

Çizgi ne kadar yatay giderse, lambanın verimliliği o kadar artar. Birçok hattın daha yüksek başladığını görüyoruz (çipler daha pahalıdır), ancak zamanla daha ucuz analoglardan daha ucuz hale geliyorlar. Foto kırmızı LED'lerin çizgisi bunun göstergesidir - en küçük eğime sahiptir.

İşin en şaşırtıcı yanı şu anda en ucuzları… En pahalı foto kırmızı LED'ler! çünkü en çok onlarda var yüksek verim ve en "kolay sindirilebilir" spektrum - başlangıçta en az ihtiyaç duyulan ve gelecekte en az miktarda elektrik harcayanlardır! "Soğuk beyaz + kırmızı fotoğraf kırmızısı" kombinasyonları büyük ilgi görüyor. Açık bu grafik eğri, güç açısından 2:1 olarak beyaz: kırmızı oranı için verilmiştir. Ve sadece soğuk beyaz. Bu üç hat, en uçtakilerin beyaz ve kırmızı LED'ler olduğu ve ortadakinin bunların kombinasyonu olduğu yerde yayılıyor. Büyüyen bitkiler için, spektrumun tüm bileşenlerine ihtiyaç vardır, ancak bunlar farklı kombinasyonlardadır. Spektrum kombinasyonlarının tüm çeşitlerinin en etkili şekilde tek bir kombinasyon tarafından kapsandığı ortaya çıktı - soğuk beyaz ve kırmızı LED'ler (ancak farklı sayısal oranlarda).
Mavi + kırmızı kombinasyonunun, beyaz + kırmızıdan daha düşük bir eğime sahip olmasına rağmen, önemli ölçüde daha kötü bir fiyat / ışık akısı vermesine rağmen, beyaz + kırmızı kombinasyonunun 3 yılda bile yetişmediğini belirtmekte fayda var. 10 yıllık bir perspektifte tercih edilebilir ama bu istisnai bir durum.
Phytolamp o kadar ucuz değil. Verimliliği düşünüldüğünde soğuk beyaz LED'lerden bile daha pahalıdır ve uzun vadede... Elektrik için para çöpe gider...
HPS ve başlangıçta çok ucuz değiller (elektronik balastların onlar için ne kadara mal olduğuna şaşırdım ve em Balast almamalısınız - verimleri düşüktür, lamba da titrediği için, ayrıca soba gibi vızıldar ve ısınırlar) ve zamanla yetişmezler - özellikle lambaların değiştirilmesi düşünüldüğünde - yapılması gerekecek yılda en az bir kez, çizelgede adımlar olarak gösterilir. Yani bahçeye.

İşte MkCree eğrisi üzerine yerleştirilmiş beyaz ve kırmızı LED kombinasyonunun spektrumu (güçte 4:1, 2:1'de yeniden yapmadı):

Tabii ki, bu tür şeyleri grafiklerin güzelliğine göre yargılamak yanlış, ancak aynı şeyi söyleyen sayılar göz önüne alındığında - bence grafik, fotosentetik olarak aktif aralığın spektrum kapsamı açısından neredeyse mükemmel.

Sonuç aynı kalır - soğuk beyaz LED'ler ve CREE Fotoğraf kırmızısı satın alın, bitkileriniz için bol miktarda ışık elde edin ve cüzdanınız için tasarruf edin!
Saf kırmızı LED'lerle aydınlatma da mümkündür, yorumculardan biri böyle bir deneyim hakkında yazdı. Bu, bitkiler kısmen doğal ışıkla aydınlatılıyorsa (pencere kenarında bir sebze bahçesi, balkon, sundurma, doğrudan olduğunda) en uygun olacaktır. Güneş ışığı hiç ya da günde birkaç saat düşmüyor - o zaman bitkiler çoğunlukla gökten mavi ışınlar alıyorlar ve kırmızının yanı sıra şiddetle eksikler genel yoğunluk Sveta. Burada kırmızı LED'ler mevcut boşluğu en iyi şekilde dolduracaktır. Yalnızca bunlar 660nM dalga boyuna sahip yüksek verimli LED'ler olmalıdır ve CREE Fotoğraf kırmızısı olmaları daha iyidir. Tamam, diyot sipariş etmeye gittim!

Yarı iletken malzemenin ve katkı maddesinin uygun seçimiyle, LED çipinin ışık emisyonunun özelliklerini, özellikle emisyonun spektral bölgesini ve giriş enerjisini ışığa dönüştürme verimliliğini kasıtlı olarak etkilemek mümkündür:

• GaALA'lar- alüminyum galyum arsenit; tabanında - kırmızı ve kızılötesi ışık yayan diyotlar.
• GaAsP- galyum arsenit fosfit; AlInGaP - alüminyum-indiyum-galyum fosfit; kırmızı, turuncu ve sarı LED'ler.
• Açıklık- galyum fosfit; yeşil LED'ler.
• SiC- silisyum karbür; piyasada bulunan ilk düşük ışık verimli mavi LED.
• InGaN- indiyum-galyum nitrür; GaN - galyum nitrür; UV mavi ve yeşil LED'ler.

Belirli bir renk sıcaklığında beyaz radyasyon elde etmek için üç temel olasılık vardır:

1. Mavi LED radyasyonunun sarı fosfor ile dönüştürülmesi (Şekil 1a).

2. UV LED radyasyonunun üç fosforla dönüştürülmesi (üç bantlı spektrum olarak adlandırılan flüoresan lambalara benzer) (Şekil 1b).

3. Kırmızı, yeşil ve mavi LED'lerin ilave karışımı (renkli TV teknolojisine benzer RGB ilkesi). Beyaz LED'lerin renk tonu, ilişkili renk sıcaklığının değeri ile karakterize edilebilir.

Çoğu modern beyaz LED türü, geniş bir aralıkta beyaz radyasyon elde etmeyi mümkün kılan dönüşüm fosforları ile birlikte mavi olanlar temelinde üretilir. renk sıcaklığı- 3000 K'den (sıcak beyaz ışık) 6000 K'ye (soğuk gün ışığı).

Güç devrelerinde LED'lerin çalışması

Akım ileri yönde aktığında LED kristali yaymaya başlar. LED'ler katlanarak artan akım-gerilim özelliğine sahiptir. Genellikle sabit stabilize bir akımla çalışırlar veya sabit voltaj yukarı akış sınırlama direnci ile. Bu, kararlılığı etkileyen nominal akımdaki istenmeyen değişiklikleri önler. ışık akısı ve en kötü durumda LED'in hasar görmesine bile yol açabilir.
Düşük güçlerde, güçlü diyotlara güç sağlamak için analog lineer regülatörler kullanılır - ağ bloklarıçıkışta stabilize akım veya voltaj ile. Tipik olarak, LED'ler seri, paralel veya seri-paralel zincirler halinde bağlanır (bkz. Şekil 2).

LED'lerin parlaklığında yumuşak bir azalma (kısma), darbe genişlik modülasyonuna (PWM) sahip regülatörler veya doğru akımda bir azalma ile gerçekleştirilir. Stokastik PWM aracılığıyla, girişim spektrumunun en aza indirilmesi mümkündür (problem Elektromanyetik uyumluluk). Ama içinde bu durum PWM ile, LED radyasyonunun müdahale eden bir titreşimi gözlemlenebilir.
İleri akım miktarı modele göre değişir: örneğin, minyatür yüzeye monte LED'ler (SMD-LED) için 2 mA, iki harici akım ucuna sahip 5 mm LED'ler için 20 mA, aydınlatma amaçlı yüksek güçlü LED'ler için 1 A . İleri voltaj UF genellikle 1,3 V (IR diyotlar) ile 4 V (indiyum galyum nitrür bazlı LED'ler - beyaz, mavi, yeşil, UV) arasında değişir.
Bu arada, LED'leri doğrudan 230 V AC'lik bir ağa bağlamanıza izin veren güç devreleri zaten oluşturulmuştur.Bunu yapmak için, LED'lerin iki dalı anti-paralel olarak açılır ve bağlanır standart ağ omik direnç yoluyla. 2008'de Profesör P. Marks, stabilize edilmiş LED'lerin parlaklığını düzenlemeye yönelik bir şema için bir patent aldı. alternatif akım(Bkz. Şekil 3).
Güney Koreli firma Seoul Semiconductors, iki antiparalel zincire sahip bir devre (Şekil 3) entegre etti (her birinde çok sayıda LED'ler) doğrudan bir çipte (Acriche-LED). LED'lerin ileri akımı (20 mA), anti-paralel devre ile seri bağlı bir omik direnç tarafından sınırlandırılır. LED'lerin her birindeki ileri voltaj 3,5 V'tur.

Enerji verimliliği

LED'lerin enerji verimliliği (verimlilik), radyasyon gücünün (Watt cinsinden) tüketilen elektrik gücüne oranıdır (aydınlatma terminolojisinde bu, radyasyonun enerji dönüşüdür - t | e).
Klasik akkor lambaları içeren termal yayıcılarda, görünür radyasyon (ışık) üretmek için spirali belirli bir sıcaklığa kadar ısıtmak gerekir. Ayrıca, giriş enerjisinin ana payı termal (kızılötesi radyasyon) ve sıradan olanlar için sadece?e \u003d% 3'ü görünür radyasyona dönüştürülür ve halojen lambalar akkor.

Uygulamalı aydınlatma teknolojisindeki uygulamalar için LED'ler, sağlanan elektrik enerjisini çok dar bir spektral bölgede görünür radyasyona dönüştürür ve kristalde termal kayıplar meydana gelir. Gerekli ışık, renk ve maksimum ömrün sağlanabilmesi için bu ısının özel tasarım yöntemleriyle LED'den uzaklaştırılması gerekir.
Aydınlatma ve sinyalizasyon amaçlı LED'ler, emisyon spektrumunda neredeyse hiç IR ve UV bileşeni içermez ve bu tür LED'ler, termal yayıcılardan önemli ölçüde daha yüksek bir enerji verimliliğine sahiptir. LED'ler için uygun bir termal rejimle, giriş enerjisinin %25'i ışığa dönüştürülür. Bu nedenle, örneğin, 1 W gücündeki beyaz bir LED için, ısı kayıplarına yaklaşık 0,75 W düşer, bu da lamba tasarımında ısı giderici elemanların varlığını ve hatta zorunlu soğutmayı gerektirir. LED'lerin termal rejiminin bu şekilde kontrolü özellikle önemlidir. LED ve LED modül üreticileri, ürün özelliklerinde tercihen enerji verimliliği değerlerine yer vermelidir.

Termal yönetim
LED tarafından tüketilen elektriğin neredeyse 3/4'ünün ısıya ve sadece 1/4'ünün ışığa dönüştürüldüğünü hatırlayın. Bu nedenle, LED lambalar tasarlanırken, LED'lerin termal rejiminin optimizasyonu, diğer bir deyişle yoğun soğutma, maksimum verimlilik sağlamalarında belirleyici bir rol oynar.

Bildiğiniz gibi, ısıtılmış bir gövdeden ısı transferi üç nedenden dolayı gerçekleştirilir. fiziksel süreçler:

1. Radyasyon

F = B? \u003d 5.669?10-8?(W / m2?K4)??A?(Ts4 - Ta5)
nerede: W? – termal radyasyon akısı, W
? – emisyon
Ts, ısıtılmış cismin yüzey sıcaklığıdır, K
Ta, odayı çevreleyen yüzeylerin sıcaklığı, K
A, ısı yayan yüzeyin alanı, m?

2. konveksiyon

F = ?? A? (Ts-Ta)
burada: Ф - ısı akısı, W
A ısıtılmış cismin yüzey alanı, m?
? - ısı transfer katsayısı,
Ts sınır ısı uzaklaştırma ortamının sıcaklığıdır, K
Ta, ısıtılmış cismin yüzey sıcaklığıdır, K
[cilasız yüzeyler için? \u003d 6 ... 8 W ​​​​/ (m?K)].

3. Termal iletkenlik

F \u003d?T?(A / l) (Ts-Ta) \u003d (? T / Rth)
burada: Rth= (l / ?T?A) – termal direnç, K/W,
Ф - termal güç, W
Kesit
l-uzunluk - ?T - termal iletkenlik katsayısı, W / (m?K)
seramik soğutma elemanları için?T=180 W/(m?K),
alüminyum için - 237 W / (m?K),
bakır için - 380 W / (m?K),
elmas için - 2300 W / (m?K),
karbon fiberler için – 6000 W/(m?K)]

4. Termal direnç

Toplam termal direnç şu şekilde hesaplanır:

R. paralel toplam=1/[(1/ Rth,1)+ (1/ Rth, 2)+ (1/ Rth,3)+ (1/ Rth,n)]

Rth gen. = Rth,1 + Rth, 2 + Rth,3 +....+ Rth,n

Özet
LED armatürleri tasarlarken, termal iletim, konveksiyon ve radyasyon nedeniyle LED'lerin termal rejimini kolaylaştırmak için mümkün olan tüm önlemleri almak gerekir. Bu nedenle LED lambaların tasarımında birincil görev, özel soğutma elemanlarının veya gövde tasarımının ısıl iletkenliği nedeniyle ısının uzaklaştırılmasını sağlamaktır. O zaman zaten bu elementler ısıyı radyasyon ve konveksiyon yoluyla uzaklaştıracaktır.
Isı emici elemanların malzemeleri, mümkünse, minimum bir termal dirence sahip olmalıdır.
İyi sonuçlar son derece yüksek ısı iletme özelliklerine sahip “Heatpipes” tipi ısı giderme üniteleri ile elde edilmiştir.
Isı dağılımı için en iyi seçeneklerden biri, LED'lerin doğrudan lehimlendiği, önceden uygulanmış akım taşıma izlerine sahip seramik alt tabakalardır. Seramik esaslı soğutma yapıları, diğerlerine göre yaklaşık 2 kat daha fazla ısı yayar. olağan seçenekler metal soğutma elemanları.
LED'in elektriksel ve termal parametreleri arasındaki ilişki, Şek. 4.
Şek. 5 tipik bir tasarımı gösterir güçlü LED bir alüminyum soğutma elemanı ve bir termal direnç devresi ile ve Şek. 6-8 - çeşitli metodlar soğutma.

Radyasyon

LED veya multi-LED modül monte edilen armatürün yüzeyi metal olmamalıdır, çünkü metaller çok düşük emisyona sahiptir. LED'lerle temas halindeki armatür yüzeyleri, mümkünse, yüksek bir spektral yayma gücüne sahip olmalıdır?

Konveksiyon

Ortam hava akışlarıyla (özel soğutma kanatçıkları, pürüzlü yapı vb.) engelsiz temas için armatür gövdesinin yeterince geniş bir yüzey alanına sahip olması arzu edilir. Zorunlu önlemlerle ek ısı giderme sağlanabilir: mini fanlar veya titreşimli membranlar.

Termal iletkenlik

LED'lerin çok küçük yüzey alanı ve hacmi nedeniyle, radyasyon ve konvansiyonla gerekli soğutma elde edilemez.

Beyaz bir LED için termal direncin hesaplanmasına bir örnek

UV=3.8V
EĞER = 350 mA
PLED = 3.8V? 0,35 A = 1,33 W
Bir LED'in optik verimi %25 olduğundan sadece 0,33 W'ı ışığa, kalan %75'lik kısım (Pv=1 W) ısıya dönüştürülür. (Genellikle literatürde, RthJA termal direncini hesaplarken, Pv \u003d UF ? IF \u003d 1,33 W olduğunu varsayarak hata yaparlar - bu doğru değil!)

Maksimum izin verilen sıcaklık aktif katman (p-n bağlantısı) TJ = 125°C (398 K).

Maksimum ortam sıcaklığı TA = 50°C (323 K).

Bariyer tabakası ve çevresi arasındaki maksimum termal direnç:

RthJA= (TJ - TA) / Pv = (398 K - 323K) / 1 W = 75 K / W

Üreticiye göre, LED'in termal direnci

RthJS = 15K/W

Ek ısı giderme elemanlarının (soğutma kanatçıkları, ısı ileten macunlar, yapışkan bileşikler, tahta) gerekli termal direnci:

RthSA= RthJA - RthJS = 75-15 = 60 K/W

Şek. Şekil 9, kart üzerindeki diyot için termal dirençleri açıklamaktadır.
Aktif katmanın sıcaklığı ile bloke edici (aktif) katman arasındaki termal direnç ile kristal uçların lehim noktası arasındaki ilişki aşağıdaki formülle belirlenir:

TJ=UF ? EĞER? ?e? RthJS + TS

burada ТS, kristal uçların lehim noktasında ölçülen sıcaklıktır (bu durumda 105°С'ye eşittir)

Daha sonra, 1,33 W gücünde beyaz bir LED ile incelenen örnek için, aktif katmanın sıcaklığı şu şekilde belirlenir:
TJ = 1,33 W? 0.75? 15 K/W + 105°C = 120°C.

Aktif (engelleyici) katman üzerindeki sıcaklık yükü nedeniyle ışınımsal özelliklerin bozulması.
Lehim noktasındaki gerçek sıcaklığı bilmek ve üretici tarafından sağlanan verilere sahip olmak, aktif katman (TJ) üzerindeki termal yükü ve bunun radyasyon bozulması üzerindeki etkisini belirlemek mümkündür. Bozulma, LED çipinin kullanım ömrü boyunca ışık akısındaki azalmayı ifade eder.

Bariyer tabakası sıcaklığının etkisi
Temel gereklilik: LED'lerde geri dönüşü olmayan kusurlara veya kendiliğinden arızalara yol açabileceğinden, bariyer tabakasının izin verilen maksimum sıcaklığı aşılmamalıdır.
LED'lerin çalışması sırasında meydana gelen fiziksel süreçlerin özellikleri nedeniyle, TJ bariyer tabakasının sıcaklığındaki kabul edilebilir değerler aralığındaki bir değişiklik, ileri voltaj, ışık akısı, renk koordinatları ve servis dahil olmak üzere birçok LED parametresini etkiler. hayat.