LED มีประสิทธิภาพเพียงใด และคุณจะยืดอายุการใช้งานได้อย่างไร
วิธีวัดประสิทธิภาพที่บ้านและเพิ่มประสิทธิภาพรวมถึงเพิ่มความทนทาน หลอดไฟ LED?
เพื่อตอบคำถามเหล่านี้ การทำการทดลองด้วยภาพหลายครั้งก็เพียงพอแล้ว โดยไม่ต้องใช้เครื่องมือในห้องปฏิบัติการที่ซับซ้อน
LED เป็นหนึ่งในแหล่งกำเนิดแสงที่มีประสิทธิภาพและง่ายที่สุดในการใช้งาน อย่างไรก็ตาม ในเวลาเดียวกัน มันยังคงสิ้นเปลืองพลังงานส่วนใหญ่ที่ใช้ไป โดยไม่ได้แปลงเป็นแสง แต่เป็นความร้อน 
แน่นอนว่าไม่จำเป็นต้องเปรียบเทียบ LED กับหลอดไฟธรรมดา แต่ที่นี่มีความก้าวหน้าไปมาก แต่คุณคิดว่าประสิทธิภาพที่แท้จริงของพวกเขาสูงแค่ไหน?
วิธีวัดประสิทธิภาพของ LED
เรามาตรวจสอบกันสดๆ นี้ ไม่ใช่โดยฉลากบนบรรจุภัณฑ์และข้อมูลจากตารางบนอินเทอร์เน็ต แต่โดยวิธีการวัดสีที่บ้าน
หากคุณลด LED ลงในน้ำและวัดอุณหภูมิที่แตกต่างกันก่อนเปิดและหลังจากนั้น คุณจะพบว่าพลังงานจากหลอดไฟนั้นจะเปลี่ยนเป็นความร้อนได้มากน้อยเพียงใด 
เมื่อทราบปริมาณพลังงานทั้งหมดที่ใช้ไปและพลังงานที่สูญเสียไปในความร้อน คุณจะทราบได้ว่ามีประโยชน์มากแค่ไหน แหล่งที่มานี้แสงกลายเป็นแสง
ภาชนะที่จะทำการวัดจะต้องหุ้มฉนวนจากความผันผวนของอุณหภูมิภายนอกและภายใน สำหรับสิ่งนี้ ปกติจะทำกระติกน้ำจากกระติกน้ำร้อน 
ด้วยการปรับเปลี่ยนบางอย่าง คุณจะมีคัลเลอริมิเตอร์แบบโฮมเมดที่ใช้งานได้อย่างสมบูรณ์ 
เพื่อแยกและป้องกันกระแสไฟฟ้ารั่ว สายไฟและขั้วต่อทั้งหมดบน LED ควรเคลือบด้วยสารเคลือบเงาฉนวนไฟฟ้าหนา ๆ 
ก่อนการทดลอง ให้เทน้ำกลั่น 250 มล. ลงในขวด
วาง LED ในน้ำจนกว่าจะครอบคลุมทั้งหมด ในกรณีนี้แสงควรออกมาอย่างอิสระ 
เปิดเครื่องและเริ่มนับเวลาถอยหลัง 
หลังจากผ่านไป 10 นาที ให้ปิดแรงดันไฟฟ้าแล้ววัดอุณหภูมิของน้ำอีกครั้ง 
ขณะเดียวกันก็อย่าลืมที่จะผสมให้เข้ากัน
ตอนนี้คุณต้องทำการทดลองซ้ำ แต่คราวนี้ ปิดเมทริกซ์ให้แน่นด้วยวัสดุทึบแสง นี่เป็นสิ่งจำเป็นเพื่อให้พลังงานไม่สามารถออกจากระบบในรูปของแสงได้ 
การทดลองกับชิ้นงานปิดผนึกจะถูกทำซ้ำอีกครั้งในลำดับเดียวกัน:
- น้ำกลั่น 250 มล
- การวัดอุณหภูมิเริ่มต้น
- 10 นาที "เรืองแสง"
- การวัดอุณหภูมิขั้นสุดท้าย
1 จาก 4
หลังจากการวัดและการทดลองทั้งหมดแล้ว คุณสามารถดำเนินการคำนวณต่อได้
การคำนวณประสิทธิภาพ
สมมติว่าสำหรับรุ่นนี้ ปริมาณการใช้แหล่งกำเนิดแสงโดยเฉลี่ยคือ 47.8 วัตต์ เวลาใช้งาน – 10 นาที 
หากเราแทนที่ข้อมูลนี้ลงในสูตร เราจะพบว่าภายในระยะเวลา 600 วินาที มีการใช้พลังงาน 28,320 J ในการส่องสว่าง LED 
ในกรณีของรุ่นปิดผนึก น้ำร้อนขึ้นจาก 27 เป็น 50 องศา ความจุความร้อนของน้ำคือ 4200 J และมวลของมันคือ 0.25 กก.
มีการใช้ความร้อนอีก 130 J ต่อองศาในการทำความร้อนหลอดไฟ รวมถึงคุณต้องเพิ่มพลังงานเพื่อให้ความร้อนแก่ LED เอง มีน้ำหนัก 27 กรัม และประกอบด้วยทองแดงเป็นส่วนใหญ่ ผลลัพธ์ที่ได้คือเลข 27377 J 
อัตราส่วนของพลังงานที่ปล่อยออกมาและพลังงานที่ใช้ไปจะอยู่ที่ 96.7% นั่นคือหายไปมากกว่า 3% นี่คือสิ่งที่มันเป็น การสูญเสียความร้อน.
ในกรณีของ LED แบบเปิด น้ำร้อนจะอยู่ระหว่าง 28 ถึง 45 องศา ตัวแปรอื่นๆ ทั้งหมดยังคงเหมือนเดิม การคำนวณที่นี่จะมีลักษณะดังนี้: 
จากการทดลองและการคำนวณทั้งหมดนี้สามารถสรุปผลอะไรได้บ้าง
ดังที่เห็นได้จากการทดลองเล็กๆ นี้ พลังงานประมาณ 28% ออกจากระบบไปในรูปของแสงโดยตรง และถ้าเราคำนึงถึงการสูญเสียความร้อน 3% ก็จะเหลือเพียง 25% เท่านั้น 
อย่างที่คุณเห็น LED ยังห่างไกลจากการเป็นแหล่งกำเนิดแสงในอุดมคติ ดังที่ผู้ขายหลายรายนำเสนอ
ที่แย่กว่านั้นคือมักมีโมเดลในตลาดที่ล้ำสมัยมาก คุณภาพต่ำด้วยประสิทธิภาพที่ต่ำกว่าอีกด้วย
ความสว่างและพลัง
ตอนนี้เรามาเปรียบเทียบความสว่างของรุ่นต่างๆ แล้วดูว่ามันขึ้นอยู่กับอะไรและเราจะมีอิทธิพลต่อมันได้หรือไม่ หากต้องการเปรียบเทียบที่เชื่อถือได้ ให้ใช้ท่อธรรมดาและเครื่องวัดลักซ์
สมมติว่าตัวอย่างคุณภาพสูงที่ทดสอบก่อนหน้านี้ให้แสงสว่าง 1100 ลักซ์ และนี่คือการใช้พลังงาน 50 W. 
และถ้าคุณใช้เวลามากขึ้น รุ่นราคาถูก- ข้อมูลอาจลดลงสองเท่า - น้อยกว่า 5500 Lux 
และนี่คือพลังเดียวกัน! ปรากฎว่าคุณจะต้องจ่ายค่าแสงเท่ากันกับในกรณีแรก แต่คุณจะได้รับน้อยกว่า 50%
เป็นไปได้ไหมที่จะได้รับแสงเพิ่มขึ้น 3 เท่าโดยใช้พลังงานน้อยที่สุด? 
เป็นไปได้ แต่สำหรับสิ่งนี้ คุณจะต้องมี LED ที่ทำงานในโหมดที่แตกต่างออกไปเล็กน้อย เพื่อให้เข้าใจวิธีการทำเช่นนี้ คุณต้องทำการวัดเพิ่มเติม
ก่อนอื่นคุณควรสนใจการพึ่งพาความสว่างกับการใช้พลังงาน ค่อยๆ เพิ่มกำลังและติดตามการอ่านค่ามิเตอร์ลักซ์ 
เป็นผลให้คุณเข้าถึงความสัมพันธ์แบบไม่เชิงเส้นดังกล่าว 
ถ้ามันเป็นเชิงเส้น, คุณจะได้แบบนี้ 
มันจะน่าสนใจยิ่งขึ้นไปอีกหากคุณคำนวณประสิทธิภาพสัมพัทธ์ของ LED โดยรับค่าพลังงาน 50W เป็น 100% 
คุณสามารถดูได้ว่าประสิทธิภาพของมันลดลงอย่างไร การเสื่อมสภาพตามกำลังที่เพิ่มขึ้นนี้มีอยู่ใน LED ทั้งหมด และมีสาเหตุหลายประการสำหรับเรื่องนี้
เหตุใดประสิทธิภาพของ LED จึงลดลง
แน่นอนว่าหนึ่งในนั้นคือการทำความร้อน เมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้น ความน่าจะเป็นที่จะเกิดโฟตอนในบริเวณรอยต่อ p-n จะลดลง 
นอกจากนี้พลังงานของโฟตอนเหล่านี้ก็ลดลงด้วย แม้กระทั่งกับ ระบายความร้อนได้ดีที่อยู่อาศัยอุณหภูมิ ทางแยกพีเอ็นอาจสูงกว่าหลายสิบองศา เนื่องจากมันถูกแยกออกจากโลหะด้วยซับสเตรตแซฟไฟร์ 
และนำความร้อนได้ไม่ดีนัก ความแตกต่างของอุณหภูมิสามารถคำนวณได้โดยการทราบขนาดของคริสตัลและความร้อนที่เกิดขึ้น 
ด้วยการระบายความร้อน 1 W เมื่อคำนึงถึงความหนาและพื้นที่ของพื้นผิว อุณหภูมิของจุดเชื่อมต่อจะสูงขึ้น 11.5 องศา
ในกรณีของ LED ราคาถูก ทุกอย่างแย่ลงมาก ผลลัพธ์ที่ได้คือมากกว่า 25 องศา 
อุณหภูมิจุดเชื่อมต่อที่สูงทำให้คริสตัลเสื่อมสภาพอย่างรวดเร็ว ส่งผลให้อายุการใช้งานสั้นลง นี่คือจุดที่เกิดการกะพริบ กะพริบ ฯลฯ 
ฉันสงสัยว่าผู้ผลิตไม่ทราบถึงความแตกต่างของอุณหภูมินี้หรือจงใจสร้างอุปกรณ์ที่ถึงวาระ?
บ่อยครั้งที่ส่วนประกอบที่ดูเหมือนเป็นหลอดไฟธรรมดาราคาแพงทำงานในสภาวะที่รุนแรงที่ อุณหภูมิสูงสุดโดยไม่มีขอบเขตความปลอดภัยใดๆ 
ตราบใดที่กระแสยังน้อยก็ไม่สังเกตเห็นได้ แต่เนื่องจากความสัมพันธ์กำลังสอง เมื่อกระแสเพิ่มขึ้น พลังงานมากขึ้นเรื่อยๆ กลายเป็นความร้อนที่ไร้ประโยชน์ 
วิธีเพิ่มประสิทธิภาพ
นั่นคือเชื่อมต่อ LED อื่นแบบขนานซึ่งจะช่วยลดการสูญเสียความต้านทานลงครึ่งหนึ่ง และวิธีนี้ใช้ได้ผลอย่างแน่นอน 
ด้วยการเชื่อมต่อ LED สองดวงขนานกับหลอดไฟแทนที่จะเชื่อมต่อหนึ่งดวง คุณจะได้รับแสงสว่างมากขึ้นโดยใช้พลังงานน้อยลง และส่งผลให้ความร้อนน้อยลงด้วย
แน่นอนว่าสิ่งนี้ยังช่วยยืดอายุการใช้งานของ LED อีกด้วย 
คุณไม่จำเป็นต้องหยุดและเชื่อมต่อไดโอด 3.4 ตัวแทนตัวเดียว มันจะไม่แย่ไปกว่านี้อีกแล้ว 
และหากมีพื้นที่ไม่เพียงพอสำหรับ LED หลายดวง คุณก็สามารถติดตั้ง LED ที่เดิมออกแบบมาเพื่อให้ใช้พลังงานสูงได้ เช่น หลอดไฟ 100 วัตต์ 50 วัตต์ 
ด้วยวิธีนี้จึงสามารถเพิ่มประสิทธิภาพของหลอดไฟได้หลายครั้ง โดยใช้พลังงานเท่าเดิมกับแหล่งกำเนิดดั้งเดิม แต่มีกำลังไฟน้อยกว่า และทำงานตามขีดจำกัดความสามารถ
ยิ่งไปกว่านั้น ด้วยการใช้ไม่เกินหนึ่งในสามของกำลังไฟสูงสุด คุณจะลืมไปตลอดกาลว่าการเปลี่ยน LED ที่ดับแล้วหมายความว่าอย่างไร 
ในขณะเดียวกันประสิทธิภาพและประสิทธิผลในการดำเนินงานก็จะเพิ่มขึ้นอย่างเห็นได้ชัด
ดังนั้นเมื่อซื้อ LED ควรสนใจขนาดคริสตัลเสมอ ท้ายที่สุดแล้วการระบายความร้อนและความต้านทานภายในขึ้นอยู่กับสิ่งนี้
กฎของที่นี่คือยิ่งมากยิ่งดี
ด้วยการเลือกวัสดุเซมิคอนดักเตอร์และสารเติมแต่งอย่างเหมาะสม จึงเป็นไปได้ที่จะมีอิทธิพลเป็นพิเศษต่อคุณลักษณะของการปล่อยแสงของคริสตัล LED โดยเฉพาะบริเวณสเปกตรัมของการปล่อยและประสิทธิภาพของการแปลงพลังงานอินพุตเป็นแสง:
- GaALA- อะลูมิเนียมแกลเลียมอาร์เซไนด์ มันขึ้นอยู่กับไฟ LED สีแดงและอินฟราเรด
- GaAsP- แกลเลียมอาร์เซไนด์ฟอสไฟด์ AlInGaP - อะลูมิเนียม-อินเดียม-แกลเลียมฟอสไฟด์ ไฟ LED สีแดง สีส้ม และสีเหลือง
- GaP- แกลเลียมฟอสไฟด์ ไฟ LED สีเขียว
- ซิซี- ซิลิคอนคาร์ไบด์ LED สีน้ำเงินตัวแรกที่มีจำหน่ายในท้องตลาดพร้อมประสิทธิภาพการส่องสว่างต่ำ
- อินกาเอ็น- อินเดียมแกลเลียมไนไตรด์ GaN - แกลเลียมไนไตรด์; ไฟ LED สีฟ้าและสีเขียว UV
หากต้องการได้รับรังสีสีขาวที่มีอุณหภูมิสีเฉพาะ มีความเป็นไปได้พื้นฐานสามประการ:
1. การแปลงรังสี LED สีน้ำเงินด้วยสารเรืองแสงสีเหลือง (รูปที่ 1a)
2. การแปลงรังสี UV LED ด้วยสารเรืองแสง 3 ตัว (คล้ายกับหลอดฟลูออเรสเซนต์ที่เรียกว่าสเปกตรัม 3 แบนด์) (รูปที่ 1b)
3. การผสมสารเติมแต่งของไฟ LED สีแดง เขียว และน้ำเงิน (หลักการ RGB คล้ายกับเทคโนโลยีโทรทัศน์สี) เฉดสีของไฟ LED สีขาวสามารถกำหนดลักษณะได้ด้วยค่าของอุณหภูมิสีที่สัมพันธ์กัน
ไฟ LED สีขาวสมัยใหม่ส่วนใหญ่ผลิตขึ้นโดยใช้สีน้ำเงินร่วมกับสารแปลงฟอสเฟอร์ซึ่งทำให้สามารถได้รับรังสีสีขาวด้วย หลากหลาย อุณหภูมิสี- จาก 3000 K (แสงวอร์มไวท์) ถึง 6000 K (แสงเดย์ไลท์เย็น)
การทำงานของไฟ LED ในวงจรไฟฟ้า
คริสตัล LED เริ่มเปล่งแสงเมื่อมีกระแสไหลในทิศทางไปข้างหน้า LED มีลักษณะแรงดันไฟฟ้ากระแสที่เพิ่มขึ้นแบบทวีคูณ โดยปกติแล้วจะใช้พลังงานจากกระแสไฟคงที่หรือแรงดันไฟฟ้าคงที่ที่มีความต้านทานจำกัดที่เชื่อมต่อไว้ล่วงหน้า วิธีนี้จะช่วยป้องกันการเปลี่ยนแปลงที่ไม่พึงประสงค์ของกระแสไฟที่กำหนดซึ่งส่งผลต่อเสถียรภาพของฟลักซ์การส่องสว่าง และในกรณีที่เลวร้ายที่สุดก็อาจทำให้ LED เสียหายได้
เมื่อใช้กำลังต่ำจะใช้อะนาล็อก หน่วยงานกำกับดูแลเชิงเส้นสำหรับการจ่ายไฟให้กับไดโอดอันทรงพลัง - บล็อกเครือข่ายด้วยกระแสหรือแรงดันไฟฟ้าที่เสถียร โดยทั่วไปแล้ว LED จะเชื่อมต่อแบบอนุกรม ขนาน หรือในวงจรอนุกรม-ขนาน (ดูรูปที่ 2)
การลดความสว่าง (การหรี่แสง) ของ LED อย่างราบรื่นนั้นดำเนินการโดยหน่วยงานกำกับดูแลที่มีการมอดูเลตความกว้างพัลส์ (PWM) หรือกระแสไปข้างหน้าลดลง การใช้ stochastic PWM ทำให้สามารถลดสเปกตรัมการรบกวนให้เหลือน้อยที่สุด (ปัญหา ความเข้ากันได้ทางแม่เหล็กไฟฟ้า- แต่ใน ในกรณีนี้ด้วย PWM อาจสังเกตการเต้นเป็นจังหวะของรังสี LED ที่รบกวนได้
ปริมาณของกระแสไปข้างหน้าจะแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับรุ่น: ตัวอย่างเช่น 2 mA สำหรับ LED ที่ติดตั้งบนแผงควบคุมขนาดจิ๋ว (SMD-LED), 20 mA สำหรับ LED ที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 5 มม. พร้อมสายไฟกระแสไฟภายนอกสองตัว, 1 A สำหรับกำลังสูง ไฟ LED เพื่อการส่องสว่าง แรงดันไฟฟ้าไปข้างหน้า UF โดยปกติจะอยู่ในช่วงตั้งแต่ 1.3 V (ไดโอด IR) ถึง 4 V (ไฟ LED อินเดียมแกลเลียมไนไตรด์ - สีขาว, สีฟ้า, สีเขียว, UV)
ในขณะเดียวกัน วงจรไฟฟ้าได้ถูกสร้างขึ้นแล้วซึ่งทำให้สามารถเชื่อมต่อ LED เข้ากับเครือข่าย 230 V AC ได้โดยตรง เมื่อต้องการทำเช่นนี้ ไฟ LED สองกิ่งจะเปิดแบบต่อต้านขนานและเชื่อมต่ออยู่ เครือข่ายมาตรฐานผ่านการต้านทานโอห์มมิก ในปี 2008 ศาสตราจารย์พี. มาร์กซ์ได้รับสิทธิบัตรสำหรับวงจรสำหรับหรี่ไฟ LED ที่ขับเคลื่อนด้วยความเสถียร กระแสสลับ(ดูรูปที่ 3)
บริษัท โซล เซมิคอนดักเตอร์ ของเกาหลีใต้ ได้รวมวงจร (รูปที่ 3) เข้ากับวงจรต่อต้านขนานสองวงจร (ในแต่ละวงจรนั้น จำนวนมาก LEDs) โดยตรงในชิปตัวเดียว (Acriche-LED) กระแสไฟตรงไปข้างหน้าของ LED (20 mA) ถูกจำกัดโดยตัวต้านทานโอห์มมิกที่เชื่อมต่อแบบอนุกรมกับวงจรต้านขนาน แรงดันไฟฟ้าไปข้างหน้าของ LED แต่ละตัวคือ 3.5 V
ประสิทธิภาพการใช้พลังงาน
ประสิทธิภาพการใช้พลังงานของ LED (ประสิทธิภาพ) คืออัตราส่วนของพลังงานรังสี (เป็นวัตต์) ต่อการใช้พลังงานไฟฟ้า (ในคำศัพท์เกี่ยวกับแสงสว่าง นี่คือพลังงานที่ปล่อยออกมาจากการแผ่รังสี - กล่าวคือ)
ในเครื่องส่งความร้อนซึ่งรวมถึงหลอดไส้แบบคลาสสิกเพื่อสร้างรังสี (แสง) ที่มองเห็นได้ขดลวดจะต้องได้รับความร้อนจนถึงอุณหภูมิที่กำหนด ยิ่งไปกว่านั้น ส่วนแบ่งหลักของพลังงานที่ให้มาจะถูกแปลงเป็นความร้อน (รังสีอินฟราเรด) และ รังสีที่มองเห็นได้แปลงเท่านั้น?e = 3% สำหรับแบบธรรมดาและ che - 7% สำหรับ หลอดฮาโลเจนหลอดไส้
ไฟ LED สำหรับใช้ในการให้แสงสว่างที่ใช้จะแปลงพลังงานไฟฟ้าที่ให้ไปเป็นรังสีที่มองเห็นได้ในบริเวณสเปกตรัมที่แคบมาก และการสูญเสียความร้อนจะเกิดขึ้นในคริสตัล จะต้องกำจัดความร้อนนี้ออกจาก LED โดยใช้วิธีการออกแบบพิเศษเพื่อให้แน่ใจว่าพารามิเตอร์แสงและสีที่จำเป็นและอายุการใช้งานสูงสุด
LED สำหรับการให้แสงสว่างและการส่งสัญญาณแทบไม่มีส่วนประกอบ IR และ UV ในสเปกตรัมการแผ่รังสี และ LED ดังกล่าวมีประสิทธิภาพการใช้พลังงานสูงกว่าตัวแผ่ความร้อนอย่างมีนัยสำคัญ ด้วยสภาวะความร้อนที่เหมาะสม LED จะแปลงพลังงานที่ให้มา 25% ให้เป็นแสง ดังนั้น ตัวอย่างเช่น ไฟ LED สีขาวด้วยกำลัง 1 W ประมาณ 0.75 W เกิดจากการสูญเสียความร้อนซึ่งต้องมีองค์ประกอบกระจายความร้อนหรือแม้กระทั่งการระบายความร้อนแบบบังคับในการออกแบบหลอดไฟ การจัดการระบบการระบายความร้อนของ LED ดังกล่าวมีความสำคัญเป็นพิเศษ ขอแนะนำว่าผู้ผลิตไฟ LED และ โมดูล LEDระบุค่าประสิทธิภาพการใช้พลังงานในรายการคุณลักษณะของผลิตภัณฑ์
การควบคุมโหมดความร้อน
ให้เราจำไว้ว่าเกือบ 3/4 ของไฟฟ้าที่ใช้โดย LED จะถูกแปลงเป็นความร้อนและเพียง 1/4 เปลี่ยนเป็นแสง ดังนั้นเมื่อออกแบบหลอดไฟ LED จึงมีบทบาทสำคัญในการสร้างความมั่นใจ ประสิทธิภาพสูงสุดการเล่นการเพิ่มประสิทธิภาพ ระบอบการปกครองความร้อนกล่าวอีกนัยหนึ่งคือ LED การระบายความร้อนอย่างเข้มข้น
ดังที่ทราบกันดีว่าการถ่ายเทความร้อนจากวัตถุที่ให้ความร้อนเกิดขึ้นเนื่องจากกระบวนการทางกายภาพสามกระบวนการ:
1. การแผ่รังสี
Ф = ว? =5.669?10-8?(W/m2?K4)??A?(Ts4 – Ta5)
ที่ไหน: ว? – ฟลักซ์การแผ่รังสีความร้อน, W
- – การแผ่รังสี
Тs – อุณหภูมิพื้นผิวของวัตถุที่ได้รับความร้อน, K
Ta – อุณหภูมิของพื้นผิวที่ล้อมรอบห้อง K
A คือพื้นที่ผิวที่เปล่งความร้อน m?
2. การพาความร้อน
ฟ = ?? ฮะ? (ทส-ต้า)
โดยที่: Ф – การไหลของความร้อน, W
A คือพื้นที่ผิวของวัตถุที่ถูกทำให้ร้อน, m?
- – ค่าสัมประสิทธิ์การถ่ายเทความร้อน
Тs - อุณหภูมิของตัวกลางกำจัดความร้อนขอบเขต K
Ta คืออุณหภูมิพื้นผิวของวัตถุที่ถูกให้ความร้อน K
[สำหรับพื้นผิวที่ไม่ขัดเงา? = 6...8 วัตต์ / (ม.K)].
3. การนำความร้อน
Ф = ?T?(А/l) (Тs-Та) =(?T/Rth)
โดยที่: Rth= (l / ?T?A) – ความต้านทานความร้อน, K/W,
Ф – พลังงานความร้อน, W
เอ – ภาพตัดขวาง
ความยาว l - ?T – สัมประสิทธิ์การนำความร้อน, W/(m?K)
สำหรับองค์ประกอบการทำความเย็นแบบเซรามิก?T=180 W/(m?K)
สำหรับอะลูมิเนียม – 237 วัตต์/(m?K)
สำหรับทองแดง – 380 W/(m?K)
สำหรับเพชร – 2300 วัตต์/(m?K)
สำหรับคาร์บอนไฟเบอร์ – 6000 W/(m?K)]
4. ความต้านทานความร้อน
ความต้านทานความร้อนรวมคำนวณได้ดังนี้: Rth พาร์.รวม=1/[(1/ Rth,1)+ (1/ Rth, 2)+ (1/ Rth,3)+ (1/ Rth,n)]
ถัดมา = Rth,1 + Rth, 2 + Rth,3 +....+ Rth,n
ประวัติย่อ
เมื่อออกแบบโคมไฟ LED ต้องใช้มาตรการทุกประการที่เป็นไปได้เพื่อลดพฤติกรรมทางความร้อนของ LED ผ่านทางการนำ การพาความร้อน และการแผ่รังสี ดังนั้นงานหลักในการออกแบบหลอดไฟ LED คือเพื่อให้แน่ใจว่ามีการกำจัดความร้อนเนื่องจากการนำความร้อนขององค์ประกอบทำความเย็นพิเศษหรือการออกแบบตัวเครื่อง จากนั้นองค์ประกอบเหล่านี้จะขจัดความร้อนโดยการแผ่รังสีและการพาความร้อน
ถ้าเป็นไปได้ วัสดุของส่วนประกอบแผงระบายความร้อนควรมีความต้านทานความร้อนน้อยที่สุด
ผลลัพธ์ที่ดีได้โดยใช้หน่วยกำจัดความร้อนแบบ “ท่อความร้อน” ซึ่งมีคุณสมบัติการนำความร้อนสูงมาก
หนึ่งในตัวเลือกการระบายความร้อนที่ดีที่สุดคือพื้นผิวเซรามิกที่มีเส้นทางนำกระแสไฟฟ้าที่เตรียมไว้ล่วงหน้า ซึ่งบัดกรี LED โดยตรง โครงสร้างการทำความเย็นที่ใช้เซรามิกจะกระจายความร้อนได้มากกว่าประมาณ 2 เท่าเมื่อเทียบกับองค์ประกอบการทำความเย็นที่เป็นโลหะทั่วไป
ความสัมพันธ์ระหว่างพารามิเตอร์ทางไฟฟ้าและความร้อนของ LED แสดงไว้ในรูปที่ 1 4.
ในรูป 5 แสดงการออกแบบทั่วไป ไฟ LED อันทรงพลังด้วยองค์ประกอบระบายความร้อนอลูมิเนียมและวงจรต้านทานความร้อนและในรูปที่ 1 6-8 – วิธีการต่างๆระบายความร้อน
การแผ่รังสี
พื้นผิวของโคมไฟที่ติดตั้ง LED หรือโมดูลที่มี LED หลายดวงไม่ควรเป็นโลหะเนื่องจากโลหะมีการปล่อยก๊าซต่ำมาก หากเป็นไปได้ พื้นผิวของโคมไฟที่สัมผัสกับไฟ LED ควรมีการปล่อยสเปกตรัมสูงหรือไม่
การพาความร้อน
ขอแนะนำให้มีพื้นที่ผิวของตัวหลอดไฟขนาดใหญ่เพียงพอสำหรับการสัมผัสกับการไหลของอากาศโดยรอบโดยไม่มีสิ่งกีดขวาง (ครีบระบายความร้อนพิเศษ โครงสร้างหยาบ ฯลฯ) มาตรการบังคับสามารถกำจัดความร้อนเพิ่มเติมได้: พัดลมขนาดเล็กหรือเมมเบรนแบบสั่น
การนำความร้อน
เนื่องจากพื้นที่ผิวและปริมาตรของ LED มีขนาดเล็กมาก จึงไม่สามารถระบายความร้อนด้วยการแผ่รังสีและการพาความร้อนที่จำเป็นได้
ตัวอย่างการคำนวณความต้านทานความร้อนสำหรับ LED สีขาว
UF= 3.8 โวลต์
ถ้า = 350 มิลลิแอมป์
PLED = 3.8 โวลต์? 0.35 A = 1.33 วัตต์
เนื่องจากประสิทธิภาพการมองเห็นของ LED อยู่ที่ 25% จึงมีเพียง 0.33 W เท่านั้นที่ถูกแปลงเป็นแสง และ 75% ที่เหลือ (Pv=1 W) จะถูกแปลงเป็นความร้อน (บ่อยครั้งในวรรณกรรม เมื่อคำนวณความต้านทานความร้อน RthJA พวกเขาทำผิดพลาดโดยสมมติว่า Pv = UF หรือไม่ IF = 1.33 W - นี่ไม่ถูกต้อง!)
สูงสุด อุณหภูมิที่อนุญาตชั้นที่ใช้งานอยู่ (ทางแยก p-n – ทางแยก) TJ = 125°C (398 K)
อุณหภูมิแวดล้อมสูงสุด TA = 50°C (323 K)
ความต้านทานความร้อนสูงสุดระหว่างชั้นกั้นและสภาพแวดล้อม:
RthJA= (TJ – TA)/ Pv = (398 K – 323K)/1 W = 75 K/W
ตามที่ผู้ผลิตระบุว่าความต้านทานความร้อนของ LED
RthJS = 15 กิโลวัตต์/วัตต์
ความต้านทานความร้อนที่ต้องการขององค์ประกอบกระจายความร้อนเพิ่มเติม (ครีบระบายความร้อน, กาวนำความร้อน, สารประกอบกาว, บอร์ด):
RthSA= RthJA – RthJS = 75-15 = 60 กิโลวัตต์/วัตต์
ในรูป เลข 9 อธิบายความต้านทานความร้อนของไดโอดบนบอร์ด
ความสัมพันธ์ระหว่างอุณหภูมิของชั้นแอคทีฟและความต้านทานความร้อนระหว่างชั้นบล็อค (แอคทีฟ) และจุดบัดกรีของสายคริสตัลถูกกำหนดโดยสูตร:
ทีเจ= ยูเอฟ ? ถ้า? ?e? RthJS + TS
โดยที่ ТS คืออุณหภูมิที่วัดได้ที่จุดบัดกรีของคริสตัลลีด (ในกรณีนี้จะเท่ากับ 105°C)
จากนั้นตัวอย่างที่พิจารณาด้วยไฟ LED สีขาวกำลัง 1.33 W จะกำหนดอุณหภูมิของชั้นที่ใช้งานอยู่เป็น
ทีเจ = 1.33 วัตต์? 0.75? 15 กิโลวัตต์/วัตต์ + 105°C = 120°C
การเสื่อมสลายของคุณลักษณะการแผ่รังสีเนื่องจากภาระอุณหภูมิบนชั้นแอคทีฟ (บล็อก)
เมื่อทราบอุณหภูมิจริงที่จุดบัดกรีและจากข้อมูลของผู้ผลิต จึงสามารถระบุภาระความร้อนบนชั้นแอคทีฟ (TJ) และผลที่มีต่อการสลายตัวของรังสีได้ การเสื่อมสภาพหมายถึงการลดลงของฟลักซ์ส่องสว่างตลอดอายุการใช้งานของชิป LED
ผลของอุณหภูมิชั้นกั้น
ข้อกำหนดพื้นฐาน: ไม่ควรเกินอุณหภูมิสูงสุดที่อนุญาตของชั้นปิดกั้น เนื่องจากอาจนำไปสู่ข้อบกพร่องของ LED ที่ไม่อาจย้อนกลับได้หรือความล้มเหลวที่เกิดขึ้นเอง
เนื่องจากลักษณะเฉพาะของกระบวนการทางกายภาพที่เกิดขึ้นระหว่างการทำงานของ LED การเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิของชั้นบล็อก TJ จึงอยู่ในช่วง ค่าที่ยอมรับได้ส่งผลต่อพารามิเตอร์ LED จำนวนมาก รวมถึงแรงดันไฟฟ้าไปข้างหน้า ฟลักซ์ส่องสว่าง พิกัดสี และอายุการใช้งาน
ตัวชี้วัดทางเทคนิคและเศรษฐกิจของหลอดไฟ
TEP ของหลอดไฟได้รับอิทธิพลอย่างมากจากประเภทและคุณภาพของระบบแสงของหลอดไฟ ระดับประสิทธิภาพขึ้นอยู่กับตัวประกอบกำลังของบัลลาสต์และประสิทธิภาพเชิงแสงของอุปกรณ์ตลอดจนสภาพของเลนส์ อุปกรณ์ภายในประเทศจำนวนหนึ่งและตัวอย่างจากต่างประเทศส่วนใหญ่มี ประสิทธิภาพสูงค่าสัมประสิทธิ์ อย่างไรก็ตาม ไม่ว่าตัวบ่งชี้เหล่านี้จะดีแค่ไหน เลนส์ (ฝาครอบโปร่งใส การแยกหรือบรรจบกันของเลนส์และตัวสะท้อนแสง) จะสกปรกระหว่างการทำงาน และเกิดการเปลี่ยนแปลงที่สำคัญในโครงสร้างพื้นผิว ซึ่งนำไปสู่การเสื่อมสภาพของพารามิเตอร์ ข้อความนี้ใช้กับโคมไฟทุกประเภท ไม่ว่าจะใช้บัลลาสต์หรือไม่ก็ตาม
ในหลอดไฟใหม่ ประสิทธิภาพการมองเห็นอยู่ในช่วง 60 ถึง 95% จากการสังเกตเชิงปฏิบัติและการตรวจทางห้องปฏิบัติการพิเศษปรากฎว่าในช่วงระยะเวลา 1 ปีของการทำงานประสิทธิภาพการมองเห็นจะลดลงเหลือ 35% ของค่าเดิม (และระดับการสูญเสียหลักเกิดขึ้นในวันแรกของการทำงาน ). ภายใน 2 ปี เลนส์จะสูญเสียประสิทธิภาพจาก 50 เป็น 65% ของระดับประสิทธิภาพเดิม
อุปกรณ์ที่สังเกตถูกใช้งานกลางแจ้ง ( ไฟถนน) ในอาณาเขตของสาธารณรัฐตาตาร์สถาน ในกรณีปกติ สภาวะที่รุนแรง- เป็นที่ชัดเจนว่าหากสภาพการทำงานจำเป็นต้องมีการทำงานของอุปกรณ์ให้แสงสว่างในสภาวะที่มีฝุ่นหรือก๊าซมลพิษเพิ่มขึ้น ประสิทธิภาพเชิงแสงจะลดลงในอัตราที่เร็วขึ้น
*การวัดคุณสมบัติทางแสงและทางไฟฟ้าดำเนินการโดยผู้เชี่ยวชาญจากกลุ่มบริษัท TATLED ที่ฐานของตนเอง
(ฟลักซ์ส่องสว่าง, Ф; การกระจายของฟลักซ์ส่องสว่างทั้งหมดเหนือความเข้มของการส่องสว่างหรือมุมการแผ่รังสี 2 ระดับใดๆ ภายในรูปแบบการแผ่รังสี Ф(Ω)
ข้อมูลอุปกรณ์ตรวจวัดในภาคผนวก 1
ตามกฎแล้วงานในการปกป้องหลอดไฟ (โดยเฉพาะปริมาตรภายใน) จากปัจจัยด้านสิ่งแวดล้อมที่ไม่พึงประสงค์ สภาพแวดล้อมภายนอกได้รับการแก้ไขโดยผู้ผลิตอุปกรณ์ให้แสงสว่างโดยการปิดผนึกระหว่างตัวเรือนของอุปกรณ์ให้แสงสว่างแบบปิดและ กระจกป้องกันตลอดจนซีลสำหรับจุดเข้าสายไฟ
อย่างไรก็ตาม จากการศึกษาปัญหาโดยละเอียดเพิ่มเติมพบว่า การทำเช่นนี้ไม่เพียงพอที่จะทำให้ปริมาตรภายในของหลอดไฟเป็นฉนวนที่เหมาะสม ตามกฎของอุณหพลศาสตร์ในอุปกรณ์ให้แสงสว่างแบบปิดจะมีผลกระทบ "การหายใจ" ที่เกี่ยวข้องกับการเปลี่ยนแปลงของความดันอากาศที่อยู่ในปริมาตรที่แยกได้ภายในของอุปกรณ์ให้แสงสว่าง เมื่อแหล่งกำเนิดแสงของอุปกรณ์เปิดอยู่และอากาศที่ติดอยู่ภายในอุปกรณ์ได้รับความร้อน ความดันจะเพิ่มขึ้น และเมื่อปิดเครื่อง ความดันจะลดลง เนื่องจากข้อบกพร่องที่มองไม่เห็นในซีล ทำให้อากาศที่ปนเปื้อนถูกดูดเข้าไปในช่องภายในของหลอดไฟ ปรากฏการณ์นี้นำเสนอความเป็นไปได้ที่ฝุ่น เส้นใย และอนุภาคที่มีฤทธิ์กัดกร่อนจะตกตะกอนบนหลอดไฟ ตัวสะท้อนแสง พื้นผิวด้านใน, กระจกป้องกัน, ดิฟฟิวเซอร์ และยูนิตหน้าสัมผัสคาร์ทริดจ์ เป็นผลให้ความสามารถในการส่องสว่างของอุปกรณ์ลดลงและพวกมันเองก็ล้มเหลวภายในระยะเวลาสั้น ๆ ของการทำงาน (ตัวอย่างเช่นในบางพื้นที่ของการผลิตโลหะวิทยาอุปกรณ์ให้แสงสว่างจะถูกเปลี่ยนทุกปีทำให้ต้นทุนการดำเนินงานระบบไฟส่องสว่างเพิ่มขึ้นอย่างมาก)
หลอดไฟ LED ไม่มีข้อเสียข้างต้น ความจริงก็คือไฟ LED ที่ใช้ในหลอดไฟดังกล่าวไม่จำเป็นต้องใช้ตัวสะท้อนแสง
ในอุปกรณ์ให้แสงสว่างที่ใช้แหล่งกำเนิดแสงทั่วไป จะมีตัวสะท้อนแสงติดตั้งอยู่ภายใน ซึ่งรูปร่างไม่สามารถปรับเปลี่ยนให้สอดคล้องกับข้อกำหนดในการกระจายแสงได้เสมอไป ต่างจากหลอดไฟทั่วไป อุปกรณ์ LED ใช้แหล่งกำเนิดแสงที่ปล่อยพลังงานแสงไม่ในทุกทิศทาง แต่ในแหล่งเดียว ทิศทางและความเข้มของฟลักซ์แสงถูกควบคุมโดยตำแหน่งของแกนของตัวปล่อยแสงในทิศทางที่กำหนดและจำนวนของมัน มุมเปิดของรังสีที่ปล่อยออกมาจะถูกปรับโดยใช้เลนส์รอง (ไมโครเลนส์)
ดังนั้นหลอดไฟ LED จึงปราศจากข้อเสียที่เกิดจากการสูญเสีย ระบบแสงใช้แหล่งกำเนิดแสงรอบทิศทาง นั่นคืออัตราส่วน Lumen/Watt ของหลอดไฟ LED มีความน่าสนใจมากกว่า
Lumens วัดการไหลในทุกทิศทาง เช่น ในมุมตันที่ 4pi หนึ่งลูเมนมีค่าเท่ากับ ฟลักซ์ส่องสว่างที่ปล่อยออกมาจากแหล่งกำเนิดไอโซโทรปิกแบบจุด ซึ่งมีความเข้มการส่องสว่างเท่ากับหนึ่งแคนเดลา เกิดเป็นมุมตันของหนึ่งสเตอเรเดียน (1 lm = 1 cd × sr)
สเตอเรเดียนเท่ากับมุมตันโดยมีจุดยอดอยู่ตรงกลางทรงกลมที่มีรัศมี R โดยตัดพื้นที่บนพื้นผิวของทรงกลมออกเป็นพื้นที่เท่ากับพื้นที่สี่เหลี่ยมจัตุรัสที่มีด้าน R (นั่นคือ R²) ถ้ามุมทึบนั้นมีรูปกรวยกลม มุมเปิดจะอยู่ที่ประมาณ 65.541° หรือ 65°32′28″)
หากเราสมมติว่ากรวยที่คำนวณได้นั้นพุ่งตรงไปที่วัตถุที่ได้รับแสงสว่าง พลังงานแสงที่เหลือจะตกกระทบกับพื้นผิวที่ได้รับแสงสว่างผ่านตัวสะท้อนแสงหรือเลนส์สายตา
Candela (จากภาษาละติน candela - เทียน) หน่วยของความเข้มของการส่องสว่าง ระบบสากลหน่วย การกำหนด: ซีดีรัสเซีย, ซีดีสากล Candela (หน่วยของความเข้มของการส่องสว่าง) - ความเข้มของแสงที่ปล่อยออกมาจากพื้นที่ 1/600000 m2 ของหน้าตัดของตัวปล่อยแบบเต็มในทิศทางตั้งฉากกับส่วนนี้ที่อุณหภูมิตัวปล่อยเท่ากับอุณหภูมิการแข็งตัวของแพลตตินัม (2042 K) ที่ความดัน 101325 n/m2
จากข้อมูลข้างต้น ในการเปรียบเทียบหลอด TEC กับแหล่งกำเนิดแสงทั่วไปและหลอดไฟ LED จำเป็นต้องแนะนำการแก้ไขสำหรับความแตกต่างในประสิทธิภาพของระบบออปติก
พิจารณาเป็น ตัวอย่างที่เป็นรูปธรรมอุปกรณ์ส่องสว่างที่ใช้กันอย่างแพร่หลาย RKU15-250 โดยใช้ ไฟดีอาร์แอลและหลอดไฟ LED
ในการพิจารณาตัวบ่งชี้ประสิทธิภาพแสงจริง เราทำการคำนวณดังต่อไปนี้:
ตามที่ผู้ผลิตระบุว่าประสิทธิภาพของหลอดไฟ RKU15 คือ 65% แหล่งกำเนิดแสง (หลอดไฟ DRL-250 (V)) มีระดับฟลักซ์ส่องสว่าง 13,200 ลูเมน เราได้ระดับฟลักซ์ส่องสว่างที่ปล่อยออกมาจากอุปกรณ์จริง: 65% ของ 13,200 lm = 8,580 ลูเมน
นอกจากนี้ยังจำเป็นต้องคำนึงถึงการสูญเสียระดับฟลักซ์ส่องสว่างของ DRL อย่างรวดเร็วในช่วง 1,000 ชั่วโมงแรกของการทำงาน จากกราฟด้านล่าง (ตามข้อมูล VNISI) เป็นที่ชัดเจนว่าในช่วง 1,000 ชั่วโมงแรกของการทำงาน ระดับฟลักซ์ส่องสว่างที่ปล่อยออกมาจะลดลง 15-20% ของค่าเริ่มต้น จากที่นี่เราจะได้ Фv = 6,864 ลูเมน ในช่วงระยะเวลาการทำงานต่อไป การย่อยสลายจะเกิดขึ้นน้อยลง
เส้นโค้งระดับฟลักซ์การส่องสว่างของ LED ที่ใช้ในโคมไฟ LED ก็มีลักษณะที่ไม่สม่ำเสมอเช่นกัน อย่างไรก็ตาม ดังที่คุณเห็นจากกราฟด้านล่าง (ได้รับความอนุเคราะห์จาก OSRAM Opto Semiconductors) หลังจากการจุ่มลงสั้นๆ ระดับจะค่อยๆ เพิ่มขึ้น (Golden Dragon บวกไดโอด)
|
(“วิศวกรรมแสงสว่าง”, Likhoslavl) พร้อมไฟ DRL-250 (V) (“ลิสมา”, ซารานสค์) |
สเวเทโก 48/6624/80/Ш (“เลเดล”, คาซาน) ไฟ LED OSRAM (“ออสแรม” ประเทศเยอรมนี) |
|
(ไม่รวมการสูญเสียแสงในหลอดไฟ) แรงดันไฟฟ้าที่กำหนด บี - 130 กำลังไฟพิกัด W - 250 ฟลักซ์ส่องสว่าง, Lume - 13,200 ระยะเวลาของภูเขา ชม. - 12,000 |
พารามิเตอร์ LED (48 ชิ้น) (ไม่มีการสูญเสียแสงในหลอดไฟ) แรงดันไฟฟ้าที่กำหนด วี - 220 ± 22 กำลังไฟพิกัด W - 80 ฟลักซ์ส่องสว่าง ลัม - 6,624 ระยะเวลาของภูเขา ชั่วโมง - 100,000 |
|
ค่าใช้จ่ายทั้งหมด 4 500 ถู. |
ค่าใช้จ่ายทั้งหมด 15 000 ถู. |
|
ระยะเวลาดำเนินการต่อปี ชม. - 2,920 (8 ชั่วโมงต่อวัน) |
|
|
730 |
ปริมาณพลังงานที่ใช้ต่อปี kW/ชั่วโมง - 233 |
|
การบริโภคต่อปี - 2 190 ถู. |
การบริโภคต่อปี - 699 ถู. ในราคา 3 รูเบิล - กิโลวัตต์/ชม |
|
ค่าใช้จ่ายในการบำรุงรักษาหลอดไฟ, บัลลาสต์, การเปลี่ยนและกำจัดหลอดไฟ, ถู ต่อปี - 600 ถู. |
ค่าบำรุงรักษาถู ต่อปี - 0 ถู. |
|
รวมค่าใช้จ่ายสำหรับ การได้มาและ การแสวงหาผลประโยชน์ภายใน 1 ปี - 7 290 ถู. |
รวมค่าใช้จ่ายสำหรับ การได้มาและ การแสวงหาผลประโยชน์ภายใน 1 ปี - 15 699 ถู. |
|
การแสวงหาผลประโยชน์ต่อไป ถู. ต่อปี - 2 790 ถู. |
การแสวงหาผลประโยชน์ต่อไป ถู. ต่อปี - 699 ถู. |
|
ต้นทุนรวมเป็นเวลา 5 ปี - 18,450 รูเบิล รวมถึงค่าไฟฟ้า - 10,950 รูเบิล ในราคา 3 รูเบิล - กิโลวัตต์/ชม |
ต้นทุนรวมเป็นเวลา 5 ปี - 18,495 รูเบิล รวมถึงค่าไฟฟ้า - 3,495 รูเบิล ในราคา 3 รูเบิล - กิโลวัตต์/ชม |
|
ขั้นต่ำ |
ความเป็นไปได้ในการใช้งานเพิ่มเติม: ทรัพยากรถูกใช้ไปแล้ว 40% |
แผนภูมิต้นทุนการเป็นเจ้าของอุปกรณ์ในช่วง 5 ปี
ข้อมูลจะได้รับโดยคำนึงถึงค่าไฟฟ้าคงที่ เมื่อคำนึงถึงการเติบโตของภาษีที่กระทรวงการพัฒนาเศรษฐกิจคาดการณ์ไว้ จุดตัดของเส้นโค้งระดับต้นทุนจะเกิดขึ้นเร็วกว่าระยะเวลาที่ได้รับจากการคำนวณ (สมมุติว่า 4 ปี)
ตัวอย่างการใช้ไฟ DRL และไฟ LED สำหรับไฟถนน ด้วยการกระจายพลังงานแสงอย่างสมเหตุสมผลมากขึ้น พื้นผิวถนนที่ส่องสว่างด้วยหลอดไฟ LED (ภาพด้านซ้าย) จึงมีน้ำท่วมเท่ากันมากขึ้น
สรุป: คุณสมบัติทางแสงของหลอดไฟที่ใช้ LED นั้นเหนือกว่าอย่างเห็นได้ชัดในพารามิเตอร์การส่องสว่างเมื่อเทียบกับหลอดไฟ แหล่งที่มาปกติสเวต้า
อุปกรณ์ควบคุม (อุปกรณ์ควบคุม)
บัลลาสต์ (บัลลาสต์) เป็นผลิตภัณฑ์พิเศษที่ใช้ในการสตาร์ทและบำรุงรักษาการทำงานของแหล่งกำเนิดแสง
โครงสร้างบัลลาสต์สามารถทำได้ในรูปแบบของบล็อกเดียวหรือหลายบล็อกแยกกัน
บัลลาสต์แบ่งออกเป็น: ขึ้นอยู่กับประเภทของแหล่งกำเนิดแสง
- บัลลาสต์สำหรับหลอดปล่อยก๊าซ
- บัลลาสต์สำหรับหลอดฮาโลเจน (หม้อแปลงไฟฟ้า)
- บัลลาสต์สำหรับ LED (ไดรเวอร์ LED)
ขึ้นอยู่กับประเภทของอุปกรณ์และการทำงานของบัลลาสต์มีดังนี้:
- แม่เหล็กไฟฟ้า (EMPRA)
- อิเล็กทรอนิกส์ (บัลลาสต์อิเล็กทรอนิกส์)
นอกจากพารามิเตอร์ทางแสงแล้ว ประสิทธิภาพของอุปกรณ์ให้แสงสว่างยังได้รับผลกระทบอย่างมีนัยสำคัญจากพารามิเตอร์ตัวประกอบกำลังของบัลลาสต์
สำหรับบัลลาสต์หลอดดิสชาร์จ พารามิเตอร์นี้ (ตามผู้ผลิต) อยู่ในช่วง 0.6 ถึง 0.9 บัลลาสต์อิเล็กทรอนิกส์ที่มีประสิทธิภาพมากที่สุดในปัจจุบันคือเนื่องจากด้วยความช่วยเหลือของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ความสามารถในการจุดไฟและควบคุมการเรืองแสงจึงสามารถทำได้อย่างมีประสิทธิภาพมากกว่าเมื่อเปรียบเทียบกับโช้คแบบเหนี่ยวนำ บัลลาสต์สำหรับหลอดดิสชาร์จได้รับการผลิตมาเป็นเวลานานและแม้จะมีการปรับปรุงอย่างต่อเนื่อง แต่ก็เป็นที่รู้จักของผู้บริโภคเป็นอย่างดีดังนั้นจึงไม่ได้กล่าวถึงรายละเอียดในงานนี้
ในหลอดไฟ LED บัลลาสต์ (ไดรเวอร์ LED) จะทำหน้าที่ของโคลง ดี.ซี, ตัวปรับแรงดันไฟฟ้าและลดแสง (เฉพาะทาง)
ไดรเวอร์สามารถแบ่งออกเป็นสองกลุ่มหลัก:
1. แหล่งจ่ายไฟ LED ที่มีกระแสเอาต์พุตคงที่คงที่ (ไดรเวอร์ LED) - ออกแบบมาเพื่อจ่ายไฟ LED (หรือหลอดไฟ LED) ที่เชื่อมต่อแบบอนุกรม
2. แหล่งจ่ายไฟที่มีแรงดันไฟฟ้าคงที่คงที่ (หม้อแปลง LED) - ออกแบบมาเพื่อกลุ่มพลังงานของ LED ที่ติดตั้งตัวต้านทานจำกัดกระแสอยู่แล้วโดยปกติ แถบ LEDไม้บรรทัดหรือแผง
นอกจากนี้เนื่องจากอุตสาหกรรมผลิต LED ที่ออกแบบมาเพื่อ ความหมายที่แตกต่างกันกระแสไฟที่ได้รับการจัดอันดับไดรเวอร์ LED จะถูกแบ่งตามพารามิเตอร์นี้ด้วย
ค่าปัจจุบันที่พบบ่อยที่สุดคือ 350 และ 700 มิลลิแอมป์
ค่าตัวประกอบกำลังของไดรเวอร์ LED จากผู้ผลิตส่วนใหญ่คือ 0.95 ต้องใช้ไฟ LED แยกกัน แรงดันไฟฟ้ากระแสตรง 2-4V และกระแส mA หลายสิบ อาร์เรย์ LED ซีรีส์ต้องใช้แรงดันไฟฟ้าที่สูงกว่า ไดรเวอร์ LED เป็นแหล่งกำเนิดของแรงดันไฟฟ้านี้ มันแปลงแหล่งจ่ายไฟของเครือข่ายไฟฟ้าในครัวเรือน 110-240V แรงดันไฟฟ้ากระแสสลับไปจนถึงกระแสตรงแรงดันต่ำสำหรับจ่ายไฟให้กับระบบ LED
มีข้อกำหนดที่เพิ่มขึ้นสำหรับคุณภาพของอุปกรณ์ควบคุม LED เนื่องจาก LED เป็นอยู่ อุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์ซึ่งมีความต้องการคุณภาพของแหล่งจ่ายไฟอย่างมาก การเบี่ยงเบนจาก พารามิเตอร์ที่ระบุภายใน 2-5% ส่งผลกระทบอย่างมากต่อคุณสมบัติแสงและไฟฟ้าของ LED และอาจส่งผลให้อายุการใช้งานของคริสตัลหรือสารเรืองแสงลดลงอย่างมาก
จากที่กล่าวมาข้างต้น เป็นที่ชัดเจนว่าในตอนแรกคุณภาพของอุปกรณ์ควบคุม LED นั้นอยู่ในระดับสูง ดังนั้นจึงเป็นผลิตภัณฑ์ที่มีประสิทธิภาพสูง
ผู้ผลิตส่วนใหญ่ที่ประกาศค่าอยู่ระหว่าง 0.90 ถึง 0.95 การวัดอย่างง่ายจะยืนยันค่าเหล่านี้
สำหรับการหรี่แสง (การเปลี่ยนความสว่างของ LED) มักใช้หลักการของการปรับความกว้างพัลส์ (PWM)
ในแง่ของประสิทธิภาพและระดับความน่าเชื่อถือบัลลาสต์สำหรับหลอดดิสชาร์จและบัลลาสต์สำหรับหลอด LED แตกต่างกันเพียงคุณภาพของวงจรและการใช้งาน ฐานองค์ประกอบซึ่งท้ายที่สุดก็แสดงถึงความแตกต่างในด้านต้นทุนของผลิตภัณฑ์ บัลลาสต์คุณภาพสูงและมีราคาแพง ประเภทต่างๆหลอดไฟกำลังเข้าใกล้ตัวบ่งชี้เดียว (ใกล้ 1)
ภาคผนวก 2 และภาคผนวก 3 มีบทวิจารณ์จากองค์กรที่ใช้หลอดไฟ LED เป็นต้นแบบ
สรุป: อิทธิพลของประสิทธิภาพบัลลาสต์ที่มีต่อประสิทธิภาพโดยรวม อุปกรณ์แสงสว่างสำหรับหลอดดิสชาร์จและหลอด LED ไม่มีความแตกต่างที่เห็นได้ชัดเจนและพิจารณาจากราคาของผลิตภัณฑ์เท่านั้น
←
หลอดไฟ LEDทันสมัย มีความสว่างเพียงพอซึ่งไม่สามารถพูดได้เกี่ยวกับ LED รุ่นก่อนหน้าซึ่งมีความสว่างต่ำจำกัดการใช้งานอย่างมาก ตอนนี้,..
ประสิทธิภาพ- ประสิทธิภาพแห่งความทันสมัย หลอดไฟ LEDคือ 22% นอกจากประสิทธิภาพสูงแล้ว หลอดไฟ LED ยังมีความทนทานสูงถึง 50,000 ชั่วโมง ซึ่งเท่ากับอายุการใช้งาน 17 ปี 8 ชั่วโมงต่อวัน ทันสมัย มีความสว่างเพียงพอซึ่งไม่สามารถพูดได้เกี่ยวกับ LED รุ่นก่อนหน้าซึ่งมีความสว่างต่ำจำกัดการใช้งานอย่างมาก ปัจจุบันภายหลังจากที่มีประเด็นเรื่อง ความสว่างของไฟ LEDความนิยมของพวกเขาก็เพิ่มขึ้นอย่างมาก ถึงอย่างไรก็ตาม ค่าใช้จ่ายสูง แต่เนื่องจากประสิทธิภาพสูง อายุการใช้งาน และการประหยัดค่าไฟฟ้าและงานติดตั้งอย่างมาก LED จึงได้รับความนิยมมากขึ้นเรื่อยๆ อีกทั้งมีอายุการใช้งานยาวนาน หลอดไฟ LEDช่วยให้คุณติดตั้งในที่เข้าถึงยาก โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อใช้ไฟ LEDวี ตลอดประวัติศาสตร์กว่า 130 ปี หลอดไส้ซึ่งครองโลกแห่งเทคโนโลยีแสงสว่างมาโดยตลอด จำนวนมากข้อบกพร่อง: นี่คือด้ายที่เปราะบางซึ่งอาจล้มเหลวในระหว่างการเขย่าและมีเปอร์เซ็นต์ความร้อนสูงซึ่งจะช่วยลดอัตราส่วนของพลังงานที่เป็นประโยชน์ต่อฟลักซ์ส่องสว่างได้อย่างมาก ประสิทธิภาพ โคมไฟธรรมดาหลอดไส้เพียง 2.6% หลอดฟลูออเรสเซนต์ที่ก้าวหน้าทางเทคโนโลยีมากขึ้นมีประสิทธิภาพสูงกว่าเล็กน้อยที่ 8.7% และยังมีส่วนช่วยอย่างมากในการประหยัดพลังงานอีกด้วย การใช้หลอดฟลูออเรสเซนต์ได้เปิดเผยหลายอย่าง ข้อบกพร่องที่สำคัญ: นี้และ ระยะสั้นการดำเนินงานใน เงื่อนไขที่แท้จริง, อาจเกิดการกะพริบ และ ความล้มเหลวที่เป็นไปได้เมื่อเปิดเครื่อง อุณหภูมิต่ำพร้อมทั้งกระพริบเมื่อมีแรงดันไฟฟ้าขาด นอกจากนี้หลอดฟลูออเรสเซนต์ที่เผาไหม้ต้องมีการกำจัดเป็นพิเศษ หลอดฟลูออเรสเซนต์ มีทัศนคติเชิงลบอย่างยิ่งต่อวงจรการทำงานที่ไม่ต่อเนื่องทั้งการเปิดและปิด
มี ประสิทธิภาพสูง,กินไฟต่ำและอายุการใช้งานยาวนาน, แสงสว่างจ้า, การส่องสว่างดีเยี่ยมและไม่มีภาพสั่นไหว. ขอบคุณอย่างสูง ลักษณะการดำเนินงานแพร่หลายมากขึ้นเรื่อยๆ โดยเฉพาะอย่างยิ่งมักใช้ในบริษัท แสงระดับมืออาชีพ และเสียง นำเสนอความทันสมัยที่หลากหลายให้กับคุณหลอดไฟ LEDและ คุณภาพสูงในราคาที่เหมาะสมขึ้นอยู่กับคุณภาพหลอดไฟ LED(ซม.:) .
นอกจากนี้บนเว็บไซต์ของเรา คุณสามารถดูข้อมูลอื่น ๆ ที่คุณอาจสนใจ และผู้เชี่ยวชาญของเราจะให้ข้อมูลใด ๆ แก่คุณ การสนับสนุนด้านเทคนิค: , , , , , , ,
ด้วยการถือกำเนิดของแหล่งกำเนิดแสงประหยัดพลังงานในตลาด ผู้คนเริ่มสงสัยว่าอันไหนดีกว่าและคุ้มค่าที่จะเปลี่ยนหลอดไฟ Ilyich เก่าหรือไม่ ต่อไปเราจะพยายามเปรียบเทียบหลอดไส้และหลอด LED ให้ละเอียดที่สุด โดยจัดเตรียมตาราง ทฤษฎีเล็กๆ น้อยๆ และบทวิจารณ์วิดีโอ! ในการดำเนินการนี้ เกณฑ์ต่างๆ จะได้รับการพิจารณาตามลำดับ ตั้งแต่คุณลักษณะด้านประสิทธิภาพไปจนถึงตัวบ่งชี้การออม
ประวัติเล็กน้อย
เพื่อให้คุณเข้าใจถึงความแตกต่างในลักษณะที่ปรากฏของทั้งสองตัวเลือก และด้วยเหตุนี้ ความแตกต่างในความก้าวหน้าทางวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี ให้เรานำเสนอข้อเท็จจริงต่อไปนี้โดยเปรียบเทียบหลอดไส้และหลอด LED ตามวันที่ประดิษฐ์:
- แหล่งกำเนิดแสงแรก (ที่มีไส้หลอดทังสเตน) ได้รับการจดสิทธิบัตรในปี 1890 โดยวิศวกรชาวรัสเซีย Alexander Nikolaevich Lodygin ในเวลาเดียวกันความพยายามครั้งแรกถือได้ว่าเป็นสิ่งประดิษฐ์เมื่อวันที่ 11 กรกฎาคม พ.ศ. 2417 - หลอดไส้
- สำหรับ LED นั้น หลอดแรกที่มองเห็นเรืองแสงได้นั้นถูกประดิษฐ์ขึ้นในปี 1962 ชายผู้คิดค้นระบบไฟ LED คือ Nick Holonyak นักวิทยาศาสตร์ชาวอเมริกัน
อย่างที่คุณเห็นแม้ว่าคุณจะเปรียบเทียบวันที่ประดิษฐ์ตัวเลือกอื่น แต่คุณก็สามารถเห็นความแตกต่างอย่างมากในเกือบศตวรรษ อย่างไรก็ตาม หลอดไฟที่เก่าแก่ที่สุดยังคง “ต่อสู้เพื่อตำแหน่งในดวงอาทิตย์” ซึ่งเป็นข้อได้เปรียบอย่างมาก
กำลังไฟฟ้าและแสงสว่าง
ขั้นตอนแรกคือการคำนวณ หนึ่งใน ตัวชี้วัดที่สำคัญที่สุดการคำนวณคือประสิทธิภาพการส่องสว่างของอุปกรณ์ สำหรับหลอดไฟรุ่นเก่า กำลังแสงจะผันผวนระหว่าง 8-10 Lm/W สำหรับ LED ประสิทธิภาพการส่องสว่างมักจะอยู่ในช่วง 90-110 Lm/W แม้ว่าจะมีรุ่นที่มีตัวบ่งชี้ 120-140 Lm/W ก็ตาม จากค่าข้างต้นเป็นที่ชัดเจนว่าในแง่ของลูเมน LED จะดีกว่า ทางเลือกอื่น 7-12 ครั้ง
เพื่อช่วยให้คุณเข้าใจว่าสิ่งนี้จะส่งผลต่อการเปรียบเทียบหลอดไส้และแหล่งกำเนิดแสง LED ในแง่ของพลังงานอย่างไร เราจะจัดทำตารางที่เกี่ยวข้อง:
จะเห็นได้ว่ากำลังของไดโอดน้อยกว่า 5 เท่าและประสิทธิภาพการเรืองแสงและความสว่างจะใกล้เคียงกันโดยประมาณ
| กำลังไฟที่ต้องการ (W) | ||
| ขนาดห้อง (ตร.ม.) | หลอดไส้ | นำ |
| <6 | 150 | 18 |
| 10 | 250 | 28 |
| 12 | 300 | 33 |
| 16 | 400 | 42 |
| 20 | 500 | 56 |
| 25 | 600 | 68 |
| 30 | 700 | 80 |
ในการคำนวณกำลังแสงของหลอดไฟอย่างอิสระ คุณต้องมีฟลักซ์ส่องสว่าง (ระบุบนบรรจุภัณฑ์เป็น "Lm" หารด้วยกำลัง "W") ดังนั้นคุณจะได้ค่าที่ต้องการ ตัวอย่างเช่น หากฟลักซ์การส่องสว่างของ LED คือ 1,000 ลูเมน และกำลังไฟ 13 W ผลลัพธ์จะเป็น 76.9 Lm/W
วิดีโอตรวจสอบความแตกต่างที่มีนัยสำคัญของฟลักซ์ส่องสว่าง
ความแตกต่างของตัวบ่งชี้การส่องสว่าง
การกระจายความร้อน
ประการที่สองจุดเปรียบเทียบที่สำคัญไม่น้อยระหว่างหลอด LED และหลอดไส้คือการถ่ายเทความร้อนจากผลิตภัณฑ์ หลอดแก้วของหลอดไส้สามารถให้ความร้อนได้สูงถึง 250 องศา (แม้ว่าอุณหภูมิปกติจะอยู่ที่ประมาณ 170 องศาก็ตาม) นั่นคือสาเหตุที่ผลิตภัณฑ์ดังกล่าวเป็นอันตรายจากไฟไหม้และไม่แนะนำให้ใช้เมื่อติดตั้งสายไฟในบ้านไม้ นอกจากนี้หลอดไฟ Ilyich ยังคลายเกลียวออกจากซ็อกเก็ตได้ยากหากใช้งานมาเป็นเวลานาน (คุณอาจถูกไฟไหม้ได้) ไฟ LED ในเรื่องนี้ได้พิสูจน์ตัวเองแล้วดีกว่าตัวเลือกที่มีอยู่ทั้งหมด อุณหภูมิความร้อนสูงสุดไม่เกิน 50 องศาซึ่งช่วยให้สามารถใช้ในห้องใดก็ได้
อายุการใช้งาน
แต่ตัวบ่งชี้นี้เป็นหนึ่งในข้อได้เปรียบหลักของไดโอดเมื่อเปรียบเทียบกับหลอดไส้ ผู้ผลิตระบุว่าแหล่งกำเนิดแสงเหล่านี้สามารถทำงานได้นานกว่า 50,000 ชั่วโมง หลอดไฟรุ่นเก่ามักจะมีอายุการใช้งานน้อยกว่า 1,000 ชั่วโมง ซึ่งน้อยกว่า 50 เท่า ด้วยเหตุผลด้านเศรษฐกิจ ควรซื้อหลอดไฟราคาแพงแต่ใช้งานได้ยาวนานเพียงครั้งเดียว ดีกว่าเปลี่ยนผลิตภัณฑ์ราคาประหยัดทุกๆ สองสามเดือน
นอกจากนี้ยังมีความแตกต่างเล็กน้อยที่นี่ที่คุณควรระวัง การจัดอันดับอายุการใช้งานที่ยาวนานของ LED ไม่ใช่ค่าที่แน่นอน ความจริงก็คือไดโอดจะจางหายไป (ลดลง) เมื่อเวลาผ่านไป ดังนั้นหลังจากผ่านไป 40,000 ชั่วโมง คุณจะไม่สามารถเพลิดเพลินกับแสงเรืองแสงที่คุณได้รับทันทีหลังจากซื้อได้อีกต่อไป คุณสามารถเรียนรู้เพิ่มเติมได้จากบทความของเรา
ประสิทธิภาพ
ควรคำนึงถึงประสิทธิภาพเมื่อเลือกผลิตภัณฑ์ ประสิทธิภาพจะแสดงปริมาณไฟฟ้าที่ถูกแปลงเป็นแสงและปริมาณพลังงานความร้อน (ซึ่งจริงๆ แล้วเป็นสาเหตุที่ทำให้หลอดไฟร้อนขึ้น) ประสิทธิภาพอยู่ที่ประมาณ 90% ซึ่งถือเป็นตัวเลขที่สูงมากเมื่อเทียบกับทางเลือกอื่น โดยไฟฟ้าเพียง 7-9% เท่านั้นที่ถูกแปลงเป็นแสง
เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม
น่าเสียดายที่หลายคนไม่ให้ความสำคัญกับการรักษาสิ่งแวดล้อม ผู้คนโยนหลอดฟลูออเรสเซนต์ลงในถังขยะ แม้ว่าหลอดไฟจะถูกทำลายปรอทก็จะระเหยออกไป ซึ่งเป็นอันตรายต่อทั้งธรรมชาติและสุขภาพของคนรอบข้าง 
ในเรื่องนี้การเปรียบเทียบระหว่างหลอดไส้และหลอด LED ไม่ได้ทำให้ตัวเลือกใด ๆ เป็นผู้นำ สามารถทิ้งทั้งไดโอดและหลอดแก้วลงถังขยะได้โดยไม่ต้องกำจัดเป็นพิเศษ
มีความเห็นว่าหลอดไฟ Ilyich สร้างรังสีอินฟราเรดและอัลตราไวโอเลตซึ่งส่งผลเสียต่อสุขภาพของมนุษย์ ในเรื่องนี้หลอดไฟ LED มีความปลอดภัยอย่างสมบูรณ์
ราคา
และแน่นอนว่าคำถามที่น่าสนใจที่สุดที่ผู้ใช้มักถามคือการซื้อ LED จะทำกำไรได้แค่ไหนเนื่องจากมีราคาแพงกว่ามาก วันนี้บนฟอรัมอินเทอร์เน็ตคุณสามารถอ่านบทวิจารณ์มากมายที่หักล้างหรือพิสูจน์เหตุผลของการประหยัดหลอด LED ราคาต่ำสุดสำหรับหลอดไฟไดโอดคุณภาพสูงคือ 300 รูเบิล ในขณะที่ทางเลือกอื่นมีราคา 20-25 รูเบิล ที่นี่คุณควรวิเคราะห์อย่างอิสระว่าอะไรสำคัญสำหรับคุณมากกว่ากัน - อายุการใช้งานที่ยาวนานและตัวชี้วัดประสิทธิภาพสูง หรือต้นทุนต่ำและการจ่ายเงินมากเกินไปโดยไม่จำเป็น จากข้อมูลนี้ จึงสามารถเปรียบเทียบเกี่ยวกับการประหยัดต้นทุนได้ พลังของไดโอดน้อยกว่า 7-8 เท่าราคาเพิ่มขึ้น 10 เท่า คำนึงถึงอายุการใช้งานและแม้จะไม่มีการคำนวณพิเศษคุณสามารถเข้าใจได้ว่าการซื้อหลอดไฟ LED ให้ผลกำไรมากกว่า คุณสามารถดูการเปรียบเทียบประสิทธิภาพของหลอดไฟ LED และหลอดไส้ได้อย่างชัดเจนในตารางด้านล่าง:
ตัวชี้วัดอื่นๆ
ฉันต้องการเปรียบเทียบหลอดไส้และหลอด LED ตามคุณสมบัติเช่น:
- ความแรงในปัจจุบัน
- ความเปราะบาง;
