Рюкзак со светящимся экраном, на который можно закачать свою картинкуКПД светодиода: эффективность светодиодной лампы и светильника
Led- лампочка – один из наиболее эффективных источников света на сегодня. Однако часть потрeбляемой им электроэнергии все равно уходит понапрасну – в виде тепла в окружающее прострaнcтво. Чтобы узнать точно, какой реальный коэффициент полезного действия у лэд-кристалла и насколько можно продлить срок его службы, требуется провести серию лабораторных опытов.
Поэтому рассмотрим, как в домашних условиях без использования специального оборудования измерить и рассчитать КПД светодиода, а также яркость и мощность, по каким основным причинам может понизиться эффективность и как ее повысить.
Содержание
- 1 Как измерить КПД светодиода
- 2 Расчет эффективности
- 3 Яркость и мощность
- 4 Почему ухудшается эффективность светодиодов
- 5 Как увеличить эффективность
- 6 Основные выводы
Как измерить КПД светодиода
Чтобы не сомневаться в достоверности добытых из интернет-источников данных о КПД конкретного светодиода, необходимо измерить и подсчитать его величину пpaктическим методом. Для этого придется изготовить элементарный колориметр. Вся суть эксперимента сводится к измерению разницы температуры водной среды, в которую был опущен лед-элемент – до его включения и после работы заданное время.
Далее зная какое количества тепла при этом выделилось и общее количество затраченной энергии, с помощью формул из школьной физики можно легко подсчитать точную эффективность данного светильника.
Суть опыта сводится к следующим действиям:
- Необходимо взять сосуд с теплоизолированными стенками, для этого хорошо подходит колба или сам термос.
- К выбранному для измерения светодиоду нужно припаять провода, ведущие от блока питания, и покрыть их открытые участки слоем изоляционного лака – во избежание утечки тока в водной среде.
- В термос заливается 0,25 литра чистой воды с низким содержанием солей.
- Измеряется начальная температура с помощью термометра (значение обязательно записывается) – до эксперимента.
- Далее лэд-элемент целиком погружается в воду и подключается при открытой крышке.
- С подачей питания необходимо одновременно включить секундомер.
- По истечение пятнадцати минут сеть отключается, и температура замеряется заново (предварительно водная среда перемешивается). Данные фиксируются.
После этого эксперимент повторяется аналогичным образом, но при этом матрица светодиода должна быть полностью заклеена не пропускающим свет материалом. Все измеренные результаты записываются. Пpaктическая часть на этом завершается, начинается расчет КПД.
Обратите внимание! КПД светильника и КПД источника света – совершенно разные понятия. Показатель хаpaктеризует отношение исходящего из прибора света к общего световому потоку. Например, отдельный светодиод будет иметь эффективность в 100%, а при заключении ее в люстру – этот параметр снизиться. Кроме того, степень освещенности от различных светоисточников будет различной: от ламп накала – вдвое меньшим, тем от аналогичного по мощности лэд-кристалла, из-за изначальной направленности последнего.
Расчет эффективности
Изначально подсчитывается среднее энергопотрeбление. Для этого нужно умножить мощность на время. Например, в эксперименте использовалась светодиодная лампа мощностью ровно 50 Вт, то за 15 минут (что аналогично 900 сек.) затрачено 45000 Дж. Теперь произведем расчет КПД для светодиода, исходя из определения затрат в обоих экспериментах
Первый эксперимент: когда светодиод был заклеен, вода нагрелась с 22 до 57 градусов. Температурная разница составила 35 градусов. Зная удельную теплоемкость воды (4,2 тыс. Дж) и ее массу (250 мл – 0,25 кг), а также что потери на нагрев стекла колбы на каждый градус составили порядка 131 Дж, плюс на разогрев медного (теплоемкость 381 Дж) при массе 28 грамм светодиода, подставляем значения в формулу:
4200х0,25х35 (для воды 36750 Дж) + 131х35 (для колбы 4585 Дж) + 381х0,028х35 (для светодиода 373 Дж) = 41708 Дж.
Из соотношения получаем: 41708/45000 = 93%. Следовательно, порядка 7% – чистые тепловые потери от общего КПД данной светодиодной лампы.
Второй эксперимент: в аналогичном эксперименте с открытым светодиодом разница в нагреве воды составила 25 градусов подставляя ее значение в выше стоящую формулу, получаем = 26250 + 3275 + 266 = 29791 Дж.
Соотносим его с расчетной мощностью: 29791/45000 = 66%.
На чистую световую энергию ушло порядка 34% энергии, однако с учетом чисто тепловых потерь, равных 7%, КПД = всего 27%!
КПД фирменных светодиодов равен 24-28%. При этом это еще далеко не худший результат. Так у некачественных дешевых аналогов он может оказаться в 2-3 раза меньше.
Яркость и мощность
В работе светодиодов существует простое правило – чем выше мощность лед-кристалла, тем ярче световой поток. Однако хорошего в этой зависимости мало – чем больше значение этих показателей, тем меньше становится КПД. На графике для диода мощностью 50 Вт (взятом за 100%-ую эффективность), приведенном ниже, эта особенность хорошо прослеживается:
Подобное снижение показателя КПД с повышением мощности хаpaктерно абсолютно для всех существующих светодиодов. Причины явления скрыты в природе полупроводникового кристалла и изменении его параметров в зависимости от условий работы.
Почему ухудшается эффективность светодиодов
Для падения КПД светодиодов по мере роста их мощности есть несколько оснований:
- С увеличением силы свечения повышается нагрев полупроводниковой матрицы. В ответ на это снижается количество и энергия образуемых при p-n-переходе частиц света – фотонов. Дело не спасает даже качественный металлический радиатор, так как лед-кристалл расположен на подложке из сапфира – плохого проводника тепла. Разница нагрева может достигать от 12 до 27 градусов. Это в конечном итоге приведет к деградации основы кристалла, первые признаки которого проявляются как моргания света.
- Паразитное внутреннее сопротивление тем больше, чем выше сила тока – причем в квадратной прямой зависимости. Из-за этого существенная доля энергии просто превращается в тепло, теряя проценты КПД – и тем сильнее, чем мощнее светодиода.
Как увеличить эффективность
Существует несколько пpaктических способов предотвратить снижение КПД и продлить срок службы светодиоду:
- Вместо одного лед-источника подключить два, используя параллельное соединение. Этим будет достигнуто снижение сопротивления вдвое. Таким образом можно получить лучшее освещение, но с меньшими затратами энергии и без перегрева.
- Аналогичным способом при наличии свободного места в корпусе светильника можно установить сразу 3 или 4 светодиода.
- Монтировать один светодиод, но с большой мощностью, чем рассчитано – если места на установку нескольких нет. Например, вместо 40 Вт поставить на 80 Вт.
Пользуясь такими способами, можно поднять КПД конкретного светодиода в несколько раз. Кроме того, никогда не используя более трети от предельной мощности можно существенно продлить срок службы лед-элемента. Также нельзя забывать о габаритах кристалла – от этого зависит уровень его нагрева и величина внутреннего сопротивления.
Важно! Некоторые виды светодиодов покрываются слоем специального вещества для изменения цвета светового потока. От его светопропускающей способности и прочих технических хаpaктеристик будет во многом зависеть итоговый КПД.
Основные выводы
КПД – важнейший параметр в эксплуатации светодиодов. Чтобы измерить его в домашних условиях, необходимо провести ряд измерений. Для этого потребуется элементарный колориметр (например, можно взять термос), термометр и секундомер. Алгоритм действий в опыте следующий:
- В колбу наливается стакан чистой воды и измеряется его температура.
- Затем в нее полностью погружается подготовленный светодиод и подключается к сети.
- Через определенное время снова измеряется температура воды.
Измерения проводятся дважды – с открытым кристаллом и закрытым непрозрачной материей. На основании полученных данных по термодинамическим формулам вычисляются тепловые потери и рассчитывается КПД.
Для всех современных светодиодов хаpaктерна такая особенность, что с увеличением мощности, происходит падение КПД. Связанно это с особенностями полупроводниковой матрицы и увеличивающимся нагревом, приводящем к постепенной деградации последней. Повысить эффективность и долговечность можно, используя вместо одного диода сразу несколько через параллельное соединение или поставив на его место более мощный.
Если вы знаете другие эффективные способы, как повысить КПД и срок службы конкретного вида светодиода, обязательно напишите об этом в комментариях.
ПредыдущаяСветодиодыКак сделать зеркало с подсветкой своими руками: инструменты, выбор ленты, инструкцияСледующаяСветодиодыОсобенности, применение и инструкция по изготовлению светорассеивателя для светодиодной лентыКомментарии:
Узнайте, что такое многоцветные RGB светодиоды, какова их конструкция и особенности подключения. Читайте, каким образом происходит управление режимом работы, как возникают сочетания цветов. Уточните для себя, какие бывают разновидности полноцветных диодов....
14 12 2025 14:39:57
Рейтинг ламп Н11 для ближнего света. Как со всего ассортимента выбрать лучшую лампу для фар ближнего света....
13 12 2025 21:19:15
В какой момент искрит рубильник, нормально это или нет, как от этого избавиться, и когда на это можно не обращать внимания, мы и поговорим в нашей статье....
10 12 2025 9:21:36
Читайте и смотрите, как правильно подключить патрон под лампочку к проводам на потолке. Способы установить деталь и подсоединить проводку. Как сделать все своими руками....
08 12 2025 17:48:26
Как правильно сделать электрическую проводку? Такой вопрос часто возникает во время ремонта или строительства собственного жилья....
07 12 2025 3:59:55
Разобраться в особенностях источников света несложно, так как по сути есть всего два варианта. Причем один из них хорошо знаком всем, а второй не сложно классифицировать по видам и разобрать основные хаpaктеристики....
06 12 2025 18:16:33
Читайте здесь, что такое блок защиты для светодиодных и энергосберегающих ламп, каковы основные причины перегорания лампочек, как лучше защитить их от скачков напряжения в бытовой сети, а также какими основными параметрами хаpaктеризуются блоки защиты, как их правильно подобрать и установить....
05 12 2025 3:38:17
Читайте здесь, каким должен быть светильник для влажных помещений, чем он отличается от стандартного прибора освещения, какие разновидности существуют и какие требования предъявляются к степени их защиты, как они различаются по способу монтажа, каким производителям подобных светильников можно доверять....
04 12 2025 22:10:52
Разбор хаpaктеристик лампочек самых популярных производителей из разных ценовых категорий. Выясним какие светодиодные лампы лучше для автомобиля....
03 12 2025 5:16:15
Узнайте, что такое проверка диода и в чем заключается ее особенность. Выясните, каким прибором производится измерение и можно ли дать оценку работоспособности элемента без выпаивания его из схемы....
02 12 2025 11:42:44
Читайте, как можно приклеить светодиодную ленту к разным видам несущих элементов. Узнайте, какие материалы лучше всего подходят для этого, отметьте для себя наиболее доступные способы восстановления контакта ленты с опорой....
30 11 2025 19:56:27
Сравним световой поток светодиодных ламп, в зависимости от мощности лампы. Разбираем в чем отличие между освещенностью и световым потоком....
28 11 2025 13:18:33
Ответить на вопрос какого назначение провода ШВВП, нам во многом поможет расшифровка его названия и особенностей конструкции....
27 11 2025 20:11:32
Напольный накопительный электрический водонагреватель не так широко распространен, как их настенные собратья. И дело здесь не столько в их не эффективности, сколько в целесообразности....
26 11 2025 12:54:58
![Почему моргают светодиодные лампы в авто? [Решено]](/svet-raw/img/1232.php.jpg "Почему моргают светодиодные лампы в авто? [Решено]")
Мерцание светодиода в авто вызвано или скачками силы тока в цепи, или нарушением структуры диода в результате перегрева. Разбираем основные причины мигания....
24 11 2025 8:56:47
Граждане, мечтающие о коттедже за городом для постоянного проживания и / или комфортного летнего отдыха, могут просмотреть проекты привлекательных двухэтажных...
23 11 2025 18:30:30
Какой электрический полотенцесушитель лучше? Такой вопрос неизбежно возникает накануне покупки этого отопительного агрегата....
22 11 2025 9:17:33
Как правильно подсоединить провода? Такой вопрос становился перед каждым из нас. Ведь именно контактные соединения являются самым слабым звеном любой электроустановки...
21 11 2025 23:37:11
Узнайте, для чего делается подсветка ручек автомобильных дверей. Выясните, какие светодиоды для этого подходят, что необходимо приготовить для выполнения работ и какие действия следует произвести при монтаже подсветки....
20 11 2025 1:13:45
Читайте здесь, как сделать полки с подсветкой на базе светодиодной ленты, как правильно выбрать лед-полоску, какие главные особенности подсветки для стеклянных полок нужно учесть, какие материалы и инструменты понадобятся для монтажа и из каких основных шагов состоит процеДypa крепежа подсветки для полок....
19 11 2025 15:18:49
Читайте здесь, как сделать цветы светильники из изолона своими руками, какие инструменты и материалы для этого потребуются, из каких основных этапов состоит процесс изготовления цветка, стeблей и листьев, и как правильно подсоединить шнур с выключателем и патрон для лампочки в собранный светильник....
18 11 2025 16:10:37
Читайте, как можно подключить светодиодную подсветку к компьютеру. Узнайте, какие существуют способы крепления ленты, как обеспечить ее питание от разных источников. Уточните для себя состав инструментов и материалов, необходимых для выполнения монтажных работ....
17 11 2025 1:44:29
Как вы уже могли догадаться, сегодня мы будем разговаривать про современный клеммники для проводов – расскажем, чем он примечателен, рассматривая давно известные и новаторские модели....
16 11 2025 13:18:29
Полное описание таймера 555 (ne555) и его схем (микросхем, в том числе интегрального таймера). Примеры применения....
15 11 2025 2:47:18
Правильный выбор лучшей лед лампы для автомобиля. Плюсы и минусы ламп. Рейтинг лучших лед ламп....
14 11 2025 6:13:27
Мигающий свет: во всем помещении или отдельных лампочек. Как решить проблему с моргающим светом при включении электроприборов или другой нагрузки. Стабилизация некачественного напряжения в квартире....
13 11 2025 9:58:37
Металлический короб для проводов нашел достаточно широкое применение в электротехнике. Его используют для защиты кабельно-проводниковой продукции от механических, химических и других видов повреждений. Такой короб имеет достаточно привлекательный внешний вид и, самое главное, в некоторых случаях просто не заменим....
10 11 2025 13:54:50
Узнайте, чем отличаются светодиодные двухконтактные лампы от привычных моделей автомобильных осветительных приборов. Выясните, каковы их технические хаpaктеристики и особенности, уточните специфические эксплуатационные требования....
09 11 2025 23:45:41
Соединительные клеммы для проводов в последнее время применяются все чаще. Ведь не для кого не секрет, что ПУЭ запрещает использование скруток для соединения кабелей, проводов и прочей проводниковой продукции. И разнообразные клеммы, клеммные колодки и тому подобные аксессуары в последнее время приобретают все большую популярность....
08 11 2025 21:28:54
Читайте, какой коэффициент пульсации может быть у светодиодных ламп, при каких условиях он увеличивается и снижается. Узнайте, как измеряется и рассчитывается этот показатель. Какое отрицательное воздействие на организм оказывает мерцание. Что нужно делать, чтобы светодиодные лампы перестали мерцать....
07 11 2025 6:56:32
Старые и привычные всем лампы накаливания, сегодня всё больше отходят на второй план, уступая место более современным и выгодным осветительным компонентам. Современные технологии не стоят на месте, и время требует всё новых и новых решений и изобретений, поэтому в этой статье мы бы хотели поговорить про наружное освещение светодиодное и в каких областях оно может применяться....
06 11 2025 10:36:50
Читайте об особенностях конструкции и работы диммеров для светодиодных ламп. Узнайте, какие модели самые функциональные и доступные по цене. Как определить совместимость светодиодов с регулятором, в каких магазинах приобретать систему....
05 11 2025 21:51:36
Габаритные огни в автомобиле: для чего они нужны, какие габаритки выбрать, разновидности и особенности....
04 11 2025 22:52:44
Мерцание во включенном состоянии - одна из проблем светодиодных ламп. Как обнаружить и устранить мерцание или свести к его к минимуму?...
02 11 2025 14:39:34
Подсветка зеркала светодиодной лентой: полная информация по выбору лед-ленты и монтажу подсветки. Инструкции и советы с фото....
01 11 2025 16:56:16
Читайте здесь, как выбрать и установить водонепроницаемую светодиодную ленту для освещения аквариума. Какую влагозащитную модель предпочесть для подсветки водоема с растениями....
31 10 2025 5:34:21
Как выбрать теплый электрический пол правильно с наименьшим энергопотрeблением и отвечающий всем нашим требованиям? Такой вопрос часто становится во время строительства и ремонта....
30 10 2025 17:12:53
За счет чего сверхъяркие светодиодные ленты обладают настолько высокой светимостью? Насколько хороши они в качестве основного освещения? Наконец, как правильно монтировать систему освещения из таких лент? Попробуем ответить на эти вопросы....
29 10 2025 11:58:47
Трехфазный асинхронный электродвигатель и подключение его к электрической сети часто вызывает массу вопросов. Поэтому в нашей статье мы решили рассмотреть все нюансы...
28 10 2025 13:25:24
Фонари на улице и шкаф управления уличным освещением видели все. О том, что это оборудование предназначено для комфортного и безопасного перемещения по улицам все знают....
27 10 2025 14:58:25
Люстра в стиле лофт своими руками: основные черты освещения в этом стиле. Какие материалы подходят для изготовления потолочных светильников в лофт стиле. Варианты дизайн лофт-светильников для квартиры или дома[...
26 10 2025 10:55:37
Еще:
товары -1 :: товары -2 :: товары -3 :: товары -4 :: товары -5 ::
