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:
Читайте здесь, какие виды светодиодных ламп существуют, какие наиболее распространенные разновидности их доступны, как они различаются по сфере применения, конструкции и световому потоку, типу светодиодной матрицы и виду цоколя и что нужно учитывать при их выборе....
07 11 2025 5:46:49
Вытяжки уже достаточно давно завоевывают все новые горизонты в нашей стране, и вопрос как устанавливается розетка под вытяжку становится как некогда актуальным....
06 11 2025 5:24:15
На сегодняшний день многие крупные мегаполисы изобилуют таким немаловажным элементом, как светодиодные экраны, которые не только служат украшением города...
05 11 2025 14:47:47
При ремонте и перепланировке квартиры достаточно часто возникает вопрос: «Как из выключателя сделать розетку и наоборот?». Как известно нечего невозможного нет и если вы хотите выполнить такую рокировку, то мы вам с удовольствием в этом поможем. Ведь в этом нет нечего сложного, главное в точности следовать нашим рекомендациям....
03 11 2025 9:59:30
Естественное освещение помещений является обязательным пpaктически для всех жилых и производственных зданий....
02 11 2025 6:38:18
Читайте, чем филаментная лампа отличается от обычной светодиодной и лампочки с нитью накала. Узнайте, какая у нее конструкция, достоинства и недостатки. Какие производители производят новую продукцию, по какой цене продают. Результаты тестирования и критерии выбора....
01 11 2025 18:24:57
Сегодня нам предстоит разобраться, как организовать обогрев трубопроводов греющим кабелем. Мы выясним, какой именно кабель стоит приобрести, как подобрать его мощность и как правильно установить кабельную систему обогрева....
31 10 2025 2:27:26
Познакомьтесь с правилами и особенностями освещения складских помещений. Узнайте, какие светильники и приборы допускается использовать для подсветки, какие варианты организации освещения существуют. Какие нормативные документы регулируют создание систем освещения складов....
30 10 2025 21:18:45
Узнайте, как производится замена ламп ближнего света на Ладе Ларгус. Читайте, как выбрать подходящий светильник, выясните порядок разборки блок-фар. Сохраните себе пошаговую инструкцию по замене ламп ближнего света Лады Ларгус....
29 10 2025 20:56:29
Читайте, в чем состоят особенности конструкции светодиодов мощностью 3 ватта. Узнайте, его технические хаpaктеристики, специфические качества элементов и схему подключения светильников....
28 10 2025 1:52:43
Сегодня нам с читателем предстоит познакомиться со светодиодными источниками света и решить, какое освещение в квартире лучше — светодиодное, люминесцентное или традиционное, с использованием ламп накаливания и галогенок. Кроме того, мы ознакомимся с разновидностями led-светильников и научимся рассчитывать мощность освещения в зависимости от назначения помещения. Приступим....
27 10 2025 11:28:31
Смотрите, какие хаpaктеристики имеют светодиодные лампы. Читайте, какими главными параметрами они обладают, влияющими на их выбор, и как их правильно подобрать под заданные условия эксплуатации в доме или на улице....
25 10 2025 18:24:53
Цоколь Е14: что такое и в каких источниках света применяется. Сравнение с типом цоколя Е27. Как правильно расшифровать буквенно-числовое обозначение. Преимущества и недостатки использования....
24 10 2025 21:28:16
Читайте, что такое двухцветный светодиод, какая у него конструкция и принцип работы. Узнайте. Где эти элементы используются и как подключаются. Какие системы управления создаются на основе диодов с током до 1 А и таймером 555. Что можно сделать из двухцветных светодиодов в домашних условиях. Какие недостатки у самодельных приборов на основе этого типа радиоэлементов....
23 10 2025 2:19:22
Нормы естественного и искусственного освещения зданий прописаны в СНиП 23 – 05 – 95. Но разобраться в этом вопросе с «наскока», не обладая должными минимальными познаниями, достаточно сложно....
21 10 2025 9:58:29
Будем переделывать люминесцентный светильник и лампу дневного света с помощью светодиодной ленты или точечных светодиодов. Подробные инструкции и схемы....
20 10 2025 17:13:48
Узнайте, как создается освещение в бане, особенности и требования к монтажу системы. Выясните, какие светильники и лампы подходят для работы в сауне, что необходимо учесть, выбирая тип осветительных приборов. Основные этапы монтажа освещения....
19 10 2025 19:28:33
О том, какие лампы освещения для растений сегодня применяются, в чем особенности их выбора и подключения подробно расскажет наш сегодняшний материал....
18 10 2025 10:37:48
Узнайте, какие виды освещения могут быть использованы в жилых домах или квартирах. Особенности, специфика и классификация различных видов и режимов подсветки, какие задачи они призваны решать и где применяются....
17 10 2025 10:31:57
Как правильно соединить провода в коробе? Такой вопрос может возникнуть у каждого, кто затеял ремонт, или просто столкнулся с поломкой электрической сети....
16 10 2025 20:57:18
Смотрите здесь, как подключить ДХО на автомобиле своими руками, по каким критериям выбирать их для своей машины, и как подключить их от генератора, через габаритные огни и фары ближнего света, а также с помощью четырех- и пятиконтактного реле и универсальный блок управления....
15 10 2025 2:50:43
Узнайте, какие неисправности светодиодной ленты являются наиболее распространенными. Уточните для себя, как производится проверки работоспособности и локализация возникших неполадок. Читайте, какими методами можно решить проблему и отремонтировать ленту....
14 10 2025 8:53:40
Подсветка лестницы светодиодной лентой своими руками: фото, рекомендации, примеры подключения со схемой. Читать на сайте....
13 10 2025 15:25:16
Правильное освещение садового участка является важным элементом уюта и привлекательного внешнего вида всего дом....
12 10 2025 2:14:30
Узнайте, как можно организовать подсветку компьютерного стола и какие для этого потребуются светильники. Читайте, что следует учесть при выборе приборов, как распределить потоки света по рабочей площади. Уточните, в чем преимущества светодиодных устройств перед другими видами подсветки....
11 10 2025 13:21:13
В чем разница УФ-лампы и лед лампы? Какие их особенности, плюсы и минусы. Принцип работы и отличительные признаки. Срок службы каждой из ламп....
10 10 2025 1:35:27
Читайте здесь, как поменять лампочки разных типов в светильниках на натяжном и подвесном потолках. Что нужно, чтобы снять точечный или другой осветительный прибор и выкрутить или вынуть лампу....
09 10 2025 10:44:38
Стрейч-потолки давно перестали быть роскошью. Их можно увидеть пpaктически в каждом доме, и это неудивительно, ведь по соотношению цены и качества они в разы...
08 10 2025 13:40:29
Читайте, что такое светильники ЖКХ, какие основные виды их встречаются в продаже, какими видами ламп они оборудуются, каковы основные особенности каждой модификации, а также с какими системами автоматического управления их совмещают для установки в подъезды, и что такое антивандальное исполнение....
07 10 2025 21:28:52
Как правильно подбирать лампы на ближний или дальний свет? Какие бывают ошибки при выборе ламп для фар автомобиля?...
06 10 2025 11:45:25
Сегодня мы с вами поговорим про то, как отремонтировать аккумулятор для ноутбука своими руками, обсудим все возможные проблемы и методы их устранения....
05 10 2025 14:27:18
476) Рассмотрим почему птиц на проводах не бьет током...
04 10 2025 8:35:22
Сабельные аккумуляторные пилы в нашей стране не настолько популярны, как за рубежом. Хотя функциональность этих устройств заслуживает большего внимания потребителей. О них и расскажем...
03 10 2025 17:55:35
Как правильно подобрать ксеноновые лампы для автомобиля? Преимущества и недостатки моделей....
02 10 2025 5:56:42
Ищем способы, как повесить люстру с планкой на крюк. Способы крепления к бетонному потолку. Как правильно вешать на крючок: пошаговая инструкция. Как крепить светильник без крюка. Правила безопасности и полезные советы....
01 10 2025 4:32:53
Как проверить пpeдoxpaнители в машине, дома или просто в любом электроприборе? Сегодня разберемся что это за коммутационный аппарат, как он работает и как его можно починить....
30 09 2025 22:10:40
В зависимости от способа прокладки проводов, различается и крепеж на электропроводку....
29 09 2025 8:44:50
Для обеспечения бесперебойности работы в помещениях, удобства обслуживания стеллажей, управления складской логистикой необходимо организовать грамотное освещение складов....
27 09 2025 21:53:14
Для чего используют рифленую сетку? Сетчатые изделия из металла используют в сфере ограждений территорий разного назначения, строительства зданий, дорог,...
25 09 2025 10:32:40
Как соединить одножильный и многожильный провод так, чтоб в дальнейшем это не привело к проблемам, а контактное соединение служило нам не один год? Да и вообще, как правильно выполнять соединения различных видов проводов? На все эти вопросы мы постараемся ответить в нашей статье, а также разберем, с чем связаны такие правила, и какие опасности скрываются за неправильным соединением....
24 09 2025 15:47:52
Как самостоятельно включить светодиод в сеть 220 вольт? Перечень способов и схемы подключения светодиодов. Безопасность при подключении....
23 09 2025 15:26:23
Красная лампа для курятника — для чего используется. Использование инфpaкрасных ламп для обогрева птичника в зимний период, преимущества и недостатки. Какой выбрать, как правильно установить, техника безопасности....
22 09 2025 21:29:54
Узнайте, что такое освещенность, в чем измеряется, чем отличается от яркости. Читайте, какие приборы используются для измерений, как их правильно провести. Какие важные показатели необходимо учесть при выборе источников освещения....
21 09 2025 6:39:16
Узнайте, как производится замена ламп ближнего света у автомобиля Фольксваген Поло. Особенности и типы светильников, используемых в головных блок-фарах, специфика выбора и особые требования. Читайте, какие действия необходимо выполнить для замены ламп....
20 09 2025 2:16:48
Еще:
товары -1 :: товары -2 :: товары -3 :: товары -4 :: товары -5 ::
