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:
Разновидности и особенности солевых ламп. Как работает солевая лампа? Зачем её использовать? Как правильно выбрать лампу? Показания и противопоказания к применению лампы. Как самостоятельно сделать соляную лампу?...
12 09 2024 23:16:27
Уполномоченный в столице по вопросам судэкспертизы, кадастровой стоимости недвижимости и способах ее оспаривания Кирилл Кулаков утверждает, что рост рыночных...
11 09 2024 21:55:33
Как подключить электрический полотенцесушитель так, чтобы потом не переживать за безопасность жильцов вашей квартиры и не обходить это устройство стороной? Ответ на этот вопрос прост. Для этого следует соблюдать нормы ПУЭ, а также элементарные нормы безопасности при монтаже. И дабы у вас не возникло с этим проблем, в нашей статье мы подробно опишем не только сам процесс подключения, но и раскроем все сопутствующие вопросы....
10 09 2024 6:51:10
Простые способы восстановления отражателей фар в домашних условиях. Как сделать ремонт и заменить фару своими руками....
09 09 2024 7:54:35
Читайте здесь, как сделать светильники из труб своими руками, каковы главные особенности сборки и используемых материалов, как самостоятельно собрать подвесную люстру из труб, настенную лампу из металлопластика и настольный светильник из муфт и какие ошибки и трудности могут возникать при этом....
08 09 2024 6:12:17
Монтаж светильников в натяжной потолок — особенности, как правильно сделать своими руками, необходимые материалы и инструменты. Разновидности светильников для натяжного полотна, как крепить накладные лампочки, люстры и светодиодные полосы....
07 09 2024 2:29:13
Подсветка телевизора светодиодной лентой своими руками: подробное руководство по монтажу лед-подсветки за телевизором. Фото, схемы....
06 09 2024 19:28:56
Расстояние между опорами освещения в городе и на трассе — как определяется, нормы по ГОСТу и СНиПу. Главные факторы в определении пролета между фонарными столбами, как зависит от материала опоры....
05 09 2024 7:55:18
Любое управление освещением с 4 мест, подразумевает установку четырех коммутационных аппаратов....
04 09 2024 8:57:44
В данной статье, мы подробно расскажем обо всем этом, и уделим особое внимание последнему типу данных проводов - микро usb кабель....
03 09 2024 22:15:54
Не горит светодиодная лента — основные причины. Диагностика возможных поломок. Как решить проблему и отремонтировать ленту?...
02 09 2024 16:37:32
Читайте здесь, как сделать рассеиватель для светодиодной лены своими руками, каковы его функции и принцип действия, какие виды светодиодных ленточных рассеивателей существуют и где они применяются, какие материалы используются и как своими руками изготовить такой рассеиватель....
01 09 2024 5:58:20
Узнайте, что такое световой поток, с каких единицах измеряется и как показатели используются при расчете системы освещения. Читайте, какая связь существует между ваттом и люменом, люксом и люменом, канделой и люменом. Нужны ли эти показатели при замене лампочки в светильнике, как они используются при создании новой системы освещения....
31 08 2024 1:31:42
Как подключить датчик движения к прожектору: типовые схемы коммутации. Принцип работы и устройство датчиков для светодиодных прожекторов. Как правильно настроить после установки....
30 08 2024 13:52:29
Основные причины свечение лампы в пол накала при выключенном выключателе. Влияние подсветки выключателя на свечение лампочки после выключения....
29 08 2024 5:33:11
Сморите здесь, как правильно организовать подсветку пола самостоятельно. Читайте, какие светильники подойдут для системы, можно ли использовать датчик движения: основные требования к приборам и варианты их установки....
28 08 2024 22:26:35
Узнайте, должна ли нагреваться во время работы светодиодная лента. Читайте, каковы возможные причины перегрева и в каких пределах он допустим. Уточните для себя, что можно предпринять для снижения избыточного выделения тепловой энергии....
27 08 2024 7:20:33
Смотрите здесь, как выглядит схема стробоскопа на светодиодах, какие необходимые инструменты и компоненты для ее монтажа потребуются. Как происходит процесс сборки электроники, подготовки корпуса и завершающий этап....
25 08 2024 14:42:16
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....
24 08 2024 23:42:33
Узнайте, что такое диммер, как происходит процесс регулировки параметров светодиодной ленты. Читайте, какими особенностями обладают устройства, их разновидности и принцип действия. Выясните, как самостоятельно подключить диммер к подсветке....
23 08 2024 7:40:16
От чего перегорает лампочка? Часто перегорают лампочки — что делать? Меры профилактики. Как увеличить срок службы лампочек?...
22 08 2024 1:19:56
Есть несколько вариантов монтажа панелей, каждый из них имеет свои особенности. Лучше заранее продумать этот момент и оценить сложность реализации выбранной технологии....
21 08 2024 8:41:36
LED подсветка в телевизоре — что это такое и зачем нужно. Типы подсветок, какие используются, что лучше, Edge LED или Direct LED. Как устроены, сравнение, преимущества и недостатки. Какую выбирать, от каких факторов это зависит....
20 08 2024 8:14:33
Узнайте, какие схемы используются в драйверах светодиодных ламп, какая из них самая эффективная. Читайте, как некоторые производители обманывают покупателей при помощи использования некачественных материалов и упрощенных схем драйверов. Как правильно выбирать светодиодные светильники по цене и производителю....
19 08 2024 19:36:13
Трехфазный асинхронный электродвигатель и подключение его к электрической сети часто вызывает массу вопросов. Поэтому в нашей статье мы решили рассмотреть все нюансы...
18 08 2024 20:42:11
Монтаж электропроводки в новостройке дело хоть и хлопотное, но зато вы точно можете быть уверены, что все сделано правильно и на совесть. И чтобы все получилось именно так, не нужно каких-то специфических знаний и огромного опыта, достаточно просто продумать все аспекты до мелочей и понимать, что такое ноль, фаза и защитное заземление. А мы вам, по мере сил, поможем не упустить не единой мелочи....
17 08 2024 21:59:57
Схемы аварийного освещения для различных помещений в значительной степени отличаются. Это зависит от их размеров, мощности системы аварийного освещения и, собственно, требований к самому освещению....
16 08 2024 20:25:44
Читайте здесь, какими бывают корпуса для светодиодных светильников, из каких основных материалов они изготавливаются и какими при этом свойствами обладают, какие конструктивные различия они имеют, какими плафонами оснащаются и сколько стоит та или иная модификация....
15 08 2024 8:32:47
Нормы освещенности и стандарты: нормативные документы по СП 52.13330.2011 и СНИП 23-05-95. Понятие минимальной нормированной освещенности и ее значение для различных видов помещений. Сравнение европейских норм освещенности с российскими....
14 08 2024 10:59:52
Аккумуляторы общего назначения обычно дешевле других. Они самые распространённые на современном отечественном рынке. Помимо того, почти все импортируемые в...
13 08 2024 8:38:24
Читайте, как правильно самостоятельно собрать, повесить на потолок и подключить люстру. Различные варианты крепления и схемы подключения светильника. Рекомндации и видео по сборке и монтажу....
12 08 2024 21:43:28
Как самостоятельно включить светодиод в сеть 220 вольт? Перечень способов и схемы подключения светодиодов. Безопасность при подключении....
11 08 2024 15:45:46
Узнайте, что светодиод – это полупроводниковый элемент, который используется для индикации и производства осветительных приборов. Читайте, по каким признакам классифицируются диоды, излучающие свет. Какие хаpaктеристики обязательно нужно учесть при покупке, какие достоинства и недостатки у светодиодов, используемых в осветительных приборах....
10 08 2024 17:28:40
Подсветка штор светодиодной лентой: все варианты подключения закарнизной подсветки. Преимущества и особенности подсветки штор....
09 08 2024 16:58:48
Расчет светового освещения методом светового потока, точечным, или способом удельной мощности, может быть осуществлен для любого помещения....
08 08 2024 23:14:17
Открывайте схему подключения люстры на двухклавишный выключатель. Варианты соединения светильников с 2, 3 проводами на двойной выключатель. Варианты комбинирования проводников на трехрожковой или пятирожковой модели....
07 08 2024 16:33:30
Кольцевая лампа своими руками: функциональные особенности и хаpaктеристики. Достоинства и недостатки перед профессиональным студийным светом. Что лучше для кольцевого осветителя: светодиодная лента или лампочки....
06 08 2024 18:44:23
Газоразрядные лампы — что это такое? Виды газоразрядных ламп. Устройство и принцип работы газоразрядных ламп. Как правильно выбрать газоразрядною лампу? Сферы применения ГРЛ. Преимущества и недостатки лампы....
05 08 2024 15:22:28
Сабельные аккумуляторные пилы в нашей стране не настолько популярны, как за рубежом. Хотя функциональность этих устройств заслуживает большего внимания потребителей. О них и расскажем...
04 08 2024 2:15:37
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....
03 08 2024 14:40:24
![Какие лампочки лучше светодиодные (LED) или энергосберегающие? [Решено]](/svet-raw/img/1395.php.jpg "Какие лампочки лучше светодиодные (LED) или энергосберегающие? [Решено]")
Проведем сравнение светодиодных и люминесцентных ламп по 6 различным параметрам и по итогам определим какая покажет себя лучше....
01 08 2024 11:21:29
Узнайте, какие лампы лучше всего установить в ближний свет автомобиля Лада Ларгус, каковы особенности конструкции светильников и наиболее популярные модели. Читайте, как производится замена ламп, подготовительные работы и порядок действий....
31 07 2024 2:18:17
Узнайте, каким образом можно прикрепить настольную лампу к столу. Выясните, для чего это делается и какие преимущества имеют осветительные приборы подобного типа. Виды настольных ламп со струбциной, критерии выбора и особенности использования таких светильников....
30 07 2024 1:36:42
Подключение розетки с заземлением может вызвать определенные трудности у людей, мало знакомых с электротехникой....
29 07 2024 9:36:57
Что такое диммируемая светодиодная лента — принцип действия и хаpaктеристики. Подключение диммера к светодиодной ленте, способы монтажа и расположение. Как регулировать режим освещения, варианты....
28 07 2024 22:48:16
Ультрафиолетовая лампа для красноухой и сухопутной черепахи — особенности, для чего нужна, какое влияние оказывает на питомцев. Типы ультрафиолетовых ламп, какую лучше выбрать, требования. Время работы лампы, расположение, вредны ли человеку....
27 07 2024 10:47:19
Подсветка лестницы светодиодной лентой своими руками: фото, рекомендации, примеры подключения со схемой. Читать на сайте....
26 07 2024 7:49:56
Еще:
товары -1 :: товары -2 :: товары -3 :: товары -4 :: товары -5 ::
