Энегроэффективность светодиодов

Эволюция энергоэффективности ламп

Светодиод является источником света и для него действуют те же самые законы, что и для других осветительных приборов. Давайте для начала определимся с терминологией и начнем с главного.

Итак, в отношении источников света, которые питаются электрическим током, энергоэффективность – это их световая отдача, которая измеряется в отношении мощности светового потока, измеряемого в люменах (лм), на каждый затраченный ватт (Вт) мощности электрической энергии.

Для того, чтобы понять физический смысл этого определения, давайте наберемся терпения и пройдемся по всей цепочке связанных физических "световых" терминов.

Один люмен – это световой поток от источника силой в одну канделу, испускаемый в телесный угол в один стерадиан (ср). Все на самом деле просто – «кандела» переводится как свеча. Сила света в одну канделу – это фактически сила света одной свечи. Эта величина, как метр, килограмм и другие, является одной из семи основных единиц системы СИ. Телесный угол – это то же самое, что и угол, только сферический, в объеме. Если взять плоский угол и «провернуть» вдоль его биссектрисы (линия, которая делит угол пополам), то получится этакий конус, он же телесный угол. Вершина угла находится в центре сферы, вся сфера представляет собой полный телесный угол, который равен 4π стерадиан.

Получается, что весь световой поток одной свечи равен 4π (или, грубо, 12.56) люменов. Выходит, что один люмен – это совсем не много.

Добавим еще один совсем простой термин – освещенность, которая представляет собой отношение силы света к освещаемой поверхности. Измеряется освещенность в люксах (лк), один люкс – это когда световой поток в один люмен освещает поверхность площадью в один квадратный метр.

С терминами все, но дальше – круче. Яркость, освещенность, сила света – это не абстрактные величины, это оценка, основанная на физиологических особенностях человеческого глаза! Другими словами, излучение может быть очень мощным, но совсем не ярким. Например, ультрафиолетовое или инфракрасное излучение, которое мы вообще не видим. Для человеческих глаз наиболее естественным является дневной солнечный свет. И так уж получилось, что наиболее заметным, ярким для нас является желто-зеленый свет с длиной волны в 555нм. И тот источник света будет наиболее энергоэффективен, который будет переводить всю электрическую энергию в свет именно с этой длиной волны.

Спектр светочувствительности рецепторов человеческого глаза

Спектр светочувствительности рецепторов человеческого глаза

Энергетическая сила света с длиной волны 555нм составляет 1/683 Вт/ср, что дает нам теоретический предел энергоэффективности (световой отдачи) источника видимого света в 683 лм/Вт. Повторюсь – на качество световой отдачи источника света влияет не только его способность переводить электроэнергию в световое излучение, но и его способность производить «правильный», яркий для человека свет. То есть, например, красные или синие светодиоды могут переводить хоть все 100% электричества в свет, но их световая отдача может быть МЕНЬШЕ, чем пыхтящие и греющиеся белые светляки, в спектре которых будет нужный свет с длиной волны 555нм.

Наш природный естественный источник света – солнце – излучает свет самых разных длин волн. Привычный для нас дневной белый свет состоит из набора излучений всей ширины видимого спектра. Цвета предметов при дневном свете считаются естественными.

Всем известно, что нагретое до высоких температур вещество начинает излучать свет (собственно, наше солнце – это в каком-то роде очень нагретый газовый шар). При этом, чем выше температура нагрева, тем свет «синее», а чем ниже, тем «краснее». Это дает возможность ввести такое понятие как цветовая температура источника света, которая измеряется в кельвинах (К). Теплым белым цветом считается цвет с температурой в 3300К, холодный белый – с температурой более 5000К.

Спектр источников света с разной цветовой температурой

Пример спектров источников света с разной цветовой температурой

Глядя на график выше, становится понятно, что энергоэффективность источника света с цветовой температурой в 3200К будет заведомо хуже, чем у источника цвета с температурой в 5500К! И все потому, что магического желто-зеленого света с длиной волны в 555 нм, который так хорошо воспринимают наши глаза в цветовой температуре 5500К значительно больше. Получается, что цветовая температура – это важный параметр, который нужно рассматривать в паре со значением световой отдачи источника света.

Вернемся к цветопередаче. Естественно, находясь под любой лампочкой, нам хочется продолжать воспринимать цвета такими же, как и при дневном свете. То, насколько цвет предмета при искусственном освещении соответствует его естественному цвету, определяет коэффициент цветопередачи источника света. Обозначается он как CRI и измеряется от 0 до 100 (чем больше, тем лучше). Для чего нужен еще и этот параметр – дело в том, что разные источники света с одинаковой цветовой температурой могут иметь ну очень разные коэффициенты цветопередачи! Энергоэффективность источника света и качество света, который он выдает – параметры, которые в подавляющем большинстве случаем необходимо рассматривать в комплексе.

Таблица энергоэффективности различных источников света

Таблица энергоэффективности различных источников света

Большое количество самых разных связанных и не очень параметров дает возможность широко разгуляться маркетологам, предлагающих свою продукцию. Нужно также помнить, что в технических описаниях готовых изделий указываются параметры источника света, а не, например, готового фонаря. То есть часть света поглотит отражатель, линза, стекло и хорошо, если в итоге останется 50-70% от заявленных цифр, которые, к тому же, часто указываются на предельных значениях токов. И потом, главное ведь не сила света, которую выдает фонарь, а итоговая освещенность нужных объектов, а это уже будет зависеть от угла рассеивания луча света, цветовой температуры, среды распространения света, расстояния до объекта, наконец.

Источники света, где лидерство все увереннее занимают светодиоды, продолжают бурно развиваться. Энергоэффективность их растет, в итоге на рынке появляются готовые изделия, которые радуют своей долговечностью, экономичностью и компактностью.

Читайте также статью "Характеристики светодиодов", чтобы разобраться, на какие параметры нужно обратить внимание при выборе или сравнении этих источников света.

Оцените статью: 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 (8 оценок, средняя 4.75 из 5)


Ваши комментарии

0 #3 Суриман 01.07.2016 10:44
Прикольно. Стало понятно, почему под уличными лампами, которые натриевые, такие блеклые цвета, хоть и ярко.
Цитировать
0 #2 FlashLED 30.06.2016 10:33
Если коротко - греются мощные светодиоды при больших токах. При этом их размеры обычно очень компактные. Такой светодиод сам выделяемое тепло рассеять не сможет, нужен радиатор.
Цитировать
0 #1 fickus 30.06.2016 09:57
если светодиоды такие эффективные почему они так сильно греются?
Цитировать

Добавить комментарий