+7 (831-30) 6-98-99

Светодиодный ликбез. Выпуск №7. Энергоэффективность светодиодов – миф или реальность?


Одной из самых известных характеристик светодиодов является их высокая энергоэффективность. В самом деле, светодиоды напрямую преобразуют электрическую энергию в свет и этим выгодно отличаются, например, от тех же ламп накаливания, которые больше нагревают пространство, чем освещают его. Означает ли это, что замена галогенных светильников на светодиодные автоматически снизит ваши счета на электроэнергию? Майк Вуд, консультант в области индустрии развлечений считает, что об этом пока рано говорить.

 

Эксперт утверждает, что энергоэффективность светодиодов, заявленная в спецификации, и полезный выход от светильника в целом – совершенно разные вещи. И вот почему.

1.      Снижение эффективности при перегреве

Следует понимать, что показатели эффективности, определённые производителем, получены в лабораторных условиях. Это означает, что испытания проводились в помещении, где температура не поднималась выше 25°С, при этом питание подавалось на светодиодный чип в течение очень недолгого времени, а значит, он практически не нагревался. Это обычный метод, который применяется на всех предприятиях, делающих осветительные приборы, но в реальной жизни, конечно же, таких идеальных условий практически не бывает – приборы работают долго и греются довольно сильно вопреки всем стараниям производителей обеспечить хороший теплоотвод.

Перегрев очень сильно влияет на энергоэффективность светодиодов, причём, это влияние не одинаково для LED разного цвета. Две диаграммы, представленные ниже, демонстрируют, как меняется световой выход кристаллов от температуры p-n-перехода.

Хорошо видно, что уже при 80°С (а такая температура вполне реальна в условиях театральной сцены) световой выход зелёного кристалла составляет около 92% от заявленного производителем. Для более чувствительных к воздействию температуры красного и янтарного кристаллов этот показатель приближается к 60% и 35% соответственно. Получается, что на сцене энергоэффективность светодиодов значительно снижается.

2.Энергетические потери в цепи питания

Важнейшей составляющей любого светодиодного светильника является драйвер – устройство, регулирующее подачу энергии от источника питания. Современные драйверы очень эффективны, но, несмотря на это, 10-20%-ные потери в электронике – это нормально. Эти потери довольно трудно минимизировать, поэтому они очень отличаются у разных производителей. Кто-то преуспел на этом пути, а кого-то пока не получается. Кроме того, иногда источник, от которого запитывается прибор, работает с недостаточным коэффициентом мощности, что приводит к неявным, но достаточно дорогостоящим потерям энергии в цепи.

3.Потери света в оптической системе

Каждый, кто когда-либо работал с осветительными приборами, знает, что свет от источника распределяется в пределах какого-то ограниченного угла – для этого используется различная оптика. Именно она создаёт тот самый пучок света, которым можно управлять. Но именно от неё мы можем ожидать потерь по меньшей мере 10% светового потока. Кроме того, в тех светильниках, которые используют аддитивное смешение цветов от светодиодов разного цвета (RGB-приборы), может находиться ещё какой-нибудь усредняющий компонент, например, дифракционный рассеиватель – он тоже заберёт определённую часть светового потока.


Сложив все эти потери вместе, мы получим результат, заметно отличающийся от тех 50-100 Лм/Вт, которые были заявлены производителем. Что же в итоге? Выходит, что новомодные LED-приборы по своему КПД недалеко ушли от «старых добрых» ламп накаливания? Специалисты в области театрального освещения считают, что не всё так плохо.

Во-первых, расходы на электроэнергию – это ещё не все расходы для владельца осветительного прибора. Нужно учитывать и сверхдолгий срок жизни светодиодов, и простоту их обслуживания, и меньшие расходы на вентиляцию, и отсутствие диммерных линий – словом все те преимущества светодиодов, которые значительно облегчают жизнь театральным осветителям.

Во-вторых, мы рассмотрели случай, когда RGB-светильник излучает белый свет, а это – не самый лучший способ применения светодиодов. LED-приборы на белых кристаллах гораздо менее чувствительны к изменению температуры, а значит и более эффективны.

В-третьих, когда требуется цветное освещение сцены, светодиодные светильники дадут фору любому другому осветительному прибору. Например, если RGB-прибор производит насыщенный красный свет, то энергия расходуется лишь на питание красных эмиттеров, потребление синих и зелёных кристаллов в этот момент приближается к нулю. При этом световой выход LED-прибора остаётся на доступном для него максимуме и практически не зависит от производимого им цветового оттенка.


Что касается светильника с лампой накаливания, то он всегда работает на полной мощности, чтобы сменить цвет, мы лишь переставляем фильтры на выходе прибора, не меняя его энергопотребление. Между тем, субтрактивные фильтры (например, deepred) пропускают лишь 10% светового потока, поэтому эффективность такого прибора гораздо меньше, чем у светодиодного светильника.


И наконец, вспомним, что LED-технология сегодня развивается огромными темпами, и энергоэффективность светодиодов удваивается каждые полтора года (эту экспоненциальную зависимость, отслеживающуюся с 1960 года, называют законом Хейтца).

Так что история ещё не закончена…

Ознакомиться со всеми выпусками ликбеза Вы можете в разделе Публикации

  • Светодиодный ликбез. Выпуск №7. Энергоэффективность светодиодов – миф или реальность? PDF 291.24 Кб скачать
  • Светодиодный ликбез. Выпуск №6. Светодиоды на сцене. PDF 431.33 Кб скачать
  • Светодиодный ликбез. Выпуск №5. Особенности и сферы применения светодиодного освещения. PDF 437.95 Кб скачать
  • Светодиодный ликбез. Выпуск №4. Смешение цветов в светодиодных приборах. PDF 338.59 Кб скачать
  • Светодиодный ликбез. Выпуск №3. Белые светодиоды – как их получают? PDF 378.1 Кб скачать
  • Светодиодный ликбез. Выпуск №2. Какой свет излучают светодиоды PDF 277.4 Кб скачать
  • Светодиодный ликбез. Выпуск №1. Какова природа излучения светодиодов. PDF 253.2 Кб скачать