مقالات

بازدهی نه – کارآیی!

بازدهی  نه-کارآیی! (NOT EFFICIENCY –  EFFICACY!)

بازده معمولاً به تبدیل الکتریکی اشاره دارد. شما مقدار مشخصی انرژی را در منبع تغذیه قرار می دهید. مقدار مشخصی کم دریافت می کنید بازده الکتریکی به عنوان توان خروجی تقسیم بر توان ورودی تعریف می شود. معمولاً به صورت درصد بیان می شود. از آنجا که همیشه ضررهایی وجود دارد ، عددی است که همیشه کمتر از 100 است و کمتر از 0 نیست.

همه چیز برای LED ها خیلی ساده نیست. شما توان را وارد می کنید ، اما آنچه می خواهید توان نیست ، بلکه نور است. اکنون نور، دقیقاً مانند برق ، با وات قابل اندازه گیری است. و در واقع ، خروجی نور LED های آبی عمیق برحسب وات اندازه گیری می شود. پس از آن بدست آوردن بازدهی ساده است و با تقسیم توان خروجی برحسب وات بر توان ورودی برحسب وات است. به عنوان نمونه ، LXML-PR01-0275 از Lumileds یک LED آبی-رویال (455 نانومتر) است. قدرت خروجی نوری 275 میلی وات ، و توان ورودی 350 میلی آمپر ضرب در 3.15 ولت (1.103) است بنابراین بازده آن 1.103 / 0.275=  24.9 % است.

همانطور که می دانید ، بینایی انسان با 455 نانومتر بسیار کم است. هیچ کس سعی نمی کند از چنین نوری برای دیدن استفاده کند. بنابراین مشخص است که خروجی آن در وات مشخص شود. رنگهای دیگر از جمله سفید متفاوت است. به عنوان مثال ، برای چراغ های راهنمایی می خواهیم بدانیم که روشنایی قرمز ، زرد و سبز برای مردم چگونه به نظر می رسد. به همین ترتیب ، برای لامپ هایی که از LED های سفید استفاده می کنند ، می خواهیم بدانیم که روشنایی برای مردم چگونه به نظر می رسد ، نه اینکه چقدر توان نوری بیرون می آید. بنابراین برای این LED های غیر آبی ، وات استفاده نمی شود ، لومن ها استفاده می شوند. و بنابراین بازدهی اصطلاح درستی نیست. در عوض ، ما از کارآیی استفاده می کنیم. (اگرچه نویسندگان این واقعیت را نمی دانند ، لازم به ذکر است که خروجی لومن از یک LED 455 نانومتری بسیار کم است ، زیرا انسان آن رنگ را به خوبی درک نمی کند. در نتیجه ، خروجی لومن چنین دستگاهی بسیار کم خواهد بود. شاید این در یک صفحه داده در مقایسه با دستگاههای ساطع کننده نوری که مردم مشاهده می کنند بد به نظر برسد؟)

میزان بازدهی ال ای دی های سفید و سایر LED ها بر حسب لومن بر وات (Lm / W) اندازه گیری می شود. از لومن استفاده می شود چون میزان نوری را که انسان درک می کند منعکس می کند. اکنون این اثرات عجیبی دارد. برای شروع ، پاسخ چشم انسان در قسمت سبز طیف قابل مشاهده به اوج خود می رسد. به عنوان مثال ، این بدان معنی است که برای یک LED قرمز و سبز با همان کارایی ، قرمز باید نور بیشتری نسبت به سبز منتشر کند. بنابراین نمی توانید مستقیماً دو LED مختلف را براساس کارآیی مقایسه کنید ، مگر اینکه یکرنگ باشند. حتی دو رنگ کاملاً مشابه – مثلاً زرد مایل به سبز و سبز مایل به زرد – مستقیماً قابل مقایسه نیستند.

علاوه بر این ، LED ها دقیقاً یک طول موج ساطع نمی کنند. آنها لیزر نیستند. به عنوان مثال ، Lumileds’s LXML-PM01-0040 ، یک LED سبز ، دارای طول موج غالب مشخص شده بین 520 تا 550 نانومتر است. علاوه بر این ، نیم عرض طیفی 30 نانومتر است. بنابراین نور جایی بین 490 تا 580 نانومتر است. باز هم ، پاسخ چشم انسان در 555 نانومتر به اوج خود می رسد و بنابراین کارایی این دستگاه ها بسیار متفاوت خواهد بود ، حتی اگر از نظر توان نوری مشابه باشند.

وقتی به مخلوط رنگ می رسید ، سردرگمی حتی بدتر می شود. و نور سفید طبق تعریف مخلوطی از همه رنگهای قابل مشاهده است. همان طور که می دانید LED های سفید با اضافه کردن دو یا سه رنگ مختلف به یکدیگر ساخته می شوند. بنابراین کارایی چنین دستگاهی کاملاً به مخلوط دقیق رنگ ، روشنایی دقیق هر رنگ در ترکیب و دقیقاً به محل پخش طیف هر رنگ بستگی دارد.

درنهایت ، فروشندگان LED سفید ، کارآیی را پارامتری می دانند که به طور چشمگیری در آن رقابت می کنند. بنابراین ، آنها تمایل به بازی با ترکیب طیفی LED های سفید دارند. نزدیک شدن به سبز باعث افزایش کارایی می شود ، بنابراین تغییر CCT از 2750 به 2900 K عدد بهتری تولید می کند.

بازدهی مشخص شده در دیتاشیت ها با جریان اسمی اندازه گیری می شود ، به طور معمول 350 میلی آمپر. با تغییر جریان ، کارآیی نیز تغییر می کند. اکنون وقتی جریان را کاهش می دهید ، تغییر بزرگی اتفاق نمی افتد ، اگر به 100 میلی آمپر بروید شاید 10٪ افزایش یابد. بنابراین ، عملاً می توانید از عدد دیتا شیت استفاده کنید. اما اگر جریان را افزایش دهید ، اثربخشی شروع به کاهش قابل ملاحظه می کند. بنابراین اگر نگران اثربخشی هستید ، مراقب باشید. به کارگیری یک LED با بیش از جریان اسمی آن بیش از نور اسمی تولید می کند ، اما اثربخشی آن متضرر می شود.

بیایید نگاهی به چگونگی عملی شدن این کار بیندازیم. Lumileds ’LXML-PWW1 0060 دارای حداقل خروجی تضمین شده با 60 لومن در 350 میلی آمپر است (در دمای 25 درجه سانتیگراد). برای دانستن میزان کارایی ، باید سطح توان را نیز بدانید ، نه فقط جریان را. در صفحه داده در می یابیم که ولتاژ اسمی راه اندازی دستگاه در 350 میلی آمپر (و دوباره در دمای 25 درجه سانتیگراد) 3.15 ولت است. بنابراین ، کارایی اسمی آن 60 لومن تقسیم بر (350 میلی آمپر ضرب در 3.15 ولت) = 54.4 لومن بر وات است. توجه داشته باشید که اثربخشی (کارآیی) 60 Lm / W نیست – بعضا مشاهده شده است که برخی از فروشندگان لومن و لومن بر وات را اشتباه می گیرند.

در ادامه بیایید دریابیم که چگونه تغییرات اثربخشی جریان را کاهش می دهد. به منحنی (شکل 1) “شار نوری نسبی” نگاه کنید و بگویید ، “چون مقدار خروجی شار نوری افزایش می یابد، بنابراین اثربخشی نیز بافزایش می یابد.” اما این در دو عدد نادرست است. این اثربخشی نه تنها به خروجی شار نوری بلکه به جریان درایو و ولتاژ راه اندازی نیز بستگی دارد. و در حالی که شار در حال افزایش است ، جریان درایو نیز در حال افزایش است ، و ولتاژ راه اندازی نیز افزایش می یابد (شکل 2). اثر بخشی به عنوان تابعی از جریان درایو در دیتا شیت نشان داده نشده است!

 

(1)

 

(2)

 

ما برای ساخت منحنی کارآیی در مقابل جریان درایو در شکل 3 از داده های موجود در دو شکل ارائه شده توسط دیتا شیت استفاده می کنیم. باید توجه داشته باشید که با بالاتر رفتن جریان نامی درایو ، کارآیی LED کمی کم می شود. برای درک تأثیر این ، فرض کنید می خواهید 100 لومن دریافت کنید. در 350 میلی آمپر ، شما به 100 لومن تقسیم بر (54.4 لومن بر وات) = 1.84 وات توان نیاز دارید. شما می توانید این کار را با اجرای دو LED هر دو در چیزی نزدیک به 350 میلی آمپر انجام دهید. فرض کنید در عوض این کار را با یک دستگاه انجام می دهید. از آنجا که شما به چیزی بیشتر از 700 میلی آمپر نیاز دارید ، میزان کارایی آن تا 42 Lm / W کاهش می یابد – در این حالت شما به 100 لومن تقسیم بر (42 لومن بر وات) = 2.38 وات توان نیاز دارید. شما به طور قابل توجهی انرژی بیشتری صرف می کنید (29٪ بیشتر) همان خروجی نور! البته از طرف دیگر ، شما به جای دو LED ، هزینه کمتری برای یک LED پرداخت می کنید. این یکی از چالش هایی است که مهندسان همیشه با آن مواجه هستند.

 

(3)

, , , , , , , , , , , , , , , ,
شکست معکوس ال ای دی
طیف نوری LED

پست های مرتبط

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد.

این فیلد را پر کنید
این فیلد را پر کنید
لطفاً یک نشانی ایمیل معتبر بنویسید.

پنج × سه =

فهرست