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, как выбрать и установить водонепроницаемую светодиодную ленту для освещения аквариума. Какую влагозащитную модель предпочесть для подсветки водоема с растениями....
16 12 2025 19:59:22
Светильники для аварийного освещения сейчас достаточно широко представлены на рынке. Но в виду специфичности данной темы разобраться в их комплектации и назначении обычному обывателю достаточно сложно....
14 12 2025 19:31:27
Узнайте, что можно сделать, если люстра с пультом упраления не включается. Узнайте наиболее распространенные причины, почему светодиодная или галогеновая люстра с ПДУ может не работать. Что может сломаться, чтобы светильник перестал включаться и гореть. Почему может щелкать в выключателе....
13 12 2025 7:37:12
Узнайте, в чем заключаются особенности и преимущества линейных светодиодных светильников накладного типа. Выясните, каковы области использования подобных приборов, в чем их универсальность и эффективность. Читайте, как происходит монтаж светильников....
12 12 2025 9:58:36
Читайте, какие SMD светодиоды самые популярные, где и в каком виде используются. Узнайте, чем они отличаются друг от друга и как выбрать оптимальный вариант. Плюсы и минусы изделий из СМД светодиодов, сфера применения, особенности покупки через интернет....
11 12 2025 23:55:59
Наиболее экономичным и эффективным способом реализации внутреннего освещения считаются светодиодные светильники. Они превосходят все альтернативные виды, демонстрируют высокую работоспособность, позволяют подбирать оптимальные режимы подсветки для помещений в соответствии с их назначением....
10 12 2025 8:38:32
Обойтись без горячей воды в доме проблематично. К счастью, сегодня у нас есть возможность установить в квартире бойлер и забыть об этих переживаниях, главное...
09 12 2025 17:13:57
Как своими руками сделать подсветку ног в машине. Схема подключения освещения при открытии двери автомобиля....
08 12 2025 20:11:42
Установленная розетка в ванной комнате вызывает много вопросов. Ведь это влажное помещение, где возможно попадание брызг и выпадение влаги на электрооборудовании....
07 12 2025 10:29:37
Что такое габаритные огни и ходовые ближнего света? Как их можно различить? Преимущества и недостатки....
06 12 2025 17:52:12
Узнайте, что такое Led-панель, какие достоинства и недостатки необходимо учесть при покупке. Читайте, как устроены эти приборы освещения, где используются. Как выбрать Led-панель для конкретного помещения. Почему установку лучше доверить специалисту....
05 12 2025 2:22:56
Узнайте, как производится замена перегоревших лампочек, установленных в приборной доске Лады Калины. Читайте, какие инструменты понадобятся для выполнения процедуры. Запомните порядок действий и возможные аналоги штатных светильников....
04 12 2025 12:35:20
Читайте здесь, что такое блок защиты для светодиодных и энергосберегающих ламп, каковы основные причины перегорания лампочек, как лучше защитить их от скачков напряжения в бытовой сети, а также какими основными параметрами хаpaктеризуются блоки защиты, как их правильно подобрать и установить....
03 12 2025 3:54:34
Любое управление освещением с 4 мест, подразумевает установку четырех коммутационных аппаратов....
02 12 2025 9:55:27
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....
01 12 2025 2:40:56
Проводка освещения в гараж — общие требования, какой тип источника лучше выбрать, что использовать для смотровой ямы. Как проложить проводку, монтаж электрощитка. Организация бюджетного варианта освещения из светодиодной ленты....
29 11 2025 11:28:36
Смотрите здесь электрическую схему драйвера для прожектора led на 50 w. Причины перегорания матрицы. Ремонт светодиодного прожектора на 50 ватт. Как сделать LED-прожектор своими руками....
28 11 2025 17:26:53
Обустройство кабельной сети требует применения качественных, надежных и удобных изделий, поскольку именно так можно сгруппировать кабели, получив при этом общую...
27 11 2025 11:50:19
Сегодня нам предстоит разобраться, какие греющие кабели для труб предлагает современный рынок, и какая разновидность системы кабельного обогрева наиболее пpaктична....
26 11 2025 4:20:42
Узнайте, как правильно организовать освещение в квартире. Смотрите здесь, как выбрать лампы с учетом важных параметров, а также осветительные приборы. Читайте, как правильно распределить люстры и светильники в разных комнатах...
25 11 2025 14:22:35
51) Проклaдкa электропроводки под полом по всем правилам...
24 11 2025 0:32:52
Интересный дизайн потолков и освещения может до неузнаваемости видоизменить восприятие всего помещения. Сегодня расскажем о выборе светильников и их расположении...
23 11 2025 19:11:42
Как подключить цветную светодиодную ленту с пультом: особенности подключения светодиодной ленты, что потребуется, варианты и схемы....
22 11 2025 17:24:21
С данной главы начинается наша инструкция про то, как установить светодиодную ленту на кухне. Выполнение данной процедуры не потребует от вас профессиональных навыков и знаний электрика, поэтому вы сможете все сделать своими руками....
21 11 2025 16:49:19
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....
20 11 2025 18:24:31
Читайте, для чего на велосипед устанавливается подсветка и какой эффект от этого ожидается в результате. Узнайте, какие могут быть использованы виды и варианты подсветки для велосипеда. Выясните, каким образом можно самостоятельно украсить свой велосипед....
19 11 2025 1:25:37
Выясните, зачем необходима подсветка для орхидей, выращиваемых в домашних условиях, как организовать систему освещения и когда ее использовать. Основные требования к используемым в установке лампам....
18 11 2025 21:26:54
Как вы уже могли догадаться, сегодня мы будем разговаривать про современный клеммники для проводов – расскажем, чем он примечателен, рассматривая давно известные и новаторские модели....
17 11 2025 13:55:36
Каким должен быть акустический кабель для колонок, из какого материала, как правильно его рассчитать и выбрать? Ответы на эти и другие вопросы вы найдете в статье...
16 11 2025 15:12:33
Сравнительный анализ ДРЛ 250 и ДРЛ 400 со светодиодными аналогами для цоколя Е40. Расчет окупаемости светодиодных ламп в сравнении с газоразрядными....
14 11 2025 8:17:17
Смотрите идеи и читайте инструкцию, как сделать люстру из дерева своими руками. Варианты самодельных потолочных светильников под старину, из веток, фанеры. Много фото оригинальных деревянных изделий, которые можно создать в домашних условиях....
12 11 2025 7:23:45
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....
11 11 2025 8:12:46
Читайте здесь, какими преимуществами и недостатками обладают светодиодные лампы, каков основной принцип их работы и в чем состоит особенность технологии свечения, а также каковы их главные достоинства и недостатки....
10 11 2025 3:25:38
Читайте здесь, как своими руками выполнить замену ламп дневных ходовых огней Лады Гранта, какие основные виды лампочек для ДХО в этой модели применяются, какими основными свойствами и особенностями они обладают, а также из каких основных этапов состоит процеДypa их переустановки....
09 11 2025 10:23:49
Что делать, если светодиодный светильник Армстронг не работает — как найти проблему, способы диагностики. Что часто выгорает в блоке питания светильника Амстронг, причина пробоя конденсатора. Как отремонтировать при выходе из строя светодиода....
08 11 2025 21:45:17
Узнайте, что такое подсветка для унитаза, как она работает и устанавливается. Читайте, чем полезен датчик движения, какими возможностями он обладает. Запомните, как выбирать подходящий прибор и в каких странах их чаще всего производят....
07 11 2025 9:45:39
Единица измерения освещенности: описание кандел, люменов и люксов. Как происходит измерение количества света для разных источников света. Как перевести одни единицы освещеннности в другие. Нормы и порядок расчета необходимого уровня....
06 11 2025 2:46:27
Расчет освещенности: советы электриков, как рассчитать количество светильников по мощности и уровню освещения, зависимость от площади и вида помещения....
05 11 2025 12:30:13
Освещение в производственных помещениях, вопрос достаточно объемный и учитывающий массу параметров....
04 11 2025 23:35:53
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....
03 11 2025 13:28:31
Узнайте, как выглядит схема подключения для двойного выключателя. Статья содержит всю необходимую информацию о монтаже, технике безопасности и устройстве двухклавишного коммутатора. Описывается соединение двух источников освещения с одним выключателем....
01 11 2025 20:16:25
Читайте, какими особенностями отличаются светодиоды SMD 3528. Узнайте, какие у них технические хаpaктеристики, где их используют. Чем отличается монохромная полоса от цветной. Как выбрать ленту из SMD 3528, рассчитать резистор и мощность драйвера, подключить подсветку к сети....
31 10 2025 16:11:14
Дифавтомат AVERES DVA-6 был подключен и работал нормально. Случайно нажал на серую кнопку сброса и теперь не могу включить автомат. Обе кнопки слева от кнопки сброса просто болтаются. Что делать? Как включить?...
30 10 2025 16:39:51
Хочу в контур основного освещения реализованного с помощью двух проходных выключателей, добавить дополнительное освещение со своим выключателем, но чтобы он работал независимо от положения проходных выключателей....
29 10 2025 10:31:56
Еще:
товары -1 :: товары -2 :: товары -3 :: товары -4 :: товары -5 ::
