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:
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....
14 12 2025 2:17:23
Читайте здесь, как устроена и работает схема энергосберегающей лампы, какие виды таких приборов освещения существуют, какие у них главные эксплуатационные хаpaктеристики, каковы принципы и устройство их работы, какие компоненты составляют их схему и как происходит зажигание....
13 12 2025 11:35:45
Светодиодные лампы для дома: советы экспертов о том, как выбрать и на какие хаpaктеристики обратить внимание. Фото и видео....
12 12 2025 22:50:15
Подскажите, какова технология получения кабельных муфт. Дело в том, что недавно, делая отверстие в грунте под опору, наткнулся на какой-то кабель, судя по всему, связи, и, естественно, нечаянно его повредил....
11 12 2025 8:46:35
Oled дисплей на основе органического светодиода: что это, как работает, в чем преимущества и недостатки. Причины популярности олед-дисплеев....
10 12 2025 7:46:56
Читайте здесь, какая лампа ближнего света стоит на Газели версий 1994 – 2002 гг. и 2003-2010 гг. выпуска, Бизнес и Некст, какие их лучшие модели для замены сегодня существуют и чем они различаются, а также что нужно учесть при их замене в каждой конкретной модели автомобиля....
08 12 2025 4:35:28
Естественное освещение помещений является обязательным пpaктически для всех жилых и производственных зданий....
07 12 2025 11:22:52
Узнайте преимущества и недостатки параллельного подключения лампочек. Читайте, когда выгодно последовательное соединение источников света. Смотрите здесь, как не допустить ошибок при монтаже выключателя....
06 12 2025 18:34:16
Узнайте, что такое многоцветные RGB светодиоды, какова их конструкция и особенности подключения. Читайте, каким образом происходит управление режимом работы, как возникают сочетания цветов. Уточните для себя, какие бывают разновидности полноцветных диодов....
05 12 2025 21:14:29
Алюминиевый профиль это дорогое удовольствие. Разберем их основные свойства и попробуем сделать профиль для светодиодной ленты своими руками....
04 12 2025 21:46:50
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....
03 12 2025 16:33:14
Освещение в беседке с технической точки зрения выполнить не так уж сложно, хотя и здесь есть свои нюансы....
02 12 2025 20:26:49
Узнайте, почему моргает светодиодная лента во включенном состоянии и при выключенном свете. Читайте, как провести диагностику причин и устранить неполадки. Что делать, чтобы продлить работу диодных светильников....
01 12 2025 5:25:51
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....
30 11 2025 18:31:39
Для ответа на вопрос какие требования предъявляются к аварийному освещению давайте сначала разберемся, а что это такое?...
28 11 2025 9:45:16
Своевременное обслуживание аккумуляторной батареи вашего железного коня позволит прослужить ей длительное время, запускать двигатель в холодное время года....
27 11 2025 6:27:20
Светильники для уличного освещения светодиодные в последнее время приобретают все большую популярность. Именно поэтому мы так же решили уделить данному вопросу внимание и разобрать аспекты, связанные с процессом выбора и монтажа таких светильников....
26 11 2025 18:12:12
Читайте, как делается оригинальный и привлекательный светильник из эпоксидной смолы. Узнайте, какие могут быть варианты дизайна. Уточните для себя порядок действий при изготовлении подобного изделия своими руками....
25 11 2025 12:12:39
Узнайте, какие виды люминесцентных ламп наиболее востребованы. Выясните, из каких элементов состоит прибор и каков принцип его работы. В каких светильниках можно встреть данный тип ламп и в чем заключается их основное преимущество....
24 11 2025 11:49:40
Организация подсветки забора в загородном доме — основные задачи, для чего это делается. Выбор освещения в зависимости от типа забора. Как сделать своими руками на дачном участке, разработка проекта, замеры и расчеты....
23 11 2025 20:15:16
Мощность светодиодной ленты — что это за параметр, что нужно знать для самостоятельного расчета. Способы вычисления потрeбляемой мощности 1 метра и всей ленты на один блок питания 12В....
22 11 2025 12:33:30
Создать бегущую строку без знания основ программирования микроконтроллеров пpaктически нереально. Предлагаю вам бюджетное решение на базе Ардуино....
21 11 2025 4:43:38
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....
20 11 2025 22:15:14
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?...
19 11 2025 1:12:32
![Почему моргают светодиодные лампы в авто? [Решено]](/svet-raw/img/1232.php.jpg "Почему моргают светодиодные лампы в авто? [Решено]")
Мерцание светодиода в авто вызвано или скачками силы тока в цепи, или нарушением структуры диода в результате перегрева. Разбираем основные причины мигания....
18 11 2025 13:47:39
Установка у себя дома источника бесперебойного питания у себя дома является одной из самых удачных инвестиций в свой комфорт. Бесперебойник позволит сохранять...
17 11 2025 0:41:38
Узнайте, почему в квартире или частном доме может моргать свет при включении и с выключенным светильником. Выясняем причины того, что мигают лампочки во всех или отдельных комнатах. Что делать при этом, а также если трещит в выключателе....
16 11 2025 13:45:51
Читайте, как провести ремонт светильников с люминесцентными лампами с различными пусковыми устройствами. Узнайте, как продлить срок службы лампочек, подключить сгоревший осветительный элемент. Когда ремонтировать люминесцентный светильник не выгодно....
15 11 2025 5:52:38
Узнайте, как освещение в кафе влияет на эффективность работы заведения. Существуют ли особые принципы и правила, по которым проектируется освещение и как этот инструмент работает в реальности....
14 11 2025 11:33:18
Читайте, чем SMD 5730 отличается от 5630. Узнайте, почему мощность этих элементов не соответствует заявленной производителем. Какие осветительные приборы производятся из СМД 5730. Как эти чипы используют домашние мастера. На что необходимо обратить особое внимание при работе в домашних условиях....
13 11 2025 13:50:48
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....
12 11 2025 2:56:43
Наружные выключатели и розетки имеют определенные особенности монтажа. В первую очередь, это связано с особенностями монтажа наружной электропроводки, о которых мы тоже поговорим в нашей статье. Кроме того, не маловажным фактором, повлиявшим на особенности монтажа наружных установочных изделий, является необходимость их дополнительной защиты от атмосферных воздействий, что отражается в их конструкции....
11 11 2025 16:23:24
Как устроены энергосберегающие лампы? Почему мигает выключенная энергосберегающая лампа и как устранить причину мигания энергосберегающих ламп? Меры профилактики....
09 11 2025 2:44:10
Какие диоды чаще используют в фонариках? Выбор самых ярких и мощных диодов для фонарика. Как поменять светодиоды в фонаре?...
08 11 2025 6:38:50
Светодиодные лампы h4 и их применение: рекомендации по выбору, преимущества и недостатки, лучшие производители....
06 11 2025 10:34:20
Светодиоды (LED) используют пpaктически везде. Заменив люминесцентные лампы, они способствовали новому витку в развитии жидкокристаллических дисплеев: техника стала компактной, появились тонкие цветные телефоны, затем смартфоны, планшеты, ультратонкие телевизоры и мониторы. Все это повлияло на значительное сокращение потрeбления электроэнергии. По этой же причине уличное led освещение уже давно стало нормой в развитых городах. Как вы уже поняли, сегодняшняя статья будет целиком и полностью посвящена светодиодам....
05 11 2025 11:51:26
Экономия электрической энергии становится все более актуальной задачей в современных условиях. Одним из эффективных способов решения этой проблемы можно назвать светодиодные фонари для уличного освещения....
04 11 2025 2:29:41
Включение подсветки клавиатуры на ноутбуке — как узнать, есть ли такая функция. Описание включения в зависимости от производителя, комбинация клавиш для Asus, Lenovo, Acer, HP и других моделей. Почему подсветка не работает, причины и их решение....
03 11 2025 11:16:25
350)Как выполняется подключение к плафону освещения видеорегистратора...
01 11 2025 9:14:42
Узнайте, чем отличаются светодиодные двухконтактные лампы от привычных моделей автомобильных осветительных приборов. Выясните, каковы их технические хаpaктеристики и особенности, уточните специфические эксплуатационные требования....
31 10 2025 7:15:17
И с этой задачей отлично справляются светодиодные системы освещения. Рассмотрим их виды, особенности и преимущества перед другими видами освещения для теплиц....
30 10 2025 5:45:31
Фонари на улице и шкаф управления уличным освещением видели все. О том, что это оборудование предназначено для комфортного и безопасного перемещения по улицам все знают....
27 10 2025 1:15:39
Сегодня мы расскажем вам все, что знаем о двигателях коллекторных постоянного тока, так облегчающих жизнь современному человеку. Вы узнаете о их строении и принципе действия...
26 10 2025 18:19:22
Еще:
товары -1 :: товары -2 :: товары -3 :: товары -4 :: товары -5 ::
