LED 的效率如何?

电器工程 引领 效率
2022-01-02 09:33:03

一般来说,我看到与每瓦流明相关的效率,但就电能输入到光能输出而言,LED 的实际典型效率是多少?什么样的转换适用?

3个回答

为了清楚起见,让我们定义我们在谈论什么。

有两个术语经常混淆:

  • 发光效率:

发光效率是从发光效率推导出来的无量纲量。它只是光源的发光效率与辐射的最大可能发光效率的商。

  • 发光功效:

这是您经常看到的值。它通常具有流明每瓦特的单位。并给出单位功率的光通量,这是一个有用的量,可用于查看在给定功率下我们将获得多少光。

有了这个,我们也必须小心一点。因为功率可以是源的辐射通量或电力。所以前者可称为辐射光效,后者可称为光源光效或整体光效。


现在问题出现了,我们不能同样清楚地看到所有颜色。流明实际上是根据我们眼睛的反应加权的:

CIE 1931 光度.png
公共领域,链接

因此,您可以创建一些上限值(基于单位candela的重新定义)。这就是辐射的发光功效

哪个是:

  • 555 nm 处的绿光:683 lm/W
  • 5800K 时 CRI=95 的最大值:310 lm/W(基于截断黑体辐射器)
  • 2800 K 时 CRI=95 的最大值:370 lm/W

有关更多信息,请参见此处

如果降低显色指数 (CRI),则可以获得更高的值。但不高于 683 lm/W。


那么 LED 的效率如何?

这里我们有一个光源的发光效率值。

好吧,有一场效率竞赛。Cree发布了一份新闻稿,其实验室 LED 为 303 lm/W,亮度为 5150K。没有提到显色指数,我猜它低于 95,但根据上面的数据,它的发光效率似乎在 80% 到 90% 左右。

当然,您的平均可用 LED 更少。100 lm/W 将在 25% 至 30% 左右,而最近(截至 2017 年 8 月)宣布的新 200 lm/W 芯片将达到 50% 至 60%。

请注意,以上是针对明视(日间视觉)的,随着暗视的变化,事情会发生变化,但这通常不是那么有趣。


如果您真的想深入了解它,您必须获取 LED 的光谱并找出该光谱的最高理论最大值是多少(基于加权曲线),然后您可以计算该值。

由于每个 LED 都有不同的光谱,因此很难轻松获得这些数据。


我希望我在这里没有犯错,因为无论我重温多少次,我总是觉得这个话题有点混乱。

如评论中所述,这取决于。

较旧的 LED 的效率通常低于较新类型的 LED。

一些灯泡具有更高效的电子设备,可以将电源电压转换为 LED 所需的直流电压。

但是对于给定的 LED 灯泡,您可以估算出白炽灯(具有相似的光输出量)所需的电量通常印在盒子上。根据维基百科,白炽灯泡的平均效率为 2.2%。

我们以宜家“LEDARE”E-27 600 流明灯泡为例:

白炽灯泡等效功率:48 W 实际使用功率:8.6 W

所以这意味着这个灯泡声称是 48 / 8.6 = 5.6

比白炽灯泡效率高出 1 倍,因此会导致:

5.6 * 2.2 % = 12.3 % 效率。

对于这款宜家 Ledare 灯。

请注意,这是效率,因此电子设备的效率乘以 LED 本身的效率。

正确的 LED 驱动器电子设备的效率应该为 85 - 99%(这是我个人的猜测!)所以 LED 的实际效率将略高于我刚刚计算的 12.3%。

当然,这是假设宜家给出的所有数字都是正确的。

您需要 1/683W 的功率来产生 1 流明的光。这意味着效率约为 12%。事情是这样的:

首先,让我们假设我们有一个向所有方向均匀辐射的光。根据定义,1 坎德拉是 1/683W(550nm 单色光)。1 坎德拉辐射到 1 个球面角,即整个球体表面积的 1/4π (8%)。因此,您需要 4π/683W 才能向所有方向产生 1 坎德拉,总光通量为 4π = 12.6 lm。

哪个功率等于 1 lm?你可以通过将 4π/683W 除以 4π 得到它,最终结果是 (4π/683W) / 4π = 1/683W。本质上,您需要 1/683W 的功率来产生 1 流明的光通量(1/4π = 0,08 坎德拉到所有 1 个球面角)。

使用上图,您需要 900 倍 1/683W = 1,32W 才能产生 900 流明的光通量。

我真正的灯泡,从当地商店采购,状态为 900 lm 和 11W 的电力。我假设它向所有方向均匀地辐射光。使用之前的数据,灯泡的电效率为 1,32 W / 11 W = 0,12,相当于 12% 的效率。