LED는 어떻게 효율적으로 간주됩니까?

나는 항상 LED가 포함 된 회로를 이해하기 어렵다는 것을 알게되었습니다. 나는 대부분의 사람들이 쉽게 찾을 수 있다는 것을 알고 있지만 혼란스러워 일부 가정이 정확하지 않을 수 있습니다. 그렇다면 정정하십시오.

문제는 LED입니다. 결국 LED는 다이오드이기 때문에 본질적으로 순방향 전압을 갖는 도체로 작용합니다. 회로를 통해 흐르는 전류를 조절하기 위해 풀다운 저항이 필요한 이유입니다.

예를 들어 Vf가 2V이고 작동 전류가 20mA 인 LED가 있다고 가정 해 봅시다. (나는 그 숫자를하지 않을 경우, 다시? 합리적인 잘 생각 하시기 바랍니다 . 알려주세요) 그리고 우리의 전원 공급 장치는 상수의 4V이다. 즉, 2V에서 20mA를 끌어 오려면 저항이 필요하므로 40mW를 통과하는 100Ω 저항이됩니다. 그것은 작은 전력 사용량이지만 공급되는 전력의 절반은 열을 통해 낭비됩니다. 그렇다면이 경우 최고의 효율은 50 %가 아닙니까? DC 전원 공급 장치 측면에서 실제로 효율적이지 않은 것으로 생각했습니다.

따라서 사람들이 LED의 높은 효율을 언급 할 때, LED 자체가 사용하는 전력을 효율적으로 빛으로 변환하거나 50 % 최대 벽면 플러그 효율을 고려한 후에도 효율로 간주된다는 사실을 말하는 것입니까?

아니면 생산 응용 프로그램에서 절대 발견 할 수없는 끔찍한 회로 설계가되는 예를 제공 한 것입니까?

LED의 효율과 LED를 구동하는 회로의 효율 사이에서 혼란스러워하는 것 같습니다.

LED가 사용하는 에너지 단위당 광 출력 측면에서, 광을 효율적으로 생성하는 방법입니다. 절대적인면에서 그것들은 크지 않지만, 그 점에서 약 10 % ^[1] 효율적이지만, 기존 백열 전구의 ~ 1 ~ 2 %보다 훨씬 낫습니다.

그러나 그 전력의 무엇이 저항에 낭비되었습니다. 직렬 저항은 LED를 구동하는 가장 간단한 방법이며, 그렇게하는 유일한 방법은 아닙니다.

저항을 고수하더라도 2V LED 20 개를 직렬로 연결하고 45V를 공급하면 어떨까요? 이제 45 * 0.02 = 900mW를 사용하고 있으며 그 중 800mW가 LED에 들어가고 직렬 저항은 100mW (11 %) 만 사용합니다.

그러나 저항기를 사용하는 이유는 LED의 정전류가 필요하고 대부분의 전자 장치가 정전압을 공급하도록 설계 되었기 때문입니다. 일정한 부하를 가정 할 때 하나에서 다른 것으로 변환하는 가장 쉬운 방법은 직렬 저항을 던지는 것입니다.

정전류 전원 공급 장치를 얻을 수 있습니다. 이들 중 하나를 사용하여 LED를 구동하면 저항을 제거 할 수 있으며 전체 시스템 전력의 90 % 이상이 LED로 들어가는 효율을 얻을 수 있습니다.

홈 프로젝트 또는 신호의 간단한 표시기의 경우 저항이 훨씬 저렴하고 간단하지만 많은 LED를 구동하는 경우 논리적 선택은 조금 더 지불하고 약간 더 복잡한 회로를 사용하고 전용 상수를 사용하는 것입니다 현재 LED 드라이버 IC.

1. 의견에서 언급했듯이, 10 %는 현재 가정용 조명에 좋은 구장이며 아마도 오래된 프로세스를 사용하는 저렴한 원자재 LED에도 적합합니다. 새로운 단색 부품은 훨씬 높은 수준의 효율성을 달성 할 수 있습니다.

LED의 효율성은 LED의 효율성을 나타냅니다. 이것은 구동 회로의 효율과 관련이 없습니다.

대부분의 경우 LED의 전체 회로 효율은 그리 중요하지 않습니다. LED를 표시기로 사용하는 경우 처음에는 저전력입니다. 전형적인 녹색 LED는 2.1V를 떨어 뜨리고 20mA에서 표시기 사용에 충분히 밝습니다. 그것은 LED에 들어가는 42mW의 전력입니다. LED를 구동하는 회로에서 추가로 50mW가 손실 되더라도 총 전력 소비는 여전히 중요하지 않습니다.

일부 저전력 응용 분야에서 100mW는 많은 양의 전력이 될 수 있습니다. 이러한 경우 저렴하고 간단한 직렬 저항기 이외의 회로를 편리한 전원 공급 장치에 더주의해야합니다. 다양한 트릭에는 고효율 LED 사용 및 저 전류에서 LED 전압보다 약간 높은 공급 장치 사용, 사용자 인터페이스를 조정하여 시간의 일부에서 LED를 깜박이거나 끄는 것이 허용됩니다. LED를 구동하기위한 고효율 정전류 전원 공급 장치.

조명과 같은 고전력 응용 분야에서도 효율성이 중요합니다. 이러한 경우, LED 외부에서 소비되는 추가 전력을 최소화하기 위해 더 많은 노력과 생산 비용이 전자 장치에 투입됩니다. 종종 효율성을 극대화하는 주된 이유는 낭비되는 전력으로 인한 열을 처리 할 필요가없는만큼 전력을 낭비하지 않기 때문입니다.

실제 LED가 얼마나 효율적인지에 대한 질문은 좋은 것이지만 대답은 예상보다 복잡합니다. 조명 기능은 일반적으로 "루멘"으로 표시됩니다.

LED 효율은 일반적으로

• 가벼운 에너지 출력 또는

• 조명 기능

에너지 입력 단위당.

주어진 루멘 출력에 대해 효율은 일반적으로 와트 당 루멘 (l / W) 또는 와트 W / W 당 광 에너지 출력으로 표시됩니다. 첫 번째 수치는 실제 조명 응용 분야에서 더 유용하지만 두 번째 수치는 에너지 변환 효율 측면에서 더 의미가 있습니다.

루멘과 빛 에너지가 고정 된 관계를 가지고 있다면 효율 결정은 간단 할 것입니다. 그러나, 주어진 루멘 수치가 "광 에너지"의 관점에서 나타내는 것은 빛의 스펙트럼 구성에 따라 달라집니다.

루멘은 인간의 눈의 이론적 인 반응 곡선으로 표현됩니다. 동일한 양의 광 에너지는 광 파장 또는 파장의 혼합이 변함에 따라 상이한 수의 루멘을 생성 할 것이다. 결과적으로, 소스의 파장은 에너지 입력 당 생산되는 루멘에서 중요한 역할을합니다.

가시 광선 스펙트럼의 단파장에서 (UV가 아닌) 눈의 감도는 매우 낮으므로 루멘 / 와트는 낮습니다. 따라서 짙은 파란색 및 "로열 블루"소스의 출력을 인용하면 일반적으로 mW / W (전기 에너지 당 빛 에너지). 이는 형광체가없는 LED와 형광체 기반 LED를 포함하는 LED 제품군으로 매우 유용하며 일부 비교가 가능합니다. 예를 들어, Vf = 2.85V에서 작동하고 If = 350mA에서 작동 할 때 Cree Royal Blue XT-E LED의 "top flux bin"은 파장에서 613mW (600, 613, 625mW min / typ / max)를 생성합니다. 465 Nm의
이는 60.2 % / 61.5 % / 62.7 % min / typ / max의 전기-광 변환 효율과 같습니다.
테이블 오른쪽 상단의 Cree XT-E 데이터 시트 19 페이지 참조-XTEARY-00-0000- 000000Q01

동일한 LED의 최고 백색 형광체 버전은 2.77V에서 25C에서 180 루멘, 350mA = 970mW DC 또는 186 루멘 / 와트를 생성합니다.

Royal Blue & White LEDS의 빛 에너지가 동일하면 흰색 LED의 효율은 100 % l / W 186 / 61.5 % = 302 l / W입니다. 그러나, 백색 LED에서와 같이 광 출력이 동일하지 않은 (quite), LED 다이의 청색 광의 일부가 직접 사용되고 나머지는 광 / 광 변환 효율에서 약간의 손실로 형광체 (들)를 여기시킨다.

언급 한 바와 같이, Wikipedia는 최대 이론적 l / W 수치가 683 l / W라고 지적합니다.
이것은 100 % 백색 LED 효율이 ~ = 300 l / W라는 주장과 다양한 제조업체가 현재 300 l / W 이상의 효율을 가진 백색 LED를 만들고 있다는 사실에 어떻게 조화를 이룰 수 있는가?

그 대답은 루멘 등급이 눈 반응과 관련이 있다는 유용하지만 비전적인 (또는 비전이지만 유용한) 사실에 있습니다. 최대 눈 감도는 555nm의 파장에서 발생합니다. l / W의 최대 효율은 555nm의 단색 광원으로 달성 할 수 있습니다. 단색 또는 다중 파장의 다른 소스는 이론적으로 가능한 l / W 수치가 100 % 낮습니다.

"이상적인"백색 광원은 스펙트럼이 400-700 nm 범위로 잘린 5800k의 흑체 방사기이며 최대 효율은 251 l / W입니다 !!!!

"백색"광을 유지하도록 다양한 조정을하면서 다양한 파장의 %를 변경하면 백색 효율을 높일 수 있습니다. 95의 CRI를 달성하기 위해 비대칭 적으로 절단 된 2800k 흑체는 370 l / W 최대 이론적 효율을 갖는다.

그러나 기다리십시오-더 많은 것이 있지만 나중에있을 수 있습니다.
다시 돌아와서 소스와 세부 사항을 추가 할 것입니다. 그러나 위의 답변은 질문보다 답이 어렵다는 것을 보여 주며, 최고의 현대 LED가 에너지 당 효율이 50 %를 초과하는 에너지 변환 효율을 달성한다는 점을 보여줍니다.

더 많은 anon-가벼운 페이드-rootop job beckons ...

참조 WIP

https://ko.wikipedia.org/wiki/Luminous_efficacy

형광체 변환 백색 발광 다이오드의 발광 효율 분석

https://ko.wikipedia.org/wiki/Light-mission_diode#Efficiency_and_operational_parameters

http://www.hi-led.eu/wp-content/themes/hiled/pdf/led_energy_efficiency.pdf

http://www.philips.com/consumerfiles/newscenter/main/design/resources/pdf/Inside-Innovation-Backgrounder-Lumens-per-Watt.pdf

2014 http://www.forbes.com/sites/peterdetwiler/2014/03/27/leds-will-get-even-more-efficient-cree-passes-300-lumens-per-watt/#258823b870b4

http://www.cree.com/News-and-Events/Cree-News/Press-Releases/2014/March/300LPW-LED-barrier

유능한:

http://boards.straightdope.com/sdmb/showthread.php?t=719499