Saya selalu menemukan sirkuit yang mengandung LED sulit dimengerti, mohon bersabar. Saya tahu kebanyakan orang merasa mudah, tetapi saya bingung dengan mereka sehingga beberapa asumsi saya mungkin tidak benar, mohon koreksi saya jika itu masalahnya.
Jadi pada pertanyaan: Karena LED, setelah semua, dioda, mereka pada dasarnya bertindak sebagai konduktor dengan tegangan maju, kan? Itulah sebabnya kita membutuhkan resistor pull-down untuk mengatur arus yang mengalir melalui rangkaian.
Sebagai contoh, katakanlah kita memiliki LED dengan Vf 2 V dan arus operasi 20 mA. (Saya pikir angka-angka itu masuk akal kan? Sekali lagi, jika tidak, tolong beri tahu saya.) Dan catu daya kami adalah 4V konstan. Ini berarti kita membutuhkan resistor untuk menggambar 20 mA pada 2 V, jadi itu akan menjadi resistor 100,, dengan 40 mW melewatinya. Itu adalah penggunaan daya yang sangat kecil, tetapi setengah dari daya yang disalurkan terbuang melalui panas. Jadi dalam hal ini, bukankah efisiensi kasus terbaik 50%? Yang tidak benar-benar efisien dalam hal pasokan listrik DC, saya akan berpikir.
Jadi, ketika orang merujuk pada efisiensi tinggi LED, apakah mereka merujuk pada fakta bahwa LED sendiri mengubah daya yang mereka gunakan menjadi cahaya secara efisien, atau apakah itu dianggap efisien bahkan setelah mempertimbangkan efisiensi 50% max wall plug?
Atau hanya karena saya telah memberikan contoh yang kebetulan merupakan desain sirkuit mengerikan yang tidak akan pernah ditemukan dalam aplikasi produksi?
sumber
Jawaban:
Anda tampaknya menjadi bingung antara efisiensi LED dan efisiensi sirkuit untuk menggerakkan LED.
Dalam hal output cahaya per unit energi yang digunakan oleh LED mereka adalah cara yang efisien untuk menghasilkan cahaya. Secara absolut mereka tidak hebat, mereka sekitar 10% [1] efisien dalam hal itu namun itu masih jauh lebih baik daripada ~ 1-2% dari bola lampu pijar konvensional.
Tapi apa daya yang terbuang dalam resistor. Sebuah resistor seri adalah cara paling sederhana untuk menggerakkan LED, itu jauh dari satu-satunya cara untuk melakukannya.
Bahkan menempel pada sebuah resistor, bagaimana jika kita menempatkan 20 LED 2V Anda secara seri dan memasoknya dengan 45V? Sekarang Anda menggunakan 45 * 0,02 = 900mW dimana 800mW masuk ke LED dan hanya 100mW (11%) yang digunakan oleh resistor seri.
Tetapi kita dapat membuatnya lebih efisien, alasan untuk resistor adalah bahwa LED membutuhkan arus konstan dan sebagian besar elektronik dirancang untuk memasok tegangan konstan. Cara termudah untuk mengkonversi dari satu ke yang lain (dengan asumsi beban konstan) adalah dengan melemparkan resistor seri.
Anda bisa mendapatkan catu daya arus konstan. Jika Anda menggunakan salah satu dari mereka untuk menggerakkan LED Anda maka resistor dapat dihilangkan dan Anda bisa mendapatkan efisiensi lebih dari 90% dari total daya sistem Anda masuk ke LED.
Untuk proyek rumahan atau indikator sederhana pada sinyal, sebuah resistor jauh lebih murah dan sederhana, tetapi jika Anda mengendarai banyak LED maka pilihan logisnya adalah membayar sedikit lebih banyak, memiliki sirkuit yang sedikit lebih kompleks dan menggunakan konstanta khusus IC driver LED saat ini.
sumber
Efisiensi LED mengacu pada seberapa efisien LED. Ini tidak ada hubungannya dengan seberapa efisien atau tidaknya sirkuit mengemudi.
Dalam banyak kasus, efisiensi rangkaian LED secara keseluruhan tidak banyak masalah. Jika LED hanya digunakan sebagai indikator, itu adalah daya rendah di tempat pertama. LED hijau khas turun 2,1 V dan cukup terang untuk digunakan indikator pada 20 mA. Itu 42 mW daya masuk ke LED. Sekalipun tambahan 50 mW hilang dalam sirkuit yang menggerakkan LED, konsumsi daya total masih tidak penting dalam banyak kasus.
Dalam beberapa aplikasi berdaya rendah, 100 mW dapat menjadi sejumlah besar daya. Dalam kasus seperti itu, lebih banyak kehati-hatian akan diambil dalam rangkaian selain dari resistor seri yang murah dan sederhana untuk beberapa suplai berguna. Berbagai trik termasuk menggunakan LED dengan efisiensi yang lebih tinggi dan menjalankannya pada arus yang lebih rendah, menggunakan pasokan yang hanya sedikit di atas tegangan LED, menyesuaikan antarmuka pengguna sehingga kedip atau mematikan LED pada waktu itu dapat diterima, dan efisiensi tinggi catu daya konstan saat ini untuk menggerakkan LED.
Efisiensi juga penting dalam aplikasi daya tinggi, seperti pencahayaan. Dalam kasus seperti itu, lebih banyak usaha dan biaya produksi dimasukkan ke dalam elektronik untuk meminimalkan daya tambahan yang dihamburkan di luar LED. Seringkali alasan utama untuk memaksimalkan efisiensi bukan karena tidak membuang-buang tenaga karena tidak harus berurusan dengan panas yang disebabkan oleh daya yang terbuang.
sumber
Pertanyaannya adalah seberapa efisien LED yang sebenarnya adalah yang baik, tetapi jawabannya lebih kompleks dari yang mungkin diharapkan. Kemampuan pencahayaan biasanya dinyatakan dalam "lumens".
Efisiensi LED biasanya dinyatakan dalam hal baik
output energi cahaya atau
kemampuan penerangan
per unit input energi.
Untuk output lumen yang diberikan, efisiensi biasanya dinyatakan dalam lumen per Watt (l / W) atau dalam output energi cahaya per Watt W / W). Angka pertama lebih berguna dalam aplikasi penerangan praktis, tetapi yang kedua lebih bermakna dalam hal efisiensi konversi energi.
Jika lumens dan energi cahaya memiliki hubungan tetap maka penentuan efisiensi akan menjadi sederhana. Namun, apa yang ditunjukkan oleh sosok lumen dalam hal "energi cahaya" bervariasi dengan komposisi spektral cahaya.
Lumens dinyatakan dalam bentuk kurva respons teoretis mata manusia. Jumlah energi cahaya yang sama akan menghasilkan jumlah lumen yang berbeda karena panjang gelombang cahaya atau campuran panjang gelombang bervariasi. Sebagai akibatnya, panjang gelombang atau panjang gelombang sumber memainkan peranan penting dalam lumens yang dihasilkan per input energi.
Pada akhir gelombang pendek dari spektrum terlihat (tidak cukup UV) sensitivitas mata sangat rendah, sehingga lumens / Watt rendah - begitu banyak sehingga biasanya mengutip harga dari sumber biru tua dan "Royal Blue" dalam hal mW / W (energi cahaya per energi listrik). Ini sangat berguna sebagai rangkaian LED yang mencakup fosfor-kurang dan LED berbasis fosfor memungkinkan beberapa perbandingan dibuat. Sebagai contoh, "top flux bin" dari Cree Royal Blue XT-E LED ketika dioperasikan pada Vf = 2.85V dan If = 350 mA menghasilkan 613 mW khas (600, 613, 625 mW min / typ / max) pada panjang gelombang dari 465 Nm.
Itu sama dengan efisiensi konversi listrik ke cahaya 60.2% / 61.5% / 62.7% min / typ / max.
Lihat halaman 19 lembar data Cree XT-E kanan atas - XTEARY-00-0000- 000000Q01
Versi fosfor putih teratas dari LED yang sama menghasilkan 180 lumen pada 25C pada 2.77V, 350 mA = 970 mW DC atau 186 lumen / Watt.
JIKA energi cahaya dari Royal Blue & White LEDS sama maka LED putih akan memiliki angka 100% l / W 186 / 61,5% = 302 l / W pada efisiensi 100%. Namun, output cahaya tidak identik (cukup) seperti pada LED putih, sebagian dari lampu biru die LED digunakan secara langsung dan sisanya mengeluarkan fosfor dengan kehilangan efisiensi konversi cahaya / cahaya.
Seperti telah dicatat, Wikipedia (dengan benar) menyatakan bahwa angka teoritis l / W maksimum adalah 683 l / W.
Bagaimana ini dapat direkonsiliasi dengan klaim bahwa 100% efisiensi LED putih adalah ~ = 300 l / W - dan fakta bahwa berbagai produsen sekarang membuat LED putih dengan efisiensi> 300 l / W?
Jawabannya terletak pada fakta yang berguna tetapi misterius (atau misterius tapi berguna) bahwa peringkat lumen terkait dengan respons mata. Sensitivitas mata maksimum terjadi pada panjang gelombang 555 nm. Efisiensi maksimum yang dimungkinkan dalam l / W dapat dicapai dengan sumber monokromatik pada 555 nm. SETIAP sumber lain, panjang gelombang monokromatik atau multi, akan memiliki angka l / W teori 100% yang lebih rendah.
Sumber cahaya putih "ideal" adalah radiator tubuh hitam pada 5800k dengan spektrumnya terpotong hingga kisaran 400-700 nm dan memiliki efisiensi maksimum 251 l / W !!!!
Dengan membuat berbagai penyesuaian untuk mempertahankan cahaya "putih" sementara mengubah% dari berbagai panjang gelombang meningkatkan efisiensi putih dapat dicapai. Tubuh hitam 2800k terpotong secara asimetris untuk mencapai CRI 95 memiliki efisiensi teoritis 370 l / W max.
Tapi tunggu - masih ada lagi, tapi, nanti mungkin.
Saya akan kembali dan menambahkan sumber dan lebih detail, tetapi yang di atas menunjukkan bahwa jawabannya lebih sulit daripada pertanyaan, dan menunjukkan bahwa dalam energi yang sebenarnya keluar per energi dalam hal LED modern top mencapai efisiensi konversi energi> 50%.
Lebih banyak anon - cahaya pudar - pekerjaan rootop mengisyaratkan ...
Referensi WIP
https://en.wikipedia.org/wiki/Luminous_efficacy
Analisis tentang Efisiensi Luminous Dioda Pemancar Cahaya Konversi-Fosfor
https://en.wikipedia.org/wiki/Light-emitting_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-efisien-cree-passes-300-lumens-per-watt/#258823b870b4
http://www.cree.com/News-and-Events/Cree-News/Press-Releases/2014/March/300LPW-LED-barrier
Berguna:
http://boards.straightdope.com/sdmb/showthread.php?t=719499
sumber