关于LED普通照明系统效率问题的思考.doc
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1、随着世界经济的高速增长,全球能源短缺越来越严重。而在总的能源消耗量中,照明用电占了约20%的份额,并且还在不断增长。因此,对普通照明的光源来说,光效是最重要的指标之一。 随着世界经济的高速增长,全球能源短缺越来越严重。而在总的能源消耗量中,照明用电占了约20%的份额,并且还在不断增长。因此,对普通照明的光源来说,光效是最重要的指标之一。中国照明网技术论文LED照明 而照明系统光效取决于光源,光学透镜或反光杯,以及镇流器或驱动电路。在各种新光源中,最受瞩目的就是半导体发光二极管(LED)。尤其是白光LED,它在光效(理论光效350lm/W)和寿命方面具备一般光源所无法比拟的潜在优点,并且面临突破
2、的可能。LED广泛应用于指示灯、信号灯、显示屏、装饰性灯等领域。其中,最有潜力的应用当属大规模的通用照明应用。然而,目前LED依然价格偏高,成本因素制约了大功率LED的广泛推广应用。同时,大功率白光LED的现有光效约为90-100 lm/W,与传统光源相比节能并不明显。除了提高LED光效以外,我们还可通过光学和电学设计来提高LED照明系统的效率。中国照明网技术论文LED照明 关于系统光效中国照明网技术论文LED照明 中国照明网技术论文LED照明 光效高,对于国家来说意味着节能节电,对于用户来说意味着省钱,即同样照度可以用较低瓦数的光源实现。中国照明网技术论文LED照明 事实上,用户关心的是照射
3、在实际需要照射到的面积(空间)的照度。因此,与照明系统效率相关的概念有:光源光效、灯具效率和光利用率(如图1)。中国照明网技术论文LED照明 中国照明网技术论文LED照明 光源光效 = 总光通量/总功率;中国照明网技术论文LED照明 灯具效率 = 灯具出射光通量/光源光通量;中国照明网技术论文LED照明 光利用率 = 要求被照明的有效面积内的光通量/光源光通量。中国照明网技术论文LED照明 因此,照明系统的效率为:系统光效 =光源效率X光利用率=驱动器效率X光效 X光利用率。由于驱动器效率一般为90%左右,各类光源差别不大,故本文主要针对光效和光利用率展开分析和讨论。中国照明网技术论文LED照
4、明 光源光效中国照明网技术论文LED照明 首先,分析一下光源光效。中国照明网技术论文LED照明 光源光效可表示为:中国照明网技术论文LED照明 中国照明网技术论文LED照明 中国照明网技术论文LED照明 中国照明网技术论文LED照明 由表1可见:当前LED的绝对光效约为90-100 lm/W,比高压钠灯、金卤灯、荧光灯等略低。但是高压钠灯、金卤灯、荧光灯等光源的光效提高难度较大,而LED的潜力巨大,其理论光效为355 lm/W.由于现有技术和工艺水平的限制,LED难以达到理论光效值。但近年来LED的光效已在快速提高,如已有报道160lm/W以上的实验室数据及130lm/W以上的市场产品。可以预
5、见,从光效的角度,LED将对现有的其它光源形成很大的挑战。中国照明网技术论文LED照明 光利用率中国照明网技术论文LED照明 该部分将通过一个照明系统的例子,来分析系统的光利用率。中国照明网技术论文LED照明 中国照明网技术论文LED照明 中国照明网技术论文LED照明 中国照明网技术论文LED照明 中国照明网技术论文LED照明 由表1可见:当前LED的绝对光效约为90-100 lm/W,比高压钠灯、金卤灯、荧光灯等略低。但是高压钠灯、金卤灯、荧光灯等光源的光效提高难度较大,而LED的潜力巨大,其理论光效为355 lm/W.由于现有技术和工艺水平的限制,LED难以达到理论光效值。但近年来LED的
6、光效已在快速提高,如已有报道160lm/W以上的实验室数据及130lm/W以上的市场产品。可以预见,从光效的角度,LED将对现有的其它光源形成很大的挑战。中国照明网技术论文LED照明 光利用率中国照明网技术论文LED照明 该部分将通过一个照明系统的例子,来分析系统的光利用率。中国照明网技术论文LED照明 中国照明网技术论文LED照明 中国照明网技术论文LED照明 LED照明系统光学设计中国照明网技术论文LED照明 传统光源的灯具利用效率较低,这是由于以下这两个原因造成的:1四面发光,部分光被光源本身挡住;2发光点大,不易做光学设计,灯具效率不高,且出射光斑不会与要求的有效照射面重合而会浪费部分
7、光;在不同的应用下传统光源的光利用率也不同。相反的,LED的光利用率较高,我们从理论模拟可达到90%.所以,合理的光学设计对LED的应用非常重要。中国照明网技术论文LED照明 商品化的白光LED具有内置的反射器和封装树脂透镜等,这已经形成了一次光学系统,使得其光输出具有固定的方式。二次光学设计是提高灯具的有效光利用率的必要途径。中国照明网技术论文LED照明 具体实现方法分为(如图3):中国照明网技术论文LED照明 中国照明网技术论文LED照明 A) 按光学元件分类:中国照明网技术论文LED照明 (1)、LED+反光杯中国照明网技术论文LED照明 (2)、LED+透镜中国照明网技术论文LED照明
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