एल ई डी को कैसे कुशल माना जाता है?

Question

मुझे हमेशा ऐसे सर्किट मिले हैं जिनमें एल ई डी को समझना मुश्किल है, कृपया मेरे साथ सहन करें। मुझे पता है कि ज्यादातर लोगों को यह आसान लगता है, लेकिन मैं उनके द्वारा भ्रमित हूं इसलिए मेरी कुछ धारणाएं सही नहीं हो सकती हैं, अगर ऐसा है तो कृपया मुझे सुधारें।

इस सवाल पर: चूंकि एल ई डी हैं, आखिरकार, डायोड, वे अनिवार्य रूप से आगे वोल्टेज के साथ कंडक्टर के रूप में कार्य करते हैं, है ना? यही कारण है कि हमें सर्किट के माध्यम से बहने वाले वर्तमान को विनियमित करने के लिए एक पुल-डाउन रोकनेवाला की आवश्यकता होती है।

उदाहरण के लिए, मान लें कि हमारे पास 2 V का Vf और 20 mA के ऑपरेटिंग करंट के साथ LED है। (मुझे लगता है कि वे संख्याएँ उचित हैं? फिर, यदि नहीं, तो कृपया मुझे बताएं।) और हमारी बिजली की आपूर्ति लगातार 4 वी है। इसका मतलब है कि हमें 2 वी पर 20 एमए को खींचने के लिए अवरोधक की आवश्यकता है, इसलिए यह 100 or अवरोधक होगा, जिसमें 40 मेगावाट इसके माध्यम से जाएगा। यह एक छोटा सा बिजली का उपयोग है, लेकिन आपूर्ति की गई आधी शक्ति गर्मी से बर्बाद हो जाती है। तो इस मामले में, सबसे अच्छा मामला दक्षता 50% नहीं है? जो वास्तव में डीसी बिजली की आपूर्ति के मामले में कुशल नहीं है, मैंने सोचा होगा।

इसलिए जब लोग एलईडी की उच्च दक्षता का उल्लेख करते हैं, तो क्या वे इस तथ्य का उल्लेख कर रहे हैं कि एलईडी खुद को बिजली का उपयोग करते हैं जो वे कुशलतापूर्वक प्रकाश में परिवर्तित करते हैं, या 50% अधिकतम दीवार प्लग दक्षता पर विचार करने के बाद भी इसे कुशल माना जाता है?

या यह सिर्फ इतना है कि मैंने एक उदाहरण दिया है जो एक भयानक सर्किट डिज़ाइन होता है जो उत्पादन अनुप्रयोगों में कभी नहीं मिलेगा?

Comments

हमें पुल-डाउन रोकनेवाला चाहिए ? नहीं, हम नहीं। हमें एक श्रृंखला रोकनेवाला चाहिए। उच्च दक्षता का मतलब है कि इनपुट पावर में आउटपुट पावर का अनुपात अधिक है। एलईडी का आउटपुट हल्का है। इनपुट विद्युत शक्ति है। बस।

— यूजीन श।

वे एक संदर्भ के रूप में तापदीप्त बल्ब को संदर्भित करते हैं। यहां तक ​​कि 5% दक्षता वास्तव में एक बड़ी बात है, अगर आप जिस विकल्प के साथ चीजों को बदल रहे हैं वह 1% कुशल है।

— प्लाज्मा

विकिपीडिया लेख en.wikipedia.org/wiki/Luminous_efficacy देखें । इसके अलावा, प्रतिरोधों के बारे में भूल जाओ और एक निरंतर चालू बिजली आपूर्ति देखो। इसके बजाय कोई रोकनेवाला नहीं बल्कि एक वर्तमान प्रतिक्रिया पाश।

— winny

एलईडी स्वयं एक गरमागरम बल्ब की तुलना में प्रकाश में विद्युत ऊर्जा का अधिक कुशल कनवर्टर है। वाणिज्यिक एलईडी 'बल्ब' अपने एलईडी को बिजली देने के लिए सरल प्रतिरोधों का उपयोग नहीं करते हैं, वे स्विच-मोड बिजली की आपूर्ति का उपयोग करते हैं जो सभी गिराए गए वोल्टेज को गर्मी में परिवर्तित नहीं करते हैं।

— ब्राह्मण

@ सुपरकैट: फिर आप शायद ही कभी रात में बाहर गए हों। वहां सब कुछ पीला है, क्योंकि सोडियम लैंप एल ई डी के रूप में कुशल हैं।

— १०:३६ पर प्लाज़्मा एचएच

Answer 1

आप एलईडी की दक्षता और एलईडी ड्राइव करने के लिए सर्किट की दक्षता के बीच भ्रमित हो रहे हैं।

एलईडी द्वारा उपयोग की जाने वाली ऊर्जा की प्रति इकाई प्रकाश उत्पादन के संदर्भ में वे प्रकाश उत्पन्न करने का एक कुशल तरीका हैं। पूर्ण शब्दों में, वे महान नहीं हैं, वे लगभग 10% ^[1] उस संबंध में कुशल हैं जो कि पारंपरिक गरमागरम बल्ब के ~ 1-2% से अब भी बेहतर है।

लेकिन उस शक्ति का क्या जो प्रतिरोधक में व्यर्थ गया। एक श्रृंखला रोकनेवाला एक एलईडी ड्राइव करने का सबसे सरल तरीका है, यह ऐसा करने के एकमात्र तरीके से बहुत दूर है।

यहां तक ​​कि एक अवरोधक से चिपके रहने पर क्या होगा यदि हम आपके 2V एल ई डी के 20 श्रृंखलाओं में डालते हैं और इसे 45 वी के साथ आपूर्ति करते हैं? अब आप 45 * 0.02 = 900mW का उपयोग कर रहे हैं, जिसमें से 800mW LED में जा रहे हैं और केवल 100mW (11%) का उपयोग श्रृंखला अवरोधक द्वारा किया जा रहा है।

लेकिन हम इसे और भी अधिक कुशल बना सकते हैं, अवरोधक का कारण यह है कि एल ई डी को एक निरंतर वर्तमान की आवश्यकता होती है और अधिकांश इलेक्ट्रॉनिक्स को एक निरंतर वोल्टेज की आपूर्ति करने के लिए डिज़ाइन किया जाता है। एक से दूसरे में परिवर्तित होने का सबसे आसान तरीका (एक स्थिर भार है) एक श्रृंखला रोकनेवाला में फेंकना है।

आप निरंतर वर्तमान बिजली आपूर्ति प्राप्त कर सकते हैं। यदि आप अपनी एलईडी को चलाने के लिए उनमें से किसी एक का उपयोग करते हैं तो रोकनेवाला को समाप्त किया जा सकता है और आप अपनी कुल प्रणाली की 90% से अधिक की दक्षता प्राप्त कर सकते हैं।

एक घर परियोजना या एक संकेत पर एक साधारण संकेतक के लिए एक रोकनेवाला बहुत सस्ता और सरल है लेकिन अगर आप बहुत सारे एलईडी चला रहे हैं तो तार्किक विकल्प थोड़ा अधिक भुगतान करना है, थोड़ा अधिक जटिल सर्किट है और एक समर्पित निरंतर का उपयोग करें वर्तमान एलईडी ड्राइवर आईसी।

1. जैसा कि टिप्पणियों में कहा गया है, 10% वर्तमान घरेलू प्रकाश व्यवस्था के लिए एक अच्छा बॉलपार्क है और शायद पुरानी प्रक्रियाओं का उपयोग करके सस्ते कमोडिटी एल ई डी के बारे में भी सही है। नए एकल रंग भागों दक्षता के उच्च स्तर को प्राप्त कर सकते हैं।

Comments

किसी तरह मैंने सोचा कि आधुनिक, गैर-स्फुरित (एकल रंग) एलईडी लगभग 25 से 35% कुशल थे। क्या आप उस 10% बिजली दक्षता अनुमान के लिए एक लिंक जोड़ सकते हैं? शानदार जवाब!

— ऊह

10% संख्या एक कठिन संख्या के बजाय स्मृति से एक मोटा अनुमान था। यहाँ एक त्वरित नज़र en.wikipedia.org/wiki/Luminous_efficacy#Lighting_efficiency संकेत देती है कि घरेलू प्रकाश व्यवस्था के लिए 10% अंतिम उत्पाद के लिए एक उचित संख्या है। इसका अर्थ यह होगा कि एक ही रंग की उच्च दक्षता वाली एलईडी ~ 30% क्षेत्र में अच्छी तरह से हो सकती है यदि आप केवल एलईडी को देखते हैं और सहायक इलेक्ट्रॉनिक्स को नहीं। मैं जवाब अपडेट कर दूंगा।

— एंड्रयू

सर्वश्रेष्ठ ऑन-मार्केट व्हाइट फॉस्फर LEDS के शीर्ष बिन को प्राप्त होता है> प्रकाश के रूप में ऊर्जा इनपुट का 50%। 200 से ऊपर लुमेन / वाट आउटपुट।

— रसेल मैकमोहन

@RussellMcMahon क्या आपके पास इसके लिए कोई स्रोत है? विकिपीडिया संकेत करेगा कि 100% दक्षता लगभग 680 lm / W है जिसका अर्थ है कि 200 lm / W लगभग 30% नहीं> 50% है। हालांकि यह सैद्धांतिक अधिकतम दक्षता का 50% से अधिक है। जबकि विकिपीडिया शायद ही एक निश्चित स्रोत है, यह कुछ भी नहीं से बेहतर है।

— एंड्रयू

@ और - मेरा उत्तर देखें। मूल रूप से - लुमेन रेटिंग मानव आंख rtesponse भारित है। 683 एल / डब्ल्यू अधिकतम केवल 555 एनएम पर है।

— रसेल मैकमोहन

Answer 2

LED की कार्यकुशलता से पता चलता है कि LED कितनी कुशल है। ड्राइविंग सर्किट कितना कारगर है या नहीं, इससे कोई लेना-देना नहीं है।

कई मामलों में, एल ई डी की समग्र सर्किट दक्षता कोई समस्या नहीं है। यदि एलईडी को केवल एक संकेतक के रूप में उपयोग किया जा रहा है, तो यह पहली जगह में कम शक्ति है। एक विशिष्ट हरे रंग की एलईडी 2.1 वी पर गिरती है और 20 एमए पर संकेतक उपयोग के लिए पर्याप्त उज्ज्वल है। यह 42 मेगावाट बिजली एलईडी में जा रही है। यहां तक ​​कि अगर एलईडी को चलाने वाले सर्किट में एक अतिरिक्त 50 mW खो जाता है, तो कई मामलों में कुल बिजली की खपत अभी भी असंगत है।

कुछ कम बिजली अनुप्रयोगों में, 100 मेगावाट बिजली की एक बड़ी मात्रा हो सकती है। ऐसे मामलों में, कुछ आसान आपूर्ति के लिए सस्ते और सरल श्रृंखला रोकनेवाला के अलावा सर्किट में अधिक देखभाल की जाएगी। विभिन्न तरकीबों में एक उच्च दक्षता वाली एलईडी का उपयोग करना और इसे निचले स्तर पर चलाना, एक आपूर्ति का उपयोग करना जो कि एलईडी वोल्टेज से थोड़ा ऊपर है, यूजर इंटरफेस को समायोजित करता है ताकि पलक झपकते या अन्यथा उस समय के हिस्से को बंद रखना स्वीकार्य हो और उच्च दक्षता निरंतर वर्तमान बिजली की आपूर्ति एलईडी ड्राइव करने के लिए।

प्रकाश व्यवस्था जैसे उच्च शक्ति अनुप्रयोगों में दक्षता भी मायने रखती है। ऐसे मामलों में, एलईडी के बाहर छितरी गई अतिरिक्त बिजली को कम करने के लिए अधिक प्रयास और उत्पादन लागत इलेक्ट्रॉनिक्स में डाल दी जाती है। दक्षता बढ़ाने का मुख्य कारण अक्सर बिजली को बर्बाद करना नहीं है, क्योंकि बर्बादी की वजह से होने वाली गर्मी से निपटना नहीं है।

Comments

इसके अलावा, बहुत से प्रकाश अनुप्रयोगों में तापदीप्त और सीएफएल बल्ब की दक्षता की तुलना में एल ई डी की दक्षता होती है। एल ई डी को अभी भी उच्च दक्षता कहा जा सकता है, भले ही वे विशेष रूप से नहीं थे, अगर वे विकल्प की तुलना में फिर भी अधिक कुशल थे। मेरा मानना ​​है कि काफी बड़े अंतर से मामला है (विशेष रूप से गरमागरम के मामले में।

— केरेन

वे सीएफएल बल्ब की तुलना में बहुत अधिक कुशल नहीं हैं। हालांकि, प्रकाश की गुणवत्ता बहुत बेहतर है। IMO बहुत अधिक प्रकाश उत्पादन की दक्षता पर केंद्रित है और प्रकाश की गुणवत्ता (स्पेक्ट्रम, CRI) पर बहुत कम है। खराब प्रकाश गुणवत्ता का प्रभाव घर-मालिकों को मात्रा के लिए चयन करने का कारण बनता है जहां गुणवत्ता की कमी है। मैं एक CRI> = 95 के साथ एलईडी बल्बों की खोज करता हूं, जो लगभग हलोजन-तापदीप्त के रूप में अच्छे हैं। ये एल ई डी CRI> = 80 वाले की तुलना में थोड़ा कम "कुशल" हैं, लेकिन मुझे लगता है कि बेहतर प्रकाश गुणवत्ता का मतलब है कि मैं कम वाट की रोशनी से खुश हूं।

— nigel222

BTW, CRI मोर्चे पर, उच्च CRI एलईडी लाइट्स भी सस्ती CRI> = 80 लाइट्स की तुलना में काफी अधिक खर्च होती हैं। IMO वे हर पैसे के लायक हैं।

— nigel222

एक प्रकाश एलईडी की दक्षता इसकी प्रणाली दक्षता है, जिसे आमतौर पर लुमेंस प्रति वाट में व्यक्त किया जाता है। इससे कोई फर्क नहीं पड़ता है कि ड्राइवर या एलईडी चिप से अपशिष्ट गर्मी आ रही है या उसके सामने सीआरआई-सुधार फिल्टर है।

— nigel222

केवल डेटा बिंदु: सबसे अच्छा ऑन-मार्केट व्हाइट फॉस्फर LEDS का शीर्ष बिन> प्रकाश के रूप में ऊर्जा इनपुट का 50% छोड़ता है। 200 से ऊपर लुमेन / वाट आउटपुट।

— रसेल मैकमोहन

Answer 3

सवाल यह है कि वास्तविक एल ई डी कितने कुशल हैं, एक अच्छा जवाब है, लेकिन इसका जवाब उम्मीद से अधिक जटिल है। रोशनी की क्षमता आमतौर पर "लुमेन" में व्यक्त की जाती है।

एलईडी दक्षता आमतौर पर या तो के रूप में व्यक्त की जाती है

• प्रकाश ऊर्जा उत्पादन या

• रोशनी की क्षमता

ऊर्जा इनपुट की प्रति यूनिट।

किसी दिए गए लुमेन आउटपुट के लिए, आमतौर पर लुमेन प्रति वाट (एल / डब्ल्यू) में या लाइट एनर्जी आउटपुट प्रति वाट डब्ल्यू / डब्ल्यू में दक्षता व्यक्त की जाती है। पहला आंकड़ा व्यावहारिक रोशनी के अनुप्रयोग में अधिक उपयोगी है, लेकिन दूसरा शब्दों या ऊर्जा रूपांतरण दक्षता में अधिक सार्थक है।

यदि ल्यूमन्स और प्रकाश ऊर्जा का एक निश्चित संबंध था, तो दक्षता निर्धारण सरल होगा। हालाँकि, "प्रकाश ऊर्जा" के संदर्भ में एक दिया गया लुमेन आंकड़ा प्रकाश की वर्णक्रमीय संरचना के साथ भिन्न होता है।

ल्यूमन्स को मानव आंख की सैद्धांतिक प्रतिक्रिया वक्र के रूप में व्यक्त किया जाता है। प्रकाश ऊर्जा की समान मात्रा लुमेन की एक अलग संख्या का उत्पादन करेगी क्योंकि प्रकाश तरंग दैर्ध्य या तरंग दैर्ध्य का मिश्रण भिन्न होता है। परिणामस्वरूप, स्रोत की तरंग दैर्ध्य या तरंग दैर्ध्य ऊर्जा इनपुट के अनुसार उत्पादित लुमेन में एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है।

दृश्य स्पेक्ट्रम के छोटे तरंग दैर्ध्य के अंत में (काफी यूवी नहीं) आंख की संवेदनशीलता बहुत कम है, इसलिए ल्यूमन्स / वाट कम है - इतना है कि यह सामान्य रूप से गहरे नीले और "रॉयल ब्लू" स्रोतों के उत्पादन को उद्धृत करने के लिए है mW / W (विद्युत ऊर्जा प्रति प्रकाश ऊर्जा)। यह एक एलईडी परिवार के रूप में अत्यधिक उपयोगी है जिसमें फॉस्फोर-कम और फॉस्फोर आधारित एलईडी शामिल हैं, जिससे कुछ तुलनाएं की जा सकती हैं। उदाहरण के लिए, क्री रॉयल ब्लू एक्सटी-ई एलईडी का "टॉप फ्लक्स बिन" जब Vf = 2.85V पर संचालित होता है और यदि = 350 mA 613 mW ठेठ (600, 613, 625 mW मिनट / टाइप / अधिकतम / तरंग दैर्ध्य) का उत्पादन करता है 465 एनएम की।
यह 60.2% / 61.5% / 62.7% मिनट / टाइप / अधिकतम प्रकाश रूपांतरण दक्षता के बराबर है।
Cree XT-E डेटशीट के पेज 19 को तालिका के शीर्ष दाईं ओर देखें - XTEARY-00-0000- 000000Q01

एक ही एलईडी का शीर्ष सफेद फॉस्फोर संस्करण 25C पर 2.77V, 350 mA = 970 mW DC या 186 lumens / वाट में 180 लुमेन का उत्पादन करता है।

यदि रॉयल ब्लू और व्हाइट एल ई डी से प्रकाश ऊर्जा समान थी, तो सफेद एलईडी में 100% दक्षता पर 186 / 61.5% = 302 एल / डब्ल्यू का 100% एल / डब्ल्यू आंकड़ा होगा। हालाँकि, प्रकाश आउटपुट एक समान (काफी) नहीं होते हैं जैसे कि सफेद एलईडी में एलईडी डाई की नीली रोशनी का एक हिस्सा सीधे उपयोग किया जाता है और शेष प्रकाश / प्रकाश रूपांतरण दक्षता में कुछ नुकसान के साथ फॉस्फर (एस) को उत्तेजित करता है।

जैसा कि उल्लेख किया गया है, विकिपीडिया (सही ढंग से) बताता है कि अधिकतम सैद्धांतिक एल / डब्ल्यू का आंकड़ा 683 एल / डब्ल्यू है।
इस दावे को कैसे समेटा जा सकता है कि 100% सफ़ेद एलईडी प्रभावकारिता ~ = 300 l / W है - और यह तथ्य कि विभिन्न निर्माता अब क्षमता के साथ सफेद एल ई डी बना रहे हैं> 300 l / W?

उत्तर उपयोगी लेकिन आर्कन (या आर्कन लेकिन उपयोगी) तथ्य में निहित है कि लुमेन रेटिंग आंख की प्रतिक्रिया से संबंधित है। अधिकतम नेत्र संवेदनशीलता 555 एनएम के तरंग दैर्ध्य पर होती है। एल / डब्ल्यू में अधिकतम संभव दक्षता 555 एनएम पर एक मोनोक्रोमैटिक स्रोत के साथ प्राप्त करने योग्य है। किसी भी अन्य स्रोत, मोनोक्रोमैटिक या मल्टी वेवलेंथ में कम 100% सैद्धांतिक संभव एल / डब्ल्यू आंकड़ा होगा।

"आदर्श" सफ़ेद प्रकाश स्रोत 5800k पर एक ब्लैक बॉडी रेडिएटर है, जिसके स्पेक्ट्रम को 400-700 एनएम रेंज तक काट दिया गया है और इसकी अधिकतम दक्षता 251 l / W !!!!

विभिन्न तरंगदैर्ध्य के% में परिवर्तन करते हुए "श्वेत" प्रकाश बनाए रखने के लिए विभिन्न समायोजन करके, श्वेत क्षमता बढ़ाने वाली विभिन्नताओं को प्राप्त किया जा सकता है। एक 2800k काले शरीर को 95 की सीआरआई प्राप्त करने के लिए विषम रूप से काट दिया गया, जिसमें 370 एल / डब्ल्यू अधिकतम सैद्धांतिक दक्षता है।

लेकिन प्रतीक्षा करें - बाद में शायद अधिक, लेकिन, हो सकता है।
मैं वापस आऊंगा और स्रोतों और अधिक विवरण जोड़ूंगा, लेकिन ऊपर से पता चलता है कि उत्तर प्रश्न की तुलना में कठिन है, और यह दर्शाता है कि प्रति वास्तविक ऊर्जा ऊर्जा के मामले में शीर्ष आधुनिक एलईड> 50% की ऊर्जा रूपांतरण क्षमता प्राप्त करते हैं।

और अधिक दोपहर - प्रकाश fades - छत नौकरी beckons ...

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संदर्भ WIP

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

फॉस्फर-रूपांतरण व्हाइट लाइट-एमिटिंग डायोड की चमकदार दक्षता पर विश्लेषण

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-efficient-cree-passes-300-lumens-per-watt/#258823b870b4

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

उपयोगी:

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