Siempre he encontrado que los circuitos que contienen LED son difíciles de entender, tengan paciencia conmigo. Sé que a la mayoría de las personas les resulta fácil, pero me confunden, por lo que algunas de mis suposiciones pueden no ser correctas, corríjame si ese es el caso.
Entonces, sobre la pregunta: dado que los LED son, después de todo, diodos, esencialmente actúan como conductores con voltaje directo, ¿verdad? Es por eso que necesitamos una resistencia desplegable para regular la corriente que fluye a través del circuito.
Por ejemplo, digamos que tenemos un LED con un Vf de 2 V y una corriente de funcionamiento de 20 mA. (Creo que esos números son razonables, ¿verdad? Nuevamente, si no es así, hágamelo saber). Y nuestra fuente de alimentación es de 4V constantes. Esto significa que necesitamos que la resistencia extraiga 20 mA a 2 V, por lo que sería una resistencia de 100 Ω, con 40 mW atravesándola. Eso es un consumo de energía mínimo, pero la mitad de la energía suministrada se desperdicia a través del calor. Entonces, en este caso, ¿no es la mejor eficiencia del 50%? Lo cual no es realmente eficiente en términos de fuentes de alimentación de CC, habría pensado.
Entonces, cuando las personas se refieren a la alta eficiencia de los LED, ¿se refieren al hecho de que los propios LED convierten la energía que usan en luz de manera eficiente, o se considera eficiente incluso después de considerar la eficiencia máxima del enchufe de pared del 50%?
¿O es solo que di un ejemplo que resulta ser un diseño de circuito horrible que nunca se encontraría en aplicaciones de producción?
Parece que se está confundiendo entre la eficiencia del LED y la eficiencia del circuito para controlar el LED.
En términos de salida de luz por unidad de energía utilizada por el LED, son una forma eficiente de generar luz. En términos absolutos, no son geniales, tienen una eficiencia de alrededor del 10 % [1] en ese sentido, sin embargo, eso sigue siendo mucho mejor que el ~1-2 % de una bombilla incandescente convencional.
Pero, ¿qué pasa con ese poder desperdiciado en la resistencia? Una resistencia en serie es la forma más sencilla de controlar un LED, está lejos de ser la única forma de hacerlo.
Incluso pegándonos a una resistencia, ¿qué pasa si ponemos 20 de sus LED de 2V en serie y los alimentamos con 45V? Ahora está usando 45 * 0.02 = 900 mW de los cuales 800 mW van a los LED y solo 100 mW (11%) están siendo utilizados por la resistencia en serie.
Pero podemos hacerlo aún más eficiente, la razón de la resistencia es que los LED necesitan una corriente constante y la mayoría de los componentes electrónicos están diseñados para suministrar un voltaje constante. La forma más fácil de convertir de uno a otro (suponiendo una carga constante) es lanzar una resistencia en serie.
Puede obtener fuentes de alimentación de corriente constante. Si usa uno de esos para controlar su LED, entonces la resistencia puede eliminarse y puede obtener una eficiencia de más del 90% de la energía total del sistema que ingresa a los LED.
Para un proyecto doméstico o un indicador simple en una señal, una resistencia es mucho más barata y simple, pero si maneja muchos LED, la opción lógica es pagar un poco más, tener un circuito un poco más complejo y usar una constante dedicada. controlador de LED actual IC.
La eficiencia de un LED se refiere a qué tan eficiente es el LED. Esto no tiene nada que ver con la eficiencia o no del circuito de conducción.
En muchos casos, la eficiencia general del circuito de los LED no es un gran problema. Si el LED solo se usa como indicador, es de baja potencia en primer lugar. Un LED verde típico cae 2.1 V y es lo suficientemente brillante para usar como indicador a 20 mA. Eso es 42 mW de potencia entrando al LED. Incluso si se pierden 50 mW adicionales en el circuito que activa el LED, el consumo total de energía sigue siendo intrascendente en muchos casos.
En algunas aplicaciones de baja potencia, 100 mW puede ser una gran cantidad de potencia. En tales casos, se tendrá más cuidado en el circuito que en la resistencia en serie barata y simple para algún suministro práctico. Varios trucos incluyen usar un LED de mayor eficiencia y hacerlo funcionar a una corriente más baja, usar un suministro que esté solo un poco por encima del voltaje del LED, ajustar la interfaz de usuario para que parpadee o mantener el LED apagado parte del tiempo sea aceptable, y un fuente de alimentación de corriente constante de alta eficiencia para impulsar el LED.
La eficiencia también es importante en aplicaciones de alta potencia, como la iluminación. En tales casos, se pone más esfuerzo y costo de producción en la electrónica para minimizar la energía adicional disipada fuera del LED. A menudo, la razón principal para maximizar la eficiencia no es tanto no desperdiciar energía como no tener que lidiar con el calor causado por la energía desperdiciada.
La pregunta sobre qué tan eficientes son los LED reales es buena, pero la respuesta es más compleja de lo que cabría esperar. La capacidad de iluminación generalmente se expresa en "lúmenes".
La eficiencia del LED generalmente se expresa en términos de
salida de energía luminosa o
capacidad de iluminación
por unidad de entrada de energía.
Para una salida de lúmenes dada, la eficiencia generalmente se expresa en lúmenes por vatio (l/W) o en salida de energía luminosa por vatio W/W). La primera cifra es más útil en aplicaciones prácticas de iluminación, pero la segunda es más significativa en términos de eficiencia de conversión de energía.
Si los lúmenes y la energía luminosa tuvieran una relación fija, la determinación de la eficiencia sería sencilla. Sin embargo, lo que representa una figura de luz dada en términos de "energía luminosa" varía con la composición espectral de la luz.
Los lúmenes se expresan en términos de la curva de respuesta teórica del ojo humano. La misma cantidad de energía luminosa producirá un número diferente de lúmenes a medida que varía la longitud de onda de la luz o la combinación de longitudes de onda. Como consecuencia, la longitud de onda o las longitudes de onda de la fuente juegan un papel importante en los lúmenes producidos por entrada de energía.
En el extremo de longitud de onda corta del espectro visible (no del todo UV), la sensibilidad ocular es extremadamente baja, por lo que los lúmenes/vatio son bajos, tanto que es habitual citar la salida de fuentes de azul profundo y "azul real" en términos de mW/W (energía luminosa por energía eléctrica). Esto es muy útil ya que una familia de LED que incluye LED sin fósforo y basados en fósforo permite hacer algunas comparaciones. Por ejemplo, el "contenedor de flujo superior" del LED Cree Royal Blue XT-E cuando funciona a Vf = 2,85 V e If = 350 mA produce 613 mW típicos (600, 613, 625 mW mín./típ./máx.) a una longitud de onda de 465 Nm.
Eso equivale a una eficiencia de conversión de electricidad a luz de 60,2 % / 61,5 % / 62,7 % mín./típ./máx.
Consulte la página 19 de la hoja de datos de Cree XT-E en la parte superior derecha de la tabla: XTEARY-00-0000- 000000Q01
La versión superior de fósforo blanco del mismo LED produce 180 lúmenes a 25 C a 2,77 V, 350 mA = 970 mW de CC o 186 lúmenes/vatio.
SI la energía de la luz de los LED azul real y blanco fuera la misma, entonces el LED blanco tendría una cifra de 100 % l/W de 186/61,5 % = 302 l/W con una eficiencia del 100 %. Sin embargo, las salidas de luz no son idénticas (totalmente) como en el LED blanco, una parte de la luz azul del LED se usa directamente y el resto excita el(los) fósforo(s) con alguna pérdida en la eficiencia de conversión luz/luz.
Como se ha señalado, Wikipedia (correctamente) establece que la cifra teórica máxima de l/W es 683 l/W.
¿Cómo se puede conciliar esto con la afirmación de que la eficiencia del 100 % de los LED blancos es ~= 300 l/W y el hecho de que varios fabricantes están fabricando LED blancos con eficiencias > 300 l/W?
La respuesta radica en el hecho útil pero arcano (o arcano pero útil) de que el índice de lúmenes está relacionado con la respuesta del ojo. La máxima sensibilidad ocular se produce a una longitud de onda de 555 nm. La máxima eficiencia posible en l/W se puede lograr con una fuente monocromática a 555 nm. CUALQUIER otra fuente, monocromática o de múltiples longitudes de onda, tendrá una cifra de l/W posible inferior al 100% teórico.
La fuente de luz blanca "ideal" es un radiador de cuerpo negro a 5800k con su espectro truncado al rango de 400-700 nm y tiene una eficiencia máxima de 251 l/W.
Al hacer varios ajustes para mantener la luz "blanca" mientras se modifica el % de varias longitudes de onda, se pueden lograr eficiencias blancas crecientes. Un cuerpo negro de 2800k truncado asimétricamente para lograr un CRI de 95 tiene una eficiencia teórica máxima de 370 l/W.
Pero espera, hay más, pero quizás más tarde.
Volveré y agregaré fuentes y más detalles, pero lo anterior muestra que la respuesta es más difícil que la pregunta, y demuestra que, en términos reales de energía por energía, los LED modernos superiores logran eficiencias de conversión de energía de> 50%.
Más pronto - la luz se desvanece - el trabajo de rootop llama...
Referencias WIP
https://en.wikipedia.org/wiki/Luminous_efficacy
Análisis de la eficiencia luminosa del diodo emisor de luz blanca de conversión de fósforo
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.cree.com/News-and-Events/Cree-News/Press-Releases/2014/March/300LPW-LED-barrier
Útil:
Eugenio Sh.
usuario95482301
PlasmaHH
winny
brahans
Super gato
bimpelrekkie
PlasmaHH
Andy alias
Andrés
Super gato
andres morton
kumowoon1025
kumowoon1025
kumowoon1025
kumowoon1025
winny
winny
Salomón lento
kumowoon1025
Salomón lento