КПД светильников в последние годы сильно возрос с использованием белых светодиодов в области проектирования освещения. Ритейлеры утверждают, что нас ожидает гигантский скачок в эффективности светоотдачи. Такие заявления нельзя воспринимать серьезно. От чего вообще зависит светоотдача и насколько может быть эффективным белый светодиод на самом деле?

В последние годы производители соревнуются друг с другом по части светоотдачи светодиодных светильников. Однако было оставлено без внимания согласование единообразного определения понятий «световая отдача» и «условия эксплуатации». Часто мы находим интерпретации, которые не понятны проектировщикам или дизайнерам.

У DIAL есть математическое определение теоретической максимальной световой эффективности для различных спектров.

Теоретический максимум световой эффективности белых светодиодов

В сетчатке человеческого глаза насчитывается около 7 миллионов рецепторов: красные, зеленые и синие. Они воспринимают цвет и называются колбочками. Однако, большинство из них (примерно 60%) зеленые рецепторы. Поэтому люди воспринимают зеленый цвет намного ярче, чем красный и синий, даже если мощность излучения одинакова.

Максимальная спектральная чувствительность человеческого глаза достигается при длине волны 555 нм. Это максимальное значение воспринимается как зеленый свет с длинной волны 555 нм. Максимальная световая эффективность, которая теоретически может быть вообще достигнута при 555 нм это 683 лм/Вт. Однако, на практике это значение не может быть достигнуто, поскольку, если бы это было так, это означало бы, что 1 Вт затраченной энергии может быть без потерь преобразован в видимый свет.
Конечно, монохроматический зеленый свет не подойдет для большинства задач освещения, даже если это будет весьма эффективно. Проектировщики любят использовать белый свет с различными цветовыми температурами и оптимальной цветопередачей. А простое «добавление» к зеленому цвету других цветов с другой длинной волны (в видимой области 380-780 нм) приведет к падению теоретической максимальной световой отдачи.

Следовательно, не может быть единого численного представления световой эффективности для всех белых светодиодов. Максимальная светоотдача зависит от спектрального распределения.

Зависимость световой эффективности от спектра

Следующая Таблица показывает теоретическую максимальную световую эффективность различных спектров выведенных математически в DIAL:


Помимо светодиодов с различными цветовыми температурами, есть несколько примеров, галогеновых и газоразрядных ламп. Эффективность осветительной системы и световой поток лампы или светильника в этой таблице измерены в собственной аккредитованной фотометрической лаборатории DIAL. Из этого складывается эффективность осветительного прибора.

На основе относительной спектральной кривой для видимого света V, рассчитана теоретическая максимальная световая отдача для каждого источника.

Из таблицы можно увидеть, что стандартный спектр теплого белого LED достигает эффективности теоретического прибора со светоотдачей не менее 320 лм/Вт, но поскольку предполагается, что будут потери при преобразования энергии в излучение, то фактическая световая отдача прибора будет намного меньше. В будущем, возможно, появится возможность достичь эффективности системы в диапазоне 200-250 лм/Вт.

Кроме того, таблица показывает эффективность преобразования энергии лампами. Эффективность преобразования энергии описывает, какая часть потребленной энергии преобразуется в видимый свет. В этом плане эффективность светодиодов видится довольно четко при сравнении с обычными лампами. В то время как эффективность преобразования энергии ламп накаливания, например, находится в пределах 10-20%, эффективность светодиодов в настоящее время достигает 40-50%. Тем не менее, это все еще «только» 40-50%, а это значит что остальные 50%-60% энергии «теряются» в виде тепла.

Однако, эти цифры не отрицают того факта, что в настоящее время, многие светодиоды представленные на рынке, имеют значительно более низкую световую эффективность. Это соответственно означает плохую эффективность преобразования энергии.

Прощай идея достижения огромной световой эффективности

В ближайшие годы вряд ли световая отдача будет ощутимо увеличиваться, так как это было в первые годы после появления белых светодиодов. Кривая максимальной световой эффективности новых изделий постепенно стабилизируются.

Средняя световая отдача светодиодных светильников, безусловно, будет улучшаться, так как есть светильники на рынке со световой отдачей 50-70 лм/Вт, так что еще есть что улучшать. Этот факт наглядно был продемонстрирован, в измерениях, которые DIAL провела в своей аккредитованной лаборатории за последние несколько лет.


Усреднённый рост максимальной и средней светоотдачи светодиодной продукции

Нет сомнений в том, что LED - это эффективный источник света. Тем не менее, даже светодиод обладает физическими ограничениями, когда дело доходит до светоотдачи. Теоретически максимальная световая отдача зависит от выбранного спектра. Но больших достижений в данной области в настоящее время не ожидается.

Поэтому такие идеи, как «через несколько лет белые светодиоды достигнут световой эффективности 500 лм/Вт!» просто нереальны, поскольку это физически просто не возможно.

Примечание для проектировщиков: внимательно изучайте характеристики закладываемых светильников и не забывайте о здравом смысле.