백색 LED 중 가장 높은 발광 효율
최근에는 건축 조명에 백색 LED를 사용함으로써 램프 효율이 눈에 띄게 향상되었습니다. 소매업체들은 발광 효율이 크게 향상될 것이라고 주장하지만 그러한 주장에는 신뢰성이 부족합니다.
발광 효율을 높이는 요인은 무엇이며, 백색 LED는 실제로 얼마나 효율적일까요? 최근 몇 년 동안 제조업체들은 LED 제품의 발광 효율을 두고 경쟁을 벌였습니다. 그러나 발광 효율이나 표준 작동 조건에 대한 통일된 정의에 대한 합의가 이루어지지 않았습니다.{1}}조명 기획자와 디자이너를 혼동시키는 해석으로 이어지는 경우가 많습니다.
DIAL은 다양한 광 스펙트럼의 이론적 최대 발광 효율을 결정하기 위해 수학적 방법을 사용했습니다.
백색 LED의 이론적 최대 발광 효율
인간의 망막에는 원뿔이라고 불리는 약 700만 개의 색{1}}인식 수용체가 있으며, 이는 빨간색, 녹색, 파란색 유형으로 나뉩니다. 녹색 원뿔은 전체의 약 60%를 차지하므로 인간은 녹색이 빨간색이나 파란색보다 훨씬 더 밝게 인식됩니다.{4}}모두가 동일한 물리적 복사력을 갖고 있어도 마찬가지입니다.
밝은 조건에 적응된 눈의 경우 최대 상대 분광 감도는 555nm에서 발생합니다. 이 파장의 녹색광은 업계에서 광도 복사 등가 Km으로 알려진 683 lm/W-의 이론상 최대 발광 효율로 가장 강한 밝기 인식을 생성합니다. 그러나 실제로 이 값은 1W의 물리적 복사 전력을 손실 없이 가시광선으로 변환해야 하기 때문에 도달할 수 없습니다.
단색 녹색광이 가장 효율적이라고 하더라도 대부분의 조명 요구 사항에는 적합하지 않습니다. 기획자는 다양한 색온도로 제공되며 최적의 연색성을 제공하는 백색광을 선호합니다. 그러나 스펙트럼 분포에 가시 범위(380~780 nm) 내의 파장을 더 추가하면 이론적 최대 발광 효율이 낮아집니다.
단색 녹색광이 가장 효율적이라고 하더라도 대부분의 조명 요구 사항에는 적합하지 않습니다. 기획자는 다양한 색온도로 제공되며 최적의 연색성을 제공하는 백색광을 선호합니다. 그러나 스펙트럼 분포에 가시 범위(380~780 nm) 내의 파장을 더 추가하면 이론적 최대 발광 효율이 낮아집니다.
스펙트럼에 대한 발광 효율의 의존성
다음 표는 DIAL을 통해 수학적으로 결정된 다양한 스펙트럼의 이론적 최대 발광 효율을 보여줍니다.
그 너머에LED색온도가 다양하기 때문에 온도 복사 및 가스 방전 조명의 예도 있습니다. 이 표에 나와 있는 램프 또는 모듈의 시스템 효율성과 광속은 DIAL의 공인 측광 실험실에서 테스트 및 측정되었으며-이러한 측정은 시스템 광속 효율을 계산하는 기초를 형성합니다. 명시 시력에 대한 상대 광감도 곡선(V(λ)로 표시)을 사용하여 각 광 스펙트럼에 대한 이론적 최대 광효율을 계산했습니다.
표를 보면 전형적인 스펙트럼은 다음과 같다.따뜻한 백색 LED약 320lm/W의 이론적 모듈 발광 효율을 달성합니다. 그러나 이 계산에서는 물리적 복사 전력을 스펙트럼 파장으로 무손실 변환한다고 가정합니다. 실제로 달성 가능한 모듈 발광 효율은 훨씬 낮습니다. 앞으로는 200~250lm/W 범위의 시스템 발광 효율에 도달하는 것이 가능할 수도 있습니다.
또한 개요에는 테스트된 램프의 에너지 변환 효율({0}}입력 전력 중 어느 정도가 가시광선으로 변환되는지를 설명하는 측정항목)이 포함됩니다. 이런 점에서 효율적인 LED는 기존 램프보다 확실한 차이로 성능이 뛰어납니다. 예를 들어, 백열등은 에너지 변환 효율이 10~20%에 불과한 반면,오늘날의 고효율 LED는 가치를 달성합니다40%에서 50% 사이. 그럼에도 불구하고 이는 여전히 전력의 50%~60%가 열로 손실된다는 의미입니다.
그러나 이러한 수치로 인해 현재 시중에 나와 있는 많은 LED의 시스템 발광 효율이 상당히 낮고-에너지 변환 효율도 그에 따라 낮다는 사실이 간과되어서는 안 됩니다.
발광 효율의 엄청난 발전 아이디어는 이제 안녕
앞으로 몇 년 동안 달성 가능한 발광 효율의 증가는 백색 LED가 대량 생산에 들어간 후 초기에 나타난 급격한 증가와 일치하지 않을 것입니다. 새로 개발된 LED 제품의 최대 발광 효율을 추적하는 곡선은 점차 평탄화되고 있습니다.
즉, 평균LED 등기구의 발광 효율의심할 여지없이 계속해서 개선될 것입니다. 그 이유는 최적화를 위한 충분한 여지를 남겨두는 50~70lm/W- 수치의 발광 효율을 지닌 등기구가 시장에 여전히 많이 있기 때문입니다. 지난 몇 년 동안 공인된 실험실에서 수행된 DIAL의 측정은 이러한 경향을 분명히 보여줍니다.
함께하면 더 나은 결과를 얻을 수 있습니다.
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