Радиостроение. 2016; : 64-74
Световая эффективность светодиодных источников белого излучения
https://doi.org/10.7463/rdopt.0616.0852322Аннотация
При создании осветительных систем различного типа актуальным вопросом является оценка световой эффективности полупроводниковых источников белого излучения. Проведённый предварительный анализ показал, что в качестве таких источников могут использоваться светоизлучающие диоды (СИД) двух типов: фотолюминесцентные СИД и наборы (кластеры) СИД квазимонохроматического излучения. Световая эффективность фотолюминесцентных СИД указывается производителями в технической документации.
Целью работы является разработка методики оценки световой эффективности полупроводниковых источников «белого» излучения в виде наборов (кластеров) СИД квазимонохроматического излучения. Данная цель определяется тем, что такие методики практически отсутствуют. Кроме того, анализ практических задач показал, что светодиодные кластеры представляют интерес не только как источники белого излучения, но и как источники излучения с возможностью перестройки цветности излучения.
В настоящей статье представлена методика расчёта световой эффективности оптического излучения на основе связи фотометрических и колориметрических параметров применительно к набору источников монохроматических излучений. Предложена методика и получены соотношения для определения световой эффективности «белых» кластеров, состоящих из двух, трёх и произвольного числа СИД квазимонохроматического излучения. Эти результаты использованы для сравнительного анализа световой эффективности фотолюминесцентных и кластерных СИД как источников «белого» излучения. Показано, что световая эффективность кластерных СИД соответствует максимальным значениям эффективности современных фотолюминесцентных СИД. Обоснованы преимущества кластерных СИД по сравнению с фотолюминесцентными, которыми является возможность коррекции цветности белого излучения (его цветовой температуры), управления цветностью излучения и применения кластеров в цветодинамических системах, в частности, для цветных дисплеев с широким цветовым охватом. Полученные соотношения могут использоваться в энергетических расчетах осветительных систем на основе СИД.
Список литературы
1. Performance of Halogen Incandescent MR16 Lamps and LED Replacements. Caliper Benchmark Report. November 2008. Режим доступа: https://www.led-professional.com/resources-1/led-reports-roadmaps/doe-report-releases-two-new-caliper-benchmark-reports (дата обращения: 23.11.2016).
2. Performance of T12 and T8 Fluorescent Lamps and Troffers and LED Linear Replacement Lamps. Caliper Benchmark Report. January 2009. Режим доступа: http:// www.pnl.gov/main/publications/external/technical_reports/PNNL-18076.pdf (дата обращения: 23.11.2016).
3. Барышников Н.В., Мазалов В.В., Ширанков А.Ф., Павлов В.Ю., Сафонов П.И. Разработка новых критериев эффективности дорожных светодиодных светильников // Наука и образование. МГТУ им. Н.Э. Баумана. Электрон. журн. 2013. №7. DOI: 10.7463/0713.0579034
4. LED lighting and control systems evolve for optimal efficacy. LEDs Magazine, July/August 2011. Режим доступа: http://www.ledsmagazine.com/articles/2011/07/led-lighting-and-control-systems-evolve-for-optimal-efficiancy-magazine.html (дата обращения: 23.11.2016).
5. Hordeski Michael F. New Technologies for Energy Efficiency. Fairmont Prerss. 2003. 376 p.
6. Perry Jeff. Designing LED Lighting Systems For Optimal Light Output. National Semiconductor. Power Electronics. Jan 1, 2011. Режим доступа: http://powerelectronics.com/lighting/designing-led-lighting-systems-optimal-light-output (дата обращения: 23.11.2016).
7. Comparing White Light LEDs to Conventional Light Sources. U.S. Department of Energy’s Office of Energy Efficiency and Renewable Energy. 2008. Режим доступа: http://cool.conservation-us.org/byorg/us-doe/comparing_white_leds.pdf (дата обращения: 23.11.2016).
8. CITIZEN ELECTRONICS CO., LTD. Режим доступа: http://ce.citizen.co.jp/lighting_led/en/index.html (дата обращения: 23.11.2016).
9. OSRAM Opto Semicondactors. Режим доступа: http://www.osram-os.com/ osram_os/ru/index.jsp (дата обращения: 23.11.2016).
10. Philips Lumileds Lighting Company. Режим доступа: http://www.philipslumileds.com (дата обращения: 23.11.2016).
11. Colorimetry: Understanding the CIE System. Edited by Janos Schanda. John Wiley & Sons, Inc. 2007. 467 p.
12. Details of the 200lm/W TLED lighting technology breakthrough unraveled // Philips Lumileds Lighting Company. Режим доступа: http://www.newscenter.philips.com/pwc_nc/main/shared/assets/nl/Newscenter/2013/LED-Lamp/Technical-backgrounder-lumen-per-watt-new.pdf (дата обращения: 23.11.2016).
Radio Engineering. 2016; : 64-74
Luminous Efficacy of LED White Light Sources
https://doi.org/10.7463/rdopt.0616.0852322Abstract
When creating the lighting systems of various types an estimate of the luminous efficacy of semiconductor white light sources is a relevant issue. A preliminary analysis shows that two types of light emitting diodes (LEDs) can be used as such sources: photo-luminescent LEDs and sets (clusters) of quasi-monochromatic LEDs. Manufacturers show the luminous efficacy of photo-luminescent LEDs in the technical documentation.
The goal is to elaborate a calculation technique to estimate the luminous efficacy of LED “white” light sources as the sets (clusters) of quasi-monochromatic LEDs. This goal is set because there is no such a technique. In addition, the analysis of practical problems shows that the LED clusters are of interest not only as the white light sources, but also as the light sources with color control.
The paper presents the technique to calculate the luminous efficacy based on the relationship between photometric and color parameters as applied to the sets of quasi-monochromatic sources. Gives the calculation technique and relationships for the luminous efficacy of “white” clusters consisting of 2, 3, and an arbitrary number n of quasi-monochromatic LEDs. These results were used to conduct comparative analysis of the luminous efficacy of photo-luminescent LEDs and LED clusters as the sources of "white" light. It is shown that the luminous efficacy of LED clusters corresponds to the maximum efficacy of modern photo-luminescent LEDs. It is substantiated that LED clusters have a number of advantages over photo-luminescent LEDs, such as capability to correct chromaticity of white light (its color temperature), to control chromaticity, and to use LED clusters in color dynamic systems, especially for color displays with a wide color gamut. The relationships obtained can be used in power calculations of LED-based lighting systems.
References
1. Performance of Halogen Incandescent MR16 Lamps and LED Replacements. Caliper Benchmark Report. November 2008. Rezhim dostupa: https://www.led-professional.com/resources-1/led-reports-roadmaps/doe-report-releases-two-new-caliper-benchmark-reports (data obrashcheniya: 23.11.2016).
2. Performance of T12 and T8 Fluorescent Lamps and Troffers and LED Linear Replacement Lamps. Caliper Benchmark Report. January 2009. Rezhim dostupa: http:// www.pnl.gov/main/publications/external/technical_reports/PNNL-18076.pdf (data obrashcheniya: 23.11.2016).
3. Baryshnikov N.V., Mazalov V.V., Shirankov A.F., Pavlov V.Yu., Safonov P.I. Razrabotka novykh kriteriev effektivnosti dorozhnykh svetodiodnykh svetil'nikov // Nauka i obrazovanie. MGTU im. N.E. Baumana. Elektron. zhurn. 2013. №7. DOI: 10.7463/0713.0579034
4. LED lighting and control systems evolve for optimal efficacy. LEDs Magazine, July/August 2011. Rezhim dostupa: http://www.ledsmagazine.com/articles/2011/07/led-lighting-and-control-systems-evolve-for-optimal-efficiancy-magazine.html (data obrashcheniya: 23.11.2016).
5. Hordeski Michael F. New Technologies for Energy Efficiency. Fairmont Prerss. 2003. 376 p.
6. Perry Jeff. Designing LED Lighting Systems For Optimal Light Output. National Semiconductor. Power Electronics. Jan 1, 2011. Rezhim dostupa: http://powerelectronics.com/lighting/designing-led-lighting-systems-optimal-light-output (data obrashcheniya: 23.11.2016).
7. Comparing White Light LEDs to Conventional Light Sources. U.S. Department of Energy’s Office of Energy Efficiency and Renewable Energy. 2008. Rezhim dostupa: http://cool.conservation-us.org/byorg/us-doe/comparing_white_leds.pdf (data obrashcheniya: 23.11.2016).
8. CITIZEN ELECTRONICS CO., LTD. Rezhim dostupa: http://ce.citizen.co.jp/lighting_led/en/index.html (data obrashcheniya: 23.11.2016).
9. OSRAM Opto Semicondactors. Rezhim dostupa: http://www.osram-os.com/ osram_os/ru/index.jsp (data obrashcheniya: 23.11.2016).
10. Philips Lumileds Lighting Company. Rezhim dostupa: http://www.philipslumileds.com (data obrashcheniya: 23.11.2016).
11. Colorimetry: Understanding the CIE System. Edited by Janos Schanda. John Wiley & Sons, Inc. 2007. 467 p.
12. Details of the 200lm/W TLED lighting technology breakthrough unraveled // Philips Lumileds Lighting Company. Rezhim dostupa: http://www.newscenter.philips.com/pwc_nc/main/shared/assets/nl/Newscenter/2013/LED-Lamp/Technical-backgrounder-lumen-per-watt-new.pdf (data obrashcheniya: 23.11.2016).
