I utviklingsprosessen med bilbelysningssystemer har iterasjonen av lyskildeteknologi alltid dreid seg om kjernemål som forbedring av energieffektivitet, ytelsesoptimalisering og pålitelighetsforbedring. Som en av de nåværende mainstream belysningsløsningene, 30W Single-Beam LED-lyskasterpærer Vis signifikante forskjeller i energieffektivitetsytelse sammenlignet med tradisjonelle halogenlykter. Denne forskjellen gjenspeiles ikke bare i det grunnleggende fotoelektriske konverteringseffektivitetsnivået, men strekker seg også til flere dimensjoner som den faktiske arbeidseffektiviteten, energiforbruksdistribusjonen og omfattende brukskostnader for hele lyssystemet.
Grunnleggende energieffektivitetsmekanisme for lyskilde og forskjell i konvertering av lysffektivitet
Energieffektiviteten til en lyskilde avhenger i hovedsak av dens evne til å konvertere elektrisk energi til lysenergi. Denne prosessen involverer grunnleggende fysiske mekanismer som energikonverteringseffektivitet og spektrale distribusjonsegenskaper. Arbeidsprinsippet for tradisjonelle halogenlykter er basert på termisk strålingsluminescens, som varmer wolframfilamentet til en høy temperaturtilstand (vanligvis opp til 2500-3000K) gjennom elektrisk strøm, slik at wolframfilamentet avgir et kontinuerlig spekter. Imidlertid konverteres bare en liten mengde elektrisk energi (ca. 5% - 10%) til synlig lys under denne prosessen, og det meste av den gjenværende energien blir spredt i form av infrarød stråling (varmeenergi). Denne høye varmetapskarakteristikken gjør den lysende effektiviteten (lysende fluks produsert per enhetskraft) av halogenlykter generelt lavt, vanligvis i området 15 - 25 lm/w.
30W enkeltstråle LED-lyskasterpære vedtar en halvleder lysemitting-mekanisme, hvis kjerne er den elektroluminescerende effekten av PN-krysset. Når strømmen passerer gjennom halvledermaterialet, rekombinerer elektroner og hull for å frigjøre energi og generere fotoner. Energikonvertering av denne prosessen er mer direkte, uten den mellomliggende koblingen til termisk stråling. Den fotoelektriske konverteringseffektiviteten til moderne LED -brikker kan nå 30% - 40%, og den tilsvarende lysende effekten er vanligvis mellom 80 - 120 LM/W. Når du tar 30W-strøm som eksempel, kan en LED-pære av høy kvalitet produsere en lysende fluks på 2400-3600 LM, mens en halogenlykter med samme kraft bare kan sende ut en lysstrømning på 450-750 LM. Denne signifikante forskjellen i lysomkonverteringseffektivitet bestemmer fundamentalt det hierarkiske gapet mellom de to når det gjelder energieffektivitetsytelse.
Energiforbrukssammensetning og energieffektivitetseffekt av termisk styringssystem
Den faktiske energieffektivitetsytelsen til lyskilden bestemmes ikke bare av lyseffektiviteten til selve lyskilden, men også av energiforbruksfordelingen og termisk styringsmekanisme for hele lyssystemet. På grunn av det ekstremt høye varmetapet av tradisjonelle halogenlykter, må en stor mengde varmeenergi som genereres under drift spres gjennom den naturlige varmeavledningen av lampehuset. Selv om den termiske styringsstrukturen til halogenlamper er relativt enkel, danner denne høye varmeproduksjonskarakteristikken faktisk et skjult energieffektivitetstap - spesielt når kjøretøyets klimaanlegg kjører, kan varmen som sendes ut av lampen øke belastningen på hele kjøretøyet i bilen, noe som indirekte føre til en økning i energiforbruket til hele kjøretøyet. I tillegg vil glødetråden til halogenlampe gradvis sublimere i et miljø med høyt temperatur, og wolframatomer vil bli avsatt på pærens indre vegg, noe som resulterer i en reduksjon i lysoverføring. Lysforfallsfenomenet vil intensiveres med utvidelsen av brukstiden, noe som også vil redusere den faktiske energieffektiviteten i langvarig bruk.
Selv om den fotoelektriske konverteringseffektiviteten til 30W enkeltstråle LED-lyskasterpæren er høy, frigjøres fortsatt noe energi i form av varme, så det er nødvendig med et matchende termisk styringssystem for å opprettholde arbeidstemperaturen på brikken. Moderne LED-lyskastere bruker vanligvis en sammensatt varmeavledningsstruktur sammensatt av kjøleribb, termisk ledende silikon og vifter (noen avanserte produkter). Selv om det termiske styringssystemet i seg selv bruker en liten mengde strøm (for eksempel er strømforbruket til viften vanligvis rundt 1-3W), kan den effektive varmedissipasjonsdesignen kontrollere temperaturen på LED-brikken i det ideelle arbeidsområdet 60-80 ℃ for å unngå lyseffektivitetsdemping forårsaket av høy temperatur. Forskningsdata viser at under rimelige termiske styringsbetingelser er lysforfallshastigheten for LED -frontlykter etter 3000 timers drift vanligvis mindre enn 10%, mens lysforfallshastigheten til halogenlamper kan nå mer enn 30% etter samme brukstid. Denne langsiktige lyseffektivitetsstabiliteten gjør det mulig for LED-lyskastere å opprettholde mer konsistent energieffektivitetsytelse gjennom hele livssyklusen, og unngår den faktiske belysningseffektnedgangen og potensielt avfall av energi forårsaket av lysforfall.
Forskjeller i energieffektivitetsytelse i faktiske bruksscenarier
Den faktiske energieffektivitetsytelsen til kjøretøybelysningssystemer må evalueres i kombinasjon med forskjellige bruksscenarier, fordi arbeidstilstanden til lyskilden under forskjellige arbeidsforhold direkte vil påvirke energiforbruksnivået. Tradisjonelle halogenlykter kan raskt nå full lysproduksjon under kald start, noe som gjør dem praktiske i kortvarig bruksscenarier. På grunn av deres lave lyseffektivitet og høye varmeproduksjoner, vil de imidlertid fortsette å generere høyt energiforbruk når de brukes kontinuerlig i lang tid (for eksempel å kjøre på motorveiene om natten), og den kontinuerlige økningen i lampetemperatur kan forkorte glødets levetid, noe som øker brukskostnadene ytterligere.
30W enkeltstråle LED-lyskasterpærer kan også raskt nå den nominelle lysstrømmen i begynnelsen av oppstarten, og responstiden deres er vanligvis mindre enn 0,1 sekunder, noe som ikke er vesentlig forskjellig fra halogenlamper. I scenarier med hyppig start-stop og start-stop som urbane veier, gjenspeiles energieffektivitetsfordelen med LED-frontlykter hovedsakelig i driften av lavt strømforbruk-selv om den er slått av og deretter slått på igjen, er energiforbrukets svingning relativt liten. I langsiktige belysningsscenarier som motorveier, er energieffektivitetsfordelen med LED-frontlykter mer åpenbar: på den ene siden gjør dets høye lyseffektivitetsegenskaper 30w strøm til å gi lysstyrke som tilsvarer tradisjonelle 55W eller til og med 70W halogenlamper, direkte redusere strømkravene; På den annen side gjør det stabile termiske styringssystemet det i stand til å opprettholde stabil lyseffektivitet under langvarig drift, og unngår ekstra energiforbruk forårsaket av strømkompensasjon.
Det er verdt å merke seg at under ekstreme omgivelsestemperaturer vil energieffektivitetsytelsen til de to svinge i ulik grad. Lyseffektiviteten til tradisjonelle halogenlamper kan forbedres litt i miljøer med lav temperatur (for eksempel -20 ℃), men dens høye temperaturtoleranse er dårlig. Når omgivelsestemperaturen overstiger 40 ℃, akselereres sublimeringshastigheten for filamentet og lysforfallet forverres. Lyseffektiviteten til LED -lyskastere påvirkes mer betydelig av omgivelsestemperatur: i miljøer med lav temperatur øker den fremre spenningen til LED -flis, noe som kan føre til en liten økning i strømforbruket, men moderne drivkretser har vanligvis temperaturkompensasjonsfunksjoner, noe som kan kontrollere strømforbrukssvingningene innen 5%; I miljøer med høye temperaturer, hvis et effektivt termisk styringssystem kan kontrollere chip -temperaturen innenfor et rimelig område, kan LED -frontlysene fremdeles opprettholde stabil lysutgang, men når varmedissipasjonen svikter, overstiger chIP -temperaturen 100 ° C, og lyseffektiviteten kan bli dempet kraftig. Derfor, i faktiske energieffektivitetssammenligninger, må miljømessige tilpasningsevne til LED-lyskastere evalueres omfattende i kombinasjon med designnivået til deres termiske styringssystemer, og 30W LED-frontlykter med høy kvalitet i et bredt temperaturområde.
Langsiktig energieffektivitetsøkonomi og omfattende brukskostnader
En annen viktig dimensjon av sammenligning av energieffektivitet er økonomien i langsiktig bruk, som involverer flere faktorer som energiforbrukskostnader, vedlikeholdskostnader og erstatningssyklus. Forutsatt at kjøretøyet reiser 20 000 kilometer per år, og andelen nattkjøring utgjør 30%, er den årlige belysningstiden omtrent 200 timer (beregnet med en gjennomsnittlig hastighet på 60 km/t). Kraften til tradisjonelle halogenlykter er vanligvis 55W, og den lysende effektiviteten beregnes til 20 lm/w, og det årlige strømforbruket er 55W × 200h = 11 kWh; Det årlige strømforbruket av 30W enkeltstråle LED-frontlykter beregnes til 100 lm/w, og det årlige strømforbruket er 30W × 200h = 6 kWh. Beregnet til boligstrømprisen på 0,6 yuan/kWh, kan LED -lyskastere spare strømkostnader (11 - 6) × 0,6 = 3 yuan per år. Selv om besparelsene virker små fra perspektivet på elektrisitetskostnader alene, er de samlede økonomiske fordelene mer åpenbare når de vurderer andre kostnadsendringer forårsaket av energieffektivitetsforskjeller.
Når det gjelder vedlikeholds- og erstatningskostnader, er gjennomsnittlig levetid for tradisjonelle halogenlamper omtrent 500-1000 timer. Beregnet med 200 timers bruk per år, de må byttes ut hvert 2-5 år, og kostnadene for hver erstatning er omtrent 20-50 yuan. Det teoretiske levetiden til en LED-frontlys på 30w kan nå 30 000-50 000 timer. Under normal bruk kan det dekke kjøretøyets bruksbehov i mer enn 10 år, og nesten ingen erstatning er nødvendig. I tillegg kan nedgangen i lyseffekten forårsaket av lysforfall av halogenlamper be brukerne om å erstatte dem på forhånd, noe som øker vedlikeholdskostnadene ytterligere. Fra perspektivet til hele livssyklusen kan erstatningskostnadene for et kjøretøy spares ved å bruke LED -lyskastere i løpet av levetiden (beregnet som 10 år), som kombinert med 30 yuan spart i strømregninger, har betydelige fordeler i omfattende energieffektivitet og økonomi.
Synergistisk forhold mellom optisk ytelse og energieffektivitet
Energieffektiviteten til en lyskilde gjenspeiles ikke bare i energiforbruksnivået, men kvaliteten på dens optiske ytelse vil også påvirke den faktiske belysningseffekten og energiutnyttelseseffektiviteten. På grunn av begrensningen av lysemitterende prinsipp er den spektrale fordelingen av tradisjonelle halogenlykter relativt bred, inkludert en stor mengde infrarød og ultrafiolett stråling, mens den spektrale energifordelingen av den synlige lysdelen er relativt jevn, men mangler målrettet spektral optimalisering. Denne fullspektret karakteristikken gjør lysfargen på halogenlamper gulaktig (fargetemperatur er omtrent 2800-3200k). Selv om penetrasjonen er god, er utnyttelsesgraden for lysstrømning lav, spesielt i lysfordelingssystemet, må en stor mengde lys omfordeles gjennom refleksjon og refraksjon, og en viss mengde lys energitap vil oppstå i prosessen.
Den spektrale fordelingen av 30W enkeltstråle LED-lyskasterpærer har sterkere kontrollerbarhet. Gjennom valg av chip-materialer og fosfor, kan fargetemperaturen (vanligvis i området 4000-6500K) og spektral energifordeling justeres nøyaktig. For for eksempel behov for belysningsbehov, kan LED-lyskastere forbedre de blågrønne lysekomponentene i bølgelengdeområdet 450-550Nm, forbedre det menneskelige øyets evne til å identifisere veispålekter, og dermed oppnå bedre lyseffekter ved samme lysende fluks. I tillegg, som en punktlyskilde, er lysutslippsretningen til LED lettere å kontrollere. Med den presisjonsdesignede optiske linsen og reflektoren, kan lysstrømmen konsentreres i det effektive lysområdet (for eksempel veibanen og fortauskanten) for å redusere ugyldig lysspredning. Testdata viser at den lysende fluksutnyttelsesgraden for en LED-lyskaster av høy kvalitet på 30w kan nå mer enn 85%, mens den lysende fluksutnyttelsesgraden for en tradisjonell halogenlykter vanligvis er mellom 60%og 70%. Denne optiske ytelsesfordelen gjør det mulig for LED -lyskastere å oppnå høyere effektive lyseffekter med lavere faktisk kraft, noe som gjenspeiler dens energieffektivitetsfordel fra et annet perspektiv.
