Меню

Неоновая подсветка или светодиоды?

Для того, чтобы сравнить неоновую подсветку и светодиодную подсветку, необходимо привести их к общему знаменателю — одинаковому световому потоку.

Световой поток это количество света, проходящее через поверхность, окружающую источник излучения. Единица измерения светового потока — люмен (от латинского lumen — свет).

Следующее важное для нас понятие — эффективность источника излучения, т.е. количество света, получаемое при подведении энергии в 1 Вт. Единица измерения эффективности источника — 1 лм/Вт. Световая эффективность сейчас известна для большинства источников светодиодной и неоновой подсветки.

Таким образом, мы можем точно сравнить КПД светодиодной и неоновой подсветки. Однако мы должны помнить, что человеческий глаз не одинаково воспринимает световой поток во всех областях спектра. То есть, к сравнению могут быть допущены только излучения с одинаковым спектральным распределением.

Светодиодная и неоновая подсветка: продолжительность жизни источников

Эффективность излучения светодиодных источников зависит от температуры. При температуре выше 80оС длина волны излучения увеличивается — «уходит в красную область», частота уменьшается. Срок службы светодиодной подсветки сокращается до нескольких недель. Тепловая зависимость — единственная слабость светодиодных источников по сравнению с газоразрядными. Если соблюдать тепловой режим работы, то можно говорить о 100 000 часах непрерывной работы светодиодов против 20 000 часов у неона.

Светодиодная подсветка работает при температуре от — 50оСдо +60оС и в 5 раз дольше, чем неоновая.

Расчет эффективности

Сначала попытаемся сравнить эффективность всех световых источников. По данным каталога Osram:.

Таблица 1.

Стандартные лампы накаливания 13.8 лм/Вт
Галогеновые лампы накаливания низкого напряжения 23.0 лм/Вт
Компактные флуоресцентные 60.0 лм/Вт
Линейные T8 флуоресцентные 93.0 лм/Вт
Наилучшую эффективность в желтой области имеют:
Калиевые высокого давления 150.0 лм/Вт
Калиевые низкого давления 183.0 лм/Вт

Здесь мы намеренно не анализируем стоимость источников, продолжительность жизни и экологическую безопасность каждого из них. Наша задача — рассчитать световую эффективность как светодиодной, так и неоновой подсветки.

Световая эффективность светодиодной и неоновой подсветки по данным на конец 2002 г.

Таблица 2.

Цвет В среднем присутствуют на рынке [лм/Вт] Максимальная эффективность [лм/Вт] Неон [лм/Вт]
Красный 41 44 11.50
Янтарный 44 57 43.50
Желтый 38 39 52.90
Зеленый 28 48 65.00
Голубой/зеленый 24 30 48.60
Голубой 12 15 23.11
Белый 25 25 50.25

Вычисления для красной области спектра

Проведем вычисления для конструкции неоновой подсветки. Это прозрачные трубки, диаметром 1,5 см, заполненные «красным неоном», для поджигания которого используется ток в 30мА.

Общая длина труб около 8 м. Рассчитанное операционное напряжение составляет 5250 В, потребляемый операционный ток 25мА. Следовательно, потребляемая мощность составляет 5250В*0.025А =131,3Вт.

Теперь выясним, как много света такая конструкция производит.

По данным независимого института G Ferrara, Milan, Italy световой поток от неоновой трубы красного света диаметром 1,5 см равняется ? 190 лм/метр. Т.о., общий световой поток от всей 8-метровой конструкции неоновой подсветки будет 1520 лм.

Эффективность или световой выход в нашем случае будет 1520лм/131,25Вт= 11,6 лм/Вт. Устройства поджига разряда с трансформатором работают с КПД=80%. Итого получаем 11,6*0,8 =9,28 лм/Вт.

Теперь, что касается светодиодной подсветки. Чип, содержащий кристалл, генерирует 2,5 лм красного света. Рабочее напряжение 2,2В при 20мА. Итого для кристалла СИД получаем световой выход 56,8 лм/Вт.

Учтем падение мощности на сопротивлении для пластины из 4-x кристаллов. Рабочее питание 12В, ток 20мА. Световой выход будет 4*2,5/12*0.02=41,7 лм/Вт. КПД 12В источников питания около 97%. Отсюда ответ — 40,4 лм/Вт. Сравните с 9,28 лм/Вт у неона.

Для того, чтобы произвести 1520 лм света нам необходимо 152 4-х кристальных чипа. Общее энергопотребление будет 36,5 Вт. Сравните с 131,3 Вт для неона.

Если мы посмотрим на это с позиции плательщика, то 24 часа непрерывной работы неоновой установки будут стоить около 10 руб., а светодиодной — 2,7. Стоимость неоновых трубок около $20/м. В нашем случае стоимость конструкции из прямых элементов $160. В случае светодиодной подсветки 152*$1,5= $228.

Вычисления для зеленого цвета

Проделаем такие же вычисления для зеленого цвета. Для нашей 8 метровой, 1,5 см в диаметре, заполненной аргоном или ртутью трубке необходимо рабочее напряжение 3425В при токе 25мА. Потребляемая мощность 85,6 Вт. Увеличивая полученную величину на КПД трансформатора 90%, получим 95,1Вт. Световой выход для «зеленой» трубы около 790 лм/м, так что общий световой поток конструкции составит 6320 лм. Световая эффективность в этом случае 66,5 лм/Вт.

Расчеты для светодиодных кристаллов будут выглядеть следующим образом. Световой поток для одного кристалла — 2 люмена. Рабочее напряжение 3,5В при 20мА. Итого световая эффективность 28,6 лм/Вт. Чип из 4-х кристаллов при рабочем напряжении 12В и 20мА тоже будет иметь эффективность 26,7 лм/Вт. Сравните с 66,5 для неона.

Для того, чтобы достичь того же значения светового потока от рекламной конструкции мы должны зажечь 6320/8=790 зеленых чипа с 4-мя кристаллами СИД. Стоимость подобной конструкции $1540. Потребляемая мощность 189,6 Вт против 95,1 для неона.

Расчеты показывают эффективность использования светодиодных технологий для желто-красной подсветки и превосходство неона в зелено-голубой области спектра.

Однако при ежегодных темпах роста яркости кристаллов около 50% можно констатировать, что через два года начнется широкое распространение голубых светодиодов на рынке.

www.mtek.ru