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能源效率方面相關術語

 

發光效率:光源每消耗1瓦特電力所產生光的總量。通常我們常用的量測單位是流明/(lm/W)
 
光色品質:愈有效率的LED通常與色溫成正比,比如說5000K以上比5000K以下的發光更有效率。然而暖色系(2600~3500K)也有相當明顯的改善,發光效率已經與日光燈接近,演色指數(CRI)達到80,也與日光燈相當。
 
驅動損失:日光燈與HID燈若沒有驅動器提供啟動電壓與限電流則無法作用;LED也需要額外的驅動裝置才能正常作用目前大多數的LED驅動裝置的效率約80~85%,所以LED的實際發光效率也必須將驅動裝置15~20%的效率損失一併計算進去。下表蒐集了一些不同光源的能源效率供大家參考:

光源
能源效率lm/W
燈泡(無驅動器)
10~18
鹵素燈(不含驅動器)
15~20
日光燈(含驅動器)
35~60
T5日光燈(含驅動器)
50~100
金屬鹵素燈(含驅動器)
50~90
冷白色LED5000K(含驅動器)
50~80*
暖白色LED3300K(含驅動器)
40~70*

*2009年平均技術水準
 
熱損:一般來說LED製造商所公布的發光效率的數據是實驗室控制LED發熱接合點溫度(Tj)25時,在開放空間操作約20微秒(µs)所得到的數據,這是與大家所認知的略有不同的地方。實際應用上,Tj的溫度在LED發光設備中搭配了散熱器,加上空間大小、環境溫度與工作時間的多重影響之下,大約會造成10~15%的發光效率損失。
   
 
LED與傳統光源的比較:我們習慣性會拿LED與傳統光源做比較。舉例來說,就拿日光燈與LED作比較,基本分析就必須先比較各自的驅動器效率的差異。我們可以先從LED製造商提供的規格數據取得LED的光通量(lm)假設是144lm、工作電流(mA)假設是200mA、工作電壓(V)假設是12V與熱接點溫度(Tj)。用光通量除以工作電流與工作電壓的乘積,可以得到起始發光效率:
 
光通量 144lm/(200mA×12V)60lm/W
 
如果計入驅動損失,就必須乘以LED驅動器的效率假設是85%,得到51lm/W,算式如下:
 
60lm/W×85%51lm/W
 
如果再計入熱損,假設是10%,得到發光效率46lm/W,算式如下:
 
51lm/W×90%46lm/W
 
不過,以上的計算有些是概念上的數據,實際的數據,還是必須在發光設備上做實際測量為準。
 
應用效率:發光效率雖然是代表能源效率的一項重要指標,但是在照明設備上並不能決定一切,正因為LED有發光方向性的重要特性,能讓光源更有效率的被應用,使LED有潛力取代傳統光源。比如說日光燈與燈泡因無特定的發光方向性,在應用上,許多光源損耗在燈具內,殊為可惜。LED因為有特定的發光方向性,反而在燈具設計上,可以不用過分注重反射與擴散的設計,能源可以做更有效的運用,可以減少很多無謂的能源消耗。光源的應用效率,目前並無任何的標準定義,在此,我們願意另外提供一個設計上的思維方向:用最低的能源輸入使達到特定應用照明上更加的照明程度與更好的光質。我們相信LED即使發光效率低於其他光源,也可以因為LED具有發光方向性與發光強度的特性,而能輕易的設計出更高應用效率的照明設備。