LEDはどのように効率的と見なされますか？

私はLEDを含む回路を理解するのが難しいことをいつも見つけてきました。どうかご容赦ください。私はほとんどの人が簡単だと思っていることを知っていますが、私は彼らに混乱しているので、私の仮定のいくつかは正しくないかもしれません。

問題は、結局のところ、LEDはダイオードであるため、本質的に順方向電圧を持つ導体として機能するということです。そのため、回路を流れる電流を調整するためにプルダウン抵抗が必要です。

たとえば、Vfが2 V、動作電流が20 mAのLEDがあるとします。（私はこれらの数字がない場合は、再び？合理的な権利だと思います。私が知っている）そして、我々の電源は、一定の4Vです。これは、2 Vで20 mAを消費する抵抗が必要であることを意味します。したがって、100Ωの抵抗になり、40 mWが通過します。これはわずかな電力使用量ですが、供給される電力の半分は熱によって無駄になります。この場合、最高のケース効率は50％ではありませんか？これは、DC電源の観点からは実際には効率的ではありません。

だから、人々がLEDの高効率を指すとき、彼らはLED自体が使用する電力を効率的に光に変換するという事実を指しているのですか、それとも50％の最大壁コンセント効率を考慮した後でも効率的であると考えられていますか？

それとも、実稼働アプリケーションでは決して見られない恐ろしい回路設計である例を挙げただけですか？

LEDの効率とLEDを駆動する回路の効率との間で混乱しているようです。

LEDによって使用されるエネルギーの単位あたりの光出力の観点から、それらは光を生成する効率的な方法です。絶対的に言えば、それらはそれほど大きくなく、その点で約10％^[1]効率的ですが、それでも従来の白熱電球の1〜2％よりはるかに優れています。

しかし、その電力は抵抗器で無駄になります。直列抵抗はLEDを駆動する最も簡単な方法であり、それを行う唯一の方法とはほど遠いものです。

抵抗器にくっついていても、20個の2V LEDを20個直列に接続して、45Vを供給したらどうでしょうか これで、45 * 0.02 = 900mWを使用し、そのうち800mWがLEDに流れ、100mW（11％）だけが直列抵抗器で使用されています。

しかし、それをさらに効率的にすることができます。抵抗の理由は、LEDが定電流を必要とし、ほとんどの電子機器が定電圧を供給するように設計されているためです。一方から他方に変換する最も簡単な方法（一定の負荷を想定）は、直列抵抗を挿入することです。

定電流電源を入手できます。それらの1つを使用してLEDを駆動する場合、抵抗をなくすことができ、システム全体の電力の90％以上がLEDに流れる効率を得ることができます。

ホームプロジェクトや信号のシンプルなインジケータの場合、抵抗器ははるかに安価でシンプルですが、多くのLEDを駆動している場合、論理的な選択肢はもう少しお金を払って、少し複雑な回路を用意し、専用の定数を使用することです現在のLEDドライバIC。

1. コメントで述べたように、10％は現在の家庭用照明の優れた球場であり、おそらく古いプロセスを使用した安価な商品LEDについてもほぼ正しいでしょう。新しい単色パーツは、大幅に高いレベルの効率を達成できます。

LEDの効率とは、LEDの効率のことです。これは、駆動回路の効率とは関係ありません。

多くの場合、LEDの全体的な回路効率はそれほど大きな問題ではありません。LEDがインジケータとして使用されている場合、そもそも低電力です。典型的な緑色のLEDは2.1 V低下し、20 mAでインジケータを使用するのに十分な明るさ​​です。LEDに流れる電力は42 mWです。LEDを駆動する回路でさらに50 mWが失われたとしても、多くの場合、総消費電力は重要ではありません。

一部の低電力アプリケーションでは、100 mWが主要な電力量になる場合があります。このような場合、安価でシンプルな直列抵抗を使用して、便利な電源を供給する以外に、回路にさらに注意を払う必要があります。さまざまなトリックには、高効率LEDの使用と低電流での実行、LED電圧をわずかに上回る電源の使用、点滅またはその他の方法でLEDを一定時間オフに保つためのユーザーインターフェイスの調整、およびLEDを駆動する高効率の定電流電源。

効率は、照明などの高電力アプリケーションでも重要です。このような場合、LEDの外部で消費される追加の電力を最小限に抑えるために、電子機器により多くの労力と生産コストが投入されます。多くの場合、効率を最大化する主な理由は、無駄な電力によって引き起こされる熱に対処する必要がないほど電力を無駄にしないことです。

実際のLEDの効率についての質問は良い質問ですが、答えは予想よりも複雑です。通常、照明機能は「ルーメン」で表されます。

LEDの効率は通常、次のいずれかの観点で表されます。

• 光エネルギー出力または

• 照明能力

エネルギー入力単位あたり。

特定のルーメン出力の場合、効率は通常、ワットあたりのルーメン（l / W）またはワットあたりの光エネルギー出力（W / W）で表されます。最初の図は実際の照明アプリケーションでより有用ですが、2番目の図は用語またはエネルギー変換効率の点でより意味があります。

ルーメンと光エネルギーの関係が固定されている場合、効率の判定は簡単になります。ただし、特定のルーメン図が「光エネルギー」に関して表すものは、光のスペクトル組成によって異なります。

ルーメンは、人間の目の理論的な応答曲線で表されます。同じ量の光エネルギーでも、光の波長または波長の組み合わせが変化すると、異なる数のルーメンが生成されます。結果として、光源の波長は、エネルギー入力ごとに生成されるルーメンで重要な役割を果たします。

可視スペクトルの短波長側（完全なUVではない）の目の感度は非常に低いため、ルーメン/ワットは低いため、ディープブルーソースと「ロイヤルブルー」ソースの出力を次のように引用するのが普通です。 mW / W（電気エネルギーあたりの光エネルギー）。これは、蛍光体なしのLEDファミリーと蛍光体ベースのLEDを含むLEDファミリーがいくつかの比較を行えるため、非常に便利です。たとえば、Vf = 2.85VおよびIf = 350 mAで動作する場合、Cree Royal Blue XT-E LEDの「トップフラックスビン」は、波長で613 mW（600、613、625 mW min / typ / max）を生成します。 465 Nmの
これは、60.2％/ 61.5％/ 62.7％min / typ / maxの電気から光への変換効率に相当します。
表の右上のCree XT-Eデータシートの19ページを参照-XTEARY-00-0000- 000000Q01

同じLEDの上部白色蛍光体バージョンは、25°Cで2.77V、350 mA = DC 970 mWまたは186ルーメン/ワットで180ルーメンを生成します。

ロイヤルブルーLEDと白色LEDからの光エネルギーが同じ場合、白色LEDの効率は100％で186 / 61.5％= 302 l / Wの100％l / Wになります。ただし、白色LEDではLEDダイの青色光の一部が直接使用され、残りは蛍光を励起し、光/光変換効率がいくらか失われるため、光出力は同一（まったく）ではありません。

すでに述べたように、Wikipediaは（正確に）理論上の最大L / W値は683 l / Wであると述べています。
これを、100％の白色LEDの効率が〜= 300 l / Wであるという主張と、さまざまなメーカーが300 L / Wを超える効率の白色LEDを製造しているという事実にどのように調和させることができますか

答えは、ルーメン評価が眼の反応に関連しているという、有用ではあるが難解な（または難解ではあるが有用な）事実にあります。目の感度は、555 nmの波長で最大になります。可能な最大効率は、555 nmの単色光源で達成できます。単色または多波長のその他の光源は、理論上の可能なL / W値が100％低くなります。

「理想的な」白色光源は5800kの黒体放射体で、スペクトルは400〜700 nmの範囲に切り捨てられ、最大効率は251 l / Wです!!!!

「白色」光を維持するためにさまざまな調整を行うことにより、さまざまな波長の割合を変更して、白色の効率を高めることができます。95のCRIを達成するために非対称に切り捨てられた2800k黒体は、370 l / Wの最大理論効率を持ちます。

しかし、待ってください-他にもありますが、後で。
私は戻ってソースと詳細を追加しますが、上記は答えが質問よりも難しいことを示しており、最新のLEDはエネルギーあたりの真のエネルギー出力で50％以上のエネルギー変換効率を達成することを示しています。

より多くのアノン-ライトフェード-rootopジョブが手招き...

参照 WIP

https://en.wikipedia.org/wiki/Luminous_efficacy

蛍光体変換白色発光ダイオードの発光効率の分析

https://en.wikipedia.org/wiki/Light-transmit_diode#Efficiency_and_operational_parameters

http://www.hi-led.eu/wp-content/themes/hiled/pdf/led_energy_efficiency.pdf

http://www.philips.com/consumerfiles/newscenter/main/design/resources/pdf/Inside-Innovation-Backgrounder-Lumens-per-Watt.pdf

2014 http://www.forbes.com/sites/peterdetwiler/2014/03/27/leds-will-get-even-more-efficient-cree-passes-300-lumens-per-watt/#258823b870b4

http://www.cree.com/News-and-Events/Cree-News/Press-Releases/2014/March/300LPW-LED-barrier

有用：

http://boards.straightdope.com/sdmb/showthread.php?t=719499