Quelle est l'efficacité des LED?

En général, je vois l'efficacité liée aux lumens par watt, mais quelle est l'efficacité typique réelle des LED en termes d'énergie électrique vers l'énergie optique? Quels types de conversions s'appliquent?

Pour clarifier les choses, définissons de quoi nous parlons.

Il y a deux termes qui se mélangent assez souvent:

• Efficacité lumineuse:

L'efficacité lumineuse est une grandeur sans dimension qui est dérivée de l'efficacité lumineuse. Il s'agit simplement du quotient d'efficacité lumineuse de la source et de l'efficacité lumineuse maximale possible du rayonnement.

• Efficacité lumineuse:

C'est la valeur que vous voyez le plus souvent. Il a généralement l'unité de lumen par watt. Et donne le flux lumineux par puissance, qui est une quantité utile pour voir combien de lumière nous obtiendrons avec une puissance donnée.

Avec cela, nous devons également être un peu prudents. Parce que la puissance peut être le flux rayonnant de la source ou la puissance électrique. Ainsi, le premier peut être appelé efficacité lumineuse du rayonnement, et le dernier efficacité lumineuse d'une source ou efficacité lumineuse globale.

Maintenant, le problème se pose, que nous ne pouvons pas voir toutes les couleurs aussi bien. Et les lumens sont en fait pondérés en fonction de la réponse de notre œil:

_{^{Domaine public, Lien}}

Ainsi, avec cela, vous pouvez créer des valeurs de limites supérieures (basées sur la redéfinition de l'unité candela ). Ce serait l' efficacité lumineuse du rayonnement .

Qui sont:

• Feu vert à 555 nm: 683 lm / W
• Maximum pour CRI = 95 à 5800K: 310 lm / W (basé sur des radiateurs à corps noir tronqués)
• Maximum pour CRI = 95 à 2800 K: 370 lm / W

Pour plus voir ici .

Si vous abaissez l'indice de rendu des couleurs (IRC), vous pouvez obtenir des valeurs plus élevées. Mais pas plus de 683 lm / W.

Alors, quelle est l'efficacité des LED?

Ici, nous avons des valeurs d' efficacité lumineuse d'une source .

Eh bien, il y a une course à l'efficacité. Cree a publié un communiqué de presse avec une LED de laboratoire de 303 lm / W à 5150K. Le CRI n'a pas été mentionné, je suppose qu'il est inférieur à 95, mais sur la base des données ci-dessus, il semble qu'il aurait une efficacité lumineuse de quelque chose comme 80% à 90%.

Bien sûr, votre LED moyenne disponible en a moins. 100 lm / W serait d'environ 25% à 30% et les nouvelles puces de 200 lm / W annoncées récemment (en août 2017) atteindraient 50% à 60%.

Notez que ce qui précède est pour la vision photopique (vision de jour), les choses changent avec la vision scotopique, mais ce n'est généralement pas si intéressant.

Si vous voulez vraiment entrer dans les tripes, vous devez prendre le spectre de la LED et découvrir quel est le maximum théorique le plus élevé pour ce spectre (sur la base de la courbe de pondération), puis vous pouvez calculer la valeur.

Comme chaque LED a un spectre différent, il est difficile d'obtenir facilement ces données.

_{^{J'espère que je n'ai pas fait d'erreur ici, car je trouve toujours le sujet un peu déroutant, peu importe combien de fois je le revisite.}}

Comme indiqué dans les commentaires, cela dépend.

Les LED plus anciennes ont souvent une efficacité inférieure aux types plus récents.

Certaines ampoules ont une électronique plus efficace pour convertir la tension secteur en tension continue nécessaire aux LED.

Mais pour une ampoule LED donnée, vous pouvez faire une estimation aussi souvent que la quantité d'énergie nécessaire à une lumière incandescente (avec une quantité similaire de lumière) est imprimée sur la boîte. Selon Wikipedia, l'efficacité moyenne d'une ampoule à incandescence est de 2,2%.

Prenons l'exemple de l'ampoule Ikea "LEDARE" E-27 600 lumens:

Puissance équivalente pour ampoule à incandescence: 48 W Puissance réelle utilisée: 8,6 W

Cela signifie donc que cette ampoule prétend être 48 / 8,6 = 5,6

fois plus efficace qu'une ampoule à incandescence, ce qui entraînerait:

5,6 * 2,2% = 12,3% d'efficacité.

Pour cette lampe Ikea Ledare.

Notez que c'est l' efficacité totale, donc l'efficacité de l'électronique multiplie par celle des LED elles-mêmes.

Une électronique de pilote de LED appropriée devrait avoir une efficacité de 85 à 99% (c'est ma supposition personnelle!) Ainsi, l'efficacité réelle des LED sera légèrement supérieure à celle de 12,3% que je viens de calculer.

Cela suppose bien sûr que tous les chiffres donnés par Ikea sont vrais.

Vous avez besoin de 1 / 683W de puissance pour générer 1 lumen de lumière. Cela signifie que l'efficacité est d'environ 12%. Voici comment ça se passe:

Tout d'abord, supposons que nous avons une lumière qui rayonne également dans toutes les directions. Par définition, 1 candela correspond à 1 / 683W (lumière monochromatique 550 nm). 1 candela rayonne à 1 angle stéradien, ce qui correspond à 1 / 4π (8%) de la surface totale de la sphère. Vous avez donc besoin de 4π / 683W pour produire 1 candela dans toutes les directions et le flux lumineux total est de 4π = 12,6 lm.

Quelle puissance est égale à 1 lm? Vous l'obtenez en divisant 4π / 683W par 4π et le résultat final est (4π / 683W) / 4π = 1 / 683W. Essentiellement, vous avez besoin de 1 / 683W de puissance pour créer un flux lumineux de 1 lumen (1 / 4π = 0,08 candela pour les 1 angles stéradians).

En utilisant la figure ci-dessus, vous avez besoin de 900 fois 1 / 683W = 1,32W pour produire un flux lumineux de 900 lumens.

Ma véritable ampoule, achetée dans un magasin local, indique 900 lm et 11W d'électricité. Je suppose qu'il rayonne la lumière également dans toutes les directions. En utilisant les chiffres précédents, l'efficacité électrique de l'ampoule est de 1,32 W / 11 W = 0,12, ce qui équivaut à 12% d'efficacité.