In het ontwikkelingsproces van automotive -verlichtingssystemen is de iteratie van lichtbrontechnologie altijd rond kerndoelen gericht, zoals verbetering van de energie -efficiëntie, prestatie -optimalisatie en verbetering van de betrouwbaarheid. Als een van de huidige mainstream verlichtingsoplossingen, 30W LED-bollen met één balk vertonen significante verschillen in energie -efficiëntieprestaties in vergelijking met traditionele halogeen koplampen. Dit verschil wordt niet alleen weerspiegeld in het basisniveau van foto -elektrische conversie -efficiëntie, maar strekt zich ook uit tot meerdere dimensies zoals de werkelijke werkefficiëntie, energieverbruikverdeling en uitgebreide gebruikskosten van het gehele verlichtingssysteem.
Basic energie -efficiëntie mechanisme van lichtbron en verschil in lichtefficiëntie -conversie
De energie -efficiëntie van een lichtbron hangt in wezen af van zijn vermogen om elektrische energie om te zetten in lichte energie. Dit proces omvat fysische fysische mechanismen zoals energieconversie -efficiëntie en spectrale distributiekarakteristieken. Het werkingsprincipe van traditionele halogeenkoplampen is gebaseerd op luminescentie van thermische straling, die het wolfraambedrijf tot een hoog temperatuurstatus (meestal tot 2500-3000K) verwarmt door elektrische stroom, zodat het wolfraamfilament een continu spectrum uitzendt. Slechts een kleine hoeveelheid elektrische energie (ongeveer 5% - 10%) wordt echter tijdens dit proces omgezet in zichtbaar licht en de meeste resterende energie wordt gedissipeerd in de vorm van infraroodstraling (warmte -energie). Dit kenmerk met hoge warmteverlies maakt de lichtgevende werkzaamheid (lichtstroom geproduceerd per eenheid vermogen) van halogeen koplampen in het algemeen laag, in het algemeen in het bereik van 15 - 25 lm/w.
De 30W LED-koplamplamp met één bundel neemt een halfgeleider-licht-emitterend mechanisme aan, waarvan de kern het elektroluminescerende effect is van de PN-junctie. Wanneer de stroom door het halfgeleidermateriaal gaat, recombineren elektronen en gaten om energie af te geven en fotonen te genereren. De energieconversie van dit proces is directer, zonder de tussenliggende link van thermische straling. De foto -elektrische conversie -efficiëntie van moderne LED -chips kan 30% - 40% bereiken, en de overeenkomstige lichteffectiviteit ligt in het algemeen tussen 80 - 120 lm/w. Als een voorbeeld van 30 W als voorbeeld wordt gebruikt, kan een hoogwaardige LED-koplamplamp een lichtstroom van 2400-3600 lm produceren, terwijl een halogeenkoplamp van hetzelfde vermogen alleen een lichtstroom van 450-750 lm kan uitvoeren. Dit significante verschil in lichtconversie -efficiëntie bepaalt fundamenteel de hiërarchische kloof tussen de twee in termen van energie -efficiëntieprestaties.
Samenstelling van het energieverbruik en de impact van energie -efficiëntie van het thermische beheersysteem
De werkelijke energie -efficiëntieprestaties van de lichtbron worden niet alleen bepaald door de lichtefficiëntie van de lichtbron zelf, maar ook door de verdeling van het energieverbruik en het thermische beheermechanisme van het gehele verlichtingssysteem. Vanwege het extreem hoge warmteverlies van traditionele halogeenkoplampen moet een grote hoeveelheid warmte -energie die tijdens de werking wordt gegenereerd, worden afgevoerd door de natuurlijke warmtedissipatie van de lampbehuizing. Hoewel de thermische managementstructuur van halogeenlampen relatief eenvoudig is, vormt dit kenmerk met hoge warmte -generatie eigenlijk een verborgen energie -efficiëntie verlies - vooral wanneer het airconditioningsysteem voor voertuigen wordt uitgevoerd, kan de warmte die door de lamp wordt uitgezonden de belasting van de airconditioning in de auto verhogen, leidend tot een toename van het energieverbruik van het gehele voertuig. Bovendien zal de gloeidraad van de halogeenlamp geleidelijk sublimeren in een omgeving met een hoge temperatuur en worden wolfraamatomen op de binnenwand van de bol afgezet, wat resulteert in een afname van de lichttransmissie. Het fenomeen voor licht verval zal intensiveren met de verlenging van de gebruikstijd, die ook zijn werkelijke energie-efficiëntie bij langdurig gebruik zal verminderen.
Hoewel de foto-elektrische conversie-efficiëntie van de 30W LED-koplamp met één bundel hoog is, wordt er nog steeds wat energie vrijgegeven in de vorm van warmte, dus een bijpassend thermisch beheersysteem is vereist om de werktemperatuur van de chip te handhaven. Moderne LED-koplampen gebruiken meestal een composiet warmtedissipatiestructuur samengesteld uit koellichamen, thermisch geleidende siliconen en ventilatoren (sommige high-end producten). Hoewel het thermische beheersysteem zelf een kleine hoeveelheid elektriciteit verbruikt (bijvoorbeeld, het stroomverbruik van de ventilator is meestal ongeveer 1-3W), kan het efficiënte ontwerp van warmteafvoerafwijking de temperatuur van de LED-chip regelen in het ideale werkbereik van 60-80 ℃ om de verzwakking van lichte efficiëntie veroorzaakt door hoge temperatuur te voorkomen. Onderzoeksgegevens tonen aan dat onder redelijke omstandigheden van thermische beheer, de lichtbederfsnelheid van LED -koplampen na 3000 uur werking meestal minder dan 10% is, terwijl de lichtbederfsnelheid van halogeenlampen na dezelfde gebruikstijd meer dan 30% kan bereiken. Deze langdurige lichtefficiëntiestabiliteit stelt LED-koplampen in staat om gedurende hun hele levenscyclus meer consistente energie-efficiëntieprestaties te behouden, waardoor het werkelijke afname van het verlichtingseffect wordt vermeden en potentieel energieverspilling veroorzaakt door licht verval.
Verschillen in energie -efficiëntieprestaties in daadwerkelijke gebruiksscenario's
De werkelijke energie -efficiëntieprestaties van voertuigverlichtingssystemen moeten worden geëvalueerd in combinatie met verschillende gebruiksscenario's, omdat de werkstatus van de lichtbron onder verschillende werkomstandigheden rechtstreeks van invloed is op het energieverbruikniveau. Traditionele halogeenkoplampen kunnen snel volledige lichtuitgang bereiken tijdens de koude start, waardoor ze handig zijn in scenario's op korte termijn. Vanwege hun lage lichtefficiëntie en het genereren van hoge warmte, zullen ze echter een hoog energieverbruik blijven genereren wanneer ze lang continu worden gebruikt (zoals 's nachts rijden op snelwegen), en de continue toename van de lamptemperatuur kan de levensduur van de gloeidraad verkorten, waardoor de gebruikskosten verder worden verhoogd.
30W LED-lampen met één bundel kunnen ook snel de nominale lichtflux bereiken aan het begin van het opstarten, en hun responstijd is meestal minder dan 0,1 seconden, wat niet significant verschilt van halogeenlampen. In scenario's met frequente startstop en start-stop zoals stedelijke wegen, wordt het energie-efficiëntievoordeel van LED-koplampen voornamelijk weerspiegeld in de werking van het lage stroomverbruik-zelfs als het wordt uitgeschakeld en vervolgens opnieuw wordt ingeschakeld, is de schommelingen van het energieverbruik relatief klein. In langdurige verlichtingsscenario's zoals snelwegen is het energie-efficiëntievoordeel van LED-koplampen duidelijker: enerzijds kunnen de kenmerken van het hoge lichtefficiëntie 30W vermogen bieden om lichthelderheid te bieden die gelijkwaardig is aan traditionele 55W of zelfs 70 W halogeenlampen, waardoor de stroomvereisten direct worden verminderd; Aan de andere kant stelt het stabiele thermische beheersysteem het in staat om stabiele lichtefficiëntie tijdens langdurige werking te behouden, waardoor extra energieverbruik wordt vermeden veroorzaakt door vermogenscompensatie.
Het is vermeldenswaard dat de energie -efficiëntieprestaties van de twee bij extreme omgevingstemperaturen in verschillende mate zullen fluctueren. De lichtefficiëntie van traditionele halogeenlampen kan enigszins worden verbeterd in lage temperatuuromgevingen (zoals -20 ℃), maar de tolerantie van hoge temperatuur is slecht. Wanneer de omgevingstemperatuur hoger is dan 40 ℃ ℃ ℃, wordt de sublimatiesnelheid van de gloeidraad versneld en wordt het lichtbederf verergerd. De lichtefficiëntie van LED -koplampen wordt significanter beïnvloed door omgevingstemperatuur: in omgevingen op lage temperaturen neemt de voorwaartse spanning van LED -chips toe, wat kan leiden tot een lichte toename van het stroomverbruik, maar moderne aandrijfcircuits hebben meestal temperatuurcompensatiefuncties, die stroomverbruikschommelingen binnen 5%kunnen regelen; In omgevingen op hoge temperaturen, als een efficiënt thermisch beheersysteem de chiptemperatuur binnen een redelijk bereik kan regelen, kunnen de LED -koplampen nog steeds stabiele lichtopbrengst behouden, maar zodra de warmtedissipatie mislukt, is de chiptemperatuur hoger dan 100 ° C en kan de lichtefficiëntie sterk worden verzwakt. Daarom moet in de werkelijke vergelijkingen van energie-efficiëntie het aanpassingsvermogen van de omgevingsaanpassingsvermogen van LED-koplampen uitgebreid worden geëvalueerd in combinatie met het ontwerpniveau van hun thermische beheersystemen, en hoogwaardige LED-koplampen met één bundel kunnen meestal stabielere energie-efficiëntieprestaties binnen een breed temperatuurbereik behouden.
Langdurige energie-efficiëntie-economie en uitgebreide gebruikskosten
Een andere belangrijke dimensie van vergelijking van energie-efficiëntie is de economie bij langdurig gebruik, die meerdere factoren omvat, zoals energieverbruikkosten, onderhoudskosten en vervangingscyclus. Ervan uitgaande dat het voertuig 20.000 kilometer per jaar reist, en het aandeel van de nacht rijden is goed voor 30%, is de jaarlijkse verlichtingstijd ongeveer 200 uur (berekend met een gemiddelde snelheid van 60 km/u). De kracht van traditionele halogeenkoplampen is meestal 55 W en de lichtgevende efficiëntie wordt berekend bij 20 lm/W, en het jaarlijkse stroomverbruik is 55W x 200H = 11 kWh; Het jaarlijkse stroomverbruik van 30W LED-koplampen met één bundel wordt berekend op 100 lm/w en het jaarlijkse stroomverbruik is 30W x 200H = 6 kWh. Berekend tegen de residentiële elektriciteitsprijs van 0,6 yuan/kWh, kunnen LED -koplampen elektriciteitskosten besparen (11 - 6) × 0,6 = 3 yuan per jaar. Hoewel de besparingen klein lijken vanuit het perspectief van alleen elektriciteitskosten, zijn de algemene economische voordelen duidelijker bij het overwegen van andere kostenveranderingen die worden veroorzaakt door energie -efficiëntieverschillen.
In termen van onderhouds- en vervangingskosten is de gemiddelde levensduur van traditionele halogeenlampen ongeveer 500-1000 uur. Berekend bij 200 uur gebruik per jaar, moeten ze elke 2-5 jaar worden vervangen en de kosten van elke vervanging zijn ongeveer 20-50 yuan. De theoretische levensduur van een LED-koplamp van 30 W kan 30.000-50.000 uur bereiken. Bij normaal gebruik kan het meer dan 10 jaar aan de gebruiksbehoeften van het voertuig voldoen en is er bijna geen vervanging vereist. Bovendien kan de daling van het verlichtingseffect veroorzaakt door lichtbederf van halogeenlampen gebruikers ertoe aanzetten ze vooraf te vervangen, waardoor de onderhoudskosten verder worden verhoogd. Vanuit het perspectief van de hele levenscyclus kunnen de vervangingskosten van een voertuig worden gered door LED -koplampen te gebruiken tijdens zijn levensduur (berekend als 10 jaar), die, gecombineerd met de 30 yuan die wordt bespaard in elektriciteitsrekeningen, aanzienlijke voordelen heeft in uitgebreide energie -efficiëntie en economie.
Synergetische relatie tussen optische prestaties en energie -efficiëntie
De energie -efficiëntie van een lichtbron wordt niet alleen weerspiegeld in het energieverbruikniveau, maar de kwaliteit van de optische prestaties zal ook het werkelijke verlichtingseffect en de efficiëntie van het energieverbruik beïnvloeden. Vanwege de beperking van het lichtemitterende principe is de spectrale verdeling van traditionele halogeenkoplampen relatief breed, inclusief een grote hoeveelheid infrarood- en ultraviolette straling, terwijl de spectrale energieverdeling van het zichtbare lichtgedeelte relatief uniform is, maar mist gerichte spectrale optimalisatie. Dit full-spectrum karakteristiek maakt de lichte kleur van halogeenlampen geelachtig (kleurtemperatuur is ongeveer 2800-3200K). Hoewel de penetratie goed is, is de gebruikssnelheid van lichtstroom laag, vooral in het lichtdistributiesysteem, moet een grote hoeveelheid licht worden herverdeeld door reflectie en breking, en een bepaalde hoeveelheid licht energieverlies zal in het proces optreden.
De spectrale verdeling van 30W LED-koplampen met één bundel heeft een sterkere controleerbaarheid. Door de selectie van chipmaterialen en fosforen kan de kleurtemperatuur (meestal in het bereik van 4000-6500K) en spectrale energieverdeling nauwkeurig worden aangepast. Voor wegverlichtingbehoeften kunnen LED-koplampen bijvoorbeeld de blauwgroene lichtcomponenten in het golflengtebereik van 450-550 nm verbeteren, het vermogen van het menselijk oog om wegdetails te identificeren, te verbeteren en dus betere verlichtingseffecten te bereiken bij dezelfde lichtstroom. Bovendien is de lichtemissie -richting van LED, als een puntlichtbron, gemakkelijker te regelen. Met de precisie ontworpen optische lens en reflector kan de lichtflux worden geconcentreerd in het effectieve verlichtingsgebied (zoals het wegoppervlak en de stoep) om ongeldige lichtverstrooiing te verminderen. Testgegevens tonen aan dat het lichtgebruiktempo van een hoogwaardige LED-koplamp van een led-bundel van een hoge kwaliteit meer dan 85%kan bereiken, terwijl de lichtstroomgebruikssnelheid van een traditionele halogeenkoplamp meestal tussen 60%en 70%ligt. Dit optische prestatievoordeel stelt LED -koplampen in staat om hogere effectieve verlichtingseffecten te bereiken met een lager werkelijk vermogen, wat het voordeel van energie -efficiëntie weerspiegelt vanuit een ander perspectief.
