Az autóipari világítási rendszerek fejlesztési folyamatában a fényforrás -technológia iterációja mindig az alapcélok, például az energiahatékonyság javítása, a teljesítmény optimalizálása és a megbízhatóság javítása körül forog. Mint az egyik jelenlegi mainstream világítási megoldás, 30W-os egynyalábú LED fényszóró izzók szignifikáns különbségeket mutat az energiahatékonysági teljesítményben a hagyományos halogén fényszórókhoz képest. Ez a különbség nemcsak az alapvető fotoelektromos konverziós hatékonysági szinten tükröződik, hanem több dimenzióra is kiterjed, mint például a tényleges munkaerő -hatékonyság, az energiafogyasztás eloszlása és a teljes világítási rendszer átfogó felhasználási költségei.
A fényforrás alapvető energiahatékonysági mechanizmusa és a fényhatékonyság átalakításának különbsége
A fényforrás energiahatékonysága lényegében attól függ, hogy képes -e az elektromos energiát fényenergiává alakítani. Ez a folyamat magában foglalja az alapvető fizikai mechanizmusokat, például az energiakonverzió hatékonyságát és a spektrális eloszlási jellemzőket. A hagyományos halogén fényszórók működési elve a termikus sugárzási lumineszcencián alapul, amely a volfrámszilárdát magas hőmérsékleten (általában 2500-3000K-ig) melegíti az elektromos áramon keresztül, így a volfrámszál folyamatos spektrumot bocsát ki. Ugyanakkor csak egy kis mennyiségű elektromos energiát (kb. 5% - 10%) alakítanak át látható fényré ezen a folyamat során, és a fennmaradó energia nagy részét infravörös sugárzás (hőenergia) formájában eloszlatják. Ez a nagy hőveszteség -jellemzővé teszi a halogén fényszórók fényes hatékonyságát (az egységenként előállított fényvirág) általában alacsony, általában 15-25 lm/W tartományban.
A 30 W-os egynyalábú LED-es fényszóró félvezető fénykibocsátó mechanizmust alkalmaz, amelynek magja a PN csomópont elektrolumineszcens hatása. Amikor az áram áthalad a félvezető anyagon, az elektronok és lyukak rekombinálnak az energia felszabadításához és a fotonok előállításához. Ennek a folyamatnak az energiaátalakítása közvetlenebb, a termikus sugárzás közbenső összeköttetése nélkül. A modern LED -es chipek fotoelektromos konverziós hatékonysága elérheti a 30% - 40% -ot, és a megfelelő ragyogó hatékonyság általában 80 - 120 lm/W között van. A 30W-os energiát tekintve egy kiváló minőségű LED-es fényszóró 2400-3600 lm fényű fényt eredményezhet, míg az azonos teljesítményű halogén fényszóró csak 450-750 lm fényvilágot eredményezhet. A fénykonverziós hatékonyság ez a szignifikáns különbség alapvetően meghatározza a kettő közötti hierarchikus rést az energiahatékonysági teljesítmény szempontjából.
Energiafogyasztási összetétel és energiahatékonysági hatása a termálkezelő rendszernek
A fényforrás tényleges energiahatékonysági teljesítményét nemcsak maga a fényforrás fényhatékonysága határozza meg, hanem a teljes világítási rendszer energiafogyasztási eloszlása és a termálkezelési mechanizmus is. A hagyományos halogén fényszórók rendkívül magas hővesztesége miatt a működés közben nagy mennyiségű hőenergiát kell eloszlatni a lámpaház természetes hőeloszlása révén. Noha a halogén lámpák hőgazdálkodási struktúrája viszonylag egyszerű, ez a magas hőtermelő tulajdonság valójában rejtett energiahatékonysági veszteséget okoz - különösen akkor, ha a jármű légkondicionáló rendszere fut, a lámpa által kibocsátott hő növelheti az autó légkondicionálásának terhelését, közvetett módon az egész jármű energiafogyasztásának növekedéséhez. Ezenkívül a halogén lámpa izolálása fokozatosan szublimálódik magas hőmérsékleti környezetben, és a volfrámatomok lerakódnak az izzó belső falán, ami a fényáteresztőképesség csökkenését eredményezi. A könnyű hanyatlás jelensége fokozódik a felhasználási idő meghosszabbításával, ami hosszú távú használat során csökkenti a tényleges energiahatékonyságát.
Noha a 30 W-os, egysugárzó LED fényszóró-izzó fotoelektromos konverziós hatékonysága magas, bizonyos energia továbbra is felszabadul hő formájában, tehát a chip működési hőmérsékletének fenntartásához megfelelő hőkezelő rendszerre van szükség. A modern LED-es fényszórók általában egy kompozit hőeloszlású struktúrát használnak, amely hővezetékekből, hővezetőképes szilikonból és ventilátorokból (néhány csúcskategóriás termékből) áll. Noha maga a termálkezelő rendszer kis mennyiségű villamos energiát fogyaszt (például a ventilátor energiafogyasztása általában 1-3W körül van), a hatékony hőelvezetés kialakítása szabályozhatja a LED-es chip hőmérsékletét a 60-80 ℃ ideális működési tartományban, hogy elkerülje a magas hőmérséklet által okozott fényhatékonysági csillapítást. A kutatási adatok azt mutatják, hogy ésszerű hőgazdálkodási körülmények között a LED -es fényszórók könnyű bomlási sebessége 3000 órás működési idő után általában kevesebb, mint 10%, míg a halogén lámpák könnyű bomlási sebessége több mint 30% -ot érhet el ugyanazon felhasználási idő után. Ez a hosszú távú fényhatékonysági stabilitás lehetővé teszi a LED-es fényszórók számára, hogy az életciklusuk során következetesebb energiahatékonysági teljesítményt tartsanak fenn, elkerülve a fénycsökkenés által okozott potenciális energiahulladékot.
Az energiahatékonysági teljesítmény különbségei a tényleges felhasználási forgatókönyvekben
A járművilágítási rendszerek tényleges energiahatékonysági teljesítményét különböző felhasználási forgatókönyvekkel kombinálva kell kiértékelni, mivel a fényforrás működési állapota különböző munkakörülmények között közvetlenül befolyásolja annak energiafogyasztási szintjét. A hagyományos halogén fényszórók gyorsan elérhetik a teljes fényteljesítményt a hideg kezdés során, ami a rövid távú felhasználási forgatókönyvekben kényelmessé teszi őket. Ugyanakkor gyenge fényhatékonyságuk és magas hőtermelésük miatt továbbra is nagy energiafogyasztást generálnak, ha hosszú ideig folyamatosan használják (például éjszakai autópályák vezetését), és a lámpa hőmérsékletének folyamatos növekedése lerövidítheti az izzószál élettartamát, tovább növelve a felhasználási költségeket.
A 30W-os egynyalábú LED-es fényszórók szintén gyorsan elérhetik a besorolt fénysugárzást az indítás elején, és válaszidejük általában kevesebb, mint 0,1 másodperc, ami nem különbözik szignifikánsan a halogén lámpáktól. A gyakorló forgatókönyvekben, amelyek gyakori induló-stop és start-stop, például a városi utak, a LED-es fényszórók energiahatékonysági előnye elsősorban az alacsony energiafogyasztási művelet során tükröződik-még akkor is, ha ki van kapcsolva, majd újra bekapcsolják, az energiafogyasztás ingadozása viszonylag kicsi. A hosszú távú világítási forgatókönyvekben, mint például az autópályák, a LED-es fényszórók energiahatékonysági előnye nyilvánvalóbb: egyrészt a magas fényhatékonysági jellemzők lehetővé teszik a 30W teljesítményt, hogy a hagyományos 55W vagy akár a 70 W-os halogén lámpákkal egyenértékű világítási fényerő biztosítsa, közvetlenül csökkentve az energiaigényt; Másrészt a stabil hőgazdálkodási rendszer lehetővé teszi a stabil fényhatékonyság fenntartását a hosszú távú működés során, elkerülve az energiaellátás által okozott kiegészítő energiafogyasztást.
Érdemes megjegyezni, hogy szélsőséges környezeti hőmérsékleten a kettő energiahatékonysági teljesítménye eltérő mértékben ingadozik. A hagyományos halogén lámpák fényhatékonysága alacsony hőmérsékleten (például -20 ℃) kissé javulhat, de magas hőmérsékleti toleranciája gyenge. Ha a környezeti hőmérséklet meghaladja a 40 ℃ -t, akkor az izzószál szublimációs sebessége felgyorsul, és a fénycsökkenés súlyosbodik. A LED -es fényszórók fényhatékonyságát a környezeti hőmérséklet szignifikánsan befolyásolja: alacsony hőmérsékletű környezetben a LED -chipek előremenő feszültsége növekszik, ami az energiafogyasztás enyhe növekedéséhez vezethet, de a modern meghajtó áramkörök általában rendelkeznek hőmérsékleti kompenzációs funkciókkal, amelyek az energiafogyasztás ingadozásait 5%-on belül szabályozhatják; Magas hőmérsékletű környezetben, ha egy hatékony hőkezelő rendszer ésszerű tartományon belül képes szabályozni a chip hőmérsékletét, akkor a LED fényszórók továbbra is fenntarthatják a stabil fényteljesítményt, de ha a hőeloszlás meghibásodik, a chip hőmérséklete meghaladja a 100 ° C -ot, és a fényhatékonyság nagymértékben csillapítható. Ezért a tényleges energiahatékonysági összehasonlítások során a LED-es fényszórók környezeti alkalmazkodóképességét átfogóan kell értékelni a termálkezelő rendszerek tervezési szintjével kombinálva, és a kiváló minőségű, 30 W-os egynyalábú LED-es fényszórók általában stabilabb energiahatékonysági teljesítményt tarthatnak a széles hőmérsékleti tartományon belül.
Hosszú távú energiahatékonysági gazdaság és átfogó felhasználási költségek
Az energiahatékonyság-összehasonlítás másik fontos dimenziója a hosszú távú használatban a gazdaság, amely több tényezőt foglal magában, például az energiafogyasztási költségeket, a karbantartási költségeket és a pótlási ciklust. Feltételezve, hogy a jármű évente 20 000 kilométerre halad, és az éjszakai vezetés aránya 30%-ot tesz ki, az éves világítási idő körülbelül 200 óra (átlagosan 60 km/h sebességgel számítva). A hagyományos halogén fényszórók ereje általában 55 W, és a fény hatékonyságát 20 lm/W -nál számolják, és az éves energiafogyasztás 55W × 200h = 11 kWh; A 30 W-os LED-es fényszórók éves energiafogyasztását 100 lm/W-nál számolják, és az éves energiafogyasztás 30W × 200h = 6 kWh. A LED -es fényszórók a LED -es fényszórók a LED -es fényszórók megtakaríthatják a villamosenergia -költségeket (11 - 6) × 0,6 = 3 jüan évente. Noha a megtakarítás önmagában a villamosenergia -költségek szempontjából kicsi, az általános gazdasági előnyök nyilvánvalóbbak, ha figyelembe vesszük az energiahatékonysági különbségek által okozott egyéb költségváltozásokat.
A karbantartás és a csere költségei szempontjából a hagyományos halogén lámpák átlagos élettartama körülbelül 500-1000 óra. Az évente 200 órás felhasználáskor kiszámítva őket 2-5 évenként cserélni kell, és az egyes csere költségei körülbelül 20-50 jüan. A 30 W-os, egysugárú LED-es fényszóró elméleti élettartama elérheti a 30 000-50 000 órát. Normál használat esetén több mint 10 éve kielégítheti a jármű felhasználási igényeit, és szinte nincs szükség cserére. Ezenkívül a halogén lámpák könnyű bomlása által okozott világítási hatás csökkenése arra késztetheti a felhasználókat, hogy előre helyettesítsék őket, tovább növelve a karbantartási költségeket. A teljes életciklus szempontjából a jármű cseréjének költségeit LED -es fényszórók használatával lehet megmenteni a szolgálati élettartam alatt (10 évként kiszámítva), amely a villamosenergia -számlákban megtakarított 30 jüantel kombinálva jelentős előnyökkel jár az átfogó energiahatékonyság és a gazdaság szempontjából.
Szinergetikus kapcsolat az optikai teljesítmény és az energiahatékonyság között
A fényforrás energiahatékonysága nemcsak tükrözi az energiafogyasztási szintet, hanem optikai teljesítményének minősége is befolyásolja a tényleges világítási hatást és az energiafelhasználás hatékonyságát is. A fénykibocsátó elv korlátozása miatt a hagyományos halogén fényszórók spektrális eloszlása viszonylag széles, ideértve az infravörös és ultraibolya sugárzást is, míg a látható fényrész spektrális energia-eloszlása viszonylag egységes, de nincs célzott spektrális optimalizálás. Ez a teljes spektrumú tulajdonság a halogén lámpák világos színét sárgássá teszi (a színhőmérséklet körülbelül 2800-3200K). Noha a penetráció jó, a fényvonás felhasználási sebessége alacsony, különösen a fényelosztó rendszerben, nagy mennyiségű fényt kell elosztani a reflexió és a refrakció révén, és a folyamat során bizonyos mennyiségű fényenergia -veszteség történik.
A 30 W-os, egysugárú LED-es fényszórók spektrális eloszlása erősebb kontrollálhatóságot mutat. A chip-anyagok és foszforok kiválasztásával a színhőmérséklet (általában 4000-6500K tartományban) és a spektrális energiaeloszlás pontosan beállítható. Például a közúti megvilágítási igényekhez a LED fényszórók javíthatják a kék-zöld fénykomponenseket a 450-550 nm hullámhossz-tartományban, javíthatják az emberi szem képességét az út részleteinek azonosítására, és így jobb világítási hatásokat érhetnek el ugyanabban a ragyogó fluxusban. Ezen túlmenően, mint egy pont fényforrás, a LED fénykibocsátási iránya könnyebben ellenőrizhető. A precíziósan megtervezett optikai lencsével és reflektorral a fényáram a tényleges világítási területre (például az útfelületre és a járdaszegélyre) koncentrálható az érvénytelen fényszórás csökkentése érdekében. A tesztadatok azt mutatják, hogy a kiváló minőségű, 30 W-os, egysugárú LED-es fényszóró fényfluxus-felhasználási sebessége több mint 85%-ot érhet el, míg a hagyományos halogén fényszóró fényáramlási sebessége általában 60%és 70%között van. Ez az optikai teljesítmény előnye lehetővé teszi a LED fényszórók számára, hogy magasabb hatékonyságú fényhatásokat érjenek el alacsonyabb tényleges teljesítmény mellett, tükrözve annak energiahatékonysági előnyeit egy másik szempontból.
