ไดโอดเปล่งแสง (LED) ได้ปฏิวัติแสงแบบดั้งเดิม โดยประสิทธิภาพการส่องสว่างที่โดดเด่นเป็นข้อได้เปรียบหลัก ในฐานะที่เป็นตัวบ่งชี้สําคัญของความสามารถของ LED ในการแปลงพลังงานไฟฟ้าเป็นแสงที่มองเห็นได้ประสิทธิภาพการส่องสว่างจะกําหนดความสว่างของแสงการใช้พลังงานและคุณค่าด้านสิ่งแวดล้อมโดยตรงซึ่งทําหน้าที่เป็นรากฐานที่สําคัญในการทําความเข้าใจประโยชน์ในการประหยัดพลังงานของ LED
I. ประสิทธิภาพการส่องสว่างของ LED คืออะไร?
ประสิทธิภาพการส่องสว่างของ LED วัดเป็นลูเมนต่อวัตต์ (lm/W); ค่าที่สูงขึ้นบ่งบอกถึงการใช้พลังงานที่แข็งแกร่งขึ้น หลอดไส้แบบดั้งเดิมมีเพียง 10-20 ลูเมน/วัตต์ หลอดฟลูออเรสเซนต์ 50-80 ลูเมน/วัตต์ ในขณะที่ไฟ LED เชิงพาณิชย์ที่ผลิตจํานวนมากมี 100-150 ลูเมน/วัตต์ โดยมีผลิตภัณฑ์ระดับไฮเอนด์เกิน 200 ลูเมน/วัตต์ ให้ศักยภาพในการประหยัดพลังงานมากกว่า 50% การประเมินประสิทธิภาพการส่องสว่างที่ครอบคลุมยังต้องอ้างอิงประสิทธิภาพควอนตัมภายนอก (EQE) และประสิทธิภาพปลั๊กผนัง (WPE) เพื่อสะท้อนประสิทธิภาพแสงอย่างเต็มที่
ครั้งที่สอง ปัจจัยสําคัญที่ส่งผลต่อประสิทธิภาพการส่องสว่างของ LED
ประสิทธิภาพการส่องสว่างของ LED ได้รับอิทธิพลจากหลายปัจจัย โดยมีสามประเด็นหลัก:
1. ชิปและวัสดุ
ชิปเป็นแกนหลักของการปล่อยแสง คุณภาพผลึกของวัสดุที่ใช้แกลเลียมไนไตรด์ (GaN) กระแสหลักเป็นตัวกําหนดขีดจํากัดสูงสุดของประสิทธิภาพการส่องสว่างโดยตรง เนื่องจากข้อบกพร่องทําให้เกิดการสูญเสียพลังงาน นอกจากนี้ ขนาดชิปและโครงสร้างหลุมควอนตัมยังส่งผลต่อประสิทธิภาพการส่องสว่างอีกด้วย
2. บรรจุภัณฑ์และการออกแบบออปติคัล
บรรจุภัณฑ์มีจุดมุ่งหมายเพื่อลดการสูญเสียโฟตอน กาวบรรจุภัณฑ์ที่มีดัชนีการหักเหของแสงสูงและโครงสร้างที่ปรับให้เหมาะสมสามารถปรับปรุงอัตราการสกัดโฟตอนได้ สําหรับ LED สีขาว ประสิทธิภาพของสารเรืองแสงเป็นสิ่งสําคัญ สารเรืองแสงคุณภาพต่ําทําให้แสงสลายตัวอย่างรวดเร็วและประสิทธิภาพการส่องสว่างต่ํา
3. การกระจายความร้อนและสภาพแวดล้อมในการทํางาน
70%-80% ของพลังงานไฟฟ้าของ LED จะถูกแปลงเป็นความร้อน อุณหภูมิทางแยกที่เพิ่มขึ้นจะลดประสิทธิภาพการส่องสว่างลงอย่างมากและเร่งการเสื่อมสภาพดังนั้นการออกแบบการกระจายความร้อนที่มีประสิทธิภาพจึงเป็นกุญแจสําคัญในการรักษาประสิทธิภาพสูง กระแสไฟและแรงดันไฟฟ้าในการทํางานที่ไม่เสถียรยังส่งผลต่อประสิทธิภาพการส่องสว่าง
III. เทคโนโลยีและแนวโน้มในการปรับปรุงประสิทธิภาพการส่องสว่าง
ประสิทธิภาพการส่องสว่างของ LED กําลังเข้าใกล้ขีดจํากัดทางทฤษฎีที่ 250-300 ลูเมน/วัตต์ เทคโนโลยีการปรับปรุงมุ่งเน้นไปที่สามด้าน: การปรับคุณภาพของคริสตัลให้เหมาะสมและโครงสร้างหลุมควอนตัมในระดับวัสดุ ใช้บรรจุภัณฑ์แบบบูรณาการ COB และการเคลือบนาโนในระดับบรรจุภัณฑ์ และรวมไดรเวอร์อัจฉริยะเพื่อปรับสภาพการทํางานเพื่อประสิทธิภาพสูงสุด การพัฒนาในอนาคตจะมุ่งเน้นไปที่การเพิ่มประสิทธิภาพ คุณภาพแสง และความน่าเชื่อถือที่ประสานกัน โดยปรับให้เข้ากับเทคโนโลยี Mini/Micro LED
IV. มูลค่าการใช้งานของ LED ประสิทธิภาพสูง
ค่านิยมหลักของประสิทธิภาพการส่องสว่างสูงอยู่ที่การประหยัดพลังงานและต้นทุน สําหรับไฟถนนในเขตเทศบาล ไฟ LED ประสิทธิภาพสูงสามารถลดพลังงานจาก 250W (หลอดโซเดียมแรงดันสูงแบบดั้งเดิม) เหลือต่ํากว่า 100W ช่วยประหยัดได้มากกว่า 1,000 กิโลวัตต์ชั่วโมงต่อหลอดต่อปี ในไฟบ้านและเชิงพาณิชย์ พวกเขาลดค่าไฟฟ้าและค่าบํารุงรักษา นอกจากนี้ พวกเขายังขยายสถานการณ์แสงสว่างไปยังสาขาอุตสาหกรรม พืชสวน และการแพทย์ ซึ่งขับเคลื่อนการอัปเกรดสีเขียวในอุตสาหกรรมต่างๆ
บทสรุป
การปรับปรุงประสิทธิภาพการส่องสว่างของ LED เป็นผลมาจากการบูรณาการของอุตสาหกรรมเซมิคอนดักเตอร์และแสงสว่าง ซึ่งทําหน้าที่เป็นการสนับสนุนที่สําคัญสําหรับการอนุรักษ์พลังงานและการลดการปล่อยมลพิษทั่วโลก ในอนาคตในขณะที่ยังคงประสิทธิภาพสูง LED จะได้รับการอัปเกรดที่ครอบคลุมในด้านคุณภาพแสงและความชาญฉลาดนําประสบการณ์แสงที่มีประสิทธิภาพและเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมมากขึ้น
