Úvod
Vzhledem k tomu, že se celosvětově zlepšují normy energetické účinnosti, očekává se, že trh s LED osvětlením v roce 2028 překročí $127,2 miliardy EUR.
V porovnání s tradičním osvětlením se LED systémy staly první volbou v komerčních a průmyslových oblastech díky svým výhodám 70% nižší spotřeby energie a 5krát delší životnosti. Výkonnost různých typů LED systémů se však výrazně liší a volba renovační technologie přímo ovlivňuje účinnost osvětlení a uživatelský zážitek. V tomto článku budou důkladně analyzovány základní rozdíly mezi systémy LED s osvětlením na okraji a s přímým osvětlením a systematicky rozebráno 8 hlavních renovačních technologií v kombinaci s autoritativními údaji a případy, aby byly odborníkům z praxe poskytnuty proveditelné strategie modernizace.
Osvětlení na okraji a přímé osvětlení: Rozdíly v základních technologiích a použitelných scénářích
- Srovnání konstrukce optické dráhy
Systém s okrajovým osvětlením se spoléhá na zdroj světla LED na okraji světlovodné desky, čímž se dosáhne rovnoměrného rozptylu světla na principu totálního vnitřního odrazu (TIR) (Obrázek 1), zatímco systém s přímým osvětlením promítá světlo přímo dolů skrze pole LED, čímž se sníží světelné ztráty o více než 30%.
Případ: Ultratenký televizor Samsung používá systém osvětlení na okrajích, aby dosáhl tloušťky 5 mm, zatímco osvětlení vysokého stropu v tělocvičnách obvykle používá přímé osvětlení, aby byla zajištěna intenzita světla.
- Analýza prostorové přizpůsobivosti
Tloušťku systému s okrajovým osvětlením lze stlačit na méně než 3 mm, což je vhodné pro ultratenké displeje a architektonické dekorativní osvětlení; systém s přímým osvětlením vyžaduje 10-20 cm prostoru pro rozptyl tepla, což je vhodnější pro sklady, továrny a další scény s vysokými nároky na osvětlení (obrázek 2).
- Rovnováha mezi energetickou účinností a náklady
Počáteční světelná účinnost systému s přímým osvětlením dosahuje 120 lm/W, ale je zapotřebí více jednotek LED; systém s osvětlením na okraji znovu využívá světelný zdroj prostřednictvím světlovodné desky, čímž se snižují náklady na materiál o 40%.
Technologie čoček: přesný skalpel pro řízení paprsků
- Konvexní transformace zaostření objektivu
- Boční osvětlení: Asférické čočky mohou zvýšit účinnost spojení světla na okraji 92% a snížit vnitřní rozptyl světlovodné desky.
- Přímé osvětlení: Čočka s mikroprizmatickou soustavou zužuje úhel paprsku ze 120° na 15°, což je vhodné pro vysoce přesné scény, jako jsou lampy bez stínu na operačním sále.
- Roztok pro rozptyl konkávních čoček: Systém direct-down s použitím akrylových konkávních čoček snižuje index oslnění UGR z 25 na 16, což odpovídá normě EU EN 12464-1 (obrázek 3).
Reflektor: levné řešení směrové optimalizace
- Zvýšení odrazu bočního světla od okraje
Parabolická odrazná miska může zvýšit míru využití světla LED s vysokým úhlem z 65% na 88% a zároveň snížit horké místo na čelní straně světlovodné desky (experimentální údaje viz tabulka 1).
- Konstrukce sekundárního rozvodu světla přímo dolů
Díky voštinovému odrazovému kelímku dosahuje rovnoměrnost světla (UI) hodnoty 0,85, což překračuje průmyslovou referenční hodnotu 0,7, a cena je pouze 1/3 objektivu TIR.
Optické prvky TIR: základní technologie přechodu na světelnou účinnost
- Systém rekuperace bočního rozptýleného světla Přizpůsobené čočky TIR mohou zachytit 80% unikajícího světla. Po kombinaci s filmem s kvantovými body se pokrytí barevného gamutu NTSC zvýší na 110%.
- Transformace kolimovaného světla přímo dolů Víceohniskový modul TIR dosahuje přesnosti řízení světla 5°±1° a byl použit v automobilových maticových světlometech (obrázek 4).
Reflektor: dvojí hra na efektivitu a estetiku
- Srovnání výkonu zrcadla a difuzního reflektoru
- Díky zrcadlovému hliníkovému reflektoru dosahuje světelný výkon systému bočního osvětlení 93 lm/W, ale je třeba jej sladit s 0,5mm ultratenkou světlovodnou deskou.
- Difuzní reflektor s keramickým povlakem dosahuje indexu podání barev Ra>95 v systému direct-down, který je vhodný pro osvětlení uměleckých galerií.
- Inovativní řešení pro polozrcadlový odraz Nano-imprinted gradientní reflexní fólie zlepšuje kontrast výrobků o 30% v maloobchodním osvětlení.
Difuzor: rovnováha mezi rovnoměrností a energetickou účinností
- Technologie mikrostrukturní difuzní fólie Díky prizmatické PET difuzní fólii dosahuje rovnoměrnost systému bočního světla 90% při zachování propustnosti 85% (obrázek 5).
- Optimalizace směšovací vzdálenosti přímo dolů Pokud je difuzor ≥1,5násobek vzdálenosti od LED, lze eliminovat 99% zrnitosti, což je vhodné pro flexibilní osvětlení v konferenčních místnostech.
Inteligentní řídicí systém: budoucí směr řízení energetické účinnosti
- Dynamické stmívání protokolem DALI
Systém přímého osvětlení v kombinaci s mikrovlnným radarem může realizovat osvětlení na vyžádání a ušetřit 45% energie (IEEE Internet of Things Journal, 2023).
- Technologie nastavitelného spektra
Systém s osvětlením na okrajích je vybaven LED RGBW a síťovým rozhraním Bluetooth Mesh, které umožňují plynulé nastavení teploty barev 2700K-6500K.
Tepelný management: základ dlouhodobé stability
- Technologie odvodu tepla z materiálu s fázovou změnou
Chladič na bázi grafenu snižuje teplotu spoje přímo osvětleného systému o 18 ℃ a prodlužuje životnost na 80 000 hodin (obrázek 6).
- Kompenzace tepelné roztažnosti světlovodné desky
Systém s osvětlením okrajů využívá voštinovou strukturu PMMA, která odolává extrémním podmínkám -30 ℃ ~ 85 ℃.
Závěr
Modernizace osvětlovacího systému LED musí sledovat technickou cestu "přizpůsobení scény → optický design → ověření energetické účinnosti" (obrázek 7). Experimentální údaje ukazují, že komplexní aplikace řešení transformace čočka + TIR + inteligentní řízení může snížit spotřebu energie osvětlení komerčních prostor o 62% a zkrátit cyklus návratnosti investice na 1,8 roku. S vyspělostí technologie Mini/Micro LED se budou systémy LED v budoucnu vyvíjet směrem k modularizaci a inteligenci. Odborníci z praxe by měli i nadále věnovat pozornost aktualizaci norem, jako je IEC 62722-2, aby našli nejlepší rovnováhu mezi technologickými inovacemi a dodržováním předpisů.