Einführung
Da sich die weltweiten Energieeffizienzstandards verbessern, wird erwartet, dass der Markt für LED-Beleuchtung im Jahr 2028 $127,2 Milliarden übersteigen wird.
Im Vergleich zu herkömmlichen Beleuchtungssystemen sind LED-Systeme aufgrund ihres geringeren Energieverbrauchs und ihrer fünfmal längeren Lebensdauer zur ersten Wahl im gewerblichen und industriellen Bereich geworden. Die Leistung der verschiedenen Arten von LED-Systemen variiert jedoch erheblich, und die Wahl der Renovierungstechnologie wirkt sich direkt auf die Beleuchtungseffizienz und das Benutzererlebnis aus. In diesem Artikel werden die Hauptunterschiede zwischen kantenbeleuchteten und direkt beleuchteten LED-Systemen eingehend analysiert und die 8 wichtigsten Renovierungstechnologien systematisch zerlegt, kombiniert mit maßgeblichen Daten und Fallbeispielen, um Praktikern praktikable Aufrüstungsstrategien zu bieten.
Kantenbeleuchtung und Direktbeleuchtung: Unterschiede in den zugrundeliegenden Technologien und Anwendungsszenarien
- Vergleich der Gestaltung des optischen Weges
Das kantenbeleuchtete System basiert auf der LED-Lichtquelle am Rand der Lichtleiterplatte, um eine gleichmäßige Lichtstreuung durch das Prinzip der internen Totalreflexion (TIR) zu erreichen (Abbildung 1), während das direkt beleuchtete System das Licht direkt nach unten durch das LED-Array projiziert und den Lichtverlust um mehr als 30% reduziert.
Fall: Der ultradünne Fernseher von Samsung verwendet ein System mit Kantenbeleuchtung, um eine Dicke von 5 mm zu erreichen, während die Deckenbeleuchtung in Sporthallen in der Regel direkt beleuchtet ist, um die Lichtintensität zu gewährleisten.
- Analyse der räumlichen Anpassungsfähigkeit
Die Dicke des kantenbeleuchteten Systems kann auf weniger als 3 mm komprimiert werden, was für ultradünne Displays und architektonische dekorative Beleuchtung geeignet ist; das direkt beleuchtete System benötigt 10-20 cm Platz für die Wärmeableitung, was für Lagerhäuser, Fabriken und andere Szenen mit hohem Beleuchtungsbedarf besser geeignet ist (Abbildung 2).
- Gleichgewicht zwischen Energieeffizienz und Kosten
Die anfängliche Lichtausbeute des direkt beleuchteten Systems erreicht 120 lm/W, aber es werden mehr LED-Einheiten benötigt; beim kantenbeleuchteten System wird die Lichtquelle durch die Lichtleiterplatte wiederverwendet, wodurch die Materialkosten um 40% reduziert werden.
Linsentechnologie: ein präzises Skalpell für die Strahlensteuerung
- Konvexe Linsenfokussierungstransformation
- Seitlich beleuchtete: Asphärische Linsen können die Effizienz der Randlichtkopplung auf 92% erhöhen und die interne Streuung der Lichtleiterplatte reduzieren.
- Direkt beleuchtet: Die Mikroprismen-Array-Linse verkleinert den Abstrahlwinkel von 120° auf 15°, was sich für hochpräzise Szenen wie schattenfreie Lampen im Operationssaal eignet.
- Diffusionslösung für konkave Linsen: Das Direct-Down-System mit konkaven Acrylgläsern reduziert den Blendungsindex UGR von 25 auf 16, was der EU-Norm EN 12464-1 entspricht (Abbildung 3).
Reflektorbecher: kostengünstige Lösung zur Richtungsoptimierung
- Verstärkung der Kantenreflexion des Seitenlichts
Der parabolische Reflektorbecher kann die Nutzungsrate des LED-Hochwinkellichts von 65% auf 88% erhöhen und gleichzeitig den Hot Spot an der Endfläche der Lichtleiterplatte reduzieren (siehe Tabelle 1 für experimentelle Daten).
- Direkt nach unten gerichtete sekundäre Lichtverteilung
Durch den wabenförmigen Reflektorbecher erreicht die Lichtgleichmäßigkeit (UI) 0,85 und übertrifft damit den Industriestandard von 0,7, und die Kosten betragen nur 1/3 der TIR-Linse.
Optische TIR-Elemente: die Schlüsseltechnologie für den Übergang zur Lichteffizienz
- System zur Rückgewinnung von Streulicht im Seitenlicht Maßgeschneiderte TIR-Linsen können 80% des austretenden Lichts einfangen. Nach der Kombination mit einem Quantenpunktfilm erhöht sich die Abdeckung des NTSC-Farbraums auf 110%.
- Direkt-abwärts kollimierte Lichttransformation Das Multifokus-TIR-Modul erreicht eine Strahlsteuerungsgenauigkeit von 5°±1° und wurde in Kfz-Matrixscheinwerfern eingesetzt (Abbildung 4).
Reflektor: ein doppeltes Spiel aus Effizienz und Ästhetik
- Vergleich der Leistung von Spiegeln und diffusen Reflektoren
- Durch den Spiegelaluminiumreflektor erreicht das Seitenlichtsystem eine Lichtausbeute von 93 lm/W, muss aber mit einer 0,5 mm dünnen Lichtleiterplatte kombiniert werden.
- Der keramikbeschichtete diffuse Reflektor erreicht einen Farbwiedergabeindex von Ra>95 im Direct-Down-System und eignet sich für die Beleuchtung von Kunstgalerien.
- Innovative Lösung für Halbspiegelreflexion Eine nano-gedruckte reflektierende Folie mit Farbverlauf verbessert den Produktkontrast um 30% in der Einzelhandelsbeleuchtung.
Diffusor: Balanceakt zwischen Gleichmäßigkeit und Energieeffizienz
- Mikrostruktur-Diffusorfolien-Technologie Mit der prismatischen PET-Diffusorfolie erreicht das Seitenlichtsystem eine Gleichmäßigkeit von 90%, während die Lichtdurchlässigkeit bei 85% bleibt (Abbildung 5).
- Optimierung des Mischabstands bei direkter Abwärtsbewegung Wenn der Diffusor ≥1,5 mal so weit von der LED entfernt ist, kann 99% der Körnigkeit eliminiert werden, was geeignet ist für flexible Beleuchtung in Konferenzräumen.
Intelligente Steuerungssysteme: die Zukunft des Energieeffizienzmanagements
- DALI-Protokoll dynamisches Dimmen
Das mit dem Mikrowellenradar kombinierte Direktbeleuchtungssystem kann eine bedarfsgerechte Beleuchtung realisieren und 45% an Energie einsparen (IEEE Internet of Things Journal, 2023).
- Spektrum einstellbare Technologie
Das kantenbeleuchtete System ist mit RGBW-LED und Bluetooth Mesh Networking ausgestattet, um eine stufenlose Einstellung der Farbtemperatur von 2700K-6500K zu erreichen.
Wärmemanagement: der Grundstein für langfristige Stabilität
- Technologie zur Wärmeableitung aus Phasenwechselmaterialien
Der Kühlkörper auf Graphenbasis reduziert die Sperrschichttemperatur des direkt beleuchteten Systems um 18℃ und verlängert die Lebensdauer auf 80.000 Stunden (Abbildung 6).
- Kompensation der Wärmeausdehnung der Lichtleiterplatte
Das kantenbeleuchtete System verwendet eine wabenförmige PMMA-Struktur, die extremen Umgebungsbedingungen von -30℃~85℃ standhält.
Schlussfolgerung
Die Aufrüstung des LED-Beleuchtungssystems muss dem technischen Pfad "Szenenanpassung → optisches Design → Überprüfung der Energieeffizienz" folgen (Abbildung 7). Experimentelle Daten zeigen, dass die umfassende Anwendung von Linsen-, TIR- und intelligenten Steuerungslösungen den Energieverbrauch der Beleuchtung von Geschäftsräumen um 62% reduzieren und den Investitionszyklus auf 1,8 Jahre verkürzen kann. Mit der Reife der Mini/Micro-LED-Technologie werden sich LED-Systeme in Zukunft in Richtung Modularisierung und Intelligenz entwickeln. Praktiker sollten weiterhin auf die Aktualisierung von Normen wie IEC 62722-2 achten, um das beste Gleichgewicht zwischen technologischer Innovation und Konformität zu finden.