Введение
По мере повышения мировых стандартов энергоэффективности ожидается, что в 2028 году объем рынка светодиодного освещения превысит $127,2 млрд.
По сравнению с традиционным освещением, светодиодные системы стали первым выбором в коммерческих и промышленных областях благодаря их преимуществам: более низкому энергопотреблению и в 5 раз большему сроку службы. Однако производительность различных типов светодиодных систем существенно различается, и выбор технологии обновления напрямую влияет на эффективность освещения и удобство использования. В этой статье будет проведен глубокий анализ основных различий между светодиодными системами с краевой и прямой подсветкой, а также систематический разбор 8 основных технологий обновления, в сочетании с авторитетными данными и примерами, чтобы предоставить практикам осуществимые стратегии обновления.
Подсветка по краям и прямая подсветка: Различия в базовых технологиях и применимых сценариях
- Сравнение конструкции оптического тракта
Система с краевой подсветкой опирается на светодиодный источник света на краю световодной пластины для достижения равномерного рассеивания света по принципу полного внутреннего отражения (TIR) (рис. 1), а система с прямой подсветкой проецирует свет непосредственно вниз через светодиодную матрицу, снижая потери света более чем на 30%.
Дело: В ультратонких телевизорах Samsung используется система подсветки по краям, что позволяет достичь толщины в 5 мм, а для освещения высоких потолков в спортивных залах обычно используется конструкция с прямой подсветкой, обеспечивающая интенсивность света.
- Анализ пространственной адаптивности
Толщина системы с краевой подсветкой может быть уменьшена до менее 3 мм, что подходит для ультратонких дисплеев и архитектурно-декоративного освещения; система с прямой подсветкой требует 10-20 см пространства для отвода тепла, что больше подходит для складов, заводов и других сцен с высокой яркостью (рис. 2).
- Баланс между энергоэффективностью и стоимостью
Начальная световая эффективность системы прямого освещения достигает 120 лм/Вт, но требуется больше светодиодов; система краевого освещения повторно использует источник света через световодную пластину, снижая стоимость материала на 40%.
Технология линз: точный скальпель для управления лучом
- Преобразование фокусировки выпуклой линзы
- Боковая подсветка: Асферические линзы могут увеличить эффективность краевой световой связи до 92% и уменьшить внутреннее рассеяние световодной пластины.
- Прямое освещение: Линза из массива микропризм сужает угол луча со 120° до 15°, что подходит для высокоточных сцен, таких как бестеневые лампы в операционной.
- Диффузионный раствор для вогнутых линз: Система прямого опускания с использованием акриловых вогнутых линз снижает индекс ослепления UGR с 25 до 16, что соответствует стандарту ЕС EN 12464-1 (рис. 3).
Чашка отражателя: недорогое решение для оптимизации направленности
- Усиление краевого отражения бокового света
Чашка с параболическим отражателем позволяет увеличить коэффициент использования светодиодного света под большим углом с 65% до 88%, уменьшая при этом горячее пятно на торцевой поверхности световодной пластины (экспериментальные данные см. в таблице 1).
- Распределение вторичного света прямо вниз
Благодаря сотовому отражателю равномерность освещения (UI) достигает 0,85, превышая отраслевой стандарт 0,7, а стоимость составляет всего 1/3 от стоимости TIR-линзы.
МДП-оптические элементы: основная технология перехода к эффективности света
- Система рекуперации рассеянного света боковых фар Индивидуальные TIR-линзы способны улавливать 80% уходящего света. После совмещения с пленкой с квантовыми точками охват цветовой гаммы NTSC увеличивается до 110%.
- Прямое преобразование коллимированного света вниз Мультифокусный МДП-модуль обеспечивает точность управления лучом 5°±1° и применяется в матричных автомобильных фарах (рис. 4).
Рефлектор: двойная игра в эффективность и эстетику
- Сравнение характеристик зеркала и диффузного отражателя
- Благодаря зеркальному алюминиевому отражателю эффективность светового потока системы бокового освещения достигает 93 лм/Вт, но его необходимо согласовывать с 0,5 мм ультратонкой световодной пластиной.
- Диффузный отражатель с керамическим покрытием достигает индекса цветопередачи Ra>95 в системе прямого падения, подходящей для освещения художественных галерей.
- Инновационное решение для полузеркального отражения Градиентная светоотражающая пленка с нанопечатью улучшает контрастность товара на 30% при освещении в розничной торговле.
Диффузор: баланс между равномерностью и энергоэффективностью
- Технология диффузионной пленки с микроструктурой Призматическая рассеивающая пленка PET позволяет достичь равномерности системы бокового освещения 90%, сохраняя при этом коэффициент пропускания 85% (рис. 5).
- Оптимизация расстояния при смешивании в прямом направлении Когда рассеиватель в ≥1,5 раза превышает расстояние от светодиода, 99% зернистость может быть устранена, что подходит для гибкое освещение в конференц-залах.
Интеллектуальная система управления: будущее направление управления энергоэффективностью
- Динамическое регулирование яркости по протоколу DALI
Система прямого освещения в сочетании с микроволновым радаром позволяет реализовать освещение по требованию и сэкономить 45% комплексной энергии (IEEE Internet of Things Journal, 2023).
- Технология с регулировкой спектра
Система подсветки по краям оснащена светодиодами RGBW и сетью Bluetooth Mesh для непрерывной регулировки цветовой температуры 2700K-6500K.
Терморегулирование: краеугольный камень долгосрочной стабильности
- Технология рассеивания тепла из материалов с фазовым переходом
Теплоотвод на основе графена снижает температуру спаев системы прямого освещения на 18℃ и продлевает срок службы до 80 000 часов (рис. 6).
- Компенсация теплового расширения световодной пластины
Система подсветки по краям имеет сотовую структуру из ПММА, выдерживающую экстремальные условия окружающей среды -30℃~85℃.
Заключение
Модернизация системы светодиодного освещения должна проходить по техническому пути "адаптация сцены → оптический дизайн → проверка энергоэффективности" (рис. 7). Экспериментальные данные показывают, что комплексное применение линз + TIR + интеллектуальное решение по преобразованию управления может снизить энергопотребление освещения коммерческих помещений на 62%, а также сократить цикл возврата инвестиций до 1,8 лет. С развитием технологии мини/микро светодиодов, светодиодные системы будут развиваться в направлении модуляризации и интеллекта в будущем. Специалисты-практики должны продолжать уделять внимание обновлению стандартов, таких как IEC 62722-2, чтобы найти оптимальный баланс между технологическими инновациями и соответствием требованиям.