Úvod
Vzhľadom na zlepšovanie globálnych noriem energetickej účinnosti sa očakáva, že trh s LED osvetlením v roku 2028 prekročí $127,2 miliardy EUR.
V porovnaní s tradičným osvetlením sa systémy LED stali prvou voľbou v komerčných a priemyselných oblastiach vďaka svojim výhodám, ktorými sú 70% nižšia spotreba energie a 5-krát dlhšia životnosť. Výkonnosť rôznych typov systémov LED sa však výrazne líši a výber technológie renovácie priamo ovplyvňuje účinnosť osvetlenia a používateľský zážitok. V tomto článku sa hlboko analyzujú základné rozdiely medzi systémami LED s osvetlením na okraji a priamym osvetlením a systematicky sa rozoberie 8 hlavných technológií renovácie v kombinácii s autoritatívnymi údajmi a prípadmi, aby sa odborníkom z praxe poskytli uskutočniteľné stratégie modernizácie.
Osvetlenie na okraji a priame osvetlenie: Rozdiely v základných technológiách a použiteľných scenároch
- Porovnanie konštrukcie optickej dráhy
Systém s osvetlením na okraji sa spolieha na zdroj svetla LED na okraji svetlovodnej dosky, aby sa dosiahlo rovnomerné rozptýlenie svetla prostredníctvom princípu úplného vnútorného odrazu (TIR) (obrázok 1), zatiaľ čo systém s priamym osvetlením premieta svetlo priamo nadol cez sústavu LED, čím sa znižuje strata svetla o viac ako 30%.
Prípad: Ultratenký televízor Samsung využíva systém osvetlenia na okrajoch, aby dosiahol hrúbku 5 mm, zatiaľ čo osvetlenie vysokého stropu v telocvičniach zvyčajne využíva priame osvetlenie, aby sa zabezpečila intenzita svetla.
- Analýza priestorovej prispôsobivosti
Hrúbka systému s okrajovým osvetlením sa dá stlačiť na menej ako 3 mm, čo je vhodné pre ultratenké displeje a architektonické dekoratívne osvetlenie; systém s priamym osvetlením si vyžaduje 10-20 cm priestoru na rozptýlenie tepla, čo je vhodnejšie pre sklady, továrne a iné scény s vysokými nárokmi na osvetlenie (obrázok 2).
- Rovnováha medzi energetickou účinnosťou a nákladmi
Počiatočná svetelná účinnosť systému s priamym osvetlením dosahuje 120 lm/W, ale je potrebných viac jednotiek LED; systém s osvetlením na okraji opätovne využíva zdroj svetla prostredníctvom svetlovodnej dosky, čím sa znižujú náklady na materiál o 40%.
Technológia šošoviek: presný skalpel na kontrolu lúčov
- Transformácia zaostrenia konvexného objektívu
- Bočné osvetlenie: Asférické šošovky môžu zvýšiť účinnosť spojenia svetla na okraji 92% a znížiť vnútorný rozptyl svetlovodnej dosky.
- Priame osvetlenie: Šošovka s mikroprizmatickou sústavou zužuje uhol lúča zo 120° na 15°, čo je vhodné pre vysoko presné scény, ako sú napríklad beztienové lampy v operačnej sále.
- Roztok na rozptyl konkávnych šošoviek: Systém priameho spúšťania pomocou akrylových konkávnych šošoviek znižuje index oslnenia UGR z 25 na 16, čo spĺňa normu EÚ EN 12464-1 (obrázok 3).
Reflektor: nízkonákladové riešenie smerovej optimalizácie
- Zlepšenie odrazu bočného svetla
Parabolický odrazový pohár dokáže zvýšiť mieru využitia vysokoúhlového svetla LED zo 65% na 88% a zároveň znížiť horúce miesto na čelnej strane svetlovodnej dosky (experimentálne údaje sú uvedené v tabuľke 1).
- Dizajn sekundárnej distribúcie svetla priamo nadol
Vďaka voštinovej odrazovej šošovke dosahuje rovnomernosť svetla (UI) hodnotu 0,85, čo prevyšuje priemyslovú referenčnú hodnotu 0,7, a cena je len 1/3 šošovky TIR.
Optické prvky TIR: základná technológia prechodu na svetelnú účinnosť
- Systém rekuperácie bočného rozptýleného svetla Prispôsobené šošovky TIR dokážu zachytiť 80% unikajúceho svetla. Po kombinácii s filmom s kvantovými bodmi sa pokrytie farebného rozsahu NTSC zvýši na 110%.
- Transformácia kolimovaného svetla priamo nadol Modul TIR s viacnásobným zaostrením dosahuje presnosť ovládania lúča 5° ± 1° a bol použitý v automobilových maticových svetlometoch (obrázok 4).
Reflektor: dvojitá hra na efektivitu a estetiku
- Porovnanie výkonnosti zrkadlového/difúzneho reflektora
- Vďaka zrkadlovému hliníkovému reflektoru dosahuje svetelný výkon systému bočného osvetlenia 93 lm/W, ale je potrebné ho prispôsobiť 0,5 mm ultratenkej svetlovodnej doske.
- Difúzny reflektor s keramickým povlakom dosahuje index podania farieb Ra>95 v systéme Direct Down, ktorý je vhodný na osvetlenie umeleckých galérií.
- Inovatívne riešenie pre polozrkadlový odraz Nano-imprinted gradientná reflexná fólia zlepšuje kontrast výrobku o 30% v maloobchodnom osvetlení.
Difúzor: rovnováha medzi rovnomernosťou a energetickou účinnosťou
- Technológia difúznej fólie s mikroštruktúrou Prizmatická PET difúzna fólia umožňuje dosiahnuť rovnomernosť bočného svetelného systému 90% pri zachovaní priepustnosti 85% (obrázok 5).
- Optimalizácia vzdialenosti miešania priamo nadol Keď je difúzor ≥ 1,5 násobok vzdialenosti od LED, 99% zrnitosti možno eliminovať, čo je vhodné pre flexibilné osvetlenie v konferenčných miestnostiach.
Inteligentný riadiaci systém: budúci smer riadenia energetickej účinnosti
- Dynamické stmievanie protokolu DALI
Systém priameho osvetlenia v kombinácii s mikrovlnným radarom dokáže realizovať osvetlenie na požiadanie a ušetriť 45% komplexnej energie (IEEE Internet of Things Journal, 2023).
- Technológia nastaviteľného spektra
Systém s osvetlením na okrajoch je vybavený LED RGBW a sieťou Bluetooth Mesh na dosiahnutie plynulého nastavenia teploty farieb 2700K-6500K.
Tepelný manažment: základ dlhodobej stability
- Technológia odvodu tepla z materiálu s fázovou zmenou
Chladič na báze grafénu znižuje teplotu spoje priamo osvetleného systému o 18 ℃ a predlžuje životnosť na 80 000 hodín (obrázok 6).
- Kompenzácia tepelnej rozťažnosti svetlovodnej dosky
Systém s osvetlením okrajov využíva štruktúru PMMA s voštinovou štruktúrou, ktorá odoláva extrémnym podmienkam -30 ℃ ~ 85 ℃.
Záver
Modernizácia osvetľovacieho systému LED musí sledovať technickú cestu "prispôsobenie scény → optický dizajn → overenie energetickej účinnosti" (obrázok 7). Experimentálne údaje ukazujú, že komplexné uplatnenie riešenia transformácie šošovky + TIR + inteligentného riadenia môže znížiť spotrebu energie osvetlenia komerčných priestorov o 62% a skrátiť cyklus návratnosti investície na 1,8 roka. S vyspelosťou technológie Mini/Micro LED sa budú systémy LED v budúcnosti vyvíjať smerom k modularizácii a inteligencii. Odborníci z praxe by mali naďalej venovať pozornosť aktualizácii noriem, ako je IEC 62722-2, aby našli najlepšiu rovnováhu medzi technologickou inováciou a dodržiavaním predpisov.