Uvod
Zaradi izboljšanja svetovnih standardov energetske učinkovitosti se pričakuje, da bo trg razsvetljave LED leta 2028 presegel $127,2 milijarde evrov.
V primerjavi s tradicionalno razsvetljavo so sistemi LED postali prva izbira na komercialnih in industrijskih področjih zaradi svojih prednosti, kot sta 70% manjša poraba energije in 5-krat daljša življenjska doba. Vendar se zmogljivost različnih vrst sistemov LED močno razlikuje, izbira tehnologije prenove pa neposredno vpliva na učinkovitost razsvetljave in uporabniško izkušnjo. V tem članku bodo poglobljeno analizirane bistvene razlike med sistemi LED z robno in neposredno osvetlitvijo ter sistematično razčlenjenih 8 glavnih tehnologij prenove, skupaj z verodostojnimi podatki in primeri, da bi praktikom zagotovili izvedljive strategije nadgradnje.
Osvetlitev robov in neposredna osvetlitev: Razlike v osnovnih tehnologijah in uporabnih scenarijih
- Primerjava zasnove optične poti
Sistem z osvetlitvijo roba temelji na svetlobnem viru LED na robu plošče svetlobnega vodnika, ki z načelom popolnega notranjega odboja (TIR) doseže enakomerno razpršitev svetlobe (slika 1), medtem ko sistem z neposredno osvetlitvijo projicira svetlobo neposredno navzdol skozi niz LED, kar zmanjša izgubo svetlobe za več kot 30%.
Primer: Samsungov zelo tanek televizor uporablja sistem robne osvetlitve, da doseže debelino 5 mm, medtem ko se pri osvetlitvi visokega stropa v telovadnicah običajno uporablja neposredna osvetlitev, ki zagotavlja intenzivnost svetlobe.
- Analiza prostorske prilagodljivosti
Debelina sistema z robno osvetlitvijo se lahko zmanjša na manj kot 3 mm, kar je primerno za zelo tanke zaslone in arhitekturno dekorativno razsvetljavo; sistem z neposredno osvetlitvijo zahteva 10-20 cm prostora za odvajanje toplote, kar je bolj primerno za skladišča, tovarne in druge prizore z visoko osvetlitvijo (slika 2).
- Ravnovesje med energetsko učinkovitostjo in stroški
Začetna svetlobna učinkovitost sistema z neposredno osvetlitvijo doseže 120 lm/W, vendar je potrebnih več enot LED; sistem z robno osvetlitvijo ponovno uporabi vir svetlobe prek plošče svetlobnega vodnika, kar zmanjša stroške materiala za 40%.
Tehnologija leč: natančen skalpel za nadzor žarka
- Konveksna transformacija ostrenja objektiva
- Stranska osvetlitev: Asferične leče lahko povečajo učinkovitost spajanja svetlobe roba na 92% in zmanjšajo notranje razprševanje plošče svetlobnega vodnika.
- Neposredna osvetlitev: Mikroprizmatska leča zoži kot žarka s 120° na 15°, kar je primerno za zelo natančne prizore, kot so svetilke brez senc v operacijski sobi.
- Raztopina za razpršitev konkavnih leč: Sistem neposrednega spuščanja z akrilnimi konkavnimi lečami zmanjša indeks bleščanja UGR s 25 na 16, kar ustreza standardu EU EN 12464-1 (slika 3).
Odbojna skodelica: poceni rešitev za smerno optimizacijo
- Izboljšanje odbojnosti robov stranske svetlobe
S parabolično odbojno skodelico lahko povečate stopnjo izkoriščenosti visokokotne svetlobe LED s 65% na 88%, hkrati pa zmanjšate vročo točko na končni strani plošče svetlobnega vodnika (za eksperimentalne podatke glejte preglednico 1).
- Zasnova distribucije sekundarne svetlobe neposredno navzdol
Zaradi odbojne skodelice v obliki satovja enakomernost svetlobe (UI) doseže 0,85, kar presega industrijsko merilo 0,7, cena pa je le tretjina cene objektiva TIR.
Optični elementi TIR: ključna tehnologija za prehod na svetlobno učinkovitost
- Sistem za vračanje razpršene svetlobe pri bočni svetlobi Prilagojene leče TIR lahko zajamejo 80% uhajajoče svetlobe. Po združitvi s filmom s kvantnimi pikami se pokritost barvne palete NTSC poveča na 110%.
- Transformacija kolimirane svetlobe neposredno navzdol Večfokusni modul TIR dosega natančnost nadzora svetlobnega snopa 5°±1° in je bil uporabljen v avtomobilskih matričnih žarometih (slika 4).
Reflektor: dvojna igra učinkovitosti in estetike
- Primerjava delovanja zrcalnega/difuzirajočega reflektorja
- Z zrcalnim aluminijastim reflektorjem doseže učinkovitost svetlobne moči sistema stranske svetlobe 93 lm/W, vendar ga je treba uskladiti z 0,5-milimetrsko ultra tanko ploščo svetlobnega vodnika.
- Keramično prevlečen difuzni reflektor dosega indeks barvne reprodukcije Ra>95 v sistemu neposrednega spuščanja, ki je primeren za osvetlitev umetniške galerije.
- Inovativna rešitev za polzrcalni odsev Gradientna odsevna folija z nanotiskom izboljša kontrast izdelka za 30% v maloprodajni razsvetljavi.
Difuzor: ravnotežje med enakomernostjo in energetsko učinkovitostjo
- Tehnologija razpršilne folije z mikrostrukturo Prizmatska razpršilna folija PET omogoča, da enakomernost sistema stranske svetlobe doseže 90%, hkrati pa ohranja prepustnost 85% (slika 5).
- Optimizacija razdalje neposrednega mešanja navzdol Če je razpršilnik ≥1,5-krat oddaljen od LED, je mogoče odpraviti 99% zrnatosti, kar je primerno za prilagodljiva razsvetljava v konferenčnih sobah.
Inteligentni nadzorni sistem: prihodnja smer upravljanja energetske učinkovitosti
- Dinamično zatemnjevanje po protokolu DALI
Sistem neposredne osvetlitve v kombinaciji z mikrovalovnim radarjem omogoča osvetlitev na zahtevo in prihrani 45% celovite energije (IEEE Internet of Things Journal, 2023).
- Tehnologija za prilagajanje spektra
Sistem za osvetlitev robov je opremljen z RGBW LED in omrežjem Bluetooth Mesh za neprekinjeno prilagajanje barvne temperature 2700K-6500K.
Toplotno upravljanje: temelj dolgoročne stabilnosti
- Tehnologija odvajanja toplote iz materiala s fazno spremembo
Hranilnik toplote na osnovi grafena zmanjša temperaturo stika sistema z neposredno osvetlitvijo za 18 ℃ in podaljša življenjsko dobo na 80 000 ur (slika 6).
- Izravnava toplotnega raztezka plošče svetlobnega vodnika
Sistem z osvetlitvijo robov uporablja strukturo PMMA s satovjem, ki je odporna na ekstremna okolja od -30 ℃ ~ 85 ℃.
Zaključek
Nadgradnja sistema razsvetljave LED mora potekati po tehnični poti "prilagoditev prizorišča → optična zasnova → preverjanje energetske učinkovitosti" (slika 7). Eksperimentalni podatki kažejo, da lahko celovita uporaba rešitev za preoblikovanje leč + TIR + inteligentno krmiljenje zmanjša porabo energije pri razsvetljavi poslovnih prostorov za 62% in skrajša cikel povrnitve naložbe na 1,8 leta. Z zrelostjo tehnologije Mini/Micro LED se bodo sistemi LED v prihodnosti razvijali v smeri modularizacije in inteligence. Praktiki morajo biti še naprej pozorni na posodobitev standardov, kot je IEC 62722-2, da bi našli najboljše ravnovesje med tehnološkimi inovacijami in skladnostjo.