Вступ
Очікується, що в міру вдосконалення глобальних стандартів енергоефективності ринок світлодіодного освітлення перевищить $127,2 мільярда доларів у 2028 році.
Порівняно з традиційним освітленням, світлодіодні системи стали першим вибором у комерційній та промисловій сферах завдяки своїм перевагам 70% нижчому енергоспоживанню та у 5 разів довшому терміну служби. Однак продуктивність різних типів світлодіодних систем суттєво відрізняється, а вибір технології оновлення безпосередньо впливає на ефективність освітлення та зручність для користувачів. У цій статті ми глибоко проаналізуємо основні відмінності між світлодіодними системами з краєвим та прямим освітленням, а також систематично розберемо 8 основних технологій модернізації в поєднанні з авторитетними даними та кейсами, щоб надати практикам здійсненні стратегії модернізації.
Крайове та пряме підсвічування: Відмінності в базових технологіях та застосовних сценаріях
- Порівняння дизайну оптичного тракту
Система з крайовим підсвічуванням покладається на світлодіодне джерело світла на краю світловодної пластини для досягнення рівномірного розсіювання світла за принципом повного внутрішнього відбиття (TIR) (рис. 1), тоді як система з прямим підсвічуванням проектує світло безпосередньо вниз через світлодіодну матрицю, зменшуючи втрати світла більш ніж на 30%.
Справа: Ультратонкий телевізор Samsung використовує систему підсвічування по краях для досягнення товщини 5 мм, тоді як освітлення високих стель у спортивних залах зазвичай використовує пряме освітлення для забезпечення інтенсивності світла.
- Аналіз просторової адаптивності
Товщина системи з краєвим підсвічуванням може бути зменшена до менш ніж 3 мм, що підходить для ультратонких дисплеїв та архітектурного декоративного освітлення; система з прямим підсвічуванням вимагає 10-20 см простору для розсіювання тепла, що більше підходить для складів, фабрик та інших сцен з високим рівнем освітленості (Рис. 2).
- Баланс між енергоефективністю та вартістю
Початкова світлова віддача системи з прямим освітленням досягає 120 лм/Вт, але потрібно більше світлодіодних блоків; система з краєвим освітленням повторно використовує джерело світла через світловодну пластину, що знижує витрати на матеріали на 40%.
Технологія лінз: точний скальпель для керування променем
- Трансформація фокусування опуклої лінзи
- Бічне підсвічування: Асферичні лінзи можуть підвищити ефективність крайового світлового зв'язку до 92% і зменшити внутрішнє розсіювання світловодної пластини.
- Пряме освітлення: Мікропризмова лінза звужує кут променя зі 120° до 15°, що підходить для високоточних сцен, таких як безтіньові лампи в операційних.
- Дифузійний розчин для увігнутої лінзи: Система прямого наведення з акриловими увігнутими лінзами знижує індекс засліплення UGR з 25 до 16, що відповідає стандарту ЄС EN 12464-1 (рис. 3).
Чашка рефлектора: недороге рішення для оптимізації спрямованості
- Посилення відбиття бічного світла від країв
Параболічна чашка відбивача може збільшити коефіцієнт використання світлодіодного висококутового світла з 65% до 88%, одночасно зменшуючи гарячу точку на торці світловодної пластини (експериментальні дані див. у Таблиці 1).
- Дизайн вторинного розподілу світла з прямим падінням
Завдяки чашці зі стільниковим відбивачем коефіцієнт рівномірності освітлення (UI) досягає 0,85, що перевищує галузевий стандарт 0,7, а вартість становить лише 1/3 від вартості лінзи TIR.
Оптичні елементи TIR: основна технологія переходу на світлову ефективність
- Система уловлювання розсіяного світла бічних ліхтарів Індивідуальні лінзи TIR можуть вловлювати 80% світла, що проникає крізь них. Після поєднання з плівкою на основі квантових точок покриття колірної гами NTSC збільшується до 110%.
- Перетворення світла за допомогою колімованого світла Багатофокусний модуль TIR досягає точності керування променем 5°±1° і був застосований в автомобільних матричних фарах (Рис. 4).
Рефлектор: подвійна гра ефективності та естетики
- Порівняння продуктивності дзеркального та дифузного рефлектора
- Дзеркальний алюмінієвий рефлектор забезпечує ефективність світловіддачі системи бічного освітлення до 93 лм/Вт, але його необхідно поєднувати з ультратонкою світлопровідною пластиною 0,5 мм.
- Дифузний рефлектор з керамічним покриттям досягає індексу кольоропередачі Ra>95 в системі прямого світла, що підходить для освітлення художніх галерей.
- Інноваційне рішення для напівдзеркального відображення Нанодрукована градієнтна світловідбиваюча плівка підвищує контрастність продукту на 30% в умовах роздрібного освітлення.
Дифузор: балансування між рівномірністю та енергоефективністю
- Технологія мікроструктурних дифузорних плівок Призматична плівка розсіювача з ПЕТ дозволяє досягти рівномірності системи бічного освітлення 90%, зберігаючи при цьому коефіцієнт пропускання 85% (рис. 5).
- Оптимізація відстані змішування при прямому змішуванні Коли розсіювач знаходиться на відстані ≥1,5 рази більшій за відстань від світлодіода, можна усунути гранулярність 99%, що підходить для гнучке освітлення у конференц-залах.
Інтелектуальна система управління: майбутній напрямок управління енергоефективністю
- Динамічне дімування за протоколом DALI
Система прямого освітлення в поєднанні з мікрохвильовим радаром може реалізувати освітлення на вимогу і заощадити 45% комплексної енергії (IEEE Internet of Things Journal, 2023).
- Технологія з регулюванням спектру
Система з периферійним підсвічуванням оснащена RGBW-світлодіодом і мережею Bluetooth Mesh для безперервного регулювання колірної температури від 2700K до 6500K.
Терморегулювання: наріжний камінь довгострокової стабільності
- Технологія відводу тепла від фазових матеріалів
Тепловідвід на основі графену знижує температуру переходу в системі з прямим освітленням на 18℃ і подовжує термін служби до 80 000 годин (рис. 6).
- Компенсація теплового розширення світловодної пластини
Система з підсвічуванням по краях має стільникову структуру ПММА, яка витримує екстремальні температури від -30℃ до 85℃.
Висновок
Модернізація системи світлодіодного освітлення повинна йти технічним шляхом "адаптація сцени → оптичний дизайн → перевірка енергоефективності" (Рис. 7). Експериментальні дані показують, що комплексне застосування об'єктива + TIR + інтелектуальне рішення для трансформації управління може зменшити енергоспоживання освітлення комерційних приміщень на 62% і скоротити цикл повернення інвестицій до 1,8 року. З розвитком технології міні/мікро-світлодіодів, світлодіодні системи будуть розвиватися в напрямку модуляризації та інтелекту в майбутньому. Фахівці-практики повинні продовжувати звертати увагу на оновлення стандартів, таких як IEC 62722-2, щоб знайти найкращий баланс між технологічними інноваціями та дотриманням нормативних вимог.