Светодиоды и светодиодные матрицы, удельная светоотдача.

[dimetrius dimetrius Житель]

Сделал замеры с пародией на люмметр (солнечная батарейка, вольтметр и калькулятор).
Получились интересные результаты:
Одна матрица - 739 люм при 8,4Вт фактических (заявлено производителем 880 при 10Вт)
При использовании матриц в половину мощности получил прибавку суммарной освещённости порядка 31лм (770 общая) Каждая матрица выдаёт 659 люм (157 люм/ватт)
При использовании на одну треть 37лм (776 общая), каждая по 597 люм (213 :sh_ok: люм/ватт)
Получается возможным из 8,4 Вт выжать порядка 776лм вместо 739 заявленых производителем.
И сейчас у меня светит 770 люм, 92 люм/ватт вместо 88 заявленых
Приближаемся (и обходим :hi_hi_hi: ) к ведущим производителям светодиодов :-):

Добавлено спустя 40 минут 18 секунд:
Две матрицы- 2 х 8,4Вт выдали 992 люма, всего 59 люм/ватт
Думаю вывод очевиден, при использовании на полную мощность львинная доля энергии тратится на бесполезный нагрев. Чем больше выдавливают света с ограниченной единицы площади - тем больше нагрев и расход энергии. :dr_ink:

Теперь дело за вами, мужики, у кого есть светодиоды, сделайте замеры и поделитесь результатами. :dr_ink:
ПС. диоды должны быть расположенны по возможности вплотную друг к другу.

[Ю.В. Ю.В. Старейшина]

Я не совсем понял. Фотоэлемент с вольтметром меряет освещенность- в люксах. Люмен получается люкс/площадь. Так что ты мерял и что и как пересчитывал на калькуляторе?

[dimetrius dimetrius Житель]

Ну значит мои вычисления в люксах, я-же не могу измерить кол-во люксов на 1 кв.метре :-): Все измерения конечно очень далеки от истины в силу погрешностей и отсутствия точных данных для матрицы и откалиброванного прибора, но общее представление вполне можно получить. Я считал так:
Заявленная светоотдача матрицы 880лм при 10Вт, то-есть 88люм/ватт. Ток от драйвера 300мА, 28В - выдаваемая мощность 8,4 Вт. 8,4 х 88 получим 739 лм (показания вольтметра 1,2 В с вычтеным паразитным освещением)
739/1,2 получим 615,9 лм/В. И дальше просто замерял вольты и умножал на эту цифру.

[alwspb alwspb Житель]

Я не совсем понял. Фотоэлемент с вольтметром меряет освещенность- в люксах. Люмен получается люкс/площадь. Так что ты мерял и что и как пересчитывал на калькуляторе?

Небольшая путаница. Фотоэлемент тут, конечно, меряет освещенность - в люксах. Но люмен - это люкс умножить на площадь.

Свои результаты закину чуть позже, детей спать уложу, тогда спокойно разложу свои цифры по полочкам :)

[dimetrius dimetrius Житель]

люмен - это люкс умножить на площадь

Так так, желательно узнать в каких единицах задавать площадь и мои замеры можно легко пересчитать. Только вот загвоздка, заявленые 880 лм, на какой площади замеряны? :nez-nayu:

[alwspb alwspb Житель]

желательно узнать в каких единицах задавать площадь и мои замеры можно легко пересчитать

Мои цифры с твоими не сравнить. Очень уж у тебя непрямой (скажем так :) метод получения результата.
Я замерял освещенность, которую дают крышки на двух моих аквариумах.
1) Аквариум на 40 литров. 12 светодиодов Cree XTE 5W, но включенных на 3W. Люменов от каждого там примерно 360. Суммарно выходит 4300 люмен (больше 100 люмен/литр, кстати замечу). И еще установлены линзы для фокусировки и уменьшения потери света.
Люксметром я замерил освещенность, которую они создают на расстоянии 40 см (такое у меня расстояние от светодиодов до дна). Но замерял без воды, просто на воздухе. Понятно, что на дне будет меньше, ибо вода часть света отражает, часть поглощает.
Получил 8000 люкс. Для сравнения - в полдень на пляже было бы 100000 люкс, в тени в полдень - около 10-20000 люкс. В сентябре высунус датчик люксметра в окно и подставив под прямые солнечные лучи, я получил около 6000-7000 люкс. Но это Питер, Солнце неяркое, к тому же осень и не полдень, часов 15-16 тогда было. Хотя, облаков на небе не было.
Должен сказать, что линзы весьма неплохо справляются с фокусировкой - крышка дает неплохо очерченное световое пятно площадью примерно 0.4 м2. Если возьмем эти 4300 люмен и разделим их на 0.4, то получим 10750 - это столько теоретически должно было получиться люксов. У меня получилось 8000. Потери - не весь свет со светодиода попадает на линзу, что-то поглощает сама линза. В целом весьма приличный КПД, считаю.

2) Дальше интереснее. На маленьком аквариуме 9 литров я сравнил работу светодиодов без линз и с линзами. Там у меня стоит 12 китайских светодиодов по 1 Вт. Суммарно должны давать около 1000 люмен.
Без линз на расстоянии 22 см было 3500 люкс. С линзами - 9000 люкс. В 2.5 раза больше! Кстати, эта крышка на таком расстоянии давала очерченное пятно размером примерно 40 см на 25 см, то есть 0.1 м2. Стало быть теоретически это должно было быть 1000/0.1=10000 люкс. Тут КПД еще лучше. Впрочем, погрешность оценки площади слишком велика. Можно сказать только для обеих крышек, что КПД весьма высок и примерно на одном уровне.

[dimetrius dimetrius Житель]

Измерил фотоаппаратом и этим калькулятором - .... Получил 4096 лк, при пятне света 0,4 кв.м и высоте 25 см получается 1638 лм от 8,4 ватт. 195 лм/вт от одной матрицы, чёт не верится. Саш, можеш проверить калькулятор? :dr_ink:
Что-то явно не так. :-(

[alwspb alwspb Житель]

Саш, можеш проверить калькулятор?

Калькулятор этот - он для работы с фотоаппаратом. А там сложность одна - высокая погрешность измерений. Фотоаппарт-то считает, что перед ним серая поверхность, которая отражает 18% падающего на нее света. Поищи в сети термин "серая карта"...
Но реальная-то фотографируемая повехность может отражать и 10%, и 40%... Вот тебе и погрешность на 50% в минус и на 100% в плюс.

Вот, проверил. Взял салфетку, навел фотоаппарат, получил на чувствительности 560 ISO, выдержку 1/125 и диафрагму 1/4.5. По калькулятору это 560 люкс.
А люксметр показывает 327 люкс.
Теперь делаю тоже самое в той же точке пространства, но не на белой салфетке, а на красной скатерти.
По фотоаппарату - 198 люкс.
По люксметру, понятно, без изменений - 327 люкс.

[dimetrius dimetrius Житель]

Почитал как правильно делать замер - ..., по калькулятору получил 15300 лк (наибольшее значение 18600) или 765 лм (930), уже похоже на правду и что интересно - подходит под мои первоначальные расчёты, доля правды присутствует, похоже я не сильно ошибся. :mi_ga_et:

[dimetrius dimetrius Житель]

Александр или Дмитрий (Metal), если можете, сделайте замеры светоотдачи диодов по моей схеме, то-есть:
Один диод на полную мощность - два в половину мощности расположенных рядом - три на треть мощности.
Очень интересно сравнить результаты и примерный график зависимости светоотдача/сила тока. :dr_ink:

Добавлено спустя 6 минут 22 секунды:

Вот, проверил. Взял салфетку,

Ну так конечно результат никогда не сойдётся, нужно сохранить обязательное условие - лист белой, матовой бумаги, только так можно будет сравнить результат, а салфетка - это в любом случае лотерея. Я использовал бумагу для принтера.

[dimetrius dimetrius Житель]

И всё-таки мой глазомер не ошибся когда я говорил о увеличении суммарной светоотдачи. Сделал замер фотоаппаратом и онлайн калькулятором:
Драйвер - 26В/300мА, 7,8Вт
1 матрица 300мА - 13520 лк/676 лм
2 матрицы по 150мА - 16224 лк/811 лм
3 матрицы по 100мА - 18590 лк/929 лм

Повышение светоотдачи на треть (с 87 лм/Вт до 120 лм/Вт) и снижение температуры на 5 градусов при одной площади радиатора и при неизменном энергопотреблении. :mi_ga_et:
Более точно измерю когда люксомер получу, уже в пути. :ya_hoo_oo:

[alwspb alwspb Житель]

dimetrius,
Собрался я наконец на эксперимент. Матриц у меня нет, проверял на единичном светодиоде. На китайском, 2-ваттном. Вот на таком:
...
Посадил его на радиатор, примотал нитками и закрепил на штативе на расстоянии 0.5 м от датчика люксметра:

Все измерения проводил в полной темноте (это на всякий случай говорю, ибо на небольших токах от сторонней засветки может быть искажение результата).

Получил такой вот результат:

Как видно, чем меньше мощность питания, тем лучше светоотдача. Уменьшение мощности в 2 раза увеличивает КПД на ~15%.
Или, что тоже самое, уменьшение тока в 2 раза увеличивает КПД на ~20%.

[dimetrius dimetrius Житель]

alwspb, спасибо! Как видим - наши результаты практически идентичны даже на разных светодиодах. Теперь я точно определился с планами на будущее. :dr_ink:

[alwspb alwspb Житель]

наши результаты практически идентичны даже на разных светодиодах.

Угу, у тебя тоже видно, что уменьшение тока в 2 раза, с 300 мА до 150 мА дает увеличение КПД в 811/676=1.20 раза, то есть на те же 20% :)

[dimetrius dimetrius Житель]

Получил и я свой люксметр, развлекаюсь дальше. Рефлектор от простого китайского карманного фонарика повысил плотность направленного света более чем в 3 раза на растоянии 40 см, 3000 люкс против 800 с одной матрицы.

[финн финн Житель]

Ну этого и следовало ожидать. Чем выше ток , тем меньше удельная светоотдача и больше нагрев и,следовательно , ниже КПД. Не понимаю вообще, зачем эксплуатировать приборы на неноминальных токах- выгода весьма сомнительная и множество ненужных проблем и затрат на радиаторы и совершенно ненужные кулеры.

[dimetrius dimetrius Житель]

Немного не в тему вопрос. Чем покрыть/покрасить поверхность пластикового отражателя? Отражатель фонарика с покрашен(?) под зеркало, чем? Покраска серебрянкой из баллончика "хром эффект" :hi_hi_hi: даёт увеличение освещённости в 3 раза, отражатель фонарика - в 4, хотелось бы приблизиться к этому показателю.
ПС. Парабола в обоих случаях одинаковая.

[dimetrius dimetrius Житель]

Т5 8Вт с отражателем, водяной столб 25см. 1950 люкс

Китай, 8Вт общая мощность, 25см. 3800 люкс

А это в 450 литровом:
Китай, 70Вт, 55 см. 4750 люкс

[dimetrius dimetrius Житель]

Сегодня случайно посмотрел на аквариум снизу и вот что увидел

Лёгкая бакплёнка показала спектр диодов.
Пошел дальше, взял DVD.
450 л. Хорошо заметна разница в спектре 6000к и 2700к (второй слева и второй справа лучи)

То-же в 20 литровом

А это для сравнения Т5 6400к

Хорошо виден "срезаный" спектр.