能源效率最高的灯泡


1

大多数灯泡规格都列出了发光效率(或更准确地说,有时是发光效率),但没有列出能源效率。发光效率告诉您人眼每单位输入电所观察到的光的亮度。不幸的是,人眼在测量功率方面很糟糕,并且很难在流明/频谱/人眼/辐射功率之间转换。

我对哪种类型的灯具有最高的能源效率感到好奇,我正在定义由灯泡周围的完美吸收体吸收的能量除以电输入量。在此度量标准中,光只是能量在电能及其吸收形式(例如,热量)之间采取的一种形式。显然,在此过程中,火用度降低了,但我对此并不担心。

我希望通过该指标,白炽灯的效率接近100%,因为唯一的损耗应该是元件通过接近真空和电线的传导/对流。这项薄弱的科学分析表明,按照这种度量,LED的效率可能仅为40%,因为所有发光效率低下都是电池中的热损耗。我认为荧光灯按此指标可能非常有效,但我找不到任何数据。

我发现“辐射效率”一词有些有用,但在制造商的数据表中仍然找不到很多。我所描述的指标是否有更好的名称,或者是关于什么值的好的数据库?

在回应评论时:我对以电磁辐射的形式从灯泡散发出来的功率除以进入灯泡的电能感兴趣。我不在乎光的波长(即使我了解它会改变您看到的光量以及稍后可以用另一种形式重新捕获的光量)。我确实关心灯泡内部不会在远距离辐射功率的热损耗。


白炽灯会产生大量热量,因为它们本质上是玻璃灯泡中的一个小型电加热元件,是条形电散热器的非常小的版本。根据您的标准,它们绝对不是“接近100%有效”。
Fred

你有没有碰过白炽灯泡?它们将电能转化为98%的热量和2%的光。当然,其中一些热量会作为IR辐射散发出去。
MSalters

1
您的问题不清楚。您是否只想计算可见波长?
EnergyNumbers '17

2
您的问题听起来像是:“哪种灯泡最能有效地将电转换为电能?” 那是因为您似乎在输出中包括红外(热)以及可见光谱。
hazzey

按照这个指标,它们不是全部100%有效吗?您认为LED热损耗在哪里?
agentp

Answers:


2

按照您的度量标准,真空中的电加热黑体散热器将非常有效。

白炽灯泡靠近,但要在高温下运行才能发出(至少一些)可见光。但是,灯丝不在真空中,因此白炽灯泡的导热损失很大。典型的灯泡在运行几分钟后变得太热而无法触摸。灯丝非常热,以至于如果处于真空中,它会蒸发得太快,并用灯丝材料覆盖灯泡的内部。

一种经过改进的白炽灯,在灯丝处于真空状态时会凉一些,应该可以很好地工作。在发暗的红色温度下,灯丝的蒸发会大大减少,您应该在真空中获得有用的运行时间。光谱的偏移甚至比典型的白炽灯泡还要低,但是您的规格没有提及波长限制。

唯一的损失将是通过灯丝连接到外部的热传导很少,而在实际发射的波长下通过灯泡的传输损失。

做到这一点的另一种方法是从一个标准的白炽灯泡开始,并将其放置在另一个排空的灯泡中。现在,除了通过馈电线的一点点之外,白炽灯泡不再有传导损耗。这种设置的问题在于,内部灯泡在满功率情况下可能会过热,因为它的设计可能是基于一些空气冷却的假设。您可以通过以低于额定功率运行内部灯泡来进行补偿。这将使光更多地移向更长的波长,但是可能不需要像第一个示例那样远。


感谢您对白炽灯的精彩讨论。我没有意识到他们不再处于真空状态。氩气是一个可怕的导热体,所以我想知道它们实际上可以传递多少热量。对荧光有什么想法吗?
ericksonla

@eric:我们知道热量会转移到玻璃上,因为它是如此之热,以至于不能长时间触摸。按您的度量标准,荧光粉的效率应较低,因为将电能转换为汞UV发射会固有地效率低下,而将磷光粉转换为可见光时,磷光体的损耗会更大。根据您的度量标准,最有效的是“黑光”,这是没有荧光粉的荧光。由于您没有将辐射限制在可见光范围内,因此直接排放汞是最有效的。
奥林·拉斯罗普

1

我认为您的指标不是特别有用。

您甚至可以自己躲避缺陷,白炽灯泡在您的系统中应该比LED更有效率,因为它们产生的热量多于光。

在这种情况下,您认为效率是错误的。这不仅是能量输出与能量输入的比率,还包括有用能量输出与能量输入的比率。

对于灯泡,您想要的主要因素是光,而不是热量。这意味着效率的一个很好的衡量标准是光量与能量输入(而非热量与能量输入)之间的关系。

在家庭取暖方面,白炽灯比LED灯更有效,但无论如何,许多东西的加热效果都比电灯要好。

抱歉,我无法直接回答您的问题,我不确定您在哪里可以找到有关灯泡辐射的信息。能源管理文本可能是一个好的开始,我知道照明和热量管理在其中颇多。


我的指标对我有用。告诉我我的问题是否愚蠢无济于事。在我头顶上,需要此指标的系统包括飞机红外除冰器,集中功率太阳能模拟器和光帆测试。
ericksonla

2
@ericsonla我从未说过这个问题很愚蠢。您询问了灯的“能源效率”。我解释了效率是衡量输入有用能量的能量的量度。在照明的情况下,能源效率处理的是光输出而不是热输出,因为照明的目的是发光而不是热量。我要说的是这不是一个共同的价值,因此它不太可能成为数据表中的标准。该信息很有用,这就是为什么我建议查看能源管理教科书的原因,在这些教科书中涉及的主题可能包括照明引起的热量。
JMac

@ericksonla看来您需要定义所需的输出。不要问“灯泡”,然后说您正在考虑“红外除冰器”。正如JMac所说,效率是有用的输出,而不是能量。您正在寻找的“有用输出”是什么?
hazzey

@hazzey是的,目前飞机的红外除冰器使用的是碳氢燃料。但是他们可以使用灯泡。即使它的IR,我们仍然可以称它为灯泡。
ericksonla
By using our site, you acknowledge that you have read and understand our Cookie Policy and Privacy Policy.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.