Hur många LED-dioder behöver en solstrålkastare?

Vad antalet LED-dioder egentligen visar dig

En LED-diod är en halvledarhet som omvandlar elektrisk energi till ljus, med riktad ljusstrålning och låg värmeproduktion per diod. Ljusstyrkan från en strålkastare beräknas som produktet av antalet LED-dioder och ljusstyrkan per diod vid den aktuella strömmen. Ingenting i denna formel tyder på att ett högre antal LED-dioder ger bättre prestanda. En strålkastare med 96 LED-dioder som använder låg ström per diod kan se imponerande ut på papperet, men en strålkastare med 24 LED-dioder och bättre kvalitativa dioder presterar bättre i praktiken.

Det vanligaste misstaget är när köpare jämför strålkastare enbart utifrån antalet LED-dioder. En sådan jämförelse ger ingen information om hur effektivt strålkastaren faktiskt fungerar – den visar bara hur varje tillverkare har konstruerat strukturen.

Den specifikationskedja som faktiskt avgör antalet

I vår BOM (Bill of Materials) beräknas antalet lampor utifrån en kedja som börjar med vägen:

1. Målbelystning och jämnhet på vägen, baserat på ljusberäkningarna.
2. Krävda lumen – detta avgör hur många lumen en lampe ska ha, efter optiska förluster (linsor, täckningar, smuts).
3. Val av ljusemitter – effektivitet och läge i förväntad strömförbrukning.
4. Antalet lampor – det sista steget i kedjan, valt för att uppnå det önskade ljusflödet inom det tillgängliga termiska budgetet.

Steg 1 och 2 är tekniska beslut; steg 4 är aritmetiskt. En leverantör som bestämmer antalet lampor säljer i princip det sista steget i denna kedja.

Var antalet lampor verkligen spelar en roll

Tre faktiska begränsningar binder konstruktören i sina händer:

Termisk tæthet: När lysdioder är packade tätt på en liten platta blir temperaturen vid knutpunkterna högre, og en hög temperatur minskar både effektiviteten och livslängden. Effektivt värmeafledning är därför viktigt – en bra lösning fördelar lysdioderna istället för att packa dem tätt samman.

Kompromiss mellan strömmen och effektiviteten: Att använda lägre strömmar för varje lysdiod förbättrar effektiviteten och livslängden, men kräver fler lysdioder för att uppnå samma ljusflöde. Det innebär högre kostnader, fler lödningssamtaler och fler potentiella felkällor.

Redundans: När det finns många lysdioder blir det osynligt om en enkel lysdiod slår ut. Det är den verkliga argumenten för att använda fler lysdioder. Men tänk på att om den drivkrets som styr lysdioderna slår ut, så slår det ut alla 96 lysdioderna på en gång – och det är just drivkretsen som faktiskt blir defekt.

Vad du bör fråga istället för att bara räkna antalet lysdioder…

Fyra frågor som skiljer en verklig design från en marknadsorienterad lösning:

1. Vilka lumen levereras vid driftstemperatur – inte det värde som mätts i laboratoriet vid 25 °C?
2. Vilken strøm passerar genom varje lysdiod (emitter) , och vad är den nominella livslängden vid denna strøm?
3. Hur transporteras värmen från plattan till höljet , och vad är ledningstemperaturn vid nominell utgivning?
4. Hvað händer om en lysdiod slår ut – och hur byts ut drifern (drivern)?

En lösning som svarar på alla fyra frågorna i samma paragraf är väl utformad. En lösning som använder en stor mängd lysdioder (LED:er) däremot inte. För att själv beräkna belysningsbehovet, använd vår belysningsdesignverktyg; för kompletta lösningar där antalet lysdioder, optik och termisk design redan är utformade, se vår serie all-in-one solbelysningar.

Konfigurationen vi använder som referens

Här finns de vanliga specifikationerna för bostadsgator, parkeringsplatser och små offentliga områden – det är just i dessa fall prisstrykning stort, och att överspecifika lösningar är en vanlig misstag.

Denna enhet är inte den ljusstarkaste på marknaden – og det är heller inte hensynen. Den är utformad för att fungera varje natt under året, även i medelvitt solskin. PIR-sensorn ökar ljusstyrkan till 100% när någon går förbi och sänker den igen när området är tomt; det är hérifrån som den mesta energisparningen sker.

Energibudget, rad för rad

Inntag: På en solig dag levererar solpanelen cirka 40 W × 4,5 soltimmar på toppnivå × 0,85 systemeffektivitet = ≈153 Wh per dag. Detta värde (0,85) inkluderar omvandlings-, lednings- och kontrollförbrukning; det är det vi använder för budgetering. På en molnig dag kan energiinntaget halveras.

Lagring: 3,2 V × 36 Ah = 115 Wh – energi som kan användas innan spänningen sjunker till en nedsatt nivå. Observera att daglig energiförbrukning (153 Wh) överstiger lagringskapaciteten (115 Wh), vilket är normalt; överskottet gör att systemet klarar av korta perioder med dåligt väder.

Energiförbrukning: De fyra ljusstyrken har ungefär följande energiförbrukning:

Rekna först ut: Vid full ljusstyrka tar en batteri med kapaciteten 115 Wh upp all energin på 2,5 till 3 timmar. Det är fysiskt omöjligt att använda enheten hela natten på 100% ljusstyrka. Eventuella specifikationer som påstår annat antingen syftar på att ljuset dimmas utan att det anges, eller så anger de en betydligt större batterikapacitet.

Ljusdimmeringsplanen som gör att 113 Wh räcker för hela natten: Vår standardinställning för en 8-timmars natt på referensenheten:

Kl. 1–2 efter solset: 50% ljusstyrka. Fotsoldat aktivitet når sin höjdpunkt strax efter mörkret. Två timmar med 20 W = ca 40 Wh – tillräckligt ljus för att vara användbart, men i måttlig styrka för att spara på kostnaderna. Kl. 3–6: 30% ljusstyrka. Traffiken minskar; det viktigaste är synligheten i bakgrunden. Fyra timmar med 12 W = ca 48 Wh. Kl. 7–8: Ljusstyrka på 30%, standby-läge med möjlighet till full ljusstyrka vid detektering av rörelse. Om det sker totalt cirka en timme rörelse, kostar systemet cirka 25 Wh.

Totalt: ca 113 Wh

från en batteri med kapacitet på 115 Wh. De återstående 2 Wh är avsiktliga – schematet är justerat så att en dag med dålig solskenning inte leder till en mörk natt. Enligt vår erfarenhet spelar schematet större roll än ljusemitterarna själva: Två enheter med identiska paneler och batterier kan ha olika driftstider beroende på hur kontrollern förbrukar energin.

Varför tillägg av LED-lampor inte ökar ljusstyrkan? Lampor med LED-teknologi förbrukar oftast mer energi än traditionella ljuskällor, även om de kan ge högre ljusstyrka. Dessutom kan inställningarna på LED-lampor vara mer komplexa, vilket kan leda till ökad energiförbrukning. Dessutom kan tillägg av LED-lampor öka kostnaderna. Därför är det ofta mer praktiskt att justera ljusstyrkan genom programmering av systemet istället för att använda fler lampor.

Om du fördubblar antalet LED-dioder med samma strömmen, får du samma mängd ljus från fler komponenter – men även mer värme och en högre felgrad. Om du fördubblar strömmen, får du mer ljus, men batteriet töms före midnatt. Den parameter som sammanfattar både kostnad och prestanda är “effektivitet”, alltså ljusintensitet per watt: Vid 100 lm/W kostar 40 W 4 000 ljusstyrkor; vid 70 lm/W kostar samma mängd ljus 57 W, vilket leder till att hela budgeten blir otillräcklig. När vi ger utkast anger vi först ljusstyrka och ljusintensitet per watt, och anpassar sedan energiförbrukningen därefter. Antalet LED-dioder är en detalj i konstruktionen.

Vad denna guide inte täcker

Denna guide behandlar antalet LED-dioder som en valparametern. Den täcker inte val av linsor eller ljusfördelning (se vår guide om linsor och ljusfördelning), dimensionering av laddningskontroller eller val av batterier.

适用范围 ：以上讲解 LED 数量与亮度的关系（并非越多越亮，取决于总流明与配光）。本文是概念讲解，不替代具体项目的照度计算。本文不提供具体型号的流明参数。