LED照明灯具的光效和光色品质如何达到平衡?

时间:2021-05-23作者:佚名

  去年某公司的LED光效取得重大突破,达303lm/W,很多业内人士在啧啧赞叹的同时,各种“砖家”也开始进行下一步的大胆预测,400lm/W,500lm/W,1000lm/W……

  今天我们来扒一扒:光的最大极限光效是多少?

  我们从小就知道:有了电,多方便,电的用处说不完。其中之一就是解放了人类夜生活的电灯泡。

  电是怎么转化为光的呢?不同的光源各有不同原理,但总的来说都是这样:

LED照明灯具的光效和光色品质如何达到平衡?

  所以,灯泡的发光效率的计算公式大家都很熟悉,即光通量除以总功率。

  辣么,这个发光效率的极限又是多少呢?这个恐怕就不是所有人的都知道了。

  电在灯泡里都变成了啥?

  首先我们来回忆一下,当年初中物理老师在我们耳朵边一直唠叨的“能量守恒定律”(指在能量转换过程中能量必须保持守恒),这是不能违背的自然规律。

  以LED灯泡为例,如果所有的电功率我们都用上了,LED器件工作在转化电功率P时,会产生两种:一种用来发光(光功率PV),一种用来发热(热功率PH)。

  所以,上面那个公式也可以变个形(学数学和物理跟我一样最讨厌变形的举个手?):

LED照明灯具的光效和光色品质如何达到平衡?

  我们来举个栗子,下面这个图呢,是一个COB器件的光电测试报告(不知道你看不看得懂?):

LED照明灯具的光效和光色品质如何达到平衡?

  图:光电测试报告

  报告中用红色标示的辐射通量Φe就是光功率,从能量守恒的角度理解就是LED消耗了31.21W的电功率,有11.97W(占38.36%)变成了光功率,19.24W(占61.64%)转化成热功率,发出了3922lm的光。

  如果不考虑热功率(假装只耗了11.97W的电),这个器件能达到的极限光效或光视效能(LER)就是:

LED照明灯具的光效和光色品质如何达到平衡?

  光视效能(LER)是个什么鬼?

  上面我们说到了一个专业名词光视效能(LER),可是妈蛋,这是个什么鬼?憋急,问我。

  现在假设我们发明了一种理想的LED,不产生热量,可将电功率P100%转换成光功率PV。(在理论世界里,理想还是要有的,虽然总也实现不了)

  这时的光效就是理论最大值了,这个值还有个学名,叫光视效能(luminous efficacy of radiation,简称LER)。

  LER的理论计算公式如下(我知道你看不懂~~):

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