圖文解析LED路燈光效定義及測量方法
國內很多LED路燈廠家在技術參數說明上,為了宣稱自己產品的高光效,往往把芯片的初始光通除以光源的消耗電功率得出比值,作為產品高光效的數據。其實這樣做是混淆概念的。為了讓大家明白,下面我把這兩個概念解釋一下:
1.初始光通量(Initial luminous flux)是每單位時間到達、離開或通過曲面的光能數量,單位:流明(lm)。 光通量通常用Φ來表示。
2.實際光通量(Actual luminous flux)是指打開照明設備時,光能從光源發出,穿越照明設備(如透鏡或燈罩等),直到它到達需要它的工作平面為止的光能數量。我們稱到達工作平面的光通量為實際光通量。
通過以上兩點的介紹,可以知道,實際光通量的數值要小于初始光通量。見下圖。
由光通的定義,我們緊接著引出另一個重要的概念:光效。
光效(Efficacy)是光源發出的總光通量與該光源消耗的電功率的比值,單位:流明/瓦(lm/w)。
因有初始光通量與實際光通量兩種數據,所以光效也就有了初始光效與實際光效兩種不同的數據。
我們知道,“十城萬盞工程”之所以大力推廣LED路燈,完全是節能減碳的需要。芯片的初始光通量經過透鏡燈罩,到達路面能為行人車輛起照明作用的,也就是實際光通量。我們需要的是由實際光通量帶來的高光效,并非需要初始光通量帶來的高光效。
現在LED路燈行業,盲目的推廣初始光通量的高光效,很多廠家在這里面也起到了推波助瀾的作用。某些商家打出了120 lm/w的高光效LED路燈,世界第一光效LED路燈等宣傳口號。導致這種局面出現的原因,正是由于國家或行業的統一標準未制定,相關的檢測標準未實施。另外,雖然有些地方出臺了地方標準,譬如廣東的DB44標準,深圳LED規范等等,但是,標準并不統一。就拿DB44來說,規定對于適用在高速主干道上的LED路燈,在4000K~6500K色溫前提下,I類標準是不得小于78 lm/w;深圳規范定義初始光效最高不得小于 60 lm/w,但是深圳規范額外提及能效等級評價標準是:I級能效最低不得小于80 lm/w。DB44與深圳規范都已經按地方的實際情況發布,可以看出,各地的差異還是比較大的。所以,國家應盡早制定統一的行業標準,統一各項規范,這樣,各個地區才會有章可循。
雖然國內對于標準的統一尚在研討,但是國外在2009年12月3日,經過發布三次草案后,美國能源部DOE出臺了能源之星LED燈具標準的最終版本,要求于2010年8月31日生效。
為此,我們翻閱了大量的資料進行研讀。美國能源部DOE在2009年7月1日發布的關于三種SSL燈具性能標準的第二稿草案,指出其他指標尚不能充分測量出燈具的能效。因此草案提出了一種新的度量指標----特定目標效能FTE(Fitted Target Efficacy)。并要求戶外道路照明燈具最低的光輸出要達到1000 lm(初始光通量)。
FTE將“目標照亮區域”作為研究對象。因此,FTE就有了兩個關鍵假定:
1.矩形分布可覆蓋最大區域,比圓形分布更加有效。見下圖。
2.白色圓圈是光源,綠色部分是目標照明區域被有效照亮的區域,紅色部分是目標照明區域未被有效照亮的區域,黑色區域處在目標照亮區域外,落在黑色的區域的光通量應被拋棄。見下圖。
FTE的計算公式如下:
FTE=(綠色區域光通量*綠色區域面積占綠色和紅色區域總面積的百分比)/燈具輸入功率
由此看出,美國能源部發布的以FTE作為今后LED能效的制定,是非常合理的。
我們非常反對盲目推廣初始光通的高光效。在路面照明,只需要一個合理的照度,所謂的“越亮越好,光效越高越好”,已經不適用于現在節能減碳形式的需要,同時也不符合人類視覺健康的真正追求。我們應理性的對待LED路燈的前景,不盲目追隨。只有擁有了正確的、客觀的、成熟的心態,擁有理性的、扎實的分析,擁有基礎的、踏實的研究,才能使得LED產業迅速而穩健的發展。
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