LED光源與LED燈具效能的區別

LED進(jìn)入新市場(chǎng)，應用領(lǐng)域日益擴展，已廣泛用于交通信號燈、顯示屏、景觀(guān)照明和裝飾照明等，在背光領(lǐng)域市場(chǎng)占有率也逐步提高，許多以前從事傳統光源生產(chǎn)的企業(yè)也紛紛上馬LED項目，產(chǎn)業(yè)投資持續升溫，光效紀錄屢次被刷新。日前美國Cree公司宣布，其白光功率 LED 光效再度突破行業(yè)最高紀錄，實(shí)驗室參數已達到 231 lm/W，與2006年6月日本日亞化學(xué)宣布的白色LED的100 lm/W相比，光效提高了一倍多，相信隨著(zhù)技術(shù)的進(jìn)步，該紀錄還會(huì )被打破。

隨著(zhù)光效概念也被用于LED燈具，很多LED燈具也加入到了光效競賽的洪流中，生產(chǎn)企業(yè)正在忽視LED光源與LED燈具的產(chǎn)品功能的差異，僅以光效作為燈具性能的標桿，單純追求高光效指標，忽視其LED燈具作為一個(gè)系統應該滿(mǎn)足的可靠性、色質(zhì)量和視覺(jué)舒適性等特性，造成目前國內LED照明燈具市場(chǎng)追逐光效之風(fēng)盛行，市政工程及半導體照明試點(diǎn)示范工程中使用的所謂的“高光效LED燈具”往往達不到其預期節能減排的目的的使用效果，造成較大的負面效應。

針對目前照明市場(chǎng)的情況，本文闡述了LED光源與LED燈具效能的不同。揭示了追逐光效之風(fēng)從LED光源蔓延LED燈具的原因。強調了LED燈具產(chǎn)品的燈具效能應注意與其他的性能要求的協(xié)調一致，燈具效能應建立在滿(mǎn)足LED燈具各項性能基礎上。

一、光效是光源產(chǎn)品的經(jīng)典性能指標

就光源而言，光效是一個(gè)經(jīng)典指標，每一種新光源的出現都直接與其達到的更高的光效有關(guān)，這樣，光效也毫無(wú)例外地成為了LED光源的性能的重要指標。當然，光源的其他性能指標還包括顯色指數、色品坐標、色溫和壽命等等。

對使用傳統光源的燈具，燈具的出光率，即燈具轉換光源光通量的能力，是燈具性能的經(jīng)典指標。由于LED光源的性能參數尚未達到標準化的程度，而且很多燈具使用的LED光源不可替換，所以，光效的概念也被沿用到了LED燈具產(chǎn)品。

二、LED燈具效能有別于LED光源光效

當LED光源和LED燈具都使用光效作為性能評價(jià)指標時(shí)，我們首先以分析兩者的內涵和差異入手來(lái)了解LED燈具的性能，并使用正確的術(shù)語(yǔ)來(lái)評價(jià)LED光源的光效和LED燈具的效能。

1、LED光源光效和LED燈具效能的概念

LED光源光效(luminous efficacy of a source)定義是光源發(fā)出的光通量與其所消耗的電功率之比。

LED燈具效能(luminaire efficacy)定義是指在燈具的聲稱(chēng)使用條件下，燈具發(fā)出的初始總光通量與其所消耗的功率之比，單位為lm/W。

“光效”用于評價(jià)LED光源，“效能”用于評價(jià)LED燈具，LED光源光效與LED燈具效能都表示電能轉化為光能的效率，是描述照明產(chǎn)品節能特性的指標，但其內涵是不同的。

2、不同的光通量

LED光源光效中的光源光通量是指裸光源(還未裝入燈具的狀態(tài))發(fā)出的光通量。其中LED光源可以是一體化LED燈或一體化LED模塊、半一體化LED燈或半一體化LED模塊或非一體化LED燈或非一體化LED模塊。

LED燈具效能中的分子光通量是指光源裝入燈具、同時(shí)使用所需的LED控制裝置或LED控制裝置的電源后，燈具發(fā)出的光通量。其中LED控制裝置或LED控制裝置的電源可以是整體式、內裝式或獨立式的。使用LED光源的燈具可能使用反射器、擴散板。

裝入燈具的光源可能是單個(gè)光源或多個(gè)光源的集合，但由于熱能、電能的相互作用造成的效率損失，以及燈具光學(xué)系統的效率，LED燈具的光通量的并不等于LED光源光通量或其簡(jiǎn)單累加。

LED光源光效中的光通量與燈具效能中的光通量的測量狀態(tài)不同，前者是在脈沖狀態(tài)測得，后者是在穩態(tài)下測得。

LED光源光效中的光是無(wú)所指向性的，只要光能發(fā)出來(lái)，東南西北無(wú)所謂的。而LED燈具效能中的光是有所指向性的，光需要發(fā)到有用的區域。

在使用相同LED光源的情況下，LED燈具的光通量小于LED光源的光通量。

3、不同的輸入功率

LED光源光效中的分母與LED燈具效能中的分母也不相同。例如，對于非一體化LED模塊, LED光源所消耗的電功率的僅是指LED模塊所消耗的功率，不包括LED控制裝置消耗的功率。LED燈具效能中的消耗的電功率是指燈具的輸入功率，不僅包括LED光源，還包括LED控制裝置所消耗的功率。LED燈具消耗的電功率大于LED光源消耗的電功率。

4、LED燈具效能與LED光源光效的關(guān)系

由于所涉及光通量和電功率的范圍不同，造成LED光源光效不同于LED燈具效能，光源光效遠大于燈具效能。其一因為L(cháng)ED進(jìn)入燈具后，結溫升高，光輸出減少(熱損失);其二因為光源進(jìn)入燈具、并使用LED控制裝置或其電源后存在的系統損耗;其三是光線(xiàn)經(jīng)過(guò)燈具光學(xué)系統后的損失，即燈具效率(光損失)。

燈具效能=光源光效×(1-進(jìn)入燈具后的熱損失)%×(1-系統損耗)×(1-進(jìn)入燈具后的光損失)%

從上面的分析可以看出，光源光效與燈具效能是完全不同的，不能混為一談。

三、LED光源開(kāi)展光效競賽，追逐光效之風(fēng)從LED光源蔓延LED燈具

隨著(zhù)LED光效紀錄被不斷刷新，正在蔓延的LED燈具光效競賽存在以下誤區：

1、僅提光效，不提色溫和顯色指數

應指出在多少色溫CCT和在多少顯色指數Ra下的光效，同樣的光效，低色溫比高色溫難度顯然大得多。

美國能源之星對固態(tài)照明室內燈具的相關(guān)色溫的要求：應是下列標稱(chēng)的相關(guān)色溫(CCT)的一種：2700K、3000K、3500K、4000K、5000K(僅限于商用)。能源之星對固態(tài)照明室內燈具：5700K、6500K色溫是不允許的。

2、僅提光效，不提照明舒適性

當光效競賽的風(fēng)從光源刮到燈具時(shí)，盲目追求燈具效能的另一個(gè)現象該加的防眩光的擴散板省掉了，忽略了燈具的舒適性，沒(méi)有考慮眩光控制。

3、僅提光效，不談可靠性

為了盲目追求燈具效能，室外燈具該加的防護罩省掉了，使不該暴露的部件暴露，忽視了LED燈具的可靠性。

四、LED燈具標記普遍存在功率低標、光通量高標的現象

由于與效能相關(guān)，我們關(guān)注了276個(gè)LED筒燈產(chǎn)品上標記的輸入功率和額定光通量與實(shí)測值的偏離情況，發(fā)現功率低標、光通量高標的現象普遍存在，這種偏離將導致產(chǎn)品 “光效”虛高，推高LED燈具效能的實(shí)際水平。

1、功率低標、光通量高標的情況

LED燈具的輸入功率是產(chǎn)品效能計算公式中的分母，相同光通量時(shí)較低的輸入功率表明產(chǎn)品的效能較高，降低產(chǎn)品的輸入功率就能提高產(chǎn)品的效能。在標記產(chǎn)品特性時(shí)，就可能存在功率盡量低標的現象。

通過(guò)實(shí)際測量可以得到LED燈具的輸入功率，并利用公式(1)計算其占燈具標記的輸入功率的百分比數值，我們可以得到實(shí)測功率與標稱(chēng)輸入功率的偏差ηP。

ηP=(實(shí)測功率/標稱(chēng)功率)*100% (1)

計算結果的意義：

-ηP=100%，實(shí)測功率與標稱(chēng)值