ルーメンとワットの関係は何ですか?

通常、ワットあたりのルーメン (lm/W) で測定される発光効率は、光源が電気エネルギーを可視光に変換する効率を評価するための重要な指標です。その計算式は次のとおりです: 発光効率=消費電力 (ワット)全光束 (ルーメン)

簡単に言うと、この値が大きいほど、照明器具のエネルギー効率が高く、明るくなります。{0} 2026 年の LED 技術基準では、高品質の産業用{{3}グレードの LED 光源は通常 150～180 lm/W を達成し、実験室の結果では 220 lm/W を超えることもあります。

発光効率についてマスターする必要がある重要なポイントは次のとおりです。

値が大きいほどコストが低いことを意味します: 発光効率が高いほど、同じ明るさを実現するために必要な電力が少なくなり、放熱コストが低くなります。

それは単純な分割を超えたものです: ドライバーとレンズが光出力の一部を消費するため、完成した照明器具のシステム発光効率は、通常、LED チップの発光効率の 70% ～ 85% にすぎません。

温度は重要な制限要因です: ジャンクション温度が 10 度上昇するごとに、発光効率が 3% ～ 5% 低下する可能性があります。このため、熱設計が非常に重要です。

色温度にはトレードオフがあります-: 温白色光 (3000K) は、蛍光体の変換中に発生するエネルギー損失のため、通常、冷白色光 (6500K) よりも発光効率が低くなります。

演色評価数のバランスをとる: 高い演色評価数 (Ra90+) を追求すると、発光効率が約 15% ～ 20% 低下するため、実際のアプリケーションシナリオに基づいたトレードオフが必要になります。-

駆動電流の影響: 明るさを向上させるために、やみくもに駆動電流を増加させないでください。過剰な電流は光出力の低下を引き起こすだけでなく、LED ドループ効果として知られる発光効率の急激な低下にもつながります。

素材がパフォーマンスの上限を決める: 高品質の-銀-メッキのブラケット層と高-屈折率-シリコンが、光子抽出効率を向上させる鍵となります。

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発光効率の物理的定義は簡単です。それはルーメンとワットの比です。 10 ワットの電球が 1000 ルーメンの光を放射する場合、その発光効率は 1000 ÷ 10=100 lm/W となります。この比率は、光源が電気エネルギーを光エネルギーに変換する効率を明らかにします。

物理学では、理論上の最大効率は、波長 555 nm の緑色光への 100% エネルギー変換の場合 683 lm/W であり、これは人間の目のピーク感度に相当します。当然のことながら、これは単なる理論値です。実際のアプリケーションでは、白色光に重点を置いています。

多くのクライアントが私にこう尋ねます。「120 lm/W と 150 lm/W は非常に似ています。-なぜこれほど大きな価格差があるのですか?」実際、この 30 lm/W の差は、テクノロジーにおける完全な世代の飛躍を表しています。

エンジニアリング用途の場合、ショッピングモールが 1,000,000 ルーメンの全光束を必要とする場合:

効率が 100 lm/W の照明器具には、総消費電力が 10,000 ワット必要になります。

効率 150 lm/W の照明器具の総消費電力は約 6,666 ワットのみです。

これは、エネルギー消費量が 33% 削減されることになります。電気代が削減されるだけでなく、変圧器、ケーブル、放熱アルミニウムプロファイルなどのサポート機器にかかる費用も大幅に削減できます。- 24 時間年中無休で稼働する工場や街灯の場合、この効果の違いがプロジェクトの投資収益率 (ROI) に直接影響します。

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実際のワットあたりのルーメン (lm/W) 値を正確に計算するには、次の損失を考慮する必要があります。

ドライバーの効率: パワードライバーは 100% の効率でエネルギーを変換しません。高品質のドライバは通常 90% ～ 95% の効率を達成しますが、低品質のドライバは 80% にしか達しない場合があります。-これにより、分母 (ワット単位の電力) が直接増加します。

光学レンズの損失: ライトカバーとレンズが光出力の一部を遮断します。光透過率は通常 85% ～ 95% であり、分子 (ルーメンの光束) が直接減少します。

熱損失: LEDチップの明るさは、低温状態(25度)と高温状態(85度)で異なります。一般に高温状態では輝度が10％程度低下します。

したがって、定格が 160 lm/W の LED チップは、完成した照明器具に組み立てられたとき、実際に測定された発光効率が約 116 lm/W しかない可能性があり、次のように計算されます。160×0.9(ドライバー)×0.9(レンズ)×0.9(熱損失)≈116 lm/W

この変換ロジックを理解することは、一部の完成照明器具メーカーが実際の測定値のラベル付けを躊躇する理由を説明するのに役立ちます。

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ほとんどの白色 LED は青色 LED チップを利用して黄色蛍光体を励起します。このプロセスはフォトルミネッセンスと呼ばれます。

配合は重要です: アルミン酸塩蛍光体と窒化物蛍光体との比率は、発光効率に直接影響します。

変換損失: 青色光は波長が短くエネルギーが高く、黄色光は波長が長くエネルギーが低いです。この物理的変換プロセスには、ストークスシフトとして知られるエネルギー損失が必然的に伴います。

技術的ブレークスルー: 当社の現在のチップは、高温沈降防止プロセスを採用しています。これにより、蛍光体粒子の均一な分布が保証され、内部での光の前後反射と吸収が減少し、それによってルーメン出力が増加します。--

多くの人は接着剤とブラケットの役割を見落としています。

高-屈折率-シリコン：LEDチップの屈折率は高く、空気の屈折率は低いです。チップから直接出た光は全反射して戻ってきます。高屈折率-シリコン-が橋のように機能し、光をスムーズに導きます。

銀-メッキ層: ブラケットの銀メッキ層が明るく、酸化しにくい-ほど、-反射率が高くなります。 Hengcai Electronics では、すべての 5050 または 3535 LED チップブラケットの銀メッキ層の厚さが基準を満たしていることを保証するために、高精度の自動生産装置を使用しています。-

これは非常に古典的で根強い誤解です。専門家以外の多くの人は、ライトを購入するとき、まず「このライトのワット数は何ですか?」と尋ねます。あたかもワット数が高いほど明るい光を意味するかのように。実際、ワット数は消費する「食物」の量 (電力消費量) を示すだけであり、「仕事」の量 (光出力) を示すものではありません。

LED の電力 (ワット数) を増やすと、放熱が追いつかなくなると、ジャンクション温度が急激に上昇します。 LEDチップは熱に非常に弱い半導体です。

温度が上昇すると、格子振動が激化し、電子と正孔が再結合して光子を生成する確率が減少します。これは熱消光と呼ばれます。

その結果、より多くの電力を供給しますが、明るさはほとんど増加せず、代わりに発光効率（ワットあたりのルーメン）が急激に低下します。{0}

半導体物理学には、よく知られた効率ドループ曲線があります。-駆動電流密度があるレベルまで増加すると、内部量子効率は不可逆的に低下します。これは、長時間ジョギングできる人 (効率が高い) に似ていますが、100 メートルを全力疾走する (大電流、高ワット) と頼むと、すぐに疲れてしまいます (効率が低い)。

したがって、優れた LED 設計では「低電流密度」駆動が採用されることがよくあります。たとえば、当社の SMD2835 シリーズは、定格電流で動作するときに最適なルーメン/ワット比を実現します。--

パッケージの種類によって、ワット数と発光効率を処理する能力が異なります。

SMD2835: 放熱面積が大きいため、低電力から中電力の用途に適しています。極めて高い発光効率を誇り、コストパフォーマンスの王様として傑出しています。-

EMC3030：EMC熱硬化性材料を採用し、耐高温性と耐紫外線性を実現します。高電力駆動に最適であり、高ワット数でも優れたルーメン出力を維持できます。-

セラミックシリーズ（1～5W）: 優れた熱伝導率を備え、高ワット条件下での熱クエンチングの問題に対処するように特別に設計されています。

同じ仕様の LED チップの場合、6500K (冷白色光) のルーメン出力が常に 3000K (温白色光) よりも高いことに気づくかもしれません。これは、暖かい光を生成するには、より多くの赤色スペクトル成分が必要になるためです。通常、赤色蛍光体の励起効率は黄色蛍光体の励起効率よりも低く、高エネルギーの青色光を低エネルギーの赤色光に変換する際のエネルギー損失（ストークスシフト）が大きくなります。-

クールホワイトライト：蛍光体変換が少なく、より多くの青色光が保持され、発光効率が高くなります。

温白色光: 蛍光体層が厚く、変換プロセスが増えるため、必然的に発光効率が低くなります。