Breaking News

Lý do chỉ số hoàn màu của đèn led càng cao thì hiệu suất phát sáng càng giảm

Tại sao bộ đèn led này có hiệu suất phát sáng thấp hơn, nhưng giá thành lại cao hơn bộ đèn led kia? Đây là thắc mắc thường gặp của các chủ nhà xưởng, chủ sân thể thao khi quan tâm các bộ đèn led trong cùng một dòng sản phẩm nhưng có tùy chọn chỉ số hoàn màu khác nhau.

Thắc mắc này liên quan trực tiếp đến các khái niệm dòng quang năng, hàm thị kiến, quang thông.

Trong bài viết này, Lê Sơn sẽ giới thiệu các khái niệm này. Từ đó, rút ra mối liên hệ giữa hiệu suất phát sáng và chỉ số  hoàn màu của đèn led để giải đáp thắc mắc trên.

1. Dòng quang năng – đặc trưng cho hiệu suất phát sáng của đèn led

Dòng ánh sáng luôn mang năng lượng, có rất nhiều sự kiện thực nghiệm đã chứng tỏ điều này. Chẳng hạn, ánh sáng Mặt trời chiếu vào các vật sẽ làm cho chúng nóng lên.

Dòng quang năng E qua diện tích S là đại lượng đo bằng lượng năng lượng mà dòng ánh sáng tải qua S trong một đơn vị thời gian.

Đơn vị của dòng quang năng là W. Có thể nói dòng quang năng là công suất của dòng ánh sáng.

Trong chiếu sáng led, dòng quăng năng chính là dòng ánh sáng phát ra từ đèn led. Nếu có cùng công suất, bộ đèn nào có dòng ánh sáng càng lớn thì cường độ sáng càng lớn.

Nghĩa là, hiệu suất phát sáng của đèn led sẽ càng lớn.

2. Hàm thị kiến – đặc trưng cho chỉ số hoàn màu của đèn led

Cảm giác sáng mạnh hay yếu mà dòng ánh sáng gây ra cho bạn phụ thuộc vào:

  • Độ lớn của dòng quang năng.
  • Màu sắc của chính dòng ánh sáng đó.

Mắt người nhạy nhất đối với ánh sáng lục (có bước sóng 0,555 μm). Nhưng rất kém nhạy đối với ánh sáng đỏ và ánh sáng tím.

Các dòng ánh sáng hồng ngoại và tử ngoại, dù rất mạnh cũng không gây ra được cảm giác sáng.

Để đặc trưng cho độ nhạy của mắt đối với các ánh sáng có màu (bước sóng) khác nhau. Người ta đưa ra đại lượng hàm thị kiến Vλ.

Hàm thị kiến Vλ = f(λ) được xây dựng bằng con đường thực nghiệm, có đồ thị như Hình 1.

Người ta qui ước: lấy giá trị của hàm thị kiến Vλ ứng với ánh sáng lục là 1.

Hàm thị kiến ứng với các ánh sáng màu khác sẽ có giá trị nhỏ hơn 1. Được xác định bằng phương pháp quang kế dùng giấy (phương pháp thực nghiệm).

Dưới đây là bảng các hàm thị kiến đối với một số ánh sáng đơn sắc:

Màu

Bước sóng μm

Hàm thị kiến Vλ

Đỏ

0.70

0.004

Da cam

0.65

0.107

Vàng

0.60

0.760

Lục

0.55

1

Lam

0.50

0.323

Chàm

0.45

0.038

Tím

0.40

0.0004

Hàm thị kiến là hàm thể hiện giá trị của các thành phần đơn sắc trong chùm sáng. Vì vậy, có thể nói hàm thị kiến đặc trưng cho chỉ số hoàn màu của đèn led.

vì sao chỉ số hoàn màu cao thì hiệu suất phát sáng giảm

Hình 1: hàm thị kiến Vλ

3. Quang thông – đặc trưng cho hiệu suất phát sáng và chỉ số hoàn màu của đèn led

a. Bản chất của quang thông

Quang thông là một đại lượng đặc trưng cho dòng ánh sáng:

  • Vừa về mặt năng lượng.
  • Vừa về mặt gây ra cảm giác sáng.

Vì vậy, trong chiếu sáng led thì.

Quang thông là đại lựng đặc trưng cho hiệu suất phát sáng và chỉ số hoàn màu của đèn led.

b. Mối liên hệ của quang thông với dòng quang năng và hàm thị kiến

Quang thông Φλ của một dòng ánh sáng đơn sắc qua một tiết diện S là đại lượng đo bằng tích của dòng quang năng Eλ qua tiết diện đó với hàm thị kiến Vλ ứng với ánh sáng đó.

Φλ = k.Eλ.Vλ (1)

Trong đó k là một hệ số, có giá trị: k = 683 lm/W.

Công thức (1) có thể viết là:

Φλ(lm) = 683.Eλ.Vλ (W) (2)

Nghĩa là:

Quang thông của dòng ánh sáng không đơn sắc bằng tổng quang thông của các dòng ánh sáng đơn sắc.

Tuy nhiên.

Vẫn có thể đo một dòng quang năng (công suất) tổng E. Và tính một giá trị trung bình V của hàm thị kiến.

Từ đó, suy ra quang thông tổng Ф của dòng ánh sáng đó như biểu thức (3).

Ф = 683EV (3)

4. Rút ra mối liên hệ giữa chỉ số hoàn màu và hiệu suất phát sáng

Từ biểu thức (3), ta rút ra được hiệu suất phát sáng của một nguồn sáng nói chung hay của một bộ đèn led nói riêng sẽ có biểu thức:

Ф/E (lm/W) = 683V (4)

Khi chỉ số hoàn màu của đèn led càng cao thì.

Ánh sáng phát ra từ bộ đèn led đó sẽ càng có nhiều ánh sáng đơn sắc. Lúc đó V sẽ giảm, kết quả là hiệu suất phát sáng (lm/W) ở biểu thức (4) sẽ giảm.

Như vậy, một bộ đèn led có chỉ số hoàn màu càng cao thì hiệu suất phát sáng lại không cao và ngược lại. Để sản xuất một bộ đèn led có chỉ số hoàn màu cao thì chi phí sẽ cao.

Do đó.

Khi lựa chọn đèn led, cần xác định tiêu chí nào được ưu tiên hàng đầu. Tiếp đó mới lựa chọn nguồn sáng phù hợp để nâng cao hiệu quả sử dụng.

|| Bạn hãy đọc thêm bài: Chỉ số hoàn màu CRI

|| Bạn hãy đọc thêm bài: Hiệu suất phát sáng của đèn led

|| Bạn hãy đọc thêm bài: Ý nghĩa kỹ thuật của các thông số đèn led

Người viết: Lê Sơn

Tìm hiểu thêm

hệ số sử dụng của đèn led

Cách xác định và ứng dụng hệ số sử dụng của đèn led

Hệ số sử dụng của đèn led có phải là giá trị cố định hay …

Trả lời

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai.