Hiệu suất chiếu sáng của đèn LED là gì? Công thức tính chi tiết

Hiệu suất chiếu sáng của đèn LED là chỉ số đo khả năng chuyển đổi điện năng thành ánh sáng, tính bằng tỉ lệ giữa quang thông và công suất tiêu thụ, đơn vị là lumen trên watt (lm/W). Chỉ số lm/W càng cao thì đèn càng tạo ra nhiều ánh sáng từ cùng một lượng điện, đồng nghĩa với mức tiêu thụ điện càng thấp.

Đèn LED hiện nay đạt hiệu suất trung bình 100 – 130 lm/W, cao gấp nhiều lần đèn sợi đốt và đèn halogen. Con số thực tế của mỗi đèn còn thay đổi theo loại chip, thiết kế tản nhiệt, điều kiện lắp đặt và thời gian sử dụng, nên hai đèn cùng công suất chưa chắc cho cùng một mức lm/W.

Hiệu suất chiếu sáng cũng không đứng riêng mà liên hệ trực tiếp với quang thông, chỉ số hoàn màu, nhiệt độ màu và tuổi thọ đèn. Nắm được công thức tính, cách đo, mức hiệu suất phổ biến cùng mối quan hệ giữa các thông số này là cơ sở để chọn đèn LED tiết kiệm điện mà vẫn đảm bảo chất lượng ánh sáng.

Hiệu suất chiếu sáng của đèn LED là gì?

Hiệu suất chiếu sáng của đèn LED, hay còn gọi là hiệu suất phát quang, là chỉ số đo khả năng chuyển đổi điện năng thành ánh sáng, có đơn vị là lumen trên watt (lm/W). Chỉ số này được tính bằng tỉ lệ giữa quang thông và công suất tiêu thụ, càng cao thì đèn càng tạo ra nhiều ánh sáng từ cùng một lượng điện, đồng nghĩa với mức tiêu thụ điện càng thấp.

Hai đại lượng cấu thành chỉ số này mang ý nghĩa khác nhau:

Lumen (lm) là đơn vị đo tổng lượng ánh sáng mà nguồn sáng phát ra, còn gọi là quang thông.

Watt (W) là đơn vị đo lượng điện năng mà đèn tiêu thụ trong quá trình hoạt động.

Ý nghĩa của hiệu suất chiếu sáng

• Đánh giá khả năng tiết kiệm điện: Chỉ số lm/W càng cao thì đèn càng ít hao điện mà vẫn cho độ sáng tương đương, đây là một trong các cách tiết kiệm năng lượng giúp giảm trực tiếp tiền điện hàng tháng cho hệ thống chiếu sáng.
• Thước đo chất lượng và công nghệ của đèn: Đèn hiệu suất cao chứng tỏ được dùng chip LED và linh kiện tốt, điện năng chuyển thành ánh sáng thay vì thất thoát thành nhiệt. Đèn ít tỏa nhiệt cũng bền hơn và giảm tải cho điều hòa trong phòng.
• Thay đổi tư duy chọn đèn, nhìn lumen thay vì watt: Số watt chỉ cho biết lượng điện tiêu thụ, không phải độ sáng. Một bóng LED 10W hiệu suất 100 lm/W cho 1.000 lm, sáng ngang bóng sợi đốt 75W chỉ đạt 13 lm/W.
• Giảm phát thải, bảo vệ môi trường: Dùng đèn hiệu suất cao kéo giảm nhu cầu điện của toàn hệ thống, qua đó giảm lượng khí CO2 phát sinh từ các nhà máy nhiệt điện.

Công thức tính hiệu suất chiếu sáng 

Hiệu suất chiếu sáng được tính bằng quang thông chia cho công suất tiêu thụ, theo công thức:

Hai đại lượng quang thông và công suất đã được giải thích ở phần định nghĩa, khi tính chỉ cần lấy đúng số liệu trên bao bì hoặc datasheet rồi thay vào công thức.

Ví dụ: một bóng đèn LED 10W có quang thông 1.200 lm. Hiệu suất chiếu sáng của bóng này là 1.200 ÷ 10 = 120 lm/W. Con số 120 lm/W cho biết cứ mỗi watt điện tiêu thụ, đèn tạo ra 120 lumen ánh sáng.

Phép tính chỉ chính xác khi số liệu đầu vào đúng, trong khi quang thông thực tế của đèn có thể thấp hơn con số in trên vỏ hộp, nên cần biết cách đo để kiểm chứng.

Cách đo hiệu suất chiếu sáng

Hiệu suất chiếu sáng được xác định bằng 3 nhóm phương pháp: tính theo công thức từ thông số công bố, đo trực tiếp bằng dụng cụ chuyên dụng, và kiểm tra ước tính nhanh tại chỗ.

1. Tính theo công thức từ thông số công bố

Lấy quang thông (lm) và công suất (W) trên tem nhãn hoặc datasheet rồi áp công thức đã nêu ở phần trên. Đây là cách phổ biến nhất, độ tin cậy phụ thuộc vào chất lượng số liệu nhà sản xuất công bố, nên ưu tiên sản phẩm của thương hiệu có kiểm định.

2. Đo thực tế bằng dụng cụ chuyên dụng

Phương pháp này chính xác nhất, yêu cầu thiết bị phòng thí nghiệm theo tiêu chuẩn TCVN 10885-2-1:2015 và TCVN 11844:2017 (về tính năng và hiệu suất năng lượng đèn LED).

Quang cầu tích phân (Integrating sphere): Đo tổng quang thông (lm) bằng cách thu ánh sáng phản xạ đều khắp thành cầu. Quy trình đo áp dụng theo tiêu chuẩn quốc tế IES LM-79 (tiêu chuẩn Mỹ về đo lường quang học và điện năng cho đèn LED). Thiết bị này phù hợp cho bóng đèn thông dụng, kích thước nhỏ gọn.

Máy đo Goniophotometer: Đo cường độ sáng của đèn tại từng góc phát rồi tổng hợp lại thành quang thông. Đèn pha và đèn đường cần đo bằng phương pháp này vì ánh sáng phát theo hướng tập trung, biên dạng phân bố quang phức tạp.

Máy đo công suất (Power meter): Đo điện năng tiêu thụ thực tế (gồm cả tổn hao driver). Thông số này làm mẫu số để tính hiệu suất phát quang (lm/W), giúp loại bỏ sai số giữa thực tế vận hành so với nhãn thông số.

3. Cách kiểm tra nhanh tại nhà

Hai cách dưới đây dành cho người dùng cuối, không cần thiết bị chuyên dụng:

Đọc chỉ số hiệu suất in sẵn trên tem nhãn là cách đơn giản và đáng tin nhất với người dùng phổ thông, vì nhiều dòng đèn hiện ghi thẳng giá trị lm/W bên cạnh quang thông và công suất.

Đo gián tiếp bằng máy đo độ rọi cầm tay (lux kế) bằng cách đo độ rọi tại cùng vị trí trước và sau khi thay đèn để so sánh tương đối. Khi đo, lấy trung bình nhiều điểm, tránh chỗ có bóng đổ và tắt nguồn sáng nền. Lux kế cho kết quả tham khảo, không thay được phép đo quang thông trong lab.

Hiệu suất chiếu sáng của đèn LED là bao nhiêu?

Đèn LED hiện nay đạt hiệu suất chiếu sáng trung bình 100 – 130 lm/W, các dòng cao cấp đạt 130 – 160 lm/W, một số đèn chuyên dụng vượt 200 lm/W. Mức này cao gấp nhiều lần đèn sợi đốt và đèn halogen, đồng thời nhỉnh hơn rõ rệt so với đèn huỳnh quang.

Bảng dưới so sánh hiệu suất phát quang của các công nghệ đèn phổ biến, kèm lượng điện cần để tạo ra cùng 1.000 lumen ánh sáng:

Hiệu suất bao nhiêu được xem là cao? Với đèn LED dân dụng, từ 100 lm/W trở lên là mức tốt, còn đèn highbay dùng cho nhà xưởng và chiếu sáng công nghiệp nên chọn từ 130 lm/W. Tuy nhiên, hai đèn cùng công suất vẫn có thể cho mức lm/W khác nhau tùy loại chip LED bên trong.

Hiệu suất phát quang theo loại chip LED

Hiệu suất phát quang của một bóng LED phụ thuộc trực tiếp vào loại chip bên trong. Hai đèn cùng công suất nhưng khác hãng chip có thể cho mức lm/W chênh nhau đáng kể.

Lưu ý: Hiệu suất chip không phải hiệu suất cả bộ đèn, chip tốt vẫn cho hiệu suất thấp nếu phần quang học và tản nhiệt kém.

Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất chiếu sáng đèn LED

Hiệu suất chiếu sáng thực tế của đèn LED thường thấp hơn thông số công bố, do 6 yếu tố tác động trong quá trình thiết kế, lắp đặt và sử dụng.

1. Thiết kế quang học: Ánh sáng đi qua lớp tán quang, kính và hệ phản xạ bị hao hụt một phần, khiến hiệu suất tổng thể giảm.
2. Khả năng tản nhiệt: Chip LED càng nóng thì hiệu suất phát quang (lm/W) giảm càng mạnh. Bộ tản nhiệt kém làm tích tụ nhiệt, gây giảm độ sáng và nhanh hỏng đèn.
3. Nhiệt độ môi trường: Lắp ở nơi nóng như mái tôn hay nhà xưởng làm chip nóng thêm, hiệu suất giảm so với điều kiện chuẩn.
4. Suy giảm theo thời gian: Sau thời gian dài sử dụng, chip LED hao mòn nên quang thông giảm dần trong khi điện tiêu thụ không đổi, kéo hiệu suất xuống thấp hơn lúc mới lắp.
5. Nguồn điện và driver: Điện áp dao động hoặc driver kém làm đèn không đạt hiệu suất tối đa, đôi khi gây nhấp nháy.
6. Bụi bẩn bám trên bề mặt: Bụi và ẩm mốc bám dày trên mặt kính cản trở ánh sáng phát ra ngoài. Đèn không được vệ sinh định kỳ sẽ tụt giảm độ sáng rõ rệt.

Mối quan hệ giữa hiệu suất chiếu sáng và thông số khác

Hiệu suất chiếu sáng không hoạt động độc lập mà gắn liền với các thông số quan trọng khác của đèn LED: quang thông, chỉ số hoàn màu (CRI), nhiệt độ màu và tuổi thọ. Hiểu mối liên hệ này giúp chọn đèn cân bằng giữa tiết kiệm điện và chất lượng ánh sáng, thay vì chỉ nhìn vào một con số lm/W.

Hiệu suất chiếu sáng và quang thông

Mối quan hệ giữa quang thông và hiệu suất chiếu sáng quyết định mức tiết kiệm điện của một nguồn sáng. Quang thông của đèn LED là tổng lượng ánh sáng phát ra, còn hiệu suất chiếu sáng (lm/W) đo hiệu quả chuyển đổi điện năng thành ánh sáng. Với cùng một mức công suất, đèn nào cho quang thông lớn hơn thì hiệu suất chiếu sáng cao hơn.

Vì sao hai đèn cùng công suất lại sáng khác nhau? Vì đèn hiệu suất cao chuyển hóa phần lớn điện năng thành ánh sáng, trong khi đèn hiệu suất thấp để thất thoát nhiều điện dưới dạng nhiệt. Hiểu rõ hai chỉ số này giúp người dùng chọn được đèn LED vừa đủ sáng vừa tiết kiệm điện.

Hiệu suất chiếu sáng và chỉ số hoàn màu (CRI)

Đèn có CRI càng cao thì hiệu suất phát quang thường càng giảm, do phải bổ sung thành phần ánh sáng đỏ để tái hiện màu trung thực. Mắt người kém nhạy với ánh sáng đỏ, nên phần ánh sáng này tốn nhiều năng lượng mà đóng góp ít vào chỉ số lm/W. Vì vậy, đèn CRI trên 90 thường có hiệu suất thấp hơn đèn cùng loại có CRI tiêu chuẩn.

Hiệu suất chiếu sáng và nhiệt độ màu

Đèn ánh sáng vàng ấm thường có hiệu suất thấp hơn đèn ánh sáng trắng lạnh, vì ánh sáng ấm đòi hỏi chuyển đổi nhiều hơn qua lớp phosphor. Quá trình chuyển đổi này hao hụt một phần năng lượng, trong khi ánh sáng trắng lạnh giữ được nhiều ánh sáng xanh gốc hiệu suất cao. Do đó, cùng một dòng đèn, phiên bản 6500K thường cho hiệu suất phát quang cao hơn phiên bản 3000K, dù công suất tiêu thụ như nhau.

Hiệu suất chiếu sáng và tuổi thọ đèn

Đèn hiệu suất cao thường có tuổi thọ dài hơn, vì phần điện năng không chuyển thành ánh sáng sẽ biến thành nhiệt, mà nhiệt là nguyên nhân chính rút ngắn tuổi thọ đèn LED. Đèn hiệu suất càng cao thì lượng nhiệt dư càng ít, chip và các linh kiện chịu áp lực nhiệt thấp hơn nên lão hóa chậm.

Khác biệt giữa hai loại đèn lộ rõ nhất ở cuối vòng đời: đèn hiệu suất thấp tỏa nhiều nhiệt khiến chip suy giảm nhanh, độ sáng tụt thấy rõ chỉ sau vài năm, trong khi đèn hiệu suất cao chạy mát hơn nên giữ được phần lớn độ sáng ban đầu trong suốt thời gian sử dụng. Đó cũng là lý do hiệu suất và tuổi thọ luôn được cân nhắc cùng nhau khi đánh giá một sản phẩm đèn LED.

Cách chọn đèn LED theo hiệu suất chiếu sáng

Chọn đèn LED theo hiệu suất chiếu sáng dựa trên năm tiêu chí: đọc đúng chỉ số lm/W, chọn mức hiệu suất theo không gian, cân đối với chất lượng ánh sáng, kiểm tra tản nhiệt và ưu tiên sản phẩm có kiểm định.

1. Đọc đúng chỉ số hiệu suất: Xác định con số lm/W ghi trên nhãn là hiệu suất bộ đèn hoàn chỉnh hay hiệu suất chip, vì hai giá trị này chênh nhau đáng kể. Nên ưu tiên đèn công bố hiệu suất bộ đèn vì đó mới là con số phản ánh thực tế sử dụng.
2. Chọn mức lm/W theo không gian: Đèn dân dụng trong nhà nên đạt từ 100 lm/W trở lên, còn đèn nhà xưởng, kho bãi và chiếu sáng công nghiệp nên chọn từ 130 lm/W để giảm chi phí điện khi chạy nhiều giờ mỗi ngày.
3. Cân đối hiệu suất với chất lượng ánh sáng: Với không gian cần màu sắc trung thực như cửa hàng, phòng trưng bày, hãy ưu tiên CRI cao và chấp nhận hiệu suất thấp hơn đôi chút. Nơi chỉ cần đủ sáng và tiết kiệm điện thì chọn hiệu suất làm tiêu chí hàng đầu.
4. Kiểm tra thiết kế tản nhiệt: Đèn có thân tản nhiệt bằng nhôm đúc, khe thoát nhiệt rõ ràng sẽ duy trì hiệu suất ổn định và bền hơn. Tản nhiệt là yếu tố quyết định đèn hiệu suất cao có giữ được ưu thế lâu dài hay không.
5. Ưu tiên sản phẩm có kiểm định: Chọn đèn của thương hiệu công bố thông số rõ ràng và đạt tiêu chuẩn hiệu suất năng lượng, tránh hàng trôi nổi ghi lm/W ảo cao hơn thực tế.

Khi chọn đèn nhà xưởng theo hiệu suất, nên ưu tiên các dòng đạt từ 130 lm/W trở lên ở mọi mức công suất, như đèn nhà xưởng 100W, đèn LED nhà xưởng 150W hay đèn LED công nghiệp 200W, để tiết kiệm điện khi vận hành liên tục.

Dấu hiệu đèn LED hiệu suất thấp, dễ hao điện

Đèn LED hiệu suất thấp có thể nhận ra qua thông số trước khi mua và qua biểu hiện khi sử dụng.

1. Thân đèn nóng nhanh: Đèn nóng lên rõ rệt chỉ sau thời gian ngắn cho thấy phần lớn điện năng đang biến thành nhiệt thay vì ánh sáng, dấu hiệu của tản nhiệt kém và hiệu suất thấp.
2. Độ sáng yếu hơn công bố: Đèn cho ánh sáng yếu hơn nhiều so với số lumen ghi trên bao bì là dấu hiệu thông số bị thổi phồng.
3. Thông số mập mờ: Bao bì không ghi rõ quang thông, hiệu suất lm/W hoặc không có nhãn năng lượng thường đi kèm chất lượng thấp.
4. Chip không rõ nguồn gốc, giá rẻ bất thường: Bao bì chỉ ghi “chip LED nhập khẩu” hay “chip cao cấp” mà không nêu tên hãng như Cree, Samsung, Epistar. Cùng mức 50W, nếu giá chỉ bằng nửa sản phẩm tương đương thì gần như chắc chắn đã cắt giảm ở chip và linh kiện.

Để chọn được đèn LED hiệu suất cao phù hợp với từng nhu cầu, bạn có thể tham khảo thêm về quang thông là gì, chỉ số hoàn màu CRI và các dòng đèn LED nhà xưởng tại Rạng Đông Mall, hoặc liên hệ hotline 1900 2150 để được tư vấn chi tiết.

Trong nhóm đèn nhà xưởng, công suất được chọn theo diện tích và độ cao trần, còn hiệu suất nên đạt từ 130 lm/W trở lên để tiết kiệm điện khi chạy liên tục. Khu vực vừa và nhỏ có thể dùng đèn nhà xưởng 100W, khu sản xuất tiêu chuẩn phù hợp với đèn LED nhà xưởng 150W, còn xưởng lớn hoặc trần cao nên chọn đèn LED công nghiệp 200W.

Sửa:

Câu hỏi thường gặp

Đèn LED hiệu suất cao có gây hại cho mắt không?

Hiệu suất cao không liên quan đến hại mắt, vì đây là chỉ số về tiết kiệm điện chứ không phải độ chói hay chất lượng ánh sáng. Yếu tố ảnh hưởng đến mắt là độ chói, hiện tượng nhấp nháy và nhiệt độ màu, nên khi chọn đèn cho không gian học tập hay làm việc cần xem thêm các thông số này.

Hiệu suất chiếu sáng và hiệu suất năng lượng có giống nhau không?

Hai khái niệm này liên quan với nhau nhưng không đồng nhất. Hiệu suất chiếu sáng đo lượng ánh sáng tạo ra trên mỗi watt điện (lm/W), còn hiệu suất năng lượng là cách phân loại mức tiết kiệm điện của sản phẩm theo tiêu chuẩn để dán nhãn năng lượng. Đèn có hiệu suất chiếu sáng cao thường đạt xếp hạng hiệu suất năng lượng tốt.

Đèn công suất lớn hơn có sáng hơn không?

Công suất lớn hơn không đồng nghĩa với sáng hơn, vì số watt chỉ cho biết lượng điện tiêu thụ chứ không phải độ sáng. Độ sáng được quyết định bởi quang thông (lumen), nên một đèn công suất nhỏ nhưng hiệu suất cao vẫn có thể sáng hơn đèn công suất lớn mà hiệu suất thấp.

Hiệu suất đèn LED có giảm theo thời gian không?

Hiệu suất đèn LED giảm dần trong quá trình sử dụng do chip hao mòn khiến quang thông giảm trong khi điện tiêu thụ không đổi. Vì vậy, hiệu suất ở cuối vòng đời thấp hơn lúc mới lắp, và đèn có hệ tản nhiệt tốt cùng chip chất lượng sẽ giảm chậm hơn.