Với sự lan rộng của đèn LED ngày nay, việc thiết kế ánh sáng đòi hỏi xem xét nhiều yếu tố khác nhau. Trong số đó, một trong những thách thức lớn nhất là làm thế nào để đánh giá độ sáng dựa trên công suất so với lumen.
Trước đây, phương pháp thông thường để ước lượng độ sáng của một chiếc đèn là dựa vào công suất. Đối với đèn sợi đốt truyền thống, thông thường, mức công suất càng cao, ánh sáng phát ra càng sáng. Tuy nhiên, với sự phát triển của đèn LED, việc chỉ dựa vào công suất để đo lường độ sáng đã không còn chính xác.
Thay vào đó, để xác định độ sáng của một chiếc đèn, đặc biệt là với đèn LED, chúng ta cần nhìn vào mức độ lumen.
1. Công suất có nghĩa là gì?
Công suất của một đèn đề cập đến lượng năng lượng cần thiết để tạo ra một đơn vị lượng ánh sáng. Công suất càng cao, ánh sáng phát ra càng sáng, tuy nhiên cũng đi kèm với việc tiêu tốn nhiều điện năng hơn. Sự hiệu quả của công nghệ ánh sáng được phản ánh qua cách sử dụng bóng đèn sợi đốt.
Ví dụ cụ thể, một bóng đèn sợi đốt có công suất 40 watt thường tạo ra từ 380 đến 460 lumen và tiêu tốn 40 watt năng lượng mỗi giờ.
Loại chiếu sáng này đã không hiệu quả và đã trải qua nhiều bước phát triển, bao gồm sự xuất hiện của các loại đèn như đèn huỳnh quang, đèn huỳnh quang compact và halogen kim loại, cũng như đèn natri áp suất thấp và natri áp suất cao.
Đèn huỳnh quang và đèn huỳnh quang compact đã tạo ra ánh sáng vượt trội ở mức công suất thấp hơn nhiều so với đèn sợi đốt thông thường. Tuy nhiên, chúng mang theo một số vấn đề liên quan đến môi trường và tạo ra chất gây ô nhiễm. Trái lại, đèn halogen kim loại, đèn natri áp suất thấp và natri áp suất cao, cũng như các loại đèn metal halide, tạo ra ánh sáng tốt hơn so với đèn sợi đốt thông thường. Tuy nhiên, chúng thường có công suất cao hơn và tiêu tốn nhiều điện năng hơn so với các loại đèn CFL hoặc đèn LED tương ứng.
Ví dụ cụ thể, một đèn sợi đốt 40 watt hiện đã được thay thế bằng đèn CFL chỉ cần 9 watt hoặc đèn LED chỉ cần 4 watt. Đối với một đèn sợi đốt 60 watt, người ta thường thay thế bằng đèn CFL chỉ cần 13 watt hoặc đèn LED chỉ cần 7 watt.
Khi chuyển từ nguồn sáng truyền thống sang đèn CFL hoặc đèn LED, không chỉ cung cấp ánh sáng tương tự hoặc thậm chí là tốt hơn, mà còn tiết kiệm điện năng đáng kể. Ví dụ, việc sử dụng một bóng đèn LED có công suất chỉ 7 watt trong phòng ngủ của tôi đã tạo ra một ánh sáng rất sáng.
Ở một ví dụ khác, một nhà kho có diện tích khoảng 45m vuông, trước đó được chiếu sáng bằng ba bóng đèn sợi đốt 150 watt mỗi bóng. Sau khi chúng được thay thế bằng ba đèn CFL có công suất chỉ 13 watt mỗi bóng, các khu vực này giờ đây được chiếu sáng sáng hơn nhiều mà vẫn tiêu thụ một lượng năng lượng rất ít so với trước đó.
2. Lumen có nghĩa là gì?
Lumen là đơn vị đo lường cho lượng ánh sáng phát ra từ một nguồn sáng. Nếu bạn thay thế một bóng đèn truyền thống có công suất 150 watt bằng một nguồn sáng có khoảng 2600 lumen, bạn có thể đạt được độ sáng tương đương bằng cách sử dụng một đèn CFL có công suất khoảng 42 watt hoặc một đèn LED chỉ cần khoảng 25 watt. Điều này làm giảm hơn 80% công suất đèn cần thiết.
Ví dụ, đèn đường LED 100 watt có thể tạo ra lên đến 14.000 lumen, và nó có thể thay thế hầu hết các loại đèn đường trên cao tốc và các bãi đỗ xe. Đây là loại đèn hiệu quả hơn, tiết kiệm chi phí hơn và hiệu suất chiếu sáng của đèn LED tiếp tục được cải thiện hàng năm.
3. Tại sao công suất và lumen lại quan trọng đối với chiếu sáng bằng năng lượng mặt trời?
Ánh sáng mặt trời yêu cầu sự xem xét cả về lumen và công suất. Công suất càng cao, thì thời gian hoạt động của đèn sẽ càng ngắn, và lumen quyết định lượng ánh sáng được phát ra từ đèn. Hiệu suất phát sáng càng cao, công suất cần thiết để đạt được độ chiếu sáng mong muốn càng thấp, từ đó giảm tải và giảm kích thước của tấm pin mặt trời và pin, cũng như giảm chi phí của hệ thống toàn bộ.
Đèn năng lượng mặt trời thường được lắp đặt ở độ cao thấp và có thể được sử dụng với công suất nhỏ cùng với đầu đèn đường có hiệu suất phát sáng cao. Hệ thống chiếu sáng đường phố bằng năng lượng mặt trời sử dụng đèn có công suất từ 20W đến 150W, thường tập trung trong khoảng từ 35W đến 50W cho hầu hết các ứng dụng. Hiệu suất phát sáng cao của đèn đường LED đã giúp giảm đáng kể chi phí của hệ thống năng lượng mặt trời, đồng thời nó cũng giúp đèn đường năng lượng mặt trời hoạt động hiệu quả hơn. Hiện nay, đèn đường năng lượng mặt trời đang trở nên phổ biến hơn trong nhiều khu dân cư và vùng sâu vùng xa.
Đèn đường của POTECH được thiết kế với quang phổ đặc biệt để chiếu sáng toàn bộ đường, đảm bảo ánh sáng được phân phối đều trên bề mặt đường theo phạm vi mong muốn. Ngoài ra, so với bóng đèn thông thường tỏa sáng theo hướng 360 độ, đèn LED hướng ánh sáng đến nơi cần thiết, tránh lãng phí ánh sáng.
4. Bảng so sánh hiệu suất của các nguồn sáng khác nhau
(Lịch sử phát triển của nguồn sáng: Đèn sợi đốt để Từ đèn huỳnh quang ống thẳng đến đèn điện tử tiết kiệm năng lượng hiệu suất cao đến đèn LED)
| Nguồn sáng | LED | Đèn huỳnh quang | Bóng đèn thường | Đèn natri cao áp |
| Hiệu suất của nguồn sáng | 140lm/w | 80 lm/w | 20 lm/w | 120 lm/w |
| Hiệu suất điều khiển | 92% | 85% | 100% | 90% |
| Hiệu quả ánh sáng hiệu quả | 90% | 60% | 60% | 60% |
| Hiệu quả của lịch thi đấu | 90% | 60% | 60% | 60% |
| Cả đời | >50.000 giờ | 2.000 giờ | 2.000 giờ | 10.000 giờ |
Tóm lại, hiệu suất thực tế của các loại đèn nguồn sáng khác nhau như sau:
- Đèn LED: 140 lumen/watt
- Đèn huỳnh quang: 24.5 lumens/watt
- Bóng đèn thông thường: 7.2 lumen/watt
- Đèn natri cao áp: 38.9 lumens/watt
Như vậy, hiệu suất thực tế của đèn LED gấp 6 lần so với đèn huỳnh quang thông thường, gấp 20 lần so với bóng đèn sợi đốt thông thường và gấp 4 lần so với đèn natri cao áp.
Do đó, công suất giữa đèn LED và đèn natri có thể quy đổi như sau:
- Đèn LED 60W ≈ đèn natri 250W
- Đèn LED 100W ≈ đèn natri 400W
- Đèn LED 250W ≈ đèn natri 1000W
5. Kết luận
Chính với sự cải thiện về hiệu suất chiếu sáng của đèn LED, công suất không còn là yếu tố quan trọng nhất trong chiếu sáng. Thay vào đó, hiệu suất ánh sáng trở thành điểm nổi bật, bởi vì ở cùng một công suất, hiệu suất ánh sáng càng cao thì đèn tiêu thụ càng ít điện năng. Điều này sẽ là xu hướng chính trong tương lai của chiếu sáng đô thị.
