去年某公司的LED光效取得重大突破，達303lm/W，很多業內人士在嘖嘖贊嘆的同時，各種“磚家”也開始進行下一步的大膽預測，400lm/W，500lm/W，1000lm/W……

　　今天我們來扒一扒：光的最大極限光效是多少？

　　我們從小就知道：有了電，多方便，電的用處說不完。其中之一就是解放了人類夜生活的電燈泡。

　　電是怎么轉化為光的呢？不同的光源各有不同原理，但總的來說都是這樣：

　　所以，燈泡的發光效率的計算公式大家都很熟悉，即光通量除以總功率。

　　辣么，這個發光效率的極限又是多少呢？這個恐怕就不是所有人的都知道了。

　　電在燈泡里都變成了啥？

　　首先我們來回憶一下，當年初中物理老師在我們耳朵邊一直嘮叨的“能量守恒定律”（指在能量轉換過程中能量必須保持守恒），這是不能違背的自然規律。

　　以LED燈泡為例，如果所有的電功率我們都用上了，LED器件工作在轉化電功率P時，會產生兩種：一種用來發光（光功率PV），一種用來發熱（熱功率PH）。

　　所以，上面那個公式也可以變個形（學數學和物理跟我一樣最討厭變形的舉個手？）：

　　我們來舉個栗子，下面這個圖呢，是一個COB器件的光電測試報告（不知道你看不看得懂？）：

　　圖：光電測試報告

　　報告中用紅色標示的輻射通量Φe就是光功率，從能量守恒的角度理解就是LED消耗了31.21W的電功率，有11.97W（占38.36%）變成了光功率，19.24W（占61.64%）轉化成熱功率，發出了3922lm的光。

　　如果不考慮熱功率（假裝只耗了11.97W的電），這個器件能達到的極限光效或光視效能（LER）就是：

　　光視效能（LER）是個什么鬼？

　　上面我們說到了一個專業名詞光視效能（LER），可是媽蛋，這是個什么鬼？憋急，問我。

　　現在假設我們發明了一種理想的LED，不產生熱量，可將電功率P100%轉換成光功率PV。（在理論世界里，理想還是要有的，雖然總也實現不了）

　　這時的光效就是理論最大值了，這個值還有個學名，叫光視效能（luminous efficacy of radiation，簡稱LER）。

　　LER的理論計算公式如下（我知道你看不懂~~）：

　　公式中的Km叫最大光視效能，等于683lm/W，意思是人眼最敏感的黃綠光（555nm），1W的光功率相當于683lm光通量。

　　當光譜的形狀確定了，光視效能（LER）也就確定了。（測光譜有個便攜神器你知道嗎？）

　　理論和公式不好（yong）懂，再舉個栗子吧。

　　上面圖中，我們可以看到鹵素燈的光視效能（LER）只有130lm/W，也就是說鹵素燈理論上的最高光效能做130lm/W，主要是鹵素燈的光譜里面包含了大量的紅光，從視見函數V(λ)（黑色虛線所示）上看，這些紅光人眼都是不敏感的，導致光視效能（LER）比較低。

　　而LED1去掉了比較多的紅光，光譜里面大部分是人眼敏感的黃綠光，所以光視效能（LER）可達到330lm/W，但是因紅光去得比較多，導致顯指只有80。

　　LED2則包含較多的紅光，顯指有97，光視效能（LER）也能達到260lm/W。

　　所以，回到前面說的貨幣兌換的比喻（原文點這里：《從貨幣兌換的角度理解LED光通量》）：

　　LER的意思相當于你手上有很多種光（貨幣）根據V(λ)視見函數（匯率）折算成統一的光通量（價值）。

　　人眼最敏感的光是555nm的黃綠光，它的光視效能（LER）是683lm/W，這就是理論上的最高光效。（所以，LED再牛逼，也是追不上尾號683這輛車的！）從表2中也可以看到，455nm的藍光的光視效能（LER）只有32.8lm/W。

　　光效和光色品質，自古萬事難兩全

　　2013年美國Po-ChiehHung等在IEEE期刊<JOURNAL OF DISPLAY TECHNOLOGY>發表過一篇文章，文章中他模擬計算了各種顯指、色溫的極限光效，并整理成一個圖表，如下圖6所示。

圖：最大理論光效

　　從圖中我們可以看到，白光理論上的最高光效只有480lm/W，而且這時候的顯指只有30，顯色效果極差。

　　如果為了提高顯指，光譜中需要包含更多人眼不敏感的藍光和紅色（相當于手上拿了很多不值錢的貨幣，面值再高，折算下來的價值還是很低）。

　　光效和光色品質，就這么在一個燈泡里，相生相克相愛相殺著。也正因為如此，照明設計時選擇光源時，往往沒有最好，只有最合適。

　　現在，您明白白光的光效為什么做不到1000lm/W了嗎？

　　PS：本文講的V(λ)都是明視覺視見函數。