Introduction

La puissance et les lumens sont deux mesures couramment utilisées du rendement lumineux lors de l’achat de luminaires. La puissance est une mesure de l’énergie requise par un luminaire pour produire une certaine quantité de lumière, tandis que les lumens sont une mesure de la quantité de lumière produite par un luminaire. Lux est l’effet d’éclairage obtenu par la lampe après l’installation. Connaître la différence entre la puissance et les lumens, ainsi que les lux calculés, peut vous aider à choisir le bon luminaire pour votre application (Méthode de Calcul du Lumen).

Les LED ont pris leur essor au 21e siècle principalement parce qu’elles peuvent produire la quantité de lumière requise à une puissance inférieure (consommation d’énergie). Lorsque vous magasinez pour des luminaires LED,vous voudrez regarder la puissance en watts pour déterminer la puissance dont le luminaire LED a besoin pour produire de la lumière. De manière générale, plus la puissance est élevée, plus la lumière est brillante. Cependant, la puissance ne vous indique pas la quantité de lumière réellement produite, et c’est à ce moment-là que vous devez vous soucier d’une autre métrique – les lumens. Les lumens mesurent la quantité de lumière produite par un luminaire LED, ce qui vous permet de comparer la luminosité de différents luminaires (dans les mêmes conditions d’utilisation). Enfin, nous pouvons vérifier le niveau d’éclairement de l’espace éclairé grâce à un simulation d’éclairage ou luxmètre. Ces paramètres nous semblent bien très nécessaires pour être bien étudiés.

Que sont les watts?

Le watt est une unité de puissance qui mesure l’énergie consommée par les appareils d’éclairage. Quand j’étais jeune (20ème siècle), les gens achetaient des luminaires en regardant la puissance de l’ampoule, par exemple on avait souvent besoin d’une incandescente de 100W pour éclairer notre salon. De manière générale, plus la puissance est élevée, plus la luminosité des lampes traditionnelles telles que les lampes à incandescence et les lampes fluorescentes est élevée, de sorte qu’à ce moment-là, la puissance est devenue une mesure de la luminosité. Dans une lampe à incandescence, le courant traverse le filament à l’intérieur de l’ampoule pour générer de la chaleur et de la luminosité, mais la chaleur représente une grande proportion, et ce n’est pas ce dont nous avons besoin. Cela signifie que l’efficacité de conversion de l’énergie électrique en énergie lumineuse est très faible pour une lampe à incandescence.

Au fur et à mesure que la technologie progresse, ces ampoules sont remplacées par des dispositifs d’éclairage plus efficaces et économes en énergie, tels que les LED (diode électroluminescente) et les CFL (lampes fluorescentes compactes). Ils fonctionnent différemment des luminaires traditionnels et ont tendance à utiliser moins de chaleur tout en produisant le même niveau de rendement lumineux. Par conséquent, le mot “lumen” est né et le choix des lampes en watts n’est plus aussi populaire.

Que sont les lumens?

Lumen est une unité physique qui décrit le flux lumineux. La physique est interprétée comme une bougie (cd, Candela, unité d’intensité lumineuse) dans un angle solide (sur une sphère unité de rayon 1 mètre, le cône sphérique correspondant à la couronne sphérique de 1 mètre carré, qui correspond à l’angle central de la section médiane est d’environ 65°) pour générer le flux lumineux total émis. C’est une mesure de la luminosité émise par un appareil d’éclairage. Plus une lampe fournit de lumens, plus elle est brillante. Les lumens sont une unité de mesure plus précise que la puissance en watts, et ils peuvent vous dire plus directement comment un appareil d’éclairage fonctionnera (effets d’éclairage) dans une application.

Les LED ont connu une croissance rapide au cours des dernières décennies, offrant un moyen économe en énergie d’éclairer n’importe quel espace, y compris les maisons, les entreprises, les routes, les espaces publics extérieurs, etc. Le développement rapide de la LED est dû au fait qu’elle a une efficacité d’éclairage plus élevée, c’est-à-dire qu’elle produit le même flux lumineux (sortie Lumen) et consomme moins d’énergie. Les lampes à LED sont disponibles dans une variété d’indices d’efficacité, allant de 20 lumens/watt à 180 lumens/watt, certaines lampes à LED offrant désormais des rendements lumineux aussi élevés que 200 lumens/watt. Ceux-ci nous font prêter plus d’attention aux lumens lors de la sélection des lampes LED, au lieu de choisir les bonnes lampes en fonction de la puissance. Parce qu’un lampadaire de 100W, 160lm/W peut être plus lumineux qu’un lampadaire de 150W, 100lm/W, encore plus lumineux qu’une lampe HPS de 200W.

Qu’est-ce que Lux ?

1 lux est défini comme l’équivalent d’un lumen de lumière distribué sur une surface d’un mètre carré. En d’autres termes : une spécification en lux vous indique le nombre de lumens (flux lumineux total) dont vous avez besoin dans une zone mesurée donnée à éclairer. Par exemple, votre pièce a besoin d’un éclairement moyen de 200 lux, et la pièce fait 10 mètres carrés, alors le lumen dont vous avez besoin = 200 lux * 10 m2 = 2000 lm. Lorsqu’il est divisé par le facteur de maintenance de 0,8, nous obtenons que 2500lm (environ une LED luminaire d’auvent 20w ) sont nécessaires pour éclairer votre pièce. Vous pouvez voir à partir de la formule de calcul que si la pièce est grande, pour obtenir le même niveau d’éclairement, vous devez augmenter la puissance ou le nombre de lampes pour atteindre le niveau de lux dont vous avez besoin.

En résumé, le lux est l’effet d’éclairage (niveau d’éclairement) de la lampe en service. Pour éclairer une plus grande surface au même niveau de lux, nous augmentons soit les lumens des luminaires, soit le nombre de luminaires.

Comment convertir des Watts en Lumens, et enfin de Lumens en lux ?

Ici, nous devons introduire un autre concept – l’efficacité lumineuse, qui fait référence au rapport entre le flux lumineux émis par la source lumineuse et la consommation d’énergie. L’efficacité lumineuse est un indice permettant de mesurer la qualité de la lumière visible produite par une source lumineuse. Efficacité lumineuse = flux lumineux/watts d’une lampe, mesurés en lumens par watt dans le Système international d’unités (SI). Selon la formule, l’efficacité lumineuse est déterminée par deux facteurs : le flux lumineux et la puissance. Le premier paramètre est défini par l’unité lumen (lm), plus la valeur est grande, plus l’efficacité lumineuse est élevée. Dans le même temps, le deuxième paramètre, la puissance, est tout aussi important. Moins il faut de puissance pour générer un certain flux lumineux, plus l’efficacité lumineuse est élevée. Pour différentes sources lumineuses émettent le même flux lumineux, lorsque moins d’énergie est consommée, plus l’efficacité lumineuse de cette lampe est élevée. Plus la valeur d’efficacité lumineuse est élevée, plus la capacité de l’équipement d’éclairage à convertir l’énergie électrique en lumière est forte. Cela signifie que l’équipement d’éclairage a une meilleure performance d’économie d’énergie qui est plus respectueuse de l’environnement.

Par exemple, l’émission lumineuse totale d’une lampe à économie d’énergie de 12W est de 1080LM, et l’efficacité lumineuse = 1080lm/12W=90lm/W. Grâce à cela, nous pouvons l’utiliser pour juger de la qualité de la lampe.

Pour la formule de conversion Watt à Lumen, c’est-à-dire Lumens = Watts X Efficacité lumineuse

Le tableau suivant compare l’efficacité lumineuse de différents types de lampes. Nous pouvons voir que l’efficacité lumineuse des différents types de lampes diffère beaucoup. L’efficacité lumineuse d’un même type de lampes (telles que les LED) varie également considérablement selon les périodes. C’est pour cette raison que nous ne pouvons pas choisir les lampes uniquement en fonction de la puissance. Grâce au tableau ci-dessous, nous pouvons probablement calculer les lumens par puissance. Par exemple, le flux lumineux (lumens) d’un lampadaire LED 50W est actuellement d’environ 50w*150lm/w=7500lm.

Ainsi, avec le flux lumineux (lumen), comment pouvons-nous obtenir le niveau d’éclairement lorsque la lampe est appliquée au projet ? Avec l’aide d’un logiciel de simulation d’éclairage, nous pouvons facilement obtenir les résultats. Bien sûr, pour les consommateurs ordinaires, nous avons une méthode simple pour les calculs préliminaires. Par la formule Lux=Lumen*quantité/surface en mètres carrés. Lorsque le lampadaire 50W mentionné ci-dessus est installé sur une route d’une largeur de 7m, la distance entre les lampadaires est de 30 mètres et le MF est de 0,8, nous obtiendrons lux = 7500lm * 0,8/30/7 = 28lux. Sur cette base, nous pouvons juger au préalable s’il répond aux exigences d’ éclairage routier correspondantes.

Comment améliorer l’efficacité lumineuse?

De quoi dépend l’efficacité lumineuse de la lumière ? L’efficacité lumineuse est déterminée par deux facteurs : le flux lumineux et la puissance de la lampe. Le premier paramètre est défini par l’unité lumen (lm), et plus sa valeur est élevée à la même puissance, plus l’efficacité lumineuse est élevée. Dans le même temps, plus la puissance requise pour produire le même flux lumineux est faible, plus l’efficacité lumineuse est élevée. Par conséquent, nous devons soit augmenter le flux lumineux des puces ou des lampes LED, soit réduire la consommation d’énergie inutile consommée par Drivers LED ou autres.

CCT

En comparant la couleur de la lumière émise par une source lumineuse avec la couleur de la lumière rayonnée par un corps noir (tel que le platine) à une certaine température, la température du corps noir à ce moment est exprimée comme la température de couleur corrélée de la lumière source (c’est-à-dire, CCT). C’est une unité de mesure qui représente la composante de couleur contenue dans la lumière, exprimée en Kelvin (K). La température de couleur corrélée peut affecter l’ambiance ou la sensation de votre espace : une lumière blanche froide peut sembler froide et concentrée, tandis qu’une lumière plus chaude et plus ambrée peut sembler plus chaude et plus relaxante. Les LED offrent une large gamme de températures de couleur différentes en fonction de l’application. De manière générale, les puces LED avec une température de couleur corrélée élevée auront un flux lumineux plus élevé qu’une puce avec un faible CCT. De nombreux projets exigent désormais que la température de couleur corrélée soit inférieure à 4000K, parfois même 2200K, ce qui est un autre dilemme. Nous devons donc ajuster la température de couleur en fonction de nos propres projets.

CRI

L’indice de rendu des couleurs (IRC) d’un luminaire est une mesure de la capacité d’une source lumineuse à afficher la couleur d’un objet de manière fidèle ou naturelle. L’indice est mesuré de 0 à 100, où 100 signifie que la couleur sous la source lumineuse est la même que sous la lumière naturelle du soleil. De manière générale, plus l’indice de rendu des couleurs est élevé, plus l’efficacité lumineuse des puces ou des lampes LED est faible. Cela nous oblige à choisir entre un IRC élevé et une efficacité élevée. Pour l’éclairage intérieur (comme les centres commerciaux, les supermarchés), nous pouvons choisir des produits avec un IRC d’au moins 80, car nous nous soucions de la couleur de l’objet lors de la cueillette des marchandises. Pour l’éclairage extérieur (comme les stades, les routes), nous pouvons choisir des projecteurs ou des lampadaires avec IRC>70, car nous nous soucions davantage de savoir si nous pouvons voir clairement les objets dans cette situation. Dans ce dernier cas, nous n’avons pas besoin de choisir des puces LED à IRC élevé pour réduire l’efficacité lumineuse, ce qui nous rendra très passifs dans la compétition. Bien sûr, cela ne veut pas dire que nous ne pouvons pas avoir les deux, mais le coût est tout simplement trop élevé.

Bins

Lorsque les puces LED sont fabriquées, elles sont regroupées en fonction de la température de couleur, CRI, luminous flux (lumens) et tension directe. Nous n’introduirons pas trop de tension directe ici, cela implique principalement la conception des lampes, par exemple, la tension directe des Lumileds 3030 2D est d’environ 5,8-6,0V. Pour la température de couleur et l’IRC corrélés, vous pouvez consulter les deux sections précédentes. Le bac de flux lumineux est le plus important qui influe directement sur les performances du produit. Par exemple, les LED sont triées en fonction du flux lumineux, et les puces LED avec différentes puissances lumineuses sont classées dans différents niveaux de bac à travers cela. Voici la table Binning de Lumileds. Nous pouvons voir que la puissance lumineuse des puces LED avec différents bacs de flux lumineux diffère beaucoup les unes des autres. Afin d’obtenir des lampes LED à haut rendement, nous devons choisir des puces Lumileds 3030 avec Bin de Q, R ou même S. Bien sûr, nous pouvons également utiliser plus de puces LED avec des niveaux de Bin relativement inférieurs. Parce qu’avec plus de puces LED, plus la puissance d’une seule puce LED est faible, plus le courant d’entraînement de la LED est faible. Par cela, nous obtiendrons une efficacité lumineuse plus élevée des lampes.

Dissipation de la chaleur

D’une manière générale, la stabilité et la qualité des lampes à LED sont grandement affectées par la dissipation thermique du corps de la lampe. Les principaux composants des lampes à LED sont la source lumineuse (LED), la structure de dissipation thermique, le pilote, la lentille, etc. En tant que partie importante, la structure de dissipation thermique affecte la durée de vie de la lampe. Nous devons utiliser des matériaux conducteurs de chaleur fiables tels que le graphène pour la gestion thermique, qui peuvent éviter les effets d’auto-échauffement graves des lampes et réduire l’impact dévastateur des températures élevées sur les performances et la fiabilité des puces LED. Au contraire, si la chaleur est concentrée dans une puce de petite taille, la température de la puce augmentera et la température élevée pendant une longue période rendra la courbe de décroissance lumineuse de la lampe plus raide, c’est-à-dire l’efficacité lumineuse diminuera en peu de temps. Pendant ce temps, une température élevée augmente considérablement la probabilité de défaillance des LED, ce qui fait de la gestion thermique un problème qui doit être résolu dans les applications LED à haute luminosité.

LED Alimentation

L’efficacité d’un pilote de LED est le rapport entre la puissance de sortie du pilote et la puissance qu’il coûte du fil (puissance d’entrée). L’alimentation LED elle-même consomme également de l’énergie, qui correspond à la différence entre la puissance d’entrée et la puissance de sortie. On peut voir que plus la proportion d’énergie consommée par l’alimentation LED elle-même est faible, plus son efficacité de conversion est élevée. Par exemple, une lampe LED de 100 W utilise deux pilotes LED différents qui consomment respectivement 10 W et 20 W, puis leur puissance de sortie est respectivement de 90 W et 80 W. Si l’on suppose que l’efficacité lumineuse des puces LED est de 150 lm/W, on peut obtenir que l’efficacité lumineuse de la première est de 135 lm/W, tandis que la seconde n’est que de 120 lm/w. L’utilisation de pilotes LED à haut rendement est conçue pour consommer moins d’énergie et réduire les coûts pour les applications qui nécessitent un fort rendement lumineux.

Lighting distribution

La lentille affecte l’efficacité lumineuse dans une certaine mesure. Par exemple, le matériau PC et le matériau PMMA ont la même épaisseur et la transmission lumineuse de ce dernier est supérieure de 2 à 3 %. De plus, la résistance au vieillissement du PMMA est également bonne. Tout cela est utile pour améliorer l’efficacité des lampes à LED. De plus, un objectif conçu de manière rationnelle peut également atteindre de meilleurs niveaux d’éclairage dans les applications. Le principe de base est d’irradier autant de lumière que possible dans la zone cible. Pour plus de détails, voir les blogs associés–Répartition lumineuse des luminaires extérieurs et leurs applications. Grâce à ceux-ci, nous pouvons améliorer l’efficacité lumineuse des lampes et réduire les coûts pour l’application de votre projet.

ErP label

L’étiquetage d’efficacité énergétique, également appelé étiquetage d’efficacité énergétique, est une étiquette d’information apposée sur les produits consommateurs d’énergie ou leur emballage minimal pour indiquer des indicateurs de performance tels que les niveaux d’efficacité énergétique des produits. Le but est de fournir les informations nécessaires aux utilisateurs et aux consommateurs pour prendre des décisions d’achat. Guider et aider les consommateurs à choisir des produits efficaces et économes en énergie. Pour aider les consommateurs de l’UE à réduire leurs factures énergétiques et leurs émissions de carbone, à partir du 1er septembre 2021, des ampoules largement reconnues et d’autres produits d’éclairage adoptera une nouvelle version de l’étiquette énergétique de l’UE. La principale raison en est qu’avec le développement des LED, l’efficacité lumineuse s’est considérablement améliorée, ce qui signifie que de plus en plus de lampes ont reçu des labels A+ ou A++ selon les normes d’origine. Avec la dernière version, nous reviendrons à la forme A-G plus simple, et améliorerons en même temps l’effet lumineux correspondant pour nous adapter à la tendance de développement. La figure ci-dessous montre la différence entre eux.

Lampadaire LED ZGSM avec différentes efficacités lumineuses

Depuis sa création en 2005, ZGSM s’est engagé dans le développement de lampes LED à haut rendement. À l’heure actuelle, notre société a fait de bons progrès dans le développement de lampadaires à LED. Ci-dessous, nous listons les lampadaires LED ZGSM avec une efficacité lumineuse différente à différentes périodes.

Summary

Cet article présente les concepts de base de puissance, de lumens et de niveau d’éclairement (lux), qui sont les paramètres avec lesquels nous entrons en contact dans la planification de projet. Pour différents types de lampes, une puissance élevée ne signifie pas un flux lumineux élevé, et un flux lumineux élevé ne signifie pas non plus un niveau d’éclairement élevé. Pour les luminaires à LED, les améliorations de la technologie d’éclairage ont entraîné des changements significatifs dans l’efficacité énergétique et la rentabilité des luminaires à LED au fil des ans. Ils ont fait de grands progrès en termes d’efficacité lumineuse et de spectre, et nous devons accorder une grande attention à ces deux éléments lors du choix des lampes LED. Par exemple, les étiquettes ErP peuvent aider les consommateurs ordinaires à déterminer si le produit répond à leurs besoins spécifiques (économie d’énergie, puissance), mais pour certaines autres applications, tels que l’éclairage des stades et l’éclairage des routes, nous devrions en savoir plus sur l’efficacité lumineuse, la distribution de l’éclairage, fonctions d’alimentation, etc. Pour mieux comprendre et enfin servir vos propres projets. Contactez-nous pour obtenir plus de détails.

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