我们从小就知道：有了电，多方便，电的用处说不完。其中之一就是解放了人类夜生活的电灯泡。
电是怎么转化为光的呢？不同的光源各有不同原理，但总的来说都是这样：
所以，灯泡的发光效率的计算公式大家都很熟悉，即光通量除以总功率。
辣么，这个发光效率的极限又是多少呢？这个恐怕就不是所有人的都知道了。
电在灯泡里都变成了啥？
首先我们来回忆一下，当年初中物理老师在我们耳朵边一直唠叨的“能量守恒定律”（指在能量转换过程中能量必须保持守恒），这是不能违背的自然规律。
以LED灯泡为例，如果所有的电功率我们都用上了，LED 器件工作在转化电功率P时，会产生两种：一种用来发光（光功率 PV），一种用来发热（热功率 PH）。
所以，上面那个公式也可以变个形：
我们来举个栗子，下面这个图呢，是一个 COB 器件的光电测试报告：
图：光电测试报告
报告中用红色标示的辐射通量 Φe 就是光功率，从能量守恒的角度理解就是 LED消耗了 31.21W 的电功率，有 11.97W（占38.36%）变成了光功率，19.24W（占61.64%）转化成热功率，发出了 3922 lm 的光。
如果不考虑热功率（假装只耗了11.97W的电），这个器件能达到的极限光效或光视效能（ LER） 就是：
光视效能（LER）是个什么鬼？
上面我们说到了一个专业名词光视效能（LER），现在假设我们发明了一种理想的 LED，不产生热量，可将电功率 P 100% 转换成光功率 PV。（在理论世界里，理想还是要有的，虽然总也实现不了）
这时的光效就是理论最大值了，这个值还有个学名，叫光视效能（luminous efficacy of radiation，简称 LER）。
LER 的理论计算公式如下（我知道你看不懂~~）：
公式中的 Km 叫最大光视效能，等于 683 lm/W，意思是人眼最敏感的黄绿光（555nm），1W 的光功率相当于 683 lm 光通量。
当光谱的形状确定了，光视效能（LER）也就确定了。（测光谱有个便携神器你知道吗？）
理论和公式不好（yong）懂，再举个栗子吧。
上面图中，我们可以看到卤素灯的光视效能（LER）只有 130 lm/W，也就是说卤素灯理论上的最高光效能做 130lm/W，主要是卤素灯的光谱里面包含了大量的红光，从视见函数 V(λ) （黑色虚线所示）上看，这些红光人眼都是不敏感的，导致光视效能（LER）比较低。
而 LED 1 去掉了比较多的红光，光谱里面大部分是人眼敏感的黄绿光，所以光视效能（LER）可达到 330 lm/W，但是因红光去得比较多，导致显指只有80。
LED 2则包含较多的红光，显指有97，光视效能（LER）也能达到 260 lm/W。
所以，回到前面说的货币兑换的比喻（原文点这里：《从货币兑换的角度理解光通量》）：
LER 的意思相当于你手上有很多种光（货币）根据 V(λ) 视见函数（汇率）折算成统一的光通量（价值）。
人眼最敏感的光是 555nm 的黄绿光，它的光视效能（LER）是 683 lm/W，这就是理论上的最高光效。从表2中也可以看到，455nm 的蓝光的光视效能（LER）只有 32.8 lm/W。
光效和光色品质，自古万事难两全
2013年美国 Po-Chieh Hung 等在IEEE期刊< JOURNAL OF DISPLAY TECHNOLOGY>发表过一篇文章，文章中他模拟计算了各种显指、色温的极限光效，并整理成一个图表，如下图6所示。
图：最大理论光效
从图中我们可以看到，白光理论上的最高光效只有 480lm/W，而且这时候的显指只有30，显色效果极差。
如果为了提高显指，光谱中需要包含更多人眼不敏感的蓝光和红色（相当于手上拿了很多不值钱的货币，面值再高，折算下来的价值还是很低）。
光效和光色品质，就这么在一个灯泡里，相生相克相爱相杀着。也正因为如此，照明设计时选择光源时，往往没有最好，只有最合适。
现在，您明白白光的光效为什么做不到 1000 lm/W 了吗？
PS：本文讲的V(λ)都是明视觉视见函数。
(文/苏佳槟)
