Quang thông (lumen) là gì? Ý nghĩa, công thức tính quang thông

Quang thông là chỉ số thể hiện tổng lượng ánh sáng mà nguồn sáng phát ra, được đo bằng đơn vị lumen (lm). Đây là thông số quan trọng giúp đánh giá độ sáng, hiệu suất chiếu sáng và lựa chọn đèn LED phù hợp. Trong bài viết này, hãy cùng tìm hiểu quang thông là gì, ý nghĩa của quang thông và các công thức tính quang thông chính xác trong thực tế.

1. Quang thông là gì?

1.1 Khái niệm quang thông là gì?

Quang thông là đại lượng trắc quang thể hiện công suất bức xạ của ánh sáng được phát ra từ một nguồn sáng trong một đơn vị thời gian. Nói một cách đơn giản, quang thông cho biết nguồn sáng phát ra nhiều hay ít ánh sáng mà mắt người có thể nhìn thấy được.

Đơn vị đo của quang thông được gọi là Lumen quy định bởi hệ đơn vị SI, CGS, ký hiệu là lm. Quang thông được ký hiệu bằng chữ cái Hy Lạp Φ (Phi).

Quang thông trong tiếng anh là gì? Quang thông trong tiếng anh là Luminous Flux.

Xem thêm: Độ rọi là gì?

Xem chi tiết về lumen: Lumen là gì? 10 thông tin quan trọng nhất về quang thông lumen

1.2 Hệ số bù quang thông là gì?

• Khi ánh sáng có phản xạ do được lắp đặt trong nhà, tường bao có quang thông lớn hơn so với nơi không có tường bao. Do vậy, tính quang thông cần phải tính phần bù của ánh sáng khi có phản xạ ánh sáng. 
• Hệ số bù quang thông là phần chênh lệch giữa tổng quang thông và quang thông có phản xạ ánh sáng.
• Hệ số bù quang thông được ký hiệu là d. Giá trị của hệ số d luôn lớn hơn 1 để tính phần bù quang thông của ánh sáng.

1.3 Bảng tra quang thông của đèn LED

• Mỗi công suất đèn LED khác nhau sẽ có quang thông khác nhau. Quang thông còn phụ thuộc vào chỉ số hiệu suất phát quang. Chỉ số này càng cao thì quang thông đèn LED sẽ càng cao.
• Dưới đây là quang thông của một số công suất đèn LED phổ biến:

2. Ý nghĩa của quang thông trong chiếu sáng

2.1 Đánh giá độ sáng thực tế của đèn

Quang thông là thông số phản ánh trực tiếp lượng ánh sáng mà một nguồn sáng phát ra. Giá trị quang thông càng lớn thì lượng ánh sáng cung cấp cho không gian càng nhiều, từ đó đèn sẽ cho cảm giác sáng hơn.

Trên thực tế, nhiều người vẫn có thói quen lựa chọn đèn dựa vào công suất (Watt). Tuy nhiên, công suất chỉ cho biết lượng điện năng tiêu thụ chứ không phản ánh chính xác độ sáng của đèn.

Ví dụ, một đèn LED 100W có hiệu suất phát quang 150 lm/W sẽ tạo ra quang thông khoảng 15.000 lumen. Trong khi đó, một đèn LED 100W khác chỉ đạt hiệu suất 100 lm/W sẽ có quang thông khoảng 10.000 lumen. Mặc dù cùng công suất nhưng khả năng chiếu sáng chênh lệch tới 50%.

Vì vậy, khi đánh giá độ sáng thực tế của đèn, người dùng nên ưu tiên xem chỉ số quang thông (lumen) thay vì chỉ nhìn vào công suất tiêu thụ điện.

Xem thêm: Chip led là gì? Cấu tạo và ứng dụng cho đèn led

2.2 Cơ sở để tính toán số lượng đèn cần lắp đặt

Trong thiết kế hệ thống chiếu sáng, quang thông là thông số quan trọng để xác định số lượng đèn cần sử dụng cho từng không gian.

Mỗi khu vực đều có yêu cầu độ rọi tiêu chuẩn khác nhau. Để đạt được mức độ rọi này, kỹ sư chiếu sáng phải tính toán tổng quang thông cần thiết và lựa chọn số lượng đèn phù hợp.

Nếu tổng quang thông của hệ thống quá thấp, khu vực sẽ thiếu sáng, ảnh hưởng đến thị lực và hiệu quả làm việc. Ngược lại, nếu quang thông quá lớn sẽ gây lãng phí điện năng và làm tăng chi phí đầu tư.

Do đó, quang thông là cơ sở quan trọng để tính toán số lượng đèn, công suất hệ thống và đảm bảo độ rọi đạt tiêu chuẩn theo yêu cầu sử dụng.

2.3 Đánh giá hiệu quả tiết kiệm điện

Khi so sánh hai bộ đèn có cùng công suất, sản phẩm nào tạo ra quang thông lớn hơn sẽ có hiệu suất chiếu sáng tốt hơn. Điều này đồng nghĩa với việc cùng một lượng điện năng tiêu thụ nhưng đèn phát ra nhiều ánh sáng hơn.

Đây chính là lý do các doanh nghiệp, nhà máy và công trình hiện nay thường ưu tiên lựa chọn các dòng đèn LED có quang thông cao và hiệu suất phát quang lớn.

2.4 Căn cứ lựa chọn đèn LED phù hợp

Quang thông là cơ sở quan trọng giúp lựa chọn đèn LED phù hợp với từng không gian và mục đích sử dụng. Ở mỗi khu vực yêu cầu độ rọi khác nhau, mức quang thông khác nhau.

Xem thêm: Số IP là gì?

3. Công thức tính quang thông đèn LED

3.1 Cách tính quang thông của đèn led

Công thức tính quang thông được thực hiện như sau: 

Φv = d.Qv / dt

Trong đó:  

• Φv: Quang thông (lumen – lm)
• d là hệ số bù quang thông. Đây là phần chênh lệch giữa tổng quang thông và quang thông có phản xạ ánh sáng.
• Qv ( ký hiệu lm.s) chính là tổng năng lượng ánh sáng của nguồn sáng.
• dt là ký hiệu của một đơn vị diện tích mà nguồn sáng chiếu lên.

Công thức tính cường độ ánh sáng: Iv = dΦv / dΩ 

• Trong đó, Iv chính là cường độ ánh sáng, dΩ = dA/r^2  là ký hiệu của góc khối.

Tuy nhiên trong thực tế thiết kế và lựa chọn đèn LED, người dùng thường sử dụng công thức tính quang thông sau.

3.2 Cách tính quang thông trong thiết kế chiếu sáng

Công thức tính quang thông từ hiệu suất phát quang

Khi biết công suất đèn và hiệu suất phát quang, có thể tính quang thông theo công thức:

Φ = P × η

Trong đó:

• Φ: Quang thông (lm)
• P: Công suất đèn (W)
• η: Hiệu suất phát quang (lm/W)

Công thức này cho biết lượng ánh sáng mà đèn tạo ra từ mỗi watt điện năng tiêu thụ. Đây là phương pháp được sử dụng phổ biến để xác định quang thông của các loại đèn LED hiện nay.

Một bộ đèn LED có:

• Công suất: 100W
• Hiệu suất phát quang: 130 lm/W

Áp dụng công thức:

Φ = 100 × 130 = 13.000 lm

Như vậy, đèn LED 100W này tạo ra tổng quang thông khoảng 13.000 lumen.

Công thức tính quang thông từ độ rọi

Công thức tính như sau:

Φ = E × S

Trong đó:

• Φ: Quang thông yêu cầu (lm)
• E: Độ rọi tiêu chuẩn (lux)
• S: Diện tích chiếu sáng (m²)

Công thức này giúp xác định tổng lượng ánh sáng cần cung cấp cho một không gian nhằm đáp ứng mức độ rọi mong muốn.

Ví dụ minh họa

Giả sử một phòng làm việc có:

• Diện tích: 20 m²
• Độ rọi yêu cầu: 300 lux

Áp dụng công thức:

Φ = 300 × 20 = 6.000 lm

Như vậy, tổng quang thông cần thiết để chiếu sáng cho căn phòng là khoảng 6.000 lumen.

3.3 Cách tính số lượng đèn dựa trên quang thông

• Công thức tính số lượng đèn cần dùng = (diện tích chiếu sáng x độ rọi) : ( công suất của đèn x quang thông).
• Trước khi tính, xác định: diện tích, độ rọi, công suất và quang thông. 

Ví dụ: Một phòng có diện tích 15m2 với độ rọi là 150 lux

• Tổng quang thông của đèn là: 2250lm.
• Quang thông của đèn là 150lm.
• Nếu bạn dùng đèn led có công suất 5W sẽ cần phải dùng số đèn là: (15 x 150) : ( 5 x 150) = 3 đèn.

>>> Xem thêm: Led SMD là gì?

4. Mối quan hệ giữa quang thông và các đại lượng chiếu sáng khác

Trong lĩnh vực chiếu sáng, quang thông không tồn tại độc lập mà có mối liên hệ chặt chẽ với nhiều đại lượng khác như công suất, hiệu suất phát quang, độ rọi và cường độ sáng.

4.1 Quang thông với cường độ ánh sáng (Candela)

• Cường độ sáng là đại lượng biểu thị mức độ tập trung ánh sáng theo một hướng xác định. Đơn vị đo cường độ sáng là Candela (cd).
• Lượng quang thông phụ thuộc vào công suất của nguồn sáng cùng góc chiếu. Do vậy, mỗi quan hệ giữa quang thông và cường độ ánh sáng là tỷ lệ thuận với nhau. Khi cường độ ánh sáng càng cao thì sẽ có lượng quang thông càng lớn.

Công thức tính: 1lm = 1cr/sr/

4.2  Quang thông với độ rọi (Lux)

• Độ rọi (Lux) được biết đến chính là chỉ số quang thông chiếu trên một đơn vị diện tích bề mặt. Độ rọi được ký hiệu là lux.
• Nếu muốn xác định độ rọi của đèn cần phải có số tổng lượng quang thông và diện tích. Hệ số quang thông sẽ quyết định hệ số của độ rọi.
• Sự khác nhau giữa lumen và lux chính là cách tính lượng ánh sáng bao phủ. Khi một đèn có quang thông chiếu trên diện tích càng lớn thì ánh sáng càng mờ hơn do độ rọi thấp đi.

• Ví dụ: Quang thông của một đèn led 500 lumen chiếu trên diện tích 1m2 thì sẽ có độ rọi là 500 lux. Tuy nhiên, nếu cùng đèn đó chiếu trên diện tích 5m2 thì độ rọi chỉ còn 100 lux.

4.3 Quang thông và hiệu suất phát quang (lm/W)

• Hiệu suất phát quang là chỉ số thể hiện khả năng chuyển đổi điện năng thành ánh sáng của nguồn sáng. Đại lượng này được tính bằng tỷ số giữa quang thông và công suất tiêu thụ.
• Công thức: Hiệu suất phát quang = Quang thông / Công suất
• Như vậy, hiệu suất phát quang phụ thuộc vào quang thông. Khi đèn có quang thông càng lớn thì hiệu suất phát quang càng cao.
• Ngoài ra, công suất của đèn cũng đánh giá chất lượng phát sáng của đèn. Khi đèn có quang thông lớn nhưng công suất thấp thì đèn có hiệu suất chiếu sáng tốt.

Xem thêm: Led COB là gì?

Với những thông tin chi tiết trên đây đã giải đáp thắc mắc Quang thông là gì? Lumen là gì?. Dựa vào thông tin trên, việc chọn lựa đèn led chất lượng, phù hợp với mục đích và không gian chiếu sáng trở nên dễ dàng, chính xác. Công ty HLB cung cấp đa dạng dòng đèn led nhà xưởng công suất từ 50w đến 250w đạt quang thông cao.Tham khảo chi tiết sản phẩm theo từng danh mục trên website.