เหตุใดการเปรียบเทียบโดยตรงระหว่างลูเมนของแสงแบบดั้งเดิม (โซเดียม ปรอท เมทัลฮาไลด์) กับแคตตาล็อกลูเมนจากแสง LED จึงไม่สามารถให้ผลลัพธ์ที่แม่นยำได้
จำนวนลูเมนที่แสดงในแคตตาล็อกผลิตภัณฑ์ไม่สามารถใช้เปรียบเทียบไฟ LED กับไฟทั่วไปได้ เนื่องจากปริมาณลูเมนที่ตามนุษย์รับรู้จะขึ้นอยู่กับประเภทของเทคโนโลยีไฟส่องสว่างที่ใช้ บัญชีสามสิ่งนี้:
1. ไฟ LED ให้สเปกตรัมของแสงที่กว้างกว่าหลอดไฟแบบดั้งเดิมซึ่งมีจำกัดมากกว่า
2. ความหลากหลายในการตอบสนองของดวงตามนุษย์ต่อระดับแสงต่างๆ ไม่ได้นำมาพิจารณาด้วยวิธีการปกติในการคำนวณค่าลูเมน
3. การวัดหลอดไฟ LED รวมถึงการติดตั้งทั้งหมดและระบบจ่ายไฟ ในขณะที่การวัดฟลักซ์การส่องสว่างสำหรับหลอดไฟทั่วไปจะพิจารณาจากแหล่งกำเนิดแสงเท่านั้น
1. ไฟ LED ให้สเปกตรัมของแสงที่กว้างกว่าหลอดไฟแบบดั้งเดิมซึ่งมีจำกัดมากกว่า
วิธีการทั่วไปในการประเมินกำลังแสงที่ส่งออกของหลอดไฟทำให้ไม่มีการเผื่อแสงสะท้อนจากวัตถุ แต่ในความเป็นจริงแล้ว สิ่งต่างๆ สะท้อนแสงในรูปแบบต่างๆ กัน ขึ้นอยู่กับสีของพื้นผิว ตัวอย่างเช่น หากใช้แสงสีเหลืองส่องวัตถุสีเขียว ลำแสงทั้งหมดจะถูกพื้นผิวของวัตถุดูดกลืน ทำให้วัตถุนั้นดูมืด เมื่อวางวัตถุสีเขียวที่มีการส่องสว่างประเภทนี้ไว้บนพื้นผิวสีดำ วัตถุนั้นจะมองไม่เห็นอย่างแน่นอน ในความเป็นจริงแล้ว เอฟเฟกต์ที่แตกต่างกันเล็กน้อยเป็นผลมาจากแสงที่สะท้อนจากของจริง ตัวอย่างเช่น หญ้าดูเหมือนเป็นสีเขียวแต่จริงๆ แล้วมีรงควัตถุหลายชนิด (เช่น คลอโรฟิลล์ แคโรทีนอยด์ แซนโทฟิลล์ ฯลฯ) ดังนั้นเมื่อให้แสงสีเหลือง แสงจะสะท้อนส่วนหนึ่งของลำแสงและปรากฏเป็นสีเทา
เนื่องจากหลอดโซเดียมที่ใช้สำหรับไฟถนนมีสเปกตรัมของแสงที่จำกัด จึงจำเป็นต้องให้แสงสว่างมากเพื่อให้แน่ใจว่ามีทัศนวิสัยเพียงพอ คล้ายกับสเปกตรัมของดวงอาทิตย์ ไฟ LED มีช่วงแสงที่กว้าง เป็นผลให้ความแตกต่างของสีของวัตถุชัดเจนยิ่งขึ้น ปรับปรุงคอนทราสต์และปรับปรุงการมองเห็นในพื้นที่ที่กำหนด ดังนั้นไฟ LED จึงใช้ลูเมนน้อยกว่ามากในขณะที่ยังให้ความคมชัดของแสงที่ดีขึ้น
2. ความหลากหลายในการตอบสนองของดวงตามนุษย์ต่อระดับแสงต่างๆ ไม่ได้นำมาพิจารณาด้วยวิธีการปกติในการคำนวณค่าลูเมน
แท่งและกรวยเป็นตัวรับแสงหลักสองประเภทที่พบในดวงตาของเรา กรวยมีความสามารถในการมองเห็นสี (บางครั้งเรียกว่า "การมองเห็นด้วยภาพถ่าย") มีความไวต่อแสงจ้า และทำงานได้ตามปกติในระหว่างวัน กระนั้นแท่งยังตอบสนองต่อสิ่งเร้าที่เป็นแสงภายใต้สถานการณ์ที่ท้าทาย (ที่มีแสงน้อย) สิ่งนี้เรียกว่าการมองเห็นแบบ scotopic (เมื่อบุคคลรับรู้สภาพแวดล้อมที่ไม่มีสีเนื่องจากกรวยที่ตรวจจับสีจะอยู่เฉยๆในระหว่างการมองเห็นตอนกลางคืน)
เฉพาะการมองเห็นด้วยแสงเท่านั้นที่วัดได้ด้วยโฟโตมิเตอร์ที่ใช้ตรวจจับความเข้มของแสง อย่างไรก็ตาม ในสถานการณ์จริง แท่งและกรวย (หรือที่เรียกว่า "การมองเห็นแบบเมโซปิก") จะถูกนำมาใช้ในการประมวลผลแสง อัตราส่วน S/P มีประโยชน์ในสถานการณ์นี้เพราะช่วยให้สามารถแปลงลูเมนทั่วไปเป็นลูเมนที่มองเห็นได้ด้วยตาเปล่า
อัตราส่วนของเฉดสีฟ้า-เขียวต่อสีเขียว-เหลืองของแสงเรียกว่า S/P ค่าอัตราส่วนที่มากขึ้นและการมองเห็นที่ดีขึ้นนั้นเกิดจากสัดส่วนของสีฟ้า-เขียวที่มากขึ้น แหล่งกำเนิดแสงอัตราส่วน S/P ที่สูงขึ้นช่วยปรับปรุงการมองเห็นที่ความเข้มแสงต่ำ
ตารางแสดงภาพประกอบของวิธีแปลงลูเมนธรรมดาเป็นลูเมนที่ตามนุษย์สามารถรับรู้ได้อย่างแท้จริง เนื่องจากประสิทธิภาพที่เพิ่มขึ้นอย่างมาก ไฟ LED จึงช่วยเพิ่มทัศนวิสัยในขณะที่ใช้พลังงานน้อยลง
3. การวัดหลอดไฟ LED รวมถึงการติดตั้งทั้งหมดและระบบจ่ายไฟ ในขณะที่การวัดฟลักซ์การส่องสว่างสำหรับหลอดไฟทั่วไปจะพิจารณาจากแหล่งกำเนิดแสงเท่านั้น
ที่อุณหภูมิห้อง ประสิทธิภาพของหลอดดิสชาร์จโซเดียม ปรอท และเมทัลฮาไลด์ธรรมดาเป็นเพียงปัจจัยเดียว วิธีนี้ไม่คำนึงถึงผลกระทบของซ็อกเก็ตที่ติดตั้งหลอดไฟ หลอดโซเดียมความดันสูงและไฟ LED บางประเภทอาจมีประสิทธิภาพสูง (เช่น สูงถึง 100 ลูเมนต่อวัตต์) อย่างไรก็ตาม อัตราส่วนประสิทธิภาพพลังงานโดยตัวมันเองไม่ได้สะท้อนถึงปริมาณแสงจริงที่แหล่งกำเนิดแสงจัดหาให้สำหรับการใช้งานหนึ่งๆ
ควรประเมินประสิทธิภาพของแสงสว่างโดยสัมพันธ์กับหลอดไฟในโคม แทนที่จะวัดเอาต์พุตลูเมนด้วยแสง เราควรวัดลูเมนที่ไปถึงเป้าหมายสุดท้าย การวัดประสิทธิภาพแสงดังกล่าวจะไม่ตรงกับลูเมนที่ผลิตโดยแหล่งกำเนิดแสง สิ่งที่มีผลกระทบต่อการส่องสว่างที่ติดตั้งในโคมคือสิ่งที่ทำให้ประสิทธิภาพลดลง:
ไฟแบบดั้งเดิมจะปล่อยแสงออกไปทุกทิศทาง ซึ่งเรียกว่าไฟดัก แหล่งกำเนิดแสงเหล่านี้ต้องการกระจกที่เพียงพอภายในซ็อกเก็ตซึ่งทำขึ้นเพื่อสะท้อนแสงให้ได้มากที่สุดและโฟกัสไปที่เป้าหมายที่ต้องการ ลำแสงทั้งหมดไม่สามารถเปลี่ยนทิศทางได้อย่างมีประสิทธิภาพ
- เลนส์ป้องกัน: โดยทั่วไปแล้วโคมไฟจะมีเลนส์ที่นอกจากจะทำหน้าที่ป้องกันแล้ว ยังช่วยในการโฟกัสลำแสงไปยังเป้าหมายที่ต้องการอีกด้วย ส่วนของแสงที่ออกมาจะสูญเสียไปเนื่องจากวัสดุที่ใช้ทำเลนส์ไม่สามารถผ่านแสงได้ 100 เปอร์เซ็นต์
- อุณหภูมิในการทำงาน - ในกรณีของอุณหภูมิที่ผันผวน ประสิทธิภาพของแหล่งกำเนิดแสงหลายแหล่งจะลดลง ที่ 25 องศา ประสิทธิภาพของแหล่งกำเนิดจะถูกวัด อย่างไรก็ตาม โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับไฟถนน อุณหภูมิในการทำงานจริงแตกต่างจากอุณหภูมิทดสอบอย่างมาก
แหล่งพลังงาน: แหล่งกำเนิดแสงส่วนใหญ่มีแหล่งจ่ายไฟที่สามารถเปลี่ยนแรงดันไฟฟ้าอินพุตเป็นแรงดันไฟฟ้าเฉพาะของหลอดไฟได้ ความเสียหายของแหล่งจ่ายไฟอาจแตกต่างกันไปตั้งแต่ 5 เปอร์เซ็นต์ถึง 25 เปอร์เซ็นต์
องค์ประกอบเพิ่มเติมที่มีอิทธิพลต่อประสิทธิภาพสูงสุดของไฟส่องสว่างและมีความสำคัญอย่างยิ่งสำหรับการเปรียบเทียบไฟ LED กับไฟทั่วไปคือประสิทธิภาพที่ลดลงเมื่อเวลาผ่านไป แหล่งกำเนิดแสงแบบดั้งเดิม โดยเฉพาะอย่างยิ่งหลอดเมทัลฮาไลด์ มีลักษณะเด่นคือประสิทธิภาพลดลงอย่างมากแม้หลังจากใช้งานช่วงสั้นๆ:
อายุการใช้งานของหลอดโซเดียมความดันสูงคือ 24 000 ชั่วโมง อย่างไรก็ตาม หลอดไฟจะสูญเสียประสิทธิภาพเดิมไปมากกว่า 30 เปอร์เซ็นต์ หลอดเมทัลฮาไลด์มีอายุการใช้งาน 6000–15,000 ชั่วโมง และสูญเสียประสิทธิภาพได้ถึง 50 เปอร์เซ็นต์ ด้วยอายุการใช้งาน 50 000–100 000 ชั่วโมง ไฟ LED มีประสิทธิภาพการทำงานลดลง 30 เปอร์เซ็นต์หลังจากใช้งานไป 50 000 ชั่วโมง
การเปรียบเทียบข้างต้นแสดงให้เห็นอย่างชัดเจนว่าไฟ LED ให้ประสิทธิภาพที่เหนือกว่าในระยะเวลาที่ยาวนานกว่าแหล่งกำเนิดแสงแบบเดิมมาก ทำให้ลดเวลาในการเปลี่ยนหรือซ่อมแซมไฟได้อย่างมาก
กรณีศึกษา: ในรัฐวิสคอนซิน สหรัฐอเมริกา หลอดโซเดียมความดันสูงที่ใช้ในลานจอดรถของโรงเรียนถูกแทนที่ด้วยหลอด LED ที่ให้ความสว่าง 8040 ลูเมน แสงก่อนหน้าให้ความสว่าง 19 000 ลูเมน แม้ว่าบริเวณดังกล่าวจะสว่างขึ้นด้วยลูเมนที่น้อยลงหลังจากการอัปเกรดแสงสว่าง ลูกค้าที่จอดรถกล่าวว่าบริเวณนั้นสว่างขึ้นมาก
เมื่อเทียบกับบริเวณที่ส่องสว่างด้วยหลอดโซเดียมความดันสูง (19 000 ลูเมน) ทางด้านซ้ายของที่จอดรถมีไฟ LED (8040 ลูเมน) ซึ่งให้ทัศนวิสัยที่เหนือกว่า
