如今，我们看到每瓦发光效率为 300 流明的 LED。

也许在实验室里。目前市售的白光 LED 约为 200 lm/w。400 lm/w 是实际的理论上限。美国能源部估计到 2025 年将超过 250 lm/w。

商用蓝色 LED 的功效高达约 80%（Cree XP-3G 和 OSRAM Oslon SSL）。
白色 LED 使用覆盖有黄色荧光粉的蓝色 LED。
理论上，磷光体可以产生优于 100% 的功效。

如果制造 UV LED 的成本大幅下降，功效可能会飙升。已经报道了在 400 nm 附近发射并具有非常高效率的 LED（Morita 等人，2004 年）

我们在遥远的未来会达到的理论上的屋顶是什么？

每个电子 1 个光子是理想的统一量子效率。

内部、提取、外部和功率是四种基本的 LED 效率。

内部：穿过带隙的每个电子从有源区发射的光子数。取决于材料和温度

提取：从 LED 管芯逸出的有源区发射的光子。如果有源区发射的所有光子也都发射到自由空间中，则提取效率是统一的。

外部：发射的有用光粒子数与穿过带隙的电子数之比。

电源效率是“墙插”效率。每瓦特发射的光子数。

如果该技术达到每个电子一个光子的理论最大值 理论 lm/w 功效仅基于光谱输出。

LED 光通量有三种常用的测量单位。发光（流明）、辐射（瓦）和量子（光子数，SI 单位 = 摩尔）。

可见光谱为 380 nm (770 THz) 至 770 nm (390 THz)
一个 380 nm 紫色光子携带最多的辐射功率。
您将从一瓦 555 nm (540 THz) 的绿色光子中获得大部分流明。

1 瓦中有 602,214,085,700,000,000 个电子。
1 µMole 中有 624,200,000,000,000,000 个光子。
给出 1.036508469 µmol/w

将光子能量转换为光子通量

一个光子有一个能量子 Ep，它由下式定义：

Ep= h•f 

其中 h = 普朗克常数 6.63 x 10^-34，并且

f = Frequency = c/λ
where c = speed of light = 299,800,000 m/s and <br>
λ = wavelength in meters<br>

所以

Ep = h•(c/λ)

光子数Np 可以通过下式计算

Np = E/Ep
   = E•((λ•10^-9)/h•c)     
   = E [W/m2]•λ•10^-9[m]•/ (1.988•10^-25) 
   = E•λ•5.03•10^15 [1/(m²•s)]   (with Irradiance[W/m²])  

注意：以上 λ 以 nm 为单位

光子通量可以通过以下方式确定：

Ef = Np/NA 

其中 NA = 阿伏伽德罗数 6,022•10^23 / mol)

一起给出了将辐照度[W/m2]转换为量子通量[µE] 的方程式：

Ef = Np/NA = (E•λ•5.03•1015[1/(m2•s)])/(6.02•1017[1/µmol])
   = E•λ•0.836•10-2 [µmol/(m2•s)]

1 µMole 的 555 nm 光子 = 0.2234 瓦555 nm 处的
适光发光效率 = 147.2

147.2 x 1.036508469 µmol/w = 152.574 lm
152.574 lm / 0.2234 w = 683 lm/w

参考：

发光二极管，第 2 版，E. Fred Schubert

坎德拉 (cd)：坎德拉是光源在给定方向上的发光强度，该光源发出频率为 540 THz 赫兹 (555 nm) 的单色辐射，并且在该方向上的辐射强度为 1/683 瓦/球面度。
来源国际计量单位制

坎德拉到流明计算器
明视光效，CIE 标准观察者 辐照度转换因子的相对灵敏度曲线

这取决于你想要什么光谱。我们的眼睛对 555 nm 的绿光最敏感，因此仅发出该颜色的完美高效光源将达到 683 lm/W。如果您想包含其他颜色（例如，获得白光），则需要更多功率才能获得相同的表观亮度。维基百科在https://en.wikipedia.org/wiki/Luminous_efficacy上有一个很好的总结。根据您希望在外观上与日光匹配的程度，理论上的最大功效在 251 到 348 lm/W 之间。