- Световая отдача
-
Световая отдача Размерность J.M-1.L-2.T3
Единицы измерения СИ лм.Вт-1
Примечания Световая отдача источника света — отношение излучаемого источником светового потока к потребляемой им мощности[1]. В Международной системе единиц (СИ) измеряется в люменах на ватт (лм/Вт). Является показателем эффективности и экономичности источников света.
Выражение для световой отдачи имеет вид:
где — световой поток, излучаемый источником, а — потребляемая им мощность.
Введя в рассмотрение величину потока излучения , отношение можно представить в виде . В этом произведении первый из сомножителей представляет собой cветовую эффективность излучения , а второй — энергетический коэффициент полезного действия (КПД) источника[2] . В результате исходное выражение для световой отдачи приобретает вид:
Таким образом, величина световой отдачи определяется совокупным действием двух факторов. Один из них — эффективность преобразования потребляемой источником электрической энергии в энергию излучения, характеризующаяся значением КПД, другой — способность данного излучения возбуждать у человека зрительные ощущения, определяемая величиной световой эффективности излучения.
Содержание
Источники монохроматического излучения
В случае монохроматического излучения с длиной волны для в СИ выполняется:
где — относительная спектральная световая эффективность монохроматического излучения для дневного зрения, физический смысл которой заключается в том, что она представляет собой относительную чувствительность среднего человеческого глаза к воздействию на него монохроматического света, а — максимальное значение спектральной световой эффективности монохроматического излучения. Максимум располагается на длине волны 555 нм и равен единице.
В соответствии со сказанным для световой отдачи выполняется:
В СИ значение определяется выбором основной световой единицы СИ канделы и составляет 683,002 лм/Вт[3]. Отсюда следует, что максимальное теоретически возможное значение световой отдачи, достигается на длине волны 555 нм при значениях и , равных единице, и равно 683,002 лм/Вт.
В большинстве случаев с точностью, достаточной для любых практических применений, используется округлённое значение 683 лм/Вт. Далее в уравнениях мы будем использовать именно его.
Источники излучения в общем случае
Если излучение занимает участок спектра конечного размера, то выражение для имеет вид
или ему эквивалентный:
Здесь — спектральная плотность величины , определяемая как отношение величины приходящейся на малый спектральный интервал, заключённый между и к ширине этого интервала:
Соответственно, для световой отдачи становится справедливо соотношение:
Примеры
Тип источника
Световая отдача
(лм/Вт)Относительная
световая отдача[4]Лампа накаливания 100 Вт 13.8[5] 2.0 % Лампа накаливания 200 Вт 15.2[6] 2.2 % Галогеновая лампа 100 Вт 16.7[7] 2.4 % Галогеновая лампа 200 Вт 17.6[6] 2.6 % Галогеновая лампа 500 Вт 19.8[6] 2.9 % Кремлёвские звёзды 22[8] 3.2 % Кинопроекционные лампы 35[9] 5.1 % Светодиоды 10—200[10][11][12][13] 1.5—29 % Ксеноновая дуговая лампа 30—50[14][15] 4.4—7.3 % Люминесцентная лампа 40—104[16] 6—15 % Газоразрядная натриевая лампа высокого давления 85—150[17][6] 12—22 % Газоразрядная натриевая лампа низкого давления 100—200[17][18][6] 15—29 % Перспективные образцы белых светодиодов с рекордными параметрами 249[19], 254[20] 36 %, 37 % Теоретический максимум для источника монохроматического зелёного света с частотой 540 ТГц (длина волны 555,016 нм) 683 (точно)[21] 99,9997 % Теоретический максимум для источника монохроматического зелёного света с длиной волны 555 нм 683,002 100 % Хотя Солнце не потребляет энергию извне, а излучает свет только за счёт внутренних источников энергии, ему всё же также иногда приписывают значение световой отдачи. Определив её в этом случае, как отношение излучаемого Солнцем светового потока к выделяющейся в нём мощности, получают величину, равную 93 лм/Вт[22].
См. также
Световая эффективность излучения
Примечания
- ↑ Световая отдача. — Статья в Физической энциклопедии
- ↑ Справочная книга по электротехнике / Под ред. Айзенберга Ю. Б. — М.: Энергоатомиздат, 1983. — 472 с.
- ↑ Подробности приведены в статье Кандела.
- ↑ Отношение величины световой отдачи к значению теоретического максимума, то есть к 683,002 лм/Вт.
- ↑ Bulbs: Gluehbirne.ch: Philips Standard Lamps (German)
- ↑ 1 2 3 4 5 Philips Product Catalog (German)
- ↑ Osram halogen (German) (PDF). www.osram.de.(недоступная ссылка — история) Проверено 28 января 2008.(недоступная ссылка)
- ↑ БСЭ: кремлёвские звёзды.
- ↑ Klipstein, Donald L. The Great Internet Light Bulb Book, Part I (1996). Архивировано из первоисточника 1 июня 2012. Проверено 16 апреля 2006.
- ↑ Klipstein, Donald L. The Brightest and Most Efficient LEDs and where to get them. Don Klipstein's Web Site. Архивировано из первоисточника 17 февраля 2012. Проверено 15 января 2008.
- ↑ Cree launches the new XLamp 7090 XR-E Series Power LED, the first 160-lumen LED!. Архивировано из первоисточника 17 февраля 2012.
- ↑ Luxeon K2 with TFFC; Technical Datasheet DS60 (PDF). PhilipsLumileds.(недоступная ссылка — история) Проверено 23 апреля 2008.
- ↑ Cree Breaks 200 Lumen Per Watt Efficacy Barrier. [Cree]. Архивировано из первоисточника 17 февраля 2012. Проверено 8 февраля 2010.
- ↑ Technical Information on Lamps (pdf). Optical Building Blocks.(недоступная ссылка — история) Проверено 14 октября 2007. Note that the figure of 150 lm/W given for xenon lamps appears to be a typo. The page contains other useful information.
- ↑ OSRAM Sylvania Lamp and Ballast Catalog. — 2007.
- ↑ БСЭ: световая отдача.
- ↑ 1 2 LED or Neon? A scientific comparison.
- ↑ Why is lightning coloured? (gas excitations). Архивировано из первоисточника 17 февраля 2012.
- ↑ Narukawa Y. et al. White light emitting diodes with super-high luminous efficacy // J. Phys. D: Appl. Physics. — 2010. — Vol. 43. — № 35. — DOI:10.1088/0022-3727/43/35/354002
- ↑ Cree Sets New R&D Performance Record with 254 Lumen-Per-Watt Power LED — Cree, Inc. Press Release, April 12, 2012
- ↑ По определению канделы в Международной системе единиц СИ
- ↑ Световая отдача Солнца — По материалам публикации проф. П. Маркса из журнала «Licht»
Категории:- Физические величины по алфавиту
- Фотометрия
-
Wikimedia Foundation. 2010.