Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

Световая отдача - это мера того, насколько хорошо источник света излучает видимый свет. Это отношение светового потока к мощности , измеряемое в люменах на ватт в Международной системе единиц (СИ). В зависимости от контекста мощность может быть либо лучистым потоком на выходе источника, либо полной мощностью (электрической, химической или другой), потребляемой источником. [1] [2] [3] Какое значение имеет смысл термина, обычно следует выводить из контекста, и иногда это неясно. Первое значение иногда называют световой эффективностью излучения , а второе.световая отдача источника или общая световая отдача . [4] [5]

Не все длины волны света одинаково видны, или одинаково эффективны при стимуляции человеческого зрения из - за спектральную чувствительность от человеческого глаза ; излучение в инфракрасной и ультрафиолетовой частях спектра бесполезно для освещения. Световая эффективность источника зависит от того, насколько хорошо он преобразует энергию в электромагнитное излучение и насколько хорошо излучаемое излучение обнаруживается человеческим глазом.

Эффективность и действенность [ править ]

Световая отдача может быть нормализована максимально возможной световой отдачей до безразмерной величины, называемой световой отдачей . Различие между эффективностью и эффективностью не всегда тщательно поддерживается в опубликованных источниках, поэтому нередко можно увидеть «эффективность», выраженную в люменах на ватт, или «эффективность», выраженную в процентах.

Световая эффективность излучения [ править ]

Объяснение [ править ]

Реакция типичного человеческого глаза к свету , так как стандартизированы CIE в 1924 году горизонтальной оси длина волны в нм

Световые волны с длинами волн вне видимого спектра бесполезны для освещения, потому что они не видны человеческому глазу . Более того, глаз больше реагирует на световые волны одних длин, чем на другие, даже в видимом спектре. Этот отклик глаза представлен функцией яркости . Это стандартизованная функция, которая представляет реакцию "типичного" глаза при ярком освещении ( фотопическое зрение ). Можно также определить аналогичную кривую для условий слабости ( скотопическое зрение ). Если ничего не указано, обычно предполагаются фотопические условия.

Световая отдача излучения измеряет долю электромагнитной мощности, которая используется для освещения. Он получается делением светового потока на лучистый поток . Свет с длинами волн за пределами видимого спектра снижает световую отдачу, потому что он способствует лучистому потоку, в то время как световой поток такого света равен нулю. Длины волн вблизи пика отклика глаза вносят больший вклад, чем длины волн вблизи краев.

Фотопическая световая эффективность излучения имеет максимально возможное значение 683,002 лм / Вт для случая монохроматического света на длине волны 555 нм (зеленый). Скотопическая световая эффективность излучения достигает максимума 1700 лм / Вт для монохроматического света на длине волны 507 нм .

Математическое определение [ править ]

Световая отдача , обозначаемая K , определяется как [6]

куда

  • Φ v - световой поток ;
  • Φ e - лучистый поток ;
  • Φ e, λ - спектральный лучистый поток ;
  • K ( λ ) = K m V ( λ ) - спектральная световая отдача .

Примеры [ править ]

Фотопическое зрение [ править ]

ТипСветовая отдача
излучения (лм / Вт)		Световая
отдача [примечание 1]
Лампа накаливания вольфрамовая, типовая, 2800 К15 [7]2%
Звезда класса M ( Антарес , Бетельгейзе ), 3000  К304%
Черное тело , 4000 К, идеально54,7 [8]8%
Звезда класса G ( Солнце , Капелла ), 5800  К93 [7]13,6%
Черное тело, 7000 К, идеально95 [8]14%
Черное тело, 5800 K, усеченное до 400–700 нм (идеальный «белый» источник) [примечание 2]251 [7] [примечание 3] [9]37%
Черное тело, 5800 K, усечено до ≥ 5% диапазона фотопической чувствительности [примечание 4]348 [9]51%
Идеальный монохромный источник: 555 нм683.002 [10]100%

Скотопическое видение [ править ]

ТипСветовая отдача
излучения (лм / Вт)		Световая
отдача [примечание 1]
Идеальный монохроматический источник 507 нм1699 [11] или 1700 [12]100%
Спектральное сияние из черного тела . Энергия за пределами видимого диапазона длин волн (~ 380–750  нм, показана серыми пунктирными линиями) снижает светоотдачу.

Эффективность освещения [ править ]

Основная статья: Эффективность розетки

Источники искусственного света обычно оцениваются с точки зрения световой отдачи источника, также иногда называемой световой эффективностью . Это соотношение между общим световым потоком, излучаемым устройством, и общим количеством потребляемой им мощности (электрической и т. Д.). Световая отдача источника является мерой эффективности устройства с выходной мощностью, настроенной с учетом кривой спектрального отклика (функция яркости). Выраженное в безразмерной форме (например, как часть максимально возможной световой отдачи), это значение может называться световой отдачей источника , общей световой отдачей или световой эффективностью .

Основное различие между световой эффективностью излучения и световой эффективностью источника заключается в том, что последний учитывает входящую энергию, которая теряется в виде тепла или иным образом выходит из источника как нечто иное, чем электромагнитное излучение. Световая эффективность излучения - это свойство излучения, испускаемого источником. Световая отдача источника - это свойство источника в целом.

Примеры [ править ]

В следующей таблице перечислены световая отдача источника и эффективность для различных источников света. Обратите внимание, что все лампы, требующие электрического / электронного балласта , если не указано иное (см. Также напряжение), указаны без потерь для этого, что снижает общую эффективность.

КатегорияТипОбщая световая
отдача (лм / Вт)		Общая световая
отдача [примечание 1]
ГорениеГазовая мантия1–2 [13]0,15–0,3%
Лампа накаливания15, 40, 100  Вт вольфрамовая лампа накаливания (230 В)8,0, 10,4, 13,8 [14] [15] [16] [17]1,2, 1,5, 2,0%
5, 40, 100  Вт вольфрамовая лампа накаливания (120 В)5, 12,6, 17,5 [18]0,7, 1,8, 2,6%
Галогенная лампа накаливания100, 200, 500  Вт вольфрам-галогенный (230 В)16,7, 17,6, 19,8 [19] [17]2,4, 2,6, 2,9%
2,6  Вт вольфрам-галогенный (5,2 В)19,2 [20]2,8%
Галоген-ИК (120 В)17,7–24,5 [21]2,6–3,5%
Вольфрам-кварцевый галоген (12–24 В)243,5%
Фотографические и проекционные лампы35 [22]5,1%
СветодиодСветодиодная лампа с винтовым цоколем (120 В)102 [23] [24] [25]14,9%
 Светодиодная лампа на винтовом цоколе 5–16 Вт (230  В)75–120 [26]11–18%
 Модернизация светодиодов мощностью 21,5 Вт для люминесцентной лампы T8 (230  В)172 [27]25%
Теоретический предел для белого светодиода со смешением цвета фосфоресценции260–300 [28]38,1–43,9%
Дуговая лампаУгольная дуговая лампа2–7 [29]0,29–1,0%
Ксеноновая дуговая лампа30–50 [30] [31]4,4–7,3%
Ртуть - ксеноновая дуговая лампа50–55 [30]7,3–8%
Сверхвысокое давление (UHP) ртутный дуговая лампа, свободный установлена58–78 [32]8,5–11,4%
Дуговая лампа на парах ртути сверхвысокого давления (UHP) с отражателем для проекторов30–50 [33]4,4–7,3%
Флуоресцентный Трубка T12 мощностью 32 Вт с магнитным балластом60 [34]9%
Компактные люминесцентные лампы мощностью 9–32  Вт (с балластом)46–75 [17] [35] [36]8–11,45% [37]
Трубка Т8 с электронным балластом80–100 [34]12–15%
PL-S 11  Вт U -образная трубка, без учета балластных потерь82 [38]12%
Трубка Т570-104.2 [39] [40]10–15,63%
 Безэлектродная система освещения с индуктивной связью мощностью 70–150 Вт71–84 [41]10–12%
Сброс газаСерная лампа мощностью 1400  Вт100 [42]15%
Металлогалогенная лампа65–115 [43]9,5–17%
Натриевая лампа высокого давления85–150 [17]12–22%
Натриевая лампа низкого давления100–200 [17] [44] [45]15–29%
Панель плазменного дисплея2–10 [46]0,3–1,5%
КатодолюминесценцияЭлектронно-стимулированная люминесценция30–110 [47] [48]15%
Идеальные источникиУсеченное черное тело 5800 К [примечание 3]251 [7]37%
Зеленый свет в 555 нм (максимально возможная световая отдача по определению)683.002 [10]100%

Источники, которые зависят от теплового излучения твердой нити накала, такие как лампы накаливания , обычно имеют низкую общую эффективность, потому что, как объяснил Дональд Л. Клипштейн: «Идеальный тепловой излучатель излучает видимый свет наиболее эффективно при температурах около 6300 ° C ( 6600 K или 11500 ° F). Даже при такой высокой температуре большая часть излучения является либо инфракрасным, либо ультрафиолетовым, а теоретическая световая [эффективность] составляет 95 люмен на ватт. Ни одно вещество не является твердым и может использоваться в качестве нити накала лампочки при температура где-то близко к этой. Поверхность солнца не такая уж и горячая ". [22] При температурах, когда вольфрамовая нить обычной лампочки остается твердой (ниже 3683 кельвина), большая часть ее излучения находится винфракрасный . [22]

Единицы фотометрии СИ [ править ]

SI фотометрические величины
  • v
  • т
  • е
КоличествоЕдиница измеренияИзмерениеПримечания
ИмяСимвол [nb 1]ИмяСимволСимвол [nb 2]
Световая энергияQ v [nb 3]просвет второйlm ⋅sТ ДжСекунду просвета иногда называют талботом .
Световой поток , сила светаΦ v [nb 3]просвет (= кандела стерадиан )lm (= cd⋅sr)JСветовая энергия в единицу времени
Интенсивность светаЯ вкандела (= люмен на стерадиан)кд (= лм / ср)JСветовой поток на единицу телесного угла
ЯркостьL vкандела на квадратный метркд / м 2 (= лм / (ср⋅м 2 ))Л −2 ДжСветовой поток на единицу телесного угла на единицу площади проекции источника. Канделу на квадратный метр иногда называют гнидой .
ОсвещенностьE vлюкс (= люмен на квадратный метр)лк (= лм / м 2 )Л −2 ДжСветовой поток, падающий на поверхность
Световой поток , световой потокM vлюмен на квадратный метрлм / м 2Л −2 ДжСветовой поток, излучаемый с поверхности
Световая экспозицияH vлюкс второйлксL −2 Т ДжИнтегрированная по времени освещенность
Плотность световой энергииω vлюмен-секунда на кубический метрлм⋅с / м 3Л −3 т Дж
Световая отдача (излучения)Kлюмен на ваттлм / ВтM −1 L −2 T 3 ДжОтношение светового потока к лучистому потоку
Световая отдача (источника)η [nb 3]люмен на ваттлм / ВтM −1 L −2 T 3 ДжОтношение светового потока к потребляемой мощности
Светоотдача , световой коэффициентV1Световая отдача, нормализованная по максимально возможной световой отдаче
См. Также: SI  · Фотометрия  · Радиометрия
  1. ^ Организации по стандартизации рекомендуют обозначать фотометрические величины индексом «v» (для «визуального»), чтобы избежать путаницы с радиометрическими или фотонными величинами. Например: Стандартные буквенные символы США для светотехники USAS Z7.1-1967, Y10.18-1967
  2. ^ Символы в этом столбце обозначают размеры ; « L », « T » и « J » обозначают длину, время и силу света соответственно, а не символы для единиц литр, тесла и джоуль.
  3. ^ a b c Иногда встречаются альтернативные символы: W для световой энергии, P или F для светового потока и ρ для световой эффективности источника.

См. Также [ править ]

  • Фотометрия
  • Световое загрязнение
  • Эффективность розетки
  • Коэффициент использования
  • Список источников света

Примечания [ править ]

  1. ^ Б с установленным таким образом, чтобы максимально возможной световой эффективностью соответствует световой эффективности 100%.
  2. ^ Самый эффективный источник, имитирующий солнечный спектр в пределах зрительной чувствительности человека.
  3. ^ a b Интеграл усеченной функции Планка, умноженной на функцию фотопической светимости, умноженной на 683,002 лм / Вт.
  4. ^ Пропускает ту часть спектра, где чувствительность глаза низкая (≤ 5% пика).

Ссылки [ править ]

  1. ^ Аллен Стимсон (1974). Фотометрия и радиометрия для инженеров . Нью-Йорк: Уайли и сын.
  2. ^ Франк Грум; Ричард Бехерер (1979). Измерения оптического излучения, Том 1 . Нью-Йорк: Academic Press.
  3. ^ Роберт Бойд (1983). Радиометрия и обнаружение оптического излучения . Нью-Йорк: Уайли и сын.
  4. ^ Роджер А. Посланник; Джерри Вентр (2004). Фотоэлектрические системы инженерии (2-е изд.). CRC Press. п. 123 . ISBN 978-0-8493-1793-4.
  5. ↑ Эрик Рейнхард; Эрум Ариф Хан; Ахмет Огуз Акьюз; Гарретт Джонсон (2008). Цветное изображение: основы и приложения . AK Peters, Ltd. с. 338 . ISBN 978-1-56881-344-8.
  6. ^ «Световая отдача (излучения)» . CIE . Проверено 7 июня 2016 .
  7. ^ a b c d "Максимальная эффективность белого света" (PDF) . Проверено 31 июля 2011 .
  8. ^ a b Видимый спектр черного тела
  9. ^ a b Мерфи, Томас В. (2012). «Максимальная спектральная светоотдача белого света». Журнал прикладной физики . 111 (10): 104909–104909–6. arXiv : 1309,7039 . Bibcode : 2012JAP ... 111j4909M . DOI : 10.1063 / 1.4721897 . S2CID 6543030 .  
  10. ^ a b «Заявление BIPM: Информация для пользователей о предлагаемой версии SI» (PDF) . Архивировано 21 января 2018 года (PDF) . Дата обращения 5 мая 2018 .
  11. ^ Кохей Нарисада; Duco Schreuder (2004). Справочник по световому загрязнению . Springer. ISBN  1-4020-2665-X.
  12. ^ Casimer DeCusatis (1998). Справочник по прикладной фотометрии . Springer. ISBN  1-56396-416-3.
  13. Перейти ↑ Westermaier, FV (1920). «Последние изменения в газовом уличном освещении» . Американский город . Нью-Йорк: Civic Press. 22 (5): 490.
  14. ^ «Philips Classictone Standard 15 Вт, прозрачный» .
  15. ^ «Philips Classictone Standard 40 Вт, прозрачный» .
  16. ^ "Лампы: Gluehbirne.ch: Стандартные лампы Philips (немецкий язык)" . Bulbs.ch . Проверено 17 мая 2013 .
  17. ^ a b c d e Каталог продукции Philips (немецкий)
  18. ^ Киф, TJ (2007). «Природа света» . Архивировано из оригинала на 2012-01-18 . Проверено 15 апреля 2016 .
  19. ^ "Osram галоген" (PDF) . osram.de (на немецком языке). Архивировано из оригинального (PDF) 7 ноября 2007 года . Проверено 28 января 2008 .
  20. ^ "Osram 6406330 Miniwatt-Halogen 5.2V" . Bulbtronics.com. Архивировано из оригинала на 2016-02-13 . Проверено 16 апреля 2013 .
  21. ^ "GE Lighting HIR Plus Halogen PAR38s" (PDF) . ge.com . Проверено 1 ноября 2017 .
  22. ^ a b c Клипштейн, Дональд Л. (1996). "Великая Интернет-книга о лампочках, часть I" . Архивировано из оригинала на 2001-09-09 . Проверено 16 апреля 2006 .
  23. ^ "Светодиодная лампа Toshiba E-CORE" . item.rakuten.com . Проверено 17 мая 2013 .
  24. ^ "Светодиодная лампа Toshiba E-CORE LDA5N-E17" . Архивировано из оригинала на 2011-07-19.
  25. ^ Toshiba выпускает светодиодную лампу 93 лм / Вт Ledrevie
  26. ^ "Philips - светодиодные лампы" . Проверено 14 марта 2020 .
  27. ^ "MAS LEDtube 1500mm UE 21.5W 840 T8" . Проверено 10 января 2018 .
  28. ^ Белые светодиоды со сверхвысокой светоотдачей Physorg.com
  29. ^ "Дуговые лампы" . Технический центр Эдисона . Проверено 20 августа 2015 .
  30. ^ a b «Техническая информация о лампах» (PDF) . Оптические строительные блоки . Проверено 1 мая 2010 . Обратите внимание, что значение 150 лм / Вт для ксеноновых ламп является опечаткой. На странице есть другая полезная информация.
  31. ^ Каталог ламп и балластов OSRAM Sylvania . 2007 г.
  32. ^ СТАТЬЯ ОБЗОРА: Лампы сверхвысокого давления для проекционных приложений [ постоянная мертвая ссылка ] Journal of Physics D: Applied Physics
  33. ^ OSRAM P-VIP ПРОЕКТОРНЫЕ ЛАМПЫ Osram
  34. ^ а б Федеральная программа управления энергетикой (декабрь 2000 г.). «Как купить энергоэффективную люминесцентную лампу» . Министерство энергетики США. Архивировано из оригинала на 2007-07-02. Цитировать журнал требует |journal=( помощь )
  35. ^ "КЛЛ с низким содержанием ртути" . Energy Federation Incorporated. Архивировано из оригинального 13 октября 2008 года . Проверено 23 декабря 2008 .
  36. ^ "Обычные КЛЛ" . Energy Federation Incorporated. Архивировано из оригинального 14 октября 2008 года . Проверено 23 декабря 2008 .
  37. ^ "Глобальные лампочки" . 1000Bulbs.com . Проверено 20 февраля 2010 .|
  38. ^ Филлипс. "Филлипс Мастер" . Проверено 21 декабря 2010 .
  39. ^ Департамент окружающей среды, воды, наследия и искусства, Австралия. «Маркировка энергоэффективности - лампы» . Архивировано из оригинала 23 июля 2008 года . Проверено 14 августа 2008 .CS1 maint: multiple names: authors list (link)
  40. ^ "BulbAmerica.com" . Bulbamerica.com. Архивировано из оригинала на 1 декабря 2012 года . Проверено 20 февраля 2010 .
  41. ^ СИЛЬВАНИЯ. «Руководство по проектированию Sylvania Icetron Quicktronic» (PDF) . Проверено 10 июня 2015 .
  42. ^ «Теперь готова серная лампа мощностью 1000 Вт» . Информационный бюллетень IAEEL (1). IAEEL. 1996. Архивировано из оригинала на 2003-08-18.
  43. ^ "Преимущество галогенидов металлов" . Венчурное освещение . 2007. Архивировано из оригинала на 2012-02-17 . Проверено 10 августа 2008 .
  44. ^ «Светодиод или неон? Научное сравнение» .
  45. ^ «Почему молния окрашена? (Газовое возбуждение)» . webexhibits.org.
  46. ^ «Будущее выглядит ярким для плазменных телевизоров» (PDF) . Panasonic. 2007 . Проверено 10 февраля 2013 .
  47. ^ «Технология TV-Tube создает эффективную лампочку» . OSA. 2019 . Проверено 12 сентября 2020 .
  48. ^ Шешин, Евгений П .; Колодяжный, Артем Ю.; Чадаев Николай Н .; Гетман, Александр Олегович; Данилкин, Михаил И .; Озол, Дмитрий Иванович (2019). «Прототип катодолюминесцентной лампы для общего освещения с использованием автоэмиссионного катода из углеродного волокна» . Журнал Vacuum Science & Technology B . AVS. 37 (3): 031213. DOI : 10,1116 / 1,5070108 . Проверено 12 сентября 2020 .

Внешние ссылки [ править ]

  • У Hyperphysics есть эти графики эффективности, которые не совсем соответствуют стандартному определению.
  • Энергоэффективные лампочки
  • Другая сила