Русская Википедия:Световая отдача

Содержание

Текст

Текст

Текст

Текст

Текст

Текст

Текст

Текст

Текст

Шаблон:Физическая величина Световая отдача источника света — отношение излучаемого источником светового потока к потребляемой им мощности. 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:

<math>\eta=\frac{\Phi_v}{P},</math>

где <math>\Phi_v </math> — световой поток, излучаемый источником, а <math>P</math> — потребляемая им мощность.

Введя в рассмотрение величину потока излучения <math>\Phi_e</math>, отношение <math>\frac{\Phi_v}{P}</math> можно представить в виде <math>\frac{\Phi_v}{\Phi_e} \cdot \frac{\Phi_e}{P}</math>. В этом произведении первый из сомножителей представляет собой световую эффективность излучения <math>K</math>, а второй — энергетический коэффициент полезного действия (КПД) источника <math>\eta_e</math>. В результате исходное выражение для световой отдачи приобретает вид:

<math>\eta=K \cdot\eta_e. </math>

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.

Источники монохроматического излучения

Файл:Спектральная зависимость относительной светочувствительности человеческого глаза для дневного зрения.png

Относительная спектральная световая эффективность монохроматического излучения для дневного зрения

В случае монохроматического излучения с длиной волны <math>\lambda </math> для <math>K( \lambda)</math> в СИ выполняется:

<math>K( \lambda)= K_m \cdot V( \lambda),</math>

где <math>V(\lambda)</math> — 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 <math>K_m</math> — максимальное значение спектральной световой эффективности монохроматического излучения. Максимум <math>V(\lambda)</math> располагается на длине волны 555 нм и равен единице.

В соответствии со сказанным для световой отдачи выполняется:

<math>\eta=K_m \cdot V( \lambda) \cdot \eta_e. </math>

В СИ значение <math>K_m</math> определяется выбором основной световой единицы СИ канделы и составляет 683,002 лм/Вт. Отсюда следует, что максимальное теоретически возможное значение световой отдачи достигается на длине волны 555 нм при значениях <math>V(\lambda)</math> и <math>\eta_e</math>, равных единице, и равно 683,002 лм/Вт.

В большинстве случаев с точностью, достаточной для любых практических применений, используется округлённое значение <math>K_m</math> 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 <math>K</math> имеет вид

<math>K=683\cdot\frac{\int\limits_{380~nm}^{780~nm}\Phi_{e,\lambda}(\lambda)V(\lambda) d\lambda} {\Phi _e }</math>

или ему эквивалентный:

<math>K=683\cdot\frac{\int\limits_{380~nm}^{780~nm}\Phi_{e,\lambda}(\lambda)V(\lambda) d\lambda} {\int\limits_{0}^{ \infty}\Phi_{e,\lambda}(\lambda) d\lambda

}.</math>

Здесь <math>\Phi _{e,\lambda}(\lambda)</math> — спектральная плотность величины <math>\Phi _e,</math>, определяемая как отношение величины <math>d\Phi _e(\lambda),</math> приходящейся на малый спектральный интервал, заключённый между <math>\lambda</math> и <math>\lambda+d\lambda,</math> к ширине этого интервала:

<math>\Phi _{e,\lambda}(\lambda)=\frac{d\Phi _e(\lambda)}{d\lambda}.</math>

Соответственно, для световой отдачи становится справедливо соотношение:

<math>\eta=683\cdot\frac{\int\limits_{380~nm}^{780~nm}\Phi_{e,\lambda}(\lambda)V(\lambda) d\lambda} {\int\limits_{0}^{ \infty}\Phi_{e,\lambda}(\lambda) d\lambda

}\cdot \eta_e.</math>

Примеры

Тип источника	Световая отдача (лм/Вт)	Относительная световая отдача
Лампа накаливания 100 Вт	13.8	2.0 %
Лампа накаливания 200 Вт	15.2	2.2 %
Галогеновая лампа 100 Вт	16.7	2.4 %
Галогеновая лампа 200 Вт	17.6	2.6 %
Галогеновая лампа 500 Вт	19.8	2.9 %
Кремлёвские звёзды	22	3.2 %
Кинопроекционные лампы	35	5.1 %
Светодиоды	10—300	1.5—40 %
Ксеноновая дуговая лампа	30—50	4.4—7.3 %
Люминесцентная лампа	40—104	6—15 %
Серная лампа	100	14,6 %
Газоразрядная натриевая лампа высокого давления	85—150	12—22 %
Газоразрядная натриевая лампа низкого давления	100—200	15—29 %
Перспективные образцы белых светодиодов с рекордными параметрами	249, 254, 276	36 %, 37 %
Теоретический максимум для источника монохроматического зелёного света с частотой 540 ТГц (длина волны 555,016 нм)	683 (точно)	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.

См. также

Световая эффективность излучения