Eficiența luminoasă a radiațiilor

Eficiența luminoasă a radiațiilor
$K$
Dimensiune	J. _ M -1. L -2. T3 _
Unități
SI	lm . Mar -1
Note
scalar

Eficiența luminoasă a radiației este o mărime fizică egală cu raportul dintre fluxul luminos și fluxul de radiație corespunzător [1] [2] :

K={\frac {\Phi _{v}}{\Phi _{e}}}}.

Unitate de măsură în Sistemul Internațional de Unități (SI) : lm . W −1 .

Radiație monocromatică

În cazul radiației monocromatice cu o lungime de undă, definiția ia forma: $\lambda$

K(\lambda )={\frac {\Phi _{v}(\lambda )}{\Phi _{e}(\lambda ))).

Unitatea de intensitate luminoasă, candela , este definită în SI astfel încât

\Phi _{v}(\lambda)=K_{m}\cdot V(\lambda)\Phi _{e}(\lambda),

unde este eficiența luminoasă spectrală relativă a radiației monocromatice , al cărei sens fizic este că reprezintă sensibilitatea relativă a ochiului uman mediu la efectele luminii monocromatice asupra acestuia, este valoarea maximă a eficienței luminoase spectrale a radiației monocromatice, egal cu 683 lm/W [3] . $V(\lambda )$ $K_{m}$

Ținând cont de ultima relație, expresia pentru ia forma: $K(\lambda )$

K(\lambda)=683\cdot V(\lambda).

Din formula rezultată rezultă că:

natura dependenţei spectrale a eficienţei luminoase a radiaţiei monocromatice este aceeaşi cu cea a dependenţei spectrale a sensibilităţii relative a ochiului uman . În special, pozițiile maximelor ambelor dependențe coincid și sunt la o lungime de undă de 555 nm (lumină galben-verde). $V(\lambda )$
valoarea maximă posibilă a eficienței luminoase are radiație cu o lungime de undă de 555 nm, pentru că este egală cu 683 lm/W [3] . $K$

Spectrul continuu

Dacă radiația are un spectru continuu și ocupă o porțiune a spectrului de dimensiune finită, atunci pentru $\Phi _{v}$

\Phi _{v}=683\cdot \int \limits _{380~nm}^{780~nm}\Phi _{e,\lambda}(\lambda)V(\lambda)d\lambda ,

unde este densitatea spectrală a valorii , definită ca raportul dintre valoarea pe interval spectral mic între și la lățimea acestui interval: $\Phi _{e,\lambda}(\lambda )$ $\Phi _{e},$ $d\Phi _{e}(\lambda),$ $\lambda$ $\lambda +d\lambda ,$

\Phi _{e,\lambda}(\lambda )={\frac {d\Phi _{e}(\lambda )}{d\lambda )).

Aici, prin se înțelege fluxul acelei părți a radiației a cărei lungime de undă este mai mică decât valoarea curentă . $\Phi _{e}(\lambda )$ $\lambda$

Ținând cont de definiția eficienței luminoase, rezultă din ultima relație

{\displaystyle K={\frac {683\cdot \int \limits _{380~nm}^{780~nm}\Phi _{e,\lambda}(\lambda)V(\lambda)d\lambda} {\Phi _{e))))

sau, care este același:

K={\frac {683\cdot \int \limits _{380~nm}^{780~nm}\Phi _{e,\lambda}(\lambda)V(\lambda)d\lambda} {\int \limits _{0}^{\infty }\Phi _{e,\lambda }(\lambda )d\lambda )).

Eficiență luminoasă

Coeficientul de eficiență al luminii (COP) este o valoare adimensională, determinată în cazul general de raportul [2] :

{\displaystyle \eta _{v}={\frac {\int \limits _{380~nm}^{780~nm}\Phi _{e,\lambda}(\lambda)V(\lambda)d\ lambda }{\Phi _{e))))

sau echivalentul acestuia:

\eta _{v}={\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 )).

Din definiție rezultă că valorile numerice ale și în SI diferă cu un factor de 683. De asemenea, este clar că valoarea maximă egală cu unitatea este luată de eficiența luminii în cazul radiației monocromatice cu o lungime de undă de 555 nm, la care este maximă și egală cu unitatea. $K$ $\eta _{v)$ $V(\lambda )$

Exemple

Compoziția spectrală a radiației multor surse de lumină este apropiată de compoziția spectrală a radiației unui corp absolut negru (corp negru) . În unele dintre ele, cum ar fi Soarele, lămpile cu incandescență etc., acest lucru se datorează naturii termice a radiației. Pentru alții - LED-uri, lămpi fluorescente etc. - o astfel de compoziție spectrală este scopul și rezultatul utilizării unui design special conceput.

Valoarea eficienței luminoase a radiației corpului negru este determinată de temperatura acestuia. La temperaturi relativ scăzute, radiația corpului negru este localizată în principal în regiunea infraroșie a spectrului. Apoi, pe măsură ce temperatura crește, maximul distribuției spectrale a radiației se deplasează mai întâi către regiunea vizibilă și apoi mai departe către ultraviolete . Rezultatul este comportamentul nemonoton al dependenței de temperatură a eficienței de radiație a corpului negru și prezența maximului său. Trebuie remarcat faptul că, chiar și la maxim, eficiența luminii a radiației corpului negru este scăzută, ridicându-se la doar 14%.

Radiația	Eficiență luminoasă, lm/W	Eficiență luminoasă, %
Lumina unei lămpi cu incandescență standard cu o temperatură a filamentului de 2800 K	15 [4]	2,2%
Radiația solară	97 [2]	paisprezece %
Lumina albă „ideală” este radiația unui corp absolut negru cu T = 5800 K, „cut off” la 400 și 700 nm	251 [4]	37%
Limita teoretică pentru lumina albă cu o temperatură de culoare de 5800 K	310 [5]	45%
Limita teoretică pentru lumina albă cu o temperatură de culoare de 2800 K	370 [5]	54%
Radiația corpului negru cu o temperatură de 6630 K [6]	95	paisprezece %
Radiație laser heliu-neon cu o lungime de undă de 632,8 nm	162 [4]	24%
A doua armonică a radiației laser din sticlă de neodim , lungime de undă 532 nm	604 [4]	88%
Radiație monocromatică cu o lungime de undă de 555 nm	683.002	100 %

Note

↑ - Eficiența luminoasă a radiației Arhivat 22 martie 2012 la articolul Wayback Machine - Encyclopedia of Physics.
↑ 1 2 3 Gurevici M. M. Fotometrie. Teorie, metode și dispozitive. - Ed. a II-a. - L . : Energoatomizdat. Filiala Leningrad, 1983. - 272 p. - 7500 de exemplare.
↑ 1 2 Valoarea de 683 lm/W, în general acceptată pentru utilizare practică, este o aproximare, o valoare mai precisă este 683,002 lm/W. Consultați articolul candela pentru detalii .
↑ 1 2 3 4 Murphy T. Eficiența maximă a luminii albe . Consultat la 12 octombrie 2012. Arhivat din original la 14 decembrie 2012. (nedefinit)
↑ 1 2 Murphy TW, Jr. Eficacitatea luminoasă spectrală maximă a luminii albe // J. Appl. Phys.. - 2012. - Vol. 111, nr. 10 . — ISSN 1089-7550 . (link indisponibil)
↑ Temperatura la care eficiența luminoasă a radiației unui corp negru atinge maximul.