Světelný výkon

Světelný výkon
$\eta$
Dimenze	J. _ M -1. L -2. T3 _
Jednotky
SI	lm _ Út -1
Poznámky
skalární

Světelná účinnost světelného zdroje je poměr světelného toku vyzařovaného zdrojem k výkonu , který spotřebuje [1] . V mezinárodní soustavě jednotek (SI) se měří v lumenech na watt (lm/W). Je ukazatelem účinnosti a hospodárnosti světelných zdrojů.

Výraz pro světelný výkon má tvar:

\eta ={\frac {\Phi _{v}}{P)),

kde je světelný tok vyzařovaný zdrojem a je jím spotřebovaná energie. ${\displaystyle \Phi _{v))$ $P$

Pokud vezmeme v úvahu velikost toku záření , poměr může být reprezentován jako . U tohoto produktu je prvním z faktorů světelná účinnost záření a druhým energetická účinnost (COP) zdroje [2] . Výsledkem je, že počáteční výraz pro světelný výstup má tvar: $\Phi _{e}$ ${\frac {\Phi _{v}}{P}}$ ${\frac {\Phi _{v)){\Phi _{e))}\cdot {\frac {\Phi _{e)){P))$ $K$ ${\displaystyle \eta _{e))$

\eta =K\cdot \eta _{e}.

Hodnota světelného výkonu je tedy určena kombinovaným působením dvou faktorů. Jedním z nich je účinnost přeměny elektrické energie spotřebované zdrojem na energii záření, charakterizovaná hodnotou účinnosti, druhým je schopnost tohoto záření vybudit v člověku zrakové vjemy, určená velikostí světelné účinnosti záření.

Zdroje monochromatického záření

V případě monochromatického záření s vlnovou délkou pro v SI platí následující: $\lambda$ $K(\lambda )$

K(\lambda )=K_{m}\cdot V(\lambda),

kde je relativní spektrální světelná účinnost monochromatického záření pro denní vidění, jejíž fyzikální význam je ten, že představuje relativní citlivost průměrného lidského oka na účinky monochromatického světla na něj a je maximální hodnota spektrální světelné účinnosti monochromatického záření. Maximum se nachází na vlnové délce 555 nm a rovná se jednotce. $V(\lambda)$ $K_{m}$ $V(\lambda)$

V souladu s tím, co bylo řečeno pro světelný výkon, se provádí následující:

\eta =K_{m}\cdot V(\lambda )\cdot \eta _{e}.

V SI je hodnota určena volbou základní jednotky světla SI, kandely , a je 683,002 lm/W [3] . Z toho vyplývá, že maximální teoreticky možné hodnoty světelného výkonu je dosaženo při vlnové délce 555 nm s hodnotami rovných a rovných jednotce a je rovna 683,002 lm/W. $K_{m}$ $V(\lambda)$ ${\displaystyle \eta _{e))$

Ve většině případů se s přesností dostatečnou pro jakoukoli praktickou aplikaci používá zaokrouhlená hodnota 683 lm/W. Dále v rovnicích jej budeme používat. $K_{m}$

Zdroje záření obecně

Pokud záření zaujímá část spektra konečné velikosti, pak výraz pro má tvar $K$

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

nebo jeho ekvivalent:

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 )).

Zde je spektrální hustota hodnoty definovaná jako poměr hodnoty na malý spektrální interval mezi a k šířce tohoto intervalu: $\Phi _{e,\lambda }(\lambda )$ $\Phi _{e},$ $d\Phi _{e}(\lambda),$ $\lambda$ $\lambda +d\lambda ,$

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

V souladu s tím se pro světelný výkon poměr stane pravdivým:

\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}.

Příklady

Typ zdroje	Světelný výkon (lm/W)	Relativní světelný výkon [4]
Žárovka 100W	13.8 [5]	2,0 %
Žárovka 200W	15.2 [6]	2,2 %
Halogenová žárovka 100W	16.7 [7]	2,4 %
Halogenová žárovka 200W	17.6 [6]	2,6 %
Halogenová žárovka 500W	19.8 [6]	2,9 %
Kremelské hvězdy	22 [8]	3,2 %
Filmové promítací lampy	35 [9]	5,1 %
LED diody	10 - 300 [10] [11] [12] [13] [14]	1,5–40 %
Xenonová oblouková lampa	30–50 [15] [16]	4,4–7,3 %
Fluorescenční lampa	40-104 [17]	6–15 %
sirná lampa	100	14,6 %
Vysokotlaká sodíková výbojka	85-150 [6] [18]	12–22 %
Nízkotlaká sodíková výbojka	100-200 [6] [18] [19]	15–29 %
Nadějné vzorky bílých LED s rekordními parametry	249 [20] , 254 [21] , 276 [22]	36 %, 37 %
Teoretické maximum pro 540 THz monochromatický zdroj zeleného světla (vlnová délka 555,016 nm )	683 (přesně) [23]	99,9997 %
Teoretické maximum pro 555 nm monochromatický zdroj zeleného světla	683,002	100 %

Slunce sice nespotřebovává energii zvenčí, ale vyzařuje světlo pouze díky vnitřním zdrojům energie, přesto se mu někdy připisuje hodnota světelného výkonu. Definujeme-li to v tomto případě jako poměr světelného toku emitovaného Sluncem k výkonu v něm uvolněného , dostaneme hodnotu rovnou 93 lm/W [24] .

Viz také

Světelná účinnost záření

Poznámky

↑ Světelný výkon. Archivováno 29. února 2012 na Wayback Machine - článek Encyklopedie fyziky
↑ Referenční kniha o světelné technice / Ed. Aizenberg Yu. B. - M. : Energoatomizdat, 1983. - 472 s.
↑ Podrobnosti naleznete v článku Kandela .
↑ Poměr světelné účinnosti k teoretické maximální hodnotě, tj. 683,002 lm/W.
↑ Žárovky: Gluehbirne.ch: Standardní žárovky Philips (německy) . Získáno 1. března 2009. Archivováno z originálu 15. května 2012. (neurčitý)
↑ 1 2 3 4 5 Katalog produktů Philips Archivováno 15. července 2011 na Wayback Machine (německy)
↑ Halogen Osram (německy) (PDF) (nedostupný odkaz) . www.osram.de _ Datum přístupu: 28. ledna 2008. Archivováno z originálu 7. listopadu 2007.
↑ TSB: Kremel stars // Velká sovětská encyklopedie : [ve 30 svazcích] / kap. vyd. A. M. Prochorov . - 3. vyd. - M .: Sovětská encyklopedie, 1969-1978.
↑ Klipstein, Donald L. The Great Internet Light Bulb Book, Part I (nepřístupný odkaz) (1996). Získáno 16. dubna 2006. Archivováno z originálu 1. června 2012. (neurčitý)
↑ Klipstein, Donald L. Nejjasnější a nejúčinnější LED diody a kde je získat . Web Dona Klipsteina . Datum přístupu: 15. ledna 2008. Archivováno z originálu 17. února 2012. (neurčitý)
↑ Cree uvádí na trh novou XLamp 7090 XR-E Series Power LED, první 160-lumenovou LED! (nedostupný odkaz) . Datum přístupu: 1. března 2009. Archivováno z originálu 17. února 2012. (neurčitý)
↑ Luxeon K2 s TFFC; Technický list DS60 (PDF) (nedostupný odkaz) . Philips Lumileds . Získáno 23. dubna 2008. Archivováno z originálu 17. ledna 2009. (neurčitý)
↑ Cree Breaks 200 Lumen na Watt Efficacy Barrier (odkaz není k dispozici) . [Cree]. Získáno 8. února 2010. Archivováno z originálu 17. února 2012. (neurčitý)
↑ Cree First to Break 300 Lumens-Per-Watt Barrier . Datum přístupu: 26. ledna 2015. Archivováno z originálu 26. ledna 2015. (neurčitý)
↑ Technické informace o lampách (pdf). Optické stavební bloky . Získáno 14. října 2007. Archivováno z originálu 27. října 2007. (neurčitý) Všimněte si, že údaj 150 lm/W uvedený pro xenonové výbojky se zdá být překlep. Stránka obsahuje další užitečné informace.
↑ Katalog lamp a předřadníků OSRAM Sylvania . — 2007.
↑ TSB: světelný výkon // Velká sovětská encyklopedie : [ve 30 svazcích] / kap. vyd. A. M. Prochorov . - 3. vyd. - M .: Sovětská encyklopedie, 1969-1978.
↑ 1 2 LED nebo neon? Vědecké srovnání (downlink) . Získáno 1. března 2009. Archivováno z originálu 9. dubna 2008. (neurčitý)
↑ Proč je blesk barevný? (buzení plynu) . Datum přístupu: 1. března 2009. Archivováno z originálu 17. února 2012. (neurčitý)
↑ Narukawa Y. a kol. Bílé světlo emitující diody se super-vysokou světelnou účinností // J. Phys. D:Appl. Fyzika. - 2010. - Sv. 43, č. 35 . - doi : 10.1088/0022-3727/43/35/354002 .
↑ Cree nastavil nový výkonnostní rekord ve výzkumu a vývoji s 254 lumeny na watt Power LED Archivováno 17. června 2012 ve Wayback Machine - Cree, Inc. Tisková zpráva z 12. dubna 2012
↑ Cree News: Cree nastavuje nový výkonnostní rekord ve výzkumu a vývoji s 276 lumen-per-Watt Power LED . Získáno 24. listopadu 2013. Archivováno z originálu 18. ledna 2014. (neurčitý)
↑ Podle definice kandela v mezinárodní soustavě jednotek (SI)
↑ Světelný výstup Slunce Archivováno 4. března 2016 na Wayback Machine - Převzato z publikace prof. P. Marx z časopisu "Licht"

Lehké množství
světelná energie Světelný tok Jas Síla světla Zářivost osvětlení Prostorové osvětlení osvětlení světelná expozice Prostorová expozice světla Objemová hustota světelné energie Integrální jas Objemová hustota světelné energie Objemová hustota intenzity světla Ekvivalentní jas