Кіріспе
Жарық көзінің көрінетін жарық шығару қабілетінің өлшемі. Жарық беру тиімділігі – жарық көзінің көрінетін жарық шығару қабілетін көрсететін өлшем. Халықаралық жүйеде (SI) ол люмен/ватт ретінде өлшенетін жарық ағынының қуатына қатынасы болып табылады. Контекстке қарай, қуат – жарық көзінің сәулелену ағыны немесе жарық көзінің тұтынатын жалпы қуаты (электр қуаты, химиялық энергия немесе басқалары) болуы мүмкін. Терминнің қай мағынада қолданылғаны контекстен түсінілуі керек, кейде бұл анық болмайды. Алғашқы мағынасы сәулеленудің жарық беру тиімділігі деп, ал екіншісі – жарық көзінің жарық беру тиімділігі немесе жалпы жарық беру тиімділігі деп аталады. Жарықтың барлық толқын ұзындығы бірдей көрінбейді және адамның көруін қозғау қабілеті де бірдей емес, себебі адам көзінің спектрлік сезімталдығы бар. Спектрдің инфрақызыл және ультракөк бөліктеріндегі сәулелену жарықтандыру үшін қолданылмайды. Жарық көзінің жарық беру тиімділігі – энергияны электромагниттік сәулеленуге түрлендіру деңгейі мен адам көзінің сол сәулеленуді қабылдау деңгейінің көбейтіндісі болып табылады.
Luminous efficacy is a measure of how well a light source produces visible light. It is the ratio of luminous flux to power, measured in lumens per watt in the International System of Units (SI). Depending on context, the power can be either the radiant flux of the source's output, or it can be the total power (electric power, chemical energy, or others) consumed by the source. Which sense of the term is intended must usually be inferred from the context, and is sometimes unclear. The former sense is sometimes called luminous efficacy of radiation, and the latter luminous efficacy of a light source or overall luminous efficacy. Not all wavelengths of light are equally visible, or equally effective at stimulating human vision, due to the spectral sensitivity of the human eye; radiation in the infrared and ultraviolet parts of the spectrum is useless for illumination. The luminous efficacy of a source is the product of how well it converts energy to electromagnetic radiation, and how well the emitted radiation is detected by the human eye.
Тиімділік және тиімділік
Жарық күшінің тиімділігін ең жоғары мүмкін жарық күшінің тиімділігіне қатынасы арқылы өлшемсіз жарық күшінің шығымдылығына келтіруге болады. Тиімділік пен шығымдылық арасындағы айырмашылық жарияланған материалдарда әрқашан нақты сақталмайды, сондықтан "шығымдылықты" ваттқа шаққандағы люменмен, ал "тиімділікті" пайызбен көрсету жиі кездеседі.
Жарықтандыру тиімділігі
Жасанды жарық көздері әдетте жарық көзінің жарық беру тиімділігі арқылы бағаланады, кейде оны розетка тиімділігі деп те атайды. Бұл – құрылғыдан шығарылатын жалпы жарық ағыны мен оған түсетін жалпы қуаттың (электрлік және т.б.) арақатынасы. Жарық көзінің жарық беру тиімділігі – құрылғының тиімділігін бағалаудың өлшемі, нәтижесі спектрлік сезімталдық қисығын (жарықтық функциясын) ескере отырып түзетіледі. Егер бұл мән өлшемсіз түрде берілсе (мысалы, максималды мүмкін жарық беру тиімділігінің үлесі ретінде), оны жарық көзінің жарық тиімділігі, жалпы жарық тиімділігі немесе жарық беру тиімділігі деп атауға болады. Сәулеленудің жарық беру тиімділігі мен жарық көзінің жарық беру тиімділігінің арасындағы басты айырмашылық – екіншісі кіріс энергиясының жылу ретінде кетіп немесе электромагниттік сәулеленуден өзге түрде шығындалған бөлігін ескереді. Сәулеленудің жарық беру тиімділігі – жарық көзінің шығаратын сәулеленуінің қасиеті. Ал жарық көзінің жарық беру тиімділігі – жарық көзінің жалпы қасиеті.
Мысалдар
Төмендегі кестеде жарық көзінің жарық беру тиімділігі және әртүрлі жарық көздерінің тиімділігі тізімделген. Электрлік/электрондық баластты қажет ететін барлық шамдар, ескерілмесе (кернеуді де қараңыз), сол баластқа байланысты жоғалтусыз тізімделеді, бұл жалпы тиімділікті азайтады.
Sources that depend on thermal emission from a solid filament, such as incandescent light bulbs, tend to have low overall efficacy because, as explained by Donald L. Klipstein, "An ideal thermal radiator produces visible light most efficiently at temperatures around 6300 °C (6600 K or 11,500 °F). Even at this high temperature, a lot of the radiation is either infrared or ultraviolet, and the theoretical luminous [efficacy] is 95 lumens per watt. No substance is solid and usable as a light bulb filament at temperatures anywhere close to this. The surface of the sun is not quite that hot." At temperatures where the tungsten filament of an ordinary light bulb remains solid (below 3683 kelvin), most of its emission is in the infrared.
| Санат | Түр | Жалпы жарық беру тиімділігі (лм/Вт) | Жалпы жарық беру тиімділігі |
|---|---|---|---|
| Жану | Газды шам | 1–2 | 0.15–0.3% |
| Көпірлі | 15, 40, 100 Вт вольфрамдық шам (230 В) | 8.0, 10.4, 13.8 | 1.2, 1.5, 2.0% |
| | 5, 40, 100 Вт вольфрамдық шам (120 В) | 5.0, 12.6, 17.5 | 0.7, 1.8, 2.6% |
| Галогендік көпірлі | 100, 200, 500 Вт вольфрамдық галоген (230 В) | 16.7, 17.6, 19.8 | 2.8% |
| | Галогендік ИК (120 В) | 17.7–24.5 | 2.6–3.5% |
| | Вольфрамдық кварцты галоген (12–24 В) | 24 | 3.5% |
| Фотографиялық және проекциялық шамдар | | 35 | 5.1% |
| Жарықдиодты | LED бұрандалы негізді шам (120 В) | | % |
| | 5–16 Вт LED бұрандалы негізді шам (230 В) | 75–212 | 11–31% |
| | 21.5 Вт LED шам, T8 люминесценттік түтігіне арналған (230 В) | 172 | 25% |
| Теориялық шек, фосфоресценциялық түс қосылымы бар ақ LED | | | – |
| Доға шам | Көмір доға шам | 2–7 | 0.29–1.0% |
| | Ксенон доға шам | 30–90 | 4.4–13.5% |
| | Ксенон доға шам, сынапты | 50–55 | 8.5–11.4% |
| | Жоғары қысымды (UHP) сынапты доға шам, проекторларға арналған рефлектормен | 30–50 | 4.4–7.3% |
| Люминесценттік | 32 Вт T12 түтігі, магниттік баластпен | 60 | 9% |
| | 9–32 Вт ықшам люминесценттік (баластпен) | 46–75 | 8–11.45% |
| | T8 түтігі, электрондық баластпен | 80–100 | 12% |
| | T5 түтігі | 70–104.2 | 10–15.63% |
| | 70–150 Вт индукциялық түрлендіргіш электроделсіз жарықтандыру жүйесі | 71–84 | 10–12% |
| Газды разряд | 1400 Вт күкірт шам | 100 | 15% |
| | Металл-галогенді шам | 65–115 | 9.5–17% |
| | Жоғары қысымды натрий шам | 85–150 | 15–29% |
| Плазмалық дисплей панелі | | 2–10 | 0.3–1.5% |
| Катодлюминесценция | Электронмен шақырылған люминесценция | 30–110 | 15% |
| Идеалды көздер | Қысқартылған 5800 К қара дене | 251 | 100% |
Sources that depend on thermal emission from a solid filament, such as incandescent light bulbs, tend to have low overall efficacy because, as explained by Donald L. Klipstein, "An ideal thermal radiator produces visible light most efficiently at temperatures around 6300 °C (6600 K or 11,500 °F). Even at this high temperature, a lot of the radiation is either infrared or ultraviolet, and the theoretical luminous [efficacy] is 95 lumens per watt. No substance is solid and usable as a light bulb filament at temperatures anywhere close to this. The surface of the sun is not quite that hot." At temperatures where the tungsten filament of an ordinary light bulb remains solid (below 3683 kelvin), most of its emission is in the infrared.
Қатты жіпшеден жылу шығаруға тәуелді көздер, мысалы, көпірлі шамдар, жалпы тиімділігі төмен болады, өйткені, Дональд Л. Клипштейн түсіндіргендей, "Идеалды жылу радиаторы көрінетін жарықты ең тиімді түрде шамамен 6300 °C (6600 К немесе 11 500 °F) температурада шығарады. Тіпті осындай жоғары температурада сәулеленудің көп бөлігі инфрақызыл немесе ультрафиолет болып табылады, ал теориялық жарық [тиімділігі] - 95 люмен/Ватт. Бұл температураға жақын жерде ешқандай зат қатты және шамшыраққа арналған жіпше ретінде қолданылмайды. Күннің беті осыншама ыстық емес". Кәдімгі шамның вольфрамдық жіпшесі қатты күйде қалатын температурада (3683 Кельвиннен төмен), оның көп бөлігі инфрақызыл сәуледе болады.
Sources that depend on thermal emission from a solid filament, such as incandescent light bulbs, tend to have low overall efficacy because, as explained by Donald L. Klipstein, "An ideal thermal radiator produces visible light most efficiently at temperatures around 6300 °C (6600 K or 11,500 °F). Even at this high temperature, a lot of the radiation is either infrared or ultraviolet, and the theoretical luminous [efficacy] is 95 lumens per watt. No substance is solid and usable as a light bulb filament at temperatures anywhere close to this. The surface of the sun is not quite that hot." At temperatures where the tungsten filament of an ordinary light bulb remains solid (below 3683 kelvin), most of its emission is in the infrared.