Введение
Световая эффективность – это мера того, насколько эффективно источник света преобразует энергию в видимый свет. Она определяется как отношение светового потока к потребляемой мощности и измеряется в люменах на ватт (лм/Вт) в Международной системе единиц (СИ). В зависимости от контекста, под мощностью может пониматься либо излучаемый световой поток источника, либо общая потребляемая мощность (электрическая энергия, химическая энергия или другая). Какой именно смысл подразумевается, обычно необходимо определять по контексту, который иногда может быть неоднозначным. Первый случай часто называют световой эффективностью излучения, а второй – световой эффективностью источника света или общей световой эффективностью. Не все длины волн света одинаково хорошо воспринимаются человеческим глазом или одинаково эффективны для стимуляции зрения, что связано со спектральной чувствительностью человеческого глаза; излучение в инфракрасном и ультрафиолетовом диапазонах спектра неэффективно для освещения. Световая эффективность источника света определяется тем, насколько хорошо он преобразует энергию в электромагнитное излучение, и насколько хорошо это излучение воспринимается человеческим глазом.
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.
Эффективность и эффективность
Световую отдачу можно нормализовать к максимально возможной световой отдаче, чтобы получить безразмерную величину, называемую световой эффективностью. Различие между отдачей и эффективностью не всегда четко соблюдается в публикациях, поэтому часто можно встретить "эффективность", выраженную в люменах на ватт, или "отдачу", выраженную в процентах.
Эффективность освещения
Искусственные источники света обычно оцениваются по световой эффективности, которую иногда также называют эффективностью подключения к сети. Это отношение между общим световым потоком, излучаемым устройством, и общим количеством потребляемой входной мощности (электрической и т.д.). Световая эффективность источника является мерой эффективности устройства, при этом выходные характеристики скорректированы с учетом кривой спектральной чувствительности (функции яркости). Если это значение выражается в безразмерной форме (например, как доля максимально возможной световой эффективности), оно может называться световой эффективностью источника, общей световой эффективностью или эффективностью освещения. Основное различие между световой эффективностью излучения и световой эффективностью источника заключается в том, что последняя учитывает входную энергию, которая теряется в виде тепла или покидает источник в форме, отличной от электромагнитного излучения. Световая эффективность излучения является характеристикой самого излучения, испускаемого источником. Световая эффективность источника является характеристикой источника в целом.
Примеры
В следующей таблице приведена световая отдача источника и эффективность для различных источников света. Обратите внимание, что все лампы, требующие электрического/электронного балласта, если не указано иное (см. также раздел о напряжении), перечислены без учета потерь в балласте, что повышает общую эффективность.
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.
| Категория | Тип | Общая световая отдача (лм/Вт) | Общая световая эффективность (%) |
|---|---|---|---|
| Горение | Газовая лампа с колбой | 1–2 | 0.15–0.3 |
| Лампы накаливания | Вольфрамовая лампа накаливания 15, 40, 100 Вт (230 В) | 8.0, 10.4, 13.8 | 1.2, 1.5, 2.0 |
| | Вольфрамовая лампа накаливания 5, 40, 100 Вт (120 В) | 5.0, 12.6, 17.5 | 0.7, 1.8, 2.6 |
| Галогенные лампы накаливания | Вольфрамовая галогенная лампа 100, 200, 500 Вт (230 В) | 16.7, 17.6, 19.8 | 2.8 |
| | Галогенная ИК лампа (120 В) | 17.7–24.5 | 2.6–3.5 |
| | Вольфрамовая кварц-галогенная лампа (12–24 В) | 24 | 3.5 |
| | Фотографические и проекционные лампы | 35 | 5.1 |
| Светодиодные лампы | Светодиодная лампа с цоколем (120 В) | - | - |
| | Светодиодная лампа с цоколем 5–16 Вт (230 В) | 75–212 | 11–31 |
| | Светодиодная лампа для замены люминесцентной лампы T8 (230 В) 21.5 Вт | 172 | 25 |
| | Теоретический предел для белого светодиода с фосфорным смешением цветов | - | - |
| Дуговые лампы | Угольная дуговая лампа | 2–7 | 0.29–1.0 |
| | Ксеноновая дуговая лампа | 30–90 | 4.4–13.5 |
| | Ртутно-ксеноновая дуговая лампа | 50–55 | 8.5–11.4 |
| | Ультравысокого давления (УВД) ртутная дуговая лампа с отражателем для проекторов | 30–50 | 4.4–7.3 |
| Люминесцентные лампы | Люминесцентная лампа T12 32 Вт с магнитным балластом | 60 | 9 |
| | Компактная люминесцентная лампа 9–32 Вт (с балластом) | 46–75 | 8–11.45 |
| | Люминесцентная лампа T8 с электронным балластом | 80–100 | 12 |
| | Люминесцентная лампа T5 | 70–104.2 | 10–15.63 |
| | Индукционно-связанная бесэлектродная осветительная система 70–150 Вт | 71–84 | 10–12 |
| Газоразрядные лампы | Сераная лампа 1400 Вт | 100 | 15 |
| | Металлогалогенная лампа | 65–115 | 9.5–17 |
| | Лампа высокого давления натрия | 85–150 | 15–29 |
| | Плазменная панель | 2–10 | 0.3–1.5 |
| Катодолюминесценция | Электронно-стимулированная люминесценция | 30–110 | 15 |
| Идеальные источники | Усеченное тело черного излучения 5800 К | 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.
Источники, зависящие от теплового излучения от твердого нити накала, такие как лампы накаливания, как правило, имеют низкую общую эффективность, поскольку, как объяснил Дональд Л. Клипштейн, "идеальный тепловой излучатель производит видимый свет наиболее эффективно при температурах около 6300 °C (6600 K или 11 500 °F). Даже при такой высокой температуре большая часть излучения приходится либо на инфракрасный, либо на ультрафиолетовый диапазон, а теоретическая световая отдача составляет 95 люмен на ватт. Ни одно вещество не может оставаться твердым и использоваться в качестве нити накаливания при температуре, близкой к этой. Поверхность Солнца не такая горячая". При температурах, при которых вольфрамовая нить обычной лампы накаливания остается твердой (ниже 3683 Кельвина), большая часть ее излучения находится в инфракрасном диапазоне.
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.