Ljuseffektivitet av strålning

Ljuseffektivitet av strålning
$K$
Dimensionera	J. _ M -1. L -2. T3 _
Enheter
SI	lm . Tis -1
Anteckningar
skalär

Strålningens ljuseffektivitet är en fysisk storhet som är lika med förhållandet mellan ljusflödet och motsvarande strålningsflöde [1] [2] :

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

Måttenhet i International System of Units (SI) : lm . W -1 .

Monokromatisk strålning

När det gäller monokromatisk strålning med en våglängd har definitionen formen: $\lambda$

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

Enheten för ljusstyrka, candela , definieras i SI så att

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

var är den relativa spektrala ljuseffektiviteten för monokromatisk strålning , vars fysiska betydelse är att den representerar den relativa känsligheten hos det genomsnittliga mänskliga ögat för effekterna av monokromatiskt ljus på det, är det maximala värdet av den spektrala ljuseffektiviteten för monokromatisk strålning, lika med 683 lm/W [3] . $V(\lambda )$ $K_{m}$

Med hänsyn till den sista relationen tar uttrycket för formen: $K(\lambda )$

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

Av den resulterande formeln följer att:

arten av det spektrala beroendet av ljuseffektiviteten hos monokromatisk strålning är densamma som för det spektrala beroendet av det mänskliga ögats relativa känslighet . I synnerhet sammanfaller positionerna för maxima för båda beroenden och har en våglängd på 555 nm (gulgrönt ljus). $V(\lambda )$
det maximalt möjliga värdet av ljuseffektiviteten har strålning med en våglängd på 555 nm, eftersom den är lika med 683 lm/W [3] . $K$

Kontinuerligt spektrum

Om strålningen har ett kontinuerligt spektrum och upptar en del av spektrumet av en ändlig storlek, då $\Phi _{v}$

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

där är värdets spektrala täthet definierad som förhållandet mellan värdet per litet spektralintervall mellan och till bredden av detta intervall: $\Phi _{e,\lambda }(\lambda )$ $\Phi _{e},$ $d\Phi _{e}(\lambda ),$ $\lambda$ $\lambda +d\lambda ,$

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

Här menas med flödet av den del av strålningen vars våglängd är mindre än det aktuella värdet . $\Phi _{e}(\lambda )$ $\lambda$

Med hänsyn till definitionen av ljuseffektivitet följer det av den sista relationen

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

eller, vilket är detsamma:

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 )).

Ljuseffektivitet

Ljuseffektivitetskoefficient (COP) är ett dimensionslöst värde, som i det allmänna fallet bestäms av förhållandet [2] :

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

eller motsvarande:

\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 )).

Det följer av definitionen att de numeriska värdena för och i SI skiljer sig med en faktor på 683. Det är också tydligt att det maximala värdet som är lika med enhet tas av ljuseffektiviteten i fallet med monokromatisk strålning med en våglängd på 555 nm, vid vilken den är maximal och lika med enhet. $K$ ${\displaystyle \eta _{v))$ $V(\lambda )$

Exempel

Den spektrala sammansättningen av strålningen från många ljuskällor är nära den spektrala sammansättningen av strålningen från en absolut svart kropp (svartkropp) . I vissa av dem, som solen, glödlampor etc., beror detta på strålningens termiska natur. För andra - lysdioder, lysrör etc. - är en sådan spektral sammansättning målet och resultatet av att använda en specialdesignad design.

Värdet på den svartkroppsstrålningens ljuseffektivitet bestäms av dess temperatur. Vid relativt låga temperaturer är den svarta kroppsstrålningen huvudsakligen belägen i det infraröda området av spektrumet. Sedan, när temperaturen stiger, skiftar den maximala spektrala fördelningen av strålning först till det synliga området och sedan vidare till det ultravioletta . Resultatet av detta är det icke-monotona beteendet hos temperaturberoendet av strålningseffektiviteten hos den svarta kroppen och närvaron av dess maximum. Det bör noteras att även vid maximum är ljuseffektiviteten för den svarta kroppsstrålningen låg och uppgår till endast 14 %.

Strålning	Ljuseffektivitet, lm/W	Ljuseffektivitet, %
Ljuset från en vanlig glödlampa med en glödtrådstemperatur på 2800 K	15 [4]	2,2 %
Solstrålning	97 [2]	fjorton %
"Idealt" vitt ljus är strålningen från en absolut svart kropp med T = 5800 K, "avskuren" vid 400 och 700 nm	251 [4]	37 %
Teoretisk gräns för vitt ljus med en färgtemperatur på 5800 K	310 [5]	45 %
Teoretisk gräns för vitt ljus med en färgtemperatur på 2800 K	370 [5]	54 %
Svart kroppsstrålning med en temperatur på 6630 K [6]	95	fjorton %
Helium-neon laserstrålning med en våglängd på 632,8 nm	162 [4]	24 %
2:a övertonen av laserstrålning av neodymglas , våglängd 532 nm	604 [4]	88 %
Monokromatisk strålning med en våglängd på 555 nm	683.002	100 %

Anteckningar

↑ - Strålningseffektivitet Arkiverad 22 mars 2012 på Wayback Machine - Encyclopedia of Physics artikel.
↑ 1 2 3 Gurevich M. M. Fotometri. Teori, metoder och anordningar. - 2:a uppl. - L . : Energoatomizdat. Leningrad filial, 1983. - 272 sid. - 7500 exemplar.
↑ 1 2 Värdet på 683 lm/W, allmänt accepterat för praktisk användning, är en approximation, ett mer exakt värde är 683.002 lm/W. Se candela- artikeln för detaljer .
↑ 1 2 3 4 Murphy T. Maximal effektivitet av vitt ljus . Hämtad 12 oktober 2012. Arkiverad från originalet 14 december 2012. (obestämd)
↑ 1 2 Murphy TW, Jr. Maximal spektral ljusutbyte för vitt ljus // J. Appl. Phys.. - 2012. - Vol. 111, nr 10 . — ISSN 1089-7550 . (inte tillgänglig länk)
↑ Den temperatur vid vilken ljuseffektiviteten hos en svartkropps strålning når sitt maximum.