Lyseffektivitet af stråling

Lyseffektivitet af stråling
$K$
Dimension	J. _ M -1. L -2. T3 _
Enheder
SI	lm . Tirs -1
Noter
skalar

Strålingens lyseffektivitet er en fysisk størrelse svarende til forholdet mellem lysstrømmen og den tilsvarende strålingsflux [1] [2] :

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

Måleenhed i det internationale enhedssystem (SI) : lm . W -1 .

Monokromatisk stråling

I tilfælde af monokromatisk stråling med en bølgelængde har definitionen formen: $\lambda$

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

Enheden for lysstyrke, candela , er defineret i SI således, at

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

hvor er den relative spektrale lyseffektivitet af monokromatisk stråling , hvis fysiske betydning er, at den repræsenterer det gennemsnitlige menneskelige øjes relative følsomhed over for virkningerne af monokromatisk lys på det, er den maksimale værdi af den spektrale lyseffektivitet af monokromatisk stråling, lig med 683 lm/W [3] . $V(\lambda)$ $K_{m}$

Under hensyntagen til den sidste relation tager udtrykket for formen: $K(\lambda )$

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

Af den resulterende formel følger det, at:

arten af den spektrale afhængighed af lyseffektiviteten af monokromatisk stråling er den samme som den spektrale afhængighed af det menneskelige øjes relative følsomhed . Især er positionerne af maksima for begge afhængigheder sammenfaldende og har en bølgelængde på 555 nm (gul-grønt lys). $V(\lambda)$
den maksimalt mulige værdi af lyseffektiviteten har stråling med en bølgelængde på 555 nm, for den er lig med 683 lm/W [3] . $K$

Kontinuerligt spektrum

Hvis strålingen har et kontinuerligt spektrum og optager en del af spektret af en endelig størrelse, så $\Phi _{v}$

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

hvor er spektraltætheden af værdien defineret som forholdet mellem værdien pr. lille spektralinterval mellem og til bredden af dette 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 )).

Her menes fluxen af den del af strålingen, hvis bølgelængde er mindre end den aktuelle værdi . $\Phi _{e}(\lambda )$ $\lambda$

Under hensyntagen til definitionen af lyseffektivitet følger det af den sidste relation

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

eller, som er det samme:

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 )).

Lyseffektivitet

Lyseffektivitetskoefficient (COP) er en dimensionsløs værdi, bestemt i det generelle tilfælde af forholdet [2] :

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

eller tilsvarende:

\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 følger af definitionen, at de numeriske værdier af og i SI adskiller sig med en faktor på 683. Det er også klart, at den maksimale værdi lig med enhed tages af lyseffektiviteten i tilfælde af monokromatisk stråling med en bølgelængde på 555 nm, hvor den er maksimal og lig med enhed. $K$ ${\displaystyle \eta _{v))$ $V(\lambda)$

Eksempler

Den spektrale sammensætning af strålingen fra mange lyskilder er tæt på den spektrale sammensætning af strålingen fra et absolut sort legeme (sortlegeme) . I nogle af dem, såsom Solen, glødelamper osv., skyldes det strålingens termiske natur. For andre - LED'er, fluorescerende lamper osv. - er en sådan spektral sammensætning målet og resultatet af at bruge et specialdesignet design.

Værdien af lyseffektiviteten af sortlegemestrålingen bestemmes af dens temperatur. Ved relativt lave temperaturer er den sorte kropsstråling hovedsageligt placeret i det infrarøde område af spektret. Så, når temperaturen stiger, skifter maksimum af spektralfordelingen af stråling først til det synlige område og derefter videre til det ultraviolette . Resultatet af dette er den ikke-monotone opførsel af temperaturafhængigheden af strålingseffektiviteten af det sorte legeme og tilstedeværelsen af dets maksimum. Det skal bemærkes, at selv ved det maksimale er lyseffektiviteten af sortlegemestrålingen lav, idet den kun udgør 14%.

Stråling	Lyseffektivitet, lm/W	Lyseffektivitet, %
Lyset fra en standard glødelampe med en glødetrådstemperatur på 2800 K	15 [4]	2,2 %
Solstråling	97 [2]	fjorten %
"Ideelt" hvidt lys er strålingen fra en absolut sort krop med T = 5800 K, "afskåret" ved 400 og 700 nm	251 [4]	37 %
Teoretisk grænse for hvidt lys med en farvetemperatur på 5800 K	310 [5]	45 %
Teoretisk grænse for hvidt lys med en farvetemperatur på 2800 K	370 [5]	54 %
Sort kropsstråling med en temperatur på 6630 K [6]	95	fjorten %
Helium-neon laserstråling med en bølgelængde på 632,8 nm	162 [4]	24 %
2. harmonisk af neodymglas laserstråling , bølgelængde 532 nm	604 [4]	88 %
Monokromatisk stråling med en bølgelængde på 555 nm	683.002	100 %

Noter

↑ - Lyseffektivitet af stråling Arkiveret 22. marts 2012 på Wayback Machine - Encyclopedia of Physics artikel.
↑ 1 2 3 Gurevich M. M. Fotometri. Teori, metoder og apparater. - 2. udg. - L . : Energoatomizdat. Leningrad afdeling, 1983. - 272 s. - 7500 eksemplarer.
↑ 1 2 Værdien på 683 lm/W, generelt accepteret til praktisk brug, er en tilnærmelse, en mere nøjagtig værdi er 683.002 lm/W. Se candela- artiklen for detaljer .
↑ 1 2 3 4 Murphy T. Maksimal effektivitet af hvidt lys . Hentet 12. oktober 2012. Arkiveret fra originalen 14. december 2012. (ubestemt)
↑ 1 2 Murphy TW, Jr. Maksimal spektral lysudbytte af hvidt lys // J. Appl. Phys.. - 2012. - Vol. 111, nr. 10 . — ISSN 1089-7550 . (utilgængeligt link)
↑ Den temperatur, ved hvilken lyseffektiviteten af en sort krops stråling når sit maksimum.