Световая отдача источника света — отношение излучаемого источником светового потока к потребляемой им мощности^[1]. ВМеждународной системе единиц (СИ) измеряется в люменах на ватт (лм/Вт). Является показателем эффективности и экономичности источников света.

Выражение для световой отдачи имеет вид:

где   — световой поток, излучаемый источником, а   — потребляемая им мощность.

Введя в рассмотрение величину потока излучения  , отношение   можно представить в виде  . В этом произведении первый из сомножителей представляет собой световую эффективность излучения  , а второй — энергетический коэффициент полезного действия (КПД)источника^[2]  . В результате исходное выражение для световой отдачи приобретает вид:

Таким образом, величина световой отдачи определяется совокупным действием двух факторов. Один из них — эффективность преобразования потребляемой источником электрической энергии в энергию излучения, характеризующаяся значением КПД, другой — способность данного излучения возбуждать у человека зрительные ощущения, определяемая величиной световой эффективности излучения.

Содержание

  [убрать] 

• 1 Источники монохроматического излучения

• 2 Источники излучения в общем случае

• 3 Примеры

• 4 См. также

• 5 Примечания

§Источники монохроматического излучения[править | править вики-текст]

Относительная спектральная световая эффективность монохроматического излучения для дневного зрения

В случае монохроматического излучения с длиной волны   для   в СИ выполняется:

где   — относительная спектральная световая эффективность монохроматического излучения для дневного зрения, физический смысл которой заключается в том, что она представляет собой относительную чувствительность среднего человеческого глаза к воздействию на него монохроматического света, а   — максимальное значение спектральной световой эффективности монохроматического излучения. Максимум   располагается на длине волны 555 нм и равен единице.

В соответствии со сказанным для световой отдачи выполняется:

В СИ значение   определяется выбором основной световой единицы СИ канделы и составляет 683,002 лм/Вт^[3]. Отсюда следует, что максимальное теоретически возможное значение световой отдачи, достигается на длине волны 555 нм при значениях   и  , равных единице, и равно 683,002 лм/Вт.

В большинстве случаев с точностью, достаточной для любых практических применений, используется округлённое значение   683 лм/Вт. Далее в уравнениях мы будем использовать именно его.

§Источники излучения в общем случае[править | править вики-текст]

Если излучение занимает участок спектра конечного размера, то выражение для   имеет вид

или ему эквивалентный:

Здесь   — спектральная плотность величины  , определяемая как отношение величины   приходящейся на малый спектральный интервал, заключённый между   и   к ширине этого интервала:

Соответственно, для световой отдачи становится справедливо соотношение:

§Примеры[править | править вики-текст]

Тип источника	Световая отдача (лм/Вт)	Относительная световая отдача[4]
Лампа накаливания 100 Вт	13.8[5]	2.0 %
Лампа накаливания 200 Вт	15.2[6]	2.2 %
Галогеновая лампа 100 Вт	16.7[7]	2.4 %
Галогеновая лампа 200 Вт	17.6[6]	2.6 %
Галогеновая лампа 500 Вт	19.8[6]	2.9 %
Кремлёвские звёзды	22[8]	3.2 %
Кинопроекционные лампы	35[9]	5.1 %
Светодиоды	10—300[10][11][12][13][14]	1.5—40 %
Ксеноновая дуговая лампа	30—50[15][16]	4.4—7.3 %
Люминесцентная лампа	40—104[17]	6—15 %
Газоразрядная натриевая лампа высокого давления	85—150[6][18]	12—22 %
Газоразрядная натриевая лампа низкого давления	100—200[6][18][19]	15—29 %
Перспективные образцы белых светодиодов с рекордными параметрами	249[20], 254[21], 276[22]	36 %, 37 %
Теоретический максимум для источника монохроматического зелёного света с частотой 540 ТГц (длина волны 555,016 нм)	683 (точно)[23]	99,9997 %
Теоретический максимум для источника монохроматического зелёного света с длиной волны 555 нм	683,002	100 %

Хотя Солнце не потребляет энергию извне, а излучает свет только за счёт внутренних источников энергии, ему всё же также иногда приписывают значение световой отдачи. Определив её в этом случае, как отношение излучаемого Солнцем светового потока к выделяющейся в нём мощности, получают величину, равную 93 лм/Вт^[24].

Световой поток

[править | править вики-текст]

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Световой поток
Размерность	J
Единицы измерения
СИ	люмен
СГС	люмен
Примечания
Световая величинаСкалярная величина

Световой поток — физическая величина, характеризующая количество «световой» мощности в соответствующем потоке излучения, где под световой мощностью понимается световая энергия, переносимая излучением через некоторую поверхность за единицу времени. Иными словами, «световой поток является величиной, пропорциональной потоку излучения, оценённому в соответствии с относительной спектральной чувствительностью среднего человеческого глаза»^[1]. В свою очередь величина «поток излучения» определяется как мощность, переносимая излучением через какую-либо поверхность^[2].

• Обозначение: 

• Единица измерения в Международной системе единиц (СИ): люмен.

Содержание

  [убрать] 

• 1 Определяющие формулы

• 2 Измерение

• 3 Пояснения

• 4 Примечания

  • 4.1 Комментарии

  • 4.2 Источники

• 5 Ссылки

• 6 См. Также

§Определяющие формулы[править | править вики-текст]

Если имеется монохроматическое излучение с длиной волны  , поток излучения которого равен  , то в соответствии с определением световой поток такого излучения   выражается равенством^[1]:

где   — спектральная световая эффективность монохроматического излучения, имеющая смысл нормированной в максимуме на единицу чувствительности человеческого глаза при дневном зрении, а   — коэффициент, величина которого определяется используемой системой единиц. В системе СИ этот коэффициент равен 683 лм/Вт^{[Комм 1]}.

Световой поток излучения с дискретным (линейчатым) спектром получается суммированием вкладов всех линий, составляющих спектр излучения:

где   — длина волны линии с номером «i», а N — общее количество линий.

В случае немонохроматического излучения с непрерывным (сплошным) спектром малую часть всего излучения, занимающую узкий спектральный диапазон  , можно рассматривать как монохроматическое с потоком излучения   и световым потоком  . Тогда для связи между ними будет выполняться

Интегрируя данное равенство в пределах видимого диапазона длин волн (то есть от 380 до 780 нм), получаем выражение для светового потока всего рассматриваемого излучения:

Если использовать спектральную плотность потока излучения  , характеризующую распределение энергии излучения по спектру и определяемую как  , то выражение для светового потока приобретает вид^[1]:

Интегрирующий сферический фотометр (Шар Ульбрихта)

§Измерение[править | править вики-текст]

Измерение светового потока от источника света производится при помощи специальных приборов — сферическихфотометров, либо фотометрических гониометров^[3]. Трудность измерения заключается в том, что необходимо измерить поток, который испускается во всех направлениях — в телесный угол 4π.

Для этого можно использовать сферический фотометр — прибор, представляющий собой сферу с внутренним покрытием, имеющим коэффициент отражения, близкий к 1. Исследуемый источник света помещается в центр сферы и при помощи фотоэлемента, вмонтированного в стенку сферы и покрытого фильтром с кривой пропускания, равной кривой спектральной чувствительности глаза, измеряется сигнал, пропорциональный освещенности фотоэлемента, которая, в свою очередь, в данном устройстве пропорциональна световому потоку от источника света (фотоэлемент измеряет только рассеянный свет, так как заслонён от прямого излучения источника специальным экраном). Путём сравнения полученного сигнала с сигналом от эталонного источника света можно измерить абсолютный световой поток источника света.

Другая возможность состоит в применении фотометрических гониометров. В этом случае производится измерение освещённости, создаваемой исследуемым источником, на воображаемой сферической поверхности. Для этоголюксметр проходит последовательно при помощи гониометра все позиции на сфере. Интегрируя измеренные освещённости (измеряются в люксах: 1 люкс = 1 люмен/м²) по площади сферы (м²), получим абсолютный световой поток источника света (в люменах). Условием получения абсолютных значений является калиброванный в абсолютных величинах люксметр. .

§Пояснения[править | править вики-текст]

Спектральные зависимости относительной чувствительности среднего человеческого глаза для дневного (красная линия) и ночного (синяя линия) зрения

Значение фотометрического эквивалента излучения K_m однозначно задаётся определением единицысилы света канделы, являющейся одной из семи основных единиц системы СИ. По определению одна кандела — это «сила света в заданном направлении источника, испускающего монохроматическое излучение частотой 540·10¹² Гц, энергетическая сила света которого в этом направлении составляет 1/683  Вт/ср»^[4]. Частоте 540·10¹² Гц соответствует в воздухе длина волны 555 нм^{[Комм 2]}, на которой располагается максимум спектральной чувствительности человеческого глаза для дневного зрения. Поэтому коэффициент K_m находится из равенства

1 кд = K_m·V_λ(555)·1/683 Вт/ср, откуда следует K_m = 683 (кд·ср)/Вт = 683 лм/Вт.

Для случая ночного зрения значение фотометрического эквивалента излучения изменяется. Поскольку величина канделы не зависит от вида кривой спектральной чувствительности, то все предыдущие соображения остаются справедливыми. Для определения величины фотометрического эквивалента излучения ночного зрения K'_m достаточно заменить значение   на   (на значение кривой спектральной чувствительности для ночного зрения на длине волны 555 нм)^{[источник не указан 101 день]}. При этом получим K'_m=1699 лм/Вт.

Человеческий глаз считается светлоадаптированным при яркостях более 100 кд/м². Ночное зрение наступает при яркостях менее 10⁻³ кд/м². В промежутке между этими величинами человеческий глаз функционирует в режиме сумеречного зрения.

Освещённость

[править | править вики-текст]

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Освещённость
Размерность	J.L−2
Единицы измерения
СИ	лк
СГС	фот
Примечания
световая величинаскалярная величина

Освещённость — световая величина, равная отношению светового потока, падающего на малый участок поверхности, к его площади^[1].