Светова́я эффекти́вность излуче́ния – физическая величина, равная отношению светового потока к соответствующему потоку излучения (общей мощности энергии):
Единица измерения в Международной системе единиц (СИ): лм/Вт
Монохроматическое излучение В случае монохроматического излучения с длиной волны определение принимает вид:
Единица силы света кандела определена в СИ так, что выполняется
где — относительная спектральная световая эффективность монохроматического излучения, физический смысл которой заключается в том, что она представляет собой относительную чувствительность среднего человеческого глаза к воздействию на него монохроматического света, — максимальное значение спектральной световой эффективности монохроматического излучения, равное 683 лм/ВтЗначение 683 лм/Вт, повсеместно принятое для практического использования, является приближённым, более точное значение 683,002 лм/Вт. Подробности приведены в статье кандела..
С учётом последнего соотношения выражение для приобретает вид:
Из полученной формулы следует, что: характер спектральной зависимости световой эффективности монохроматического излучения такой же, как и у спектральной зависимости относительной чувствительности человеческого глаза . В частности, положения максимумов обеих зависимостей совпадают и находятся на длине волны 555 нм (свет жёлто-зелёного цвета). максимально возможное значение световой эффективности имеет излучение с длиной волны 555 нм, для него равна 683 лм/Вт.
Непрерывный спектр Если излучение обладает непрерывным спектром и занимает участок спектра конечного размера, то для выполняется:
где — спектральная плотность величины , определяемая как отношение величины приходящейся на малый спектральный интервал, заключённый между и к ширине этого интервала:
Здесь под понимается поток той части излучения, у которого длина волны меньше текущего значения .
С учётом определения световой эффективности из последнего соотношения следует
или, что то же самое:
Световой коэффициент полезного действия Световым коэффициентом полезного действия (КПД) называют безразмерную величину, определяемую в общем случае соотношением:
или ему эквивалентным:
Из определения следует, что численные значения и в СИ различаются в 683 раза. Ясно также, что максимальное значение, равное единице, световой КПД принимает в случае монохроматического излучения с длиной волны 555 нм, на которой максимальна и равна единице. Примеры
Спектральный состав излучения многих источников света близок к спектральному составу излучения абсолютно чёрного тела (АЧТ). У одних из них, таких как Солнце, лампы накаливания и др., это связано с тепловой природой излучения. У других — светодиоды, люминесцентные лампы и т. д. — такой спектральный состав является целью и результатом использования специально разработанной конструкции.
Величина световой эффективности излучения АЧТ определяется его температурой. При относительно низких температурах излучение АЧТ располагается главным образом в инфракрасной области спектра. Затем, при повышении температуры, максимум спектрального распределения излучения смещается сначала в видимую область, а затем и далее, в ультрафиолетовую. Результатом этого является немонотонное поведение температурной зависимости эффективности излучения АЧТ и наличие у неё максимума. Следует отметить, что даже в максимуме световой КПД излучения АЧТ невелик, составляя лишь 14 %.
Излучение Световая эффективность, лм/ВтСветовой КПД, %Свет стандартной лампы накаливания с температурой нити 2800 K<center>15<center>2,2 %Излучение Солнца<center>97<center>14 %«Идеальный» белый свет — излучение абсолютно чёрного тела с Т=5800 К, «обрезанное» на 400 и 700 нм<center>251<center>37 %Теоретический предел для белого света с цветовой температурой 5800 К<center>310<center>45 %Теоретический предел для белого света с цветовой температурой 2800 К<center>370<center>54 %Излучение абсолютно чёрного тела с температурой 6630 КТемпература, при которой световая эффективность излучения абсолютно чёрного тела достигает максимума. <center>95<center>14 %Излучение гелий-неонового лазера с длиной волны 632,8 нм<center>162<center>24 %2-я гармоника излучения лазера на неодимовом стекле, длина волны 532 нм<center>604<center>88 %Монохроматическое излучение с длиной волны 555 нм<center>683,002<center>100 %
Примечания
Категория:Оптика Категория:Свет Категория:Фотометрия