Андрей Смирнов
Время чтения: ~6 мин.
Просмотров: 0

Световая эффективность излучения

Примеры

Тип источника Световая отдача (лм/Вт)Относительная световая отдача
Лампа накаливания 100 Вт13.82.0 %
Лампа накаливания 200 Вт15.22.2 %
Галогеновая лампа 100 Вт16.72.4 %
Галогеновая лампа 200 Вт17.62.6 %
Галогеновая лампа 500 Вт19.82.9 %
Кремлёвские звёзды223.2 %
Кинопроекционные лампы355.1 %
Светодиоды10—3001.5—40 %
Ксеноновая дуговая лампа30—504.4—7.3 %
Люминесцентная лампа40—1046—15 %
Серная лампа10014,6 %
Газоразрядная натриевая лампа высокого давления85—15012—22 %
Газоразрядная натриевая лампа низкого давления100—20015—29 %
Перспективные образцы белых светодиодов с рекордными параметрами249, 254, 27636 %, 37 %
Теоретический максимум для источника монохроматического зелёного света с частотой 540 ТГц (длина волны 555,016 нм)683 (точно)99,9997 %
Теоретический максимум для источника монохроматического зелёного света с длиной волны 555 нм683,002100 %

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.

Измерение освещённости

   Освещенность измеряют портативным прибором — люксметром. Его принцип работы аналогичен фотометру. Свет попадает на фотоэлемент, стимулируя ток в полупроводнике, и величина получаемого тока как раз пропорциональна освещенности. Есть аналоговые и цифровые люксметры. Часто измерительная часть соединена с прибором гибким спиральным проводом, чтобы можно было проводить измерения в самых труднодоступных, при этом важных местах. К прибору прилагается набор светофильтров, чтобы регулировать пределы измерений с учетом коэффициентов. Согласно ГОСТу, погрешность прибора должна быть не более 10%.

   Измеряем освещённость люксметром

   При измерении соблюдают правило, согласно которому прибор должен располагаться горизонтально. Его устанавливают поочередно в каждую необходимую точку, согласно схеме ГОСТа

В ГОСТе, кроме прочего, учитываются охранное освещение, аварийное освещение, эвакуационное освещение и полуцилиндрическая освещенность, там также описан метод проведения измерений. Измерения по искусственному и естественному освещению проводятся отдельно, при этом важно чтобы на прибор не попадала случайная тень. На основе полученных результатов, с использованием специальных формул делается общая оценка, и принимается решение, нужно ли что-то корректировать, или освещенность помещения и территории достаточна

История освещения при помощи ламп накаливания

Мало кто помнит, что Эдисон провел тысячи опытов, чтобы получить устойчивую электрическую дугу для освещения. Хотя, лампа накаливания не была целью — задача стояла, создать устойчивую цепь, в которой избыток энергии при помощи сопротивления сбрасывался бы (в данном случае в виде нагрева дуги), увеличивая сопротивление участка. Однако Эдисон был гениальным экспериментатором, и заметил, что ряд материалов позволяет не только разогреть сопротивление, уменьшая токи в цепи, но и вызвать свечение. Этим он и занялся, первым сформулировав принцип прямого преобразования электрической энергии в свет. Возможно, Вы читали о количестве опытов Эдисона в этой сфере. Их было много, но мало кто сегодня задумывается, что все основные принципы, используемые сейчас в электрическом освещении, заложил именно Томас Эдисон, пытаясь добиться устойчивого свечения угольной нити накаливания. А именно:

  • Вакуум, который не позволяет нагреваемому элементу выгорать;
  • Среда инертных газов, которая способна светится сама, при возникновении электрической дуги, или служить средой для раскалённых нитей накаливания;
  • Материалы, которые заменили уголь;
  • Сила тока и напряжение.

Эдисон был не только великим экспериментатором, но и практиком, который заложил основы классификации, те самые виды лампочек, которые мы сегодня знаем и используем. Дело даже не в том, что он придумал, какой должна быть нить накаливания, а в том, что понял — электрическая дуга может светить в разных устройствах.

Источники монохроматического излучения

Относительная спектральная световая эффективность монохроматического излучения для дневного зрения

В случае монохроматического излучения с длиной волны λ{\displaystyle \lambda } для K(λ){\displaystyle K(\lambda )} в СИ выполняется:

K(λ)=Km⋅V(λ),{\displaystyle K(\lambda )=K_{m}\cdot V(\lambda ),}

где V(λ){\displaystyle V(\lambda )} — 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 Km{\displaystyle K_{m}} — максимальное значение спектральной световой эффективности монохроматического излучения. Максимум V(λ){\displaystyle V(\lambda )} располагается на длине волны 555 нм и равен единице.

В соответствии со сказанным для световой отдачи выполняется:

η=Km⋅V(λ)⋅ηe.{\displaystyle \eta =K_{m}\cdot V(\lambda )\cdot \eta _{e}.}

В СИ значение Km{\displaystyle K_{m}} определяется выбором основной световой единицы СИ канделы и составляет 683,002 лм/Вт. Отсюда следует, что максимальное теоретически возможное значение световой отдачи достигается на длине волны 555 нм при значениях V(λ){\displaystyle V(\lambda )} и ηe{\displaystyle \eta _{e}}, равных единице, и равно 683,002 лм/Вт.

В большинстве случаев с точностью, достаточной для любых практических применений, используется округлённое значение Km{\displaystyle K_{m}} 683 лм/Вт. Далее в уравнениях мы будем использовать именно его.

Источники излучения в общем случае

Если излучение занимает участок спектра конечного размера, то выражение для K{\displaystyle K} имеет вид

K=683⋅∫380 nm780 nmΦe,λ(λ)V(λ)dλΦe{\displaystyle K=683\cdot {\frac {\int \limits _{380~nm}^{780~nm}\Phi _{e,\lambda }(\lambda )V(\lambda )d\lambda }{\Phi _{e}}}}

или ему эквивалентный:

K=683⋅∫380 nm780 nmΦe,λ(λ)V(λ)dλ∫∞Φe,λ(λ)dλ.{\displaystyle K=683\cdot {\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 }}.}

Здесь Φe,λ(λ){\displaystyle \Phi _{e,\lambda }(\lambda )} — спектральная плотность величины Φe,{\displaystyle \Phi _{e},}, определяемая как отношение величины dΦe(λ),{\displaystyle d\Phi _{e}(\lambda ),} приходящейся на малый спектральный интервал, заключённый между λ{\displaystyle \lambda } и λ+dλ,{\displaystyle \lambda +d\lambda ,} к ширине этого интервала:

Φe,λ(λ)=dΦe(λ)dλ.{\displaystyle \Phi _{e,\lambda }(\lambda )={\frac {d\Phi _{e}(\lambda )}{d\lambda }}.}

Соответственно, для световой отдачи становится справедливо соотношение:

η=683⋅∫380 nm780 nmΦe,λ(λ)V(λ)dλ∫∞Φe,λ(λ)dλ⋅ηe.{\displaystyle \eta =683\cdot {\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 }}\cdot \eta _{e}.}

Вывод

   Таким образом, становится очевидно, что неправильное освещение представляет значительную угрозу для здоровья работников. Правильная организация освещения на рабочем месте- залог здоровья, высокой производительности труда, комфортного эмоционального и психологического состояния человека. Правильная организация освещения предусматривает не только соблюдение нормативных требований по уровню освещенности и ряду других показателей, но и учет ряда качественных показателей- световой насыщенности, равномерности и однородности освещения, тенеобразования, цветовой гаммы световой среды и пр.

Рейтинг автора
5
Материал подготовил
Максим Иванов
Наш эксперт
Написано статей
129
Ссылка на основную публикацию
Похожие публикации