발광 효과

Luminous efficacy
발광 효과
공통 기호
K
SI 단위lmwW−1
SI 기준 단위cdskgm3−1−2
치수

발광효율은 광원이 가시광선을 얼마나 잘 생성하는지 나타내는 척도이다.이는 국제 단위계(SI)에서 와트당 루멘 단위로 측정된 전력 대비 광속의 비율입니다.콘텍스트에 따라 전력은 소스 출력의 복사 플럭스일 수도 있고 [1][2][3]소스에 의해 소비되는 총 전력(전력, 화학 에너지 또는 기타)일 수도 있습니다.어떤 용어의 의미를 의도하는지는 보통 문맥에서 추론해야 하며 때로는 불분명하다.전자는 [4]방사선의 발광 효과, 후자는 광원의[5] 발광 효과 또는 전체적인 발광 [6][7]효과라고 불리기도 한다.

모든 빛의 파장이 인간의 눈의 스펙트럼 민감성 때문에 똑같이 보이거나 인간의 시력을 자극하는 데 똑같이 효과적인 것은 아니다. 스펙트럼의 적외선과 자외선 부분의 방사선은 조명에 쓸모가 없다.광원의 발광효율은 에너지를 전자파 방사선으로 얼마나 잘 변환하는지, 방출된 방사선이 인간의 눈에 얼마나 잘 감지되는지에 대한 산물이다.

효과와 효율성

광효율은 광효율이라고 불리는 차원 없는 양까지 가능한 최대 광효율로 정규화할 수 있습니다.효능과 효율의 구별은 공개된 출처에서 항상 주의 깊게 유지되는 것은 아니기 때문에 "효율성"은 와트당 루멘으로 표현되거나 "효율성"은 백분율로 표현되는 경우가 드물지 않습니다.

방사선의 발광 효과

설명.

1924년 CIE에 의해 표준화된 빛에 대한 인간의 일반적인 눈의 반응.수평축은 나노미터 단위의 파장이다.[8]

가시 스펙트럼 밖의 빛의 파장은 인간의 눈으로 볼 수 없기 때문에 조명에 유용하지 않다.게다가, 눈은 가시 스펙트럼 내에서조차 다른 것보다 어떤 파장의 빛에 더 많이 반응한다.눈의 이러한 반응은 밝기 함수로 표현됩니다.이는 밝은 조건(사진 시야)에서 "일반적인" 눈의 반응을 나타내는 표준화된 기능입니다.또한 어두운 조건(광시야)에도 유사한 곡선을 정의할 수 있습니다.둘 다 명시되지 않은 경우 일반적으로 사진 조건이 가정된다.

방사선의 발광효율은 조명에 유용한 전자기력의 비율을 측정한다.이 값은 광속을 [4]복사속도로 나누어 구합니다.가시 스펙트럼을 벗어난 파장을 가진 빛은 방사 플럭스에 기여하지만 이러한 빛의 광속은 0이기 때문에 광효율이 감소합니다.눈 반응의 피크 부근의 파장은 가장자리 부근의 파장보다 더 강하게 작용한다.

555 nm(녹색) 파장의 단색광의 경우 방사선의 광학적 발광효율은 최대 683.002 lm/W이다.507 nm 파장에서 단색광의 경우 방사선의 스코스코픽 발광효율은 최대 1700 lm/W에 이른다.

수학적 정의

K로 표시된 발광효과는 다음과 같이 정의된다[4].

어디에

예

투시력

유형 발광 효과
복사량(lm/W)		 발광
능률[note 1]
텅스텐 전구(표준), 2800K 15개[9] 2%
클래스 M 별(안타레스, 베텔게우스), 3000K 30 4%
검은색 바디, 4000K, 이상적 54.7[10] 8%
G등급 별(태양, 카펠라), 5800K 93[9] 13.6%
흑체, 7000K, 이상적 95[10] 14%
흑체, 5800K, 400~700nm (이상적인 '흰색'[note 2] 선원) 251[9][note 3][11] 37%
흑체, 5800K, 2% 이하의 감도[note 4] 범위로 잘려나감 292[11] 43%
흑체, 2800K, 2% 이하의 감도[note 4] 범위로 잘려나감 299[11] 44%
흑체, 2800K, 5% 이하의 감도[note 5] 범위로 잘려나감 343[11] 50%
흑체, 5800K, 5% 이하의 감도[note 5] 범위로 잘려나감 348[11] 51%
이상적인 단색 소스: 555 nm 683.002[12] 100%

시력

유형 발광 효과

복사량(lm/W)

 발광

능률[note 1]

이상적인 단색 507 nm 소스 1699[13] 또는[14] 1700 100%
Blackbody efficacy 1000-16000K.svg
검은 물체의 스펙트럼 광도.가시 파장 범위를 벗어난 에너지(회색 점선으로 표시된 최대 380–750 nm)는 발광 효율을 감소시킵니다.

조명 효율

주요 기사: 벽면 플러그의 효율

인공 광원은 보통 광원의 발광 효과 측면에서 평가되며, 벽면 플러그 효과라고도 불린다.이는 장치에서 방출되는 총 광속과 장치가 소비하는 총 입력 전력(전기 등)의 비율입니다.선원의 발광 효율은 스펙트럼 응답 곡선(휘도 함수)을 고려하도록 출력을 조정한 장치 효율의 측정값이다.무차원 형태(예: 최대 광효과의 일부)로 표현될 때, 이 값은 광원의 광효율, 전체 광효율 또는 조명 효율이라고 할 수 있다.

방사선의 광효율과 광원의 광효율의 주된 차이는 후자가 열로 손실되거나 전자파 방사선이 아닌 다른 것으로 광원을 빠져나가는 입력 에너지를 설명한다는 것이다.방사선의 발광효율은 선원이 방출하는 방사선의 특성이다.광원의 발광효율은 광원 전체의 특성이다.

예

다음 표에는 광원의 발광 효과와 다양한 광원의 효율이 나열되어 있습니다.전기/전자 밸러스트가 필요한 모든 램프는 명시되지 않은 한 손실 없이 나열되므로(전압 참조), 전체 효율성이 저하됩니다.

카테고리 유형 전체 발광
유효성(lm/W)		 전체 발광
능률[note 1]
연소 가스 맨틀 1[15] ~ 2 0.15–0.3%
백열 15, 40, 100 W 텅스텐 백열(230 V) 8.0, 10.4, 13.8[16][17][18][19] 1.2, 1.5, 2.0%
5, 40, 100 W 텅스텐 백열(120 V) 5, 12.6, 17.5[20] 0.7, 1.8, 2.6%
할로겐 백열 100, 200, 500 W 텅스텐 할로겐(230 V) 16.7, 17.6, 19.8[21][19] 2.4, 2.6, 2.9%
2.6 W 텅스텐 할로겐 (5.2 V) 19.2[22] 2.8%
할로겐 IR (120 V) 17.7~24[23].5 2.6–3.5%
텅스텐 석영 할로겐 (12~24 V) 24 3.5%
사진 및 투영 램프 서른다섯[24] 살 5.1%
발광 다이오드 LED 나사 베이스 램프(120V) 102[25][26][27] 14.9%
5~16 W LED 나사 베이스 램프(230 V) 75~210[28][29] 11–30%
T8 형광 튜브용 21.5W LED 개보수(230V) 172[30] 25%
백색 LED의 인광 색상 혼합에 대한 이론적 한계 260~300[31] 38.1–43.9%
아아크 카본아크램프 2[32] ~ 7 0.29–1.0%
제논 아크 램프 30~90[33][34][35] 4.4–13.5%
수은 아크 램프 50~55[33] 7.3–8%
초고압(UHP) 수은증기 아크 램프, 프리마운트 58~78[36] 8.5–11.4%
프로젝터용 리플렉터 포함 초고압(UHP) 수은증기 아크 램프 30~50[37] 4.4–7.3%
형광체 32 W T12 튜브(자기 밸러스트 포함) 육십[38] 9%
9 ~ 32 W 콤팩트 형광(밸러스트 포함) 46~75[19][39][40] 8~11.45%[41]
전자 밸러스트가 있는 T8 튜브 80~100[38] 12–15%
PL-S 11 W U-튜브, 밸러스트 손실 제외 82[42] 12%
T5 튜브 70~104[43][44].2 10–15.63%
70~150 W 유도 결합 무전극 조명 시스템 71 ~ 84[45] 10–12%
가스 방출 1400 W 유황 램프 백[46] 15%
메탈할라이드 램프 65~115[47] 9.5–17%
고압 나트륨 램프 85~150[19] 12–22%
저압 나트륨 램프 100 ~ 200[19][48][49] 15–29%
플라스마 디스플레이 패널 2 ~ 10[50] 0.3–1.5%
음극 발광 전자 자극 발광 30~110[51][52] 15%
이상적인 소스 잘린 5800K 흑체[note 3] 251[9] 37%
555 nm의 녹색 빛(정의상 최대 광효율) 683.002[12] 100%

Donald L. Klipstein의 설명에 따르면, 백열전구와 같이 고체 필라멘트에서 발생하는 열 방출에 의존하는 선원은 전체적으로 낮은 효과를 갖는 경향이 있습니다. 왜냐하면 "이상적인 열 방사기는 6300°C(6600K 또는 11,500°F)의 온도에서 가시광을 가장 효율적으로 생성하기 때문입니다.이 고온에서도 방사선의 대부분은 적외선 또는 자외선이며 이론적인 발광[효율성]은 와트당 95루멘입니다.어떠한 물질도 고체이며 이와 가까운 온도에서 전구 필라멘트로 사용할 수 없습니다.태양 표면은 그다지 [24]뜨겁지 않다.일반 전구의 텅스텐 필라멘트가 고체 상태로 유지되는 온도(3683 켈빈 이하)에서는 방출의 대부분이 [24]적외선에 의해 발생합니다.

SI 측광 단위

SI 측광량
양 구성 단위 치수 메모들
이름. 기호[nb 1] 이름. 기호. 기호[nb 2]
발광 에너지 Qv[nb 3] 루멘초 lm440s T J 루멘 세컨드는 때때로 탈봇이라고 불린다.
광속, 광력 Φv[nb 3] 루멘(= 칸델라 스테라디안) lm(= cd440sr) J 단위시간당 발광에너지
광도 Iv 칸델라(= 스테라디안 당 루멘) cd (= lm/sr) J 단위 고체 각도당 광속
휘도 Lv 평방미터당 칸델라 cd/m2 (= lm/(sr440m2)) L−2J 단위 투영 소스 면적당 단위 고체 각도당 광속.평방미터 당 칸델라는 때때로 니트로 불린다.
조도 Ev 럭스(= 평방미터당 루멘) lx(= lm/m2) L−2J 표면에 입사하는 광속
광출구, 광방출 Mv 평방미터당 루멘 lm/m2 L−2J 표면에서 방출되는 광속
발광 노출 Hv 럭스 세컨드 lx440s L−2T J 시간 적분 조도
발광 에너지 밀도 ωv 입방미터당 루멘초 lm440s/m3 L−3T J
(방사선의) 발광 효과 K 와트당 루멘 하드웨어 M−1L−2T3J 광속 대 광속 비율
광원의 발광 효과 η[nb 3] 와트당 루멘 하드웨어 M−1L−2T3J 소비 전력에 대한 광속 비율
발광 효율, 발광 계수 V 1 가능한 최대 효과로 정규화된 발광 효과
참고 항목: SI · 측광 · 방사선 측정
  1. ^ 표준 기구들은 방사선량 또는 광자량과의 혼동을 피하기 위해 광도량에는 첨자 "v"("시각적"의 경우)를 붙일 것을 권고한다.예: USAS Z7.1-1967, Y10.18-1967 조명 엔지니어링용 USA 표준 문자 기호
  2. ^ 이 열의 기호는 치수를 나타냅니다. "L", "T" 및 "J"는 각각 길이, 시간 및 광도를 나타내며, 단위 리터, 테슬라 및 줄의 기호가 아닙니다.
  3. ^ a b c 가끔 나타나는 대체 기호: W는 발광 에너지, P 또는 F는 발광 플럭스, source는 광원의 발광 효율입니다.

「 」를 참조해 주세요.

메모들

  1. ^ a b c 최대 가능한 광효율이 100%의 광효율에 해당하도록 정의한다.
  2. ^ 인간의 시각적 민감도 범위 내에서 태양 스펙트럼을 모방하는 가장 효율적인 소스입니다.
  3. ^ a b 잘린 플랑크 함수 곱하기 광휘도 함수 곱하기 683.002 lm/W의 적분.
  4. ^ a b 스펙트럼에서 눈의 감도가 매우 낮은 부분을 제외합니다.
  5. ^ a b 스펙트럼에서 눈의 민감도가 낮은 부분(피크의 ≤ 5%)을 생략합니다.

레퍼런스

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외부 링크