اثر بخشی نور و بازده نور چیست؟
در قرن های اخیر که با افزایش جمعیت مسئله بازده انرژی اهمیت ویژه ای پیدا کرده است و برای هر محصول و پدیده ای عاملی به نام بهره وری انرژی و بازده تعریف می شود ، منابع نوری نیز دارای تعریف متناسب و مناسبی از بازدهی و بهره وری نور شده اند.
یک منبعی نوری الکتریکی که مانند هر منبع نوری دیگری بر پایه تبدیل انرژی کار می کند ، عموما با تبدیل انرژی الکتریکی به نور(یا گاها انرژی الکتریکی به گرما و گرما به نور) کار می کند.در این میان، هر چه منبع نور با صرف کمترین انرژی تاثیر بیشتری در بینایی انسان داشته باشد ، منبع نور بازده بیشتری دارد.
منابع نور ، منابعی متفاوت از انرژی :
منابع نور تفاوت عمده ای با دیگر منابع انرژی دارند.به عنوان مثال،یک منبع گرمایی یا جنبشی تعریف ساده ای از انرژی خروجی دارد (به عنوان مثال وات) اما یک منبع نوری تعریف بسیار پیچیده ای از انرژی دارد.به عنوان مثال،یک منبع نوری آبی رنگ یک وات بسیار سخت تر از یک منبع نوری سبز رنگ یکسان به وسیله چشم انسان دیده می شود.در این جا چشم انسان (به صورت میانگین) معرف مقدار نور خروجی است و چشم انسان نسبت به فرکانس های متفاوت نور پاسخ هایی غیر خطی و متفاوت نشان می دهد.چشم انسان به طول موج 555 نانومتر سبز رنگ بیشترین حساسیت را نشان می دهد.در زیر یک تصویر از منحنی میانگین حساسیت چشم انسان به نور ملاحظه خواهید کرد :
اسپکتروم نور مرئی
تعریف اثربخشی نور:
همانطور که گفتیم ، چشم بشر به طول موج های متفاوت نور حساسیت متفاوتی نشان می دهد.لذا برای یک طول موج خاص می بایست مقدار نور خروجی منبع نور را محاسبه کرده (یا اندازه گیری کرده) و در حساسیت چشم انسان ضرب کرده (نتیجه بر مبنای لومن) و بر توان مصرفی آن تقسیم کرد.اما برای یک منبع نور با طول موج های متفاوت گسسته یا پیوسته می بایست به ازای هر طول موج خاص این مقدار را بدست آورده و در حساسیت چشم ضرب کرد و از این مقادیر انتگرال گرفت و بر مقدار توان مصرفی منبع نوری تقسیم کرد.
البته به منظور تسهیل این فرآیند ، سنسورهای نوری متفاوت و پیشرفته ای به بازار آمده اند که این مقادیر را بر اساس لوکس (که از انتگرال روی سطح آن،مقدار لومن به دست می آید) به صورت تقریبی و مطابق با چشم انسان محاسبه می کنند.این سنسورها در اشکال مختلف موجود هستند که ساده ترین نوع آن ها سنسورهای اندازه گیری دستی یا لوکس متر ها هستند.
منابع نوری مختلف،اثر بخشی های متفاوت:
این مقدار اساسا متناسب با نوع تولید نور است.هرچه یک منبع نور در فرآیند تولید نور مسیر کوتاه تر و اتلاف کمتری را داشته باشد این بازده بیشتر است.همچنین هر چه رنگ منبع نور به منبع نوری سبز رنگ 555 نانومتر نزدیک تر باشد بازده آن بیشتر خواهد بود.
تعریف بازده نور:
همانطور که پیش از این گفتیم،منبع نوری سبز رنگ با طول موج 555 نانومتر بیشترین مقدار خروجی نور را دارد.لذا یک منبع نور ایده آل با این طول موج را به عنوان مرجع انتخاب می کنیم و بازده نوری منابع مختلف را نسبت به آن می سنجیم.این مقدار(بازده نوری) با تقسیم مقدار اثر بخشی نور بر مقدار اثر بخشی نور این منبع ایده آل (683 لومن بر وات) بدست خواهد آمد.
مقدار اثر بخشی نور و بازده نور منابع نوری مختلف :
| دسته بندی |
نوع منبع نور |
مقدار اثر بخشی نور منبع (lm/W ) |
بازده نوری منبع |
| احتراقی |
شمع
|
0.3 |
0.04% |
|
گردسوز
|
1–2 |
0.15-0.3% |
|
التهابی تنگستن 230 ولت (100 – 200 وات) |
13.8 |
2% |
|
15.2
|
2.20%
|
| هالوژن تنگستن 230 ولت(100-200-500 وات) |
16.7
|
2.40%
|
|
17.6
|
2.60%
|
|
19.8
|
2.90%
|
| التهابی تنگستن 120 ولت (5-40-100 وات) |
5
|
0.70%
|
|
12.6
|
1.80%
|
|
17.5
|
2.60%
|
|
هالوژن تنگستن 5.2 ولت 2.6 وات
|
19.2
|
2.80%
|
|
هالوژن تنگستن کوآرتز 12-24 ولت
|
24
|
3.50%
|
|
لامپ های پروژکتوری و عکاسی
|
35
|
5.10%
|
| ال ای دی(LED) |
ال ای دی (LED ) سفید (بدون در نظر گرفتن تغذیه)
|
4.5–150 |
0.66–22.0% |
|
لامپ ال ای دی(LED) 120 ولت 4.1 وات (با سرپیچ)
|
58.5–82.9 |
8.6–12.1% |
|
لامپ ال ای دی(LED) 100 ولت 5.4 وات (با سرپیچ)
|
101.9 |
14.90% |
|
لامپ ال ای دی(LED) 120 ولت 6.9 وات (با سرپیچ)
|
55.1–81.9 |
8.1–12.0% |
|
لامپ ال ای دی(LED) 120 ولت 7 وات (PAR 20)
|
28.6 |
4.20% |
|
لامپ ال ای دی(LED) 110 تا 230 ولت 7 وات (PAR 20)
|
60 |
8.80% |
|
لامپ ال ای دی(LED) 120 ولت 8.7 وات (با سرپیچ)
|
69.0–93.1 |
10.1–13.6% |
|
نهایت حد علمی برای ال ای دی (LED ) سفید
|
260.0–300.0 |
38.1–43.9% |
| لامپ قوس الکتریکی |
لامپ قوس الکتریکی زنون
|
30–50 |
4.4–7.3% |
|
لامپ قوس الکتریکی زنون-جیوه
|
50–55 |
7.3–8.0% |
| فلورسنت |
لامپ T 12 با بالاست مغناطیسی
|
60 |
9% |
|
لامپ فلورسنت فشرده (کم مصرف) 9-32 وات
|
46 |
8% |
| 75 |
11.45% |
|
لامپ T 8 با بالاست مغناطیسی
|
80–100 |
12–15% |
|
لامپ PL-S 11 وات U شکل بدون در نظر گرفتن تلفات بالاست
|
82 |
12% |
|
لامپ T 5
|
70–104.2 |
10–15.63% |
| تخلیه الکتریکی |
1400 وات گوگردی
|
100 |
15% |
|
لامپ متال هالید
|
65–115 |
9.5–17% |
|
لامپ بخار سدیم پر فشار
|
85–150 |
12–22% |
|
لامپ بخار سدیم کم فشار
|
100–200 |
15–29% |
| کاتودولومینسنس |
لامپ نورافشان الکترونی
|
30 |
5% |
| منابع ایده ال |
منبع نور سیاه جسم با دمای نور 5800 کلوین
|
251 |
37% |
