प्रकाशमानता प्रभावकारिता

Luminous efficacy
सामान्य प्रतीक	K
Si   इकाई	lm⋅W−1
SI आधार इकाइयाँ में	cd⋅s3⋅kg−1⋅m−2
आयाम	${\mathsf {J}}{\mathsf {T}}^{3}{\mathsf {M}}^{-1}{\mathsf {L}}^{-2}$

प्रकाशमानता प्रभावकारिता इस बात का माप है कि प्रकाश स्रोत कितनी अच्छी तरह दृश्य प्रकाश उत्पन्न करता है। यह ल्यूमिनस फ्लक्स टू पावर का अनुपात है, जिसे इकाइयों की अंतर्राष्ट्रीय प्रणाली (एसआई) में लुमेन प्रति वाट में मापा जाता है। संदर्भ के आधार पर, शक्ति या तो स्रोत के आउटपुट का प्रकाशमानता प्रवाह हो सकती है, या यह स्रोत द्वारा उपभोग की जाने वाली कुल शक्ति (विद्युत शक्ति, रासायनिक ऊर्जा, या अन्य) हो सकती है। शब्द के किस अर्थ का अर्थ है, सामान्यतः संदर्भ से अनुमान लगाया जाना चाहिए, और कभी-कभी अस्पष्ट होता है। पूर्व अर्थ को कभी-कभी विकिरण की प्रकाशमानता प्रभावकारिता कहा जाता है, और बाद वाला 'प्रकाश स्रोत की प्रकाशमानता प्रभावकारिता' या 'समग्र प्रकाशमानता प्रभावकारिता' कहा जाता है।

मानव आंखों की वर्णक्रमीय संवेदनशीलता के कारण प्रकाश की सभी तरंग दैर्ध्य समान रूप से दिखाई नहीं देती हैं, या मानव दृष्टि को उत्तेजित करने में समान रूप से प्रभावी नहीं होती हैं; स्पेक्ट्रम के अवरक्त और पराबैंगनी भागों में विकिरण प्रकाश के लिए बेकार है। किसी स्रोत की प्रकाशमानता प्रभावकारिता इस बात का उत्पाद है कि यह कितनी अच्छी तरह ऊर्जा को विद्युत चुम्बकीय विकिरण में परिवर्तित करता है, और कितनी अच्छी तरह से उत्सर्जित विकिरण का मानव आँख द्वारा पता लगाया जाता है।

प्रभावकारिता और दक्षता

प्रकाशमानता प्रभावकारिता को अधिकतम संभव प्रकाशमानता प्रभावकारिता द्वारा सामान्य किया जा सकता है जिसे प्रकाशमानता दक्षता कहा जाता है। प्रकाशित स्रोतों में प्रभावकारिता और दक्षता के बीच के अंतर को हमेशा सावधानीपूर्वक बनाए नहीं रखा जाता है, इसलिए लुमेन प्रति वाट में व्यक्त की गई दक्षताओं या प्रतिशत के रूप में व्यक्त की गई दक्षताओं को देखना असामान्य नहीं है।

प्रकाशमानता प्रभावकारिता को अधिकतम संभव प्रकाशमानता प्रभावकारिता द्वारा सामान्य किया जा सकता है जिसे प्रकाशमानता दक्षता कहा जाता है। प्रकाशित स्रोतों में प्रभावकारिता और दक्षता के बीच के अंतर को हमेशा सावधानीपूर्वक बनाए नहीं रखा जाता है, इसलिए लुमेन प्रति वाट में व्यक्त की गई दक्षताओं या प्रतिशत के रूप में व्यक्त की गई दक्षताओं को देखना असामान्य नहीं है।

विकिरण की प्रकाशमानता प्रभावकारिता

स्पष्टीकरण

1924 में प्रकाश पर अंतर्राष्ट्रीय आयोग द्वारा मानकीकृत के रूप में चमक कार्य क्षैतिज अक्ष नैनोमीटर में तरंग दैर्ध्य है।

दृश्यमान स्पेक्ट्रम के बाहर प्रकाश की तरंग दैर्ध्य प्रकाश के लिए उपयोगी नहीं होती है क्योंकि उन्हें मानव आंखों से नहीं देखा जा सकता है। इसके अतिररिक्त, आंख दृश्यमान स्पेक्ट्रम के अंदर भी दूसरों की तुलना में प्रकाश की कुछ तरंग दैर्ध्य पर अधिक प्रतिक्रिया करती है। आंख की यह प्रतिक्रिया प्रकाशमानता कार्य द्वारा दर्शायी जाती है। यह मानकीकृत कार्य है जो उज्ज्वल परिस्थितियों (फोटोपिक दृष्टि) के तहत सामान्य आंख की प्रतिक्रिया का प्रतिनिधित्व करता है। मंद स्थितियों (स्कोपोपिक दृष्टि) के लिए समान वक्र को भी परिभाषित किया जा सकता है। जब न तो निर्दिष्ट किया जाता है, फोटोपिक स्थितियों को सामान्यतः माना जाता है।

विकिरण की प्रकाशमानता प्रभावकारिता विद्युत चुम्बकीय शक्ति के अंश को मापती है जो प्रकाश व्यवस्था के लिए उपयोगी है। यह दीप्तिमान प्रवाह द्वारा प्रकाशमानता प्रवाह को विभाजित करके प्राप्त किया जाता है। दृश्य स्पेक्ट्रम के बाहर तरंग दैर्ध्य के साथ प्रकाश प्रकाशमानता प्रभावकारिता को कम करता है, क्योंकि यह उज्ज्वल प्रवाह में योगदान देता है, जबकि ऐसे प्रकाश का प्रकाशमानता प्रवाह शून्य होता है। आंख की प्रतिक्रिया के शिखर के पास तरंग दैर्ध्य किनारों के पास की तुलना में अधिक शक्ति से योगदान करते हैं।

555 एनएम (हरा) के तरंग दैर्ध्य पर मोनोक्रोमैटिक प्रकाश के स्थिति में, विकिरण की फोटोपिक प्रकाशमानता प्रभावकारिता का अधिकतम संभव मान 683.002 एलएम / डब्ल्यू है। 507 एनएम के तरंग दैर्ध्य पर मोनोक्रोमैटिक प्रकाश के लिए विकिरण की स्कोटोपिक प्रकाशमानता प्रभावकारिता अधिकतम 1700 एलएम / डब्ल्यू तक पहुंचती है।

गणितीय परिभाषा

प्रकाशमानता प्रभावोत्पादकता, जिसे K के रूप में निरूपित किया जाता है, को इस रूप में परिभाषित किया गया है:

$K={\frac {\Phi _{\mathrm {v} }}{\Phi _{\mathrm {e} }}}={\frac {\int _{0}^{\infty }K(\lambda )\Phi _{\mathrm {e} ,\lambda }\,\mathrm {d} \lambda }{\int _{0}^{\infty }\Phi _{\mathrm {e} ,\lambda }\,\mathrm {d} \lambda }},$

जहाँ

• Φ_v प्रकाशमानता प्रवाह है;
• Φ_e दीप्तिमान प्रवाह है;
• Φ_e,λ दीप्तिमान प्रवाह है;
• K(λ) = K_mV(λ) चमक कार्य है।

उदाहरण

फोटोपिक दृष्टि

प्रकार	प्रकाशमानता प्रभावकारिता विकिरण का (एलएम / डब्ल्यू)	प्रकाशमान क्षमता
टंगस्टन लाइट बल्ब, विशिष्ट, 2800 K	15	2%
क्लास एम स्टार (एंटारेस, बेटेलगेस), 3300K	30	4%
ब्लैक बॉडी, 4000 के, आदर्श	54.7	8%
क्लास जी स्टार (सन, कैपेला), 5800K	93	13.6%
ब्लैक-बॉडी, 7000 के, आदर्श	95	14%
ब्लैक-बॉडी, 5800 K, 400-700 nm तक छोटा (आदर्श "श्वेत" स्रोत)	251	37%
ब्लैक-बॉडी, 2800 के, ≥ 2% फोटोपिक संवेदनशीलता सीमा तक छोटा	292	43%
ब्लैक-बॉडी, 5800 के, ≥ 2% फोटोपिक संवेदनशीलता सीमा तक छोटा	299	44%
ब्लैक-बॉडी, 2800 के, ≥ 5% फोटोपिक संवेदनशीलता सीमा तक छोटा	343	50%
ब्लैक-बॉडी, 5800 K, ≥ 5% फोटोपिक संवेदनशीलता सीमा तक छोटा	348	51%
आदर्श मोनोक्रोमैटिक स्रोत: 555 एनएम	683.002	100%

स्कोपिक दृष्टि

प्रकार	उज्ज्वल दक्षता विकिरण का (एलएम / डब्ल्यू)	प्रकाशमान क्षमता
आदर्श मोनोक्रोमैटिक 507 एनएम स्रोत	1699 or 1700	100%

500x500 पीएक्स

प्रकाश दक्षता

Main article: वॉल-प्लग दक्षता

कृत्रिम प्रकाश स्रोतों का सामान्यतः स्रोत की प्रकाशमानता प्रभावकारिता के संदर्भ में मूल्यांकन किया जाता है, जिसे कभी-कभी वॉल-प्लग प्रभावकारिता भी कहा जाता है। यह उपकरण द्वारा उत्सर्जित कुल प्रकाशमानता प्रवाह और उसके द्वारा उपभोग की जाने वाली इनपुट शक्ति (विद्युत, आदि) की कुल मात्रा के बीच का अनुपात है। स्रोत की प्रकाशमानता प्रभावकारिता वर्णक्रमीय प्रतिक्रिया वक्र (प्रकाशमानता कार्य) के लिए खाते में समायोजित आउटपुट के साथ डिवाइस की दक्षता का उपाय है। जब आयाम रहित रूप में व्यक्त किया जाता है (उदाहरण के लिए, अधिकतम संभव प्रकाशमानता प्रभावकारिता के अंश के रूप में), इस मान को किसी स्रोत की प्रकाशमानता दक्षता, समग्र प्रकाशमानता दक्षता या प्रकाश दक्षता कहा जा सकता है।

विकिरण की प्रकाशमानता प्रभावकारिता और स्रोत की प्रकाशमानता प्रभावकारिता के बीच मुख्य अंतर यह है कि बाद वाला इनपुट ऊर्जा के लिए खाता है जो गर्मी के रूप में खो जाता है या अन्यथा विद्युत चुम्बकीय विकिरण के अतिररिक्त स्रोत से बाहर निकलता है। विकिरण की प्रकाशमानता प्रभावकारिता स्रोत द्वारा उत्सर्जित विकिरण की संपत्ति है। किसी स्रोत की प्रकाशमानता प्रभावकारिता संपूर्ण रूप से स्रोत की संपत्ति है।

उदाहरण

निम्न तालिका विभिन्न प्रकाश स्रोतों के लिए स्रोत और दक्षता की प्रकाशमानता प्रभावकारिता सूचीबद्ध करती है। ध्यान दें कि इलेक्ट्रिकल गिट्टी | इलेक्ट्रिकल / इलेक्ट्रॉनिक गिट्टी की आवश्यकता वाले सभी लैंपों को जब तक नोट नहीं किया जाता है (वोल्टेज भी देखें) उसके लिए विद्युत दक्षता के बिना सूचीबद्ध होते हैं, जिससे कुल दक्षता कम हो जाती है।

Category	Type	Overall luminous efficacy (lm/W)	Overall luminous efficiency
Combustion	Gas mantle	1–2	0.15–0.3%
Incandescent	15, 40, 100W tungsten incandescent (230 V)	8.0, 10.4, 13.8	1.2, 1.5, 2.0%
	5, 40, 100W tungsten incandescent (120 V)	5.0, 12.6, 17.5	0.7, 1.8, 2.6%
Halogen incandescent	100, 200, 500W tungsten halogen (230 V)	16.7, 17.6, 19.8	2.4, 2.6, 2.9%
	2.6W tungsten halogen (5.2 V)	19.2	2.8%
	Halogen-IR (120 V)	17.7–24.5	2.6–3.5%
	Tungsten quartz halogen (12–24 V)	24	3.5%
	Photographic and projection lamps	35	5.1%
Light-emitting diode	LED screw base lamp (120 V)	102	14.9%
	5–16W LED screw base lamp (230V)	75–210	11–30%
	21.5W LED retrofit for T8 fluorescent tube (230V)	172	25%
	Theoretical limit for a white LED with phosphorescence color mixing	260–300	38.1–43.9%
Arc lamp	Carbon arc lamp	2–7	0.29–1.0%
	Xenon arc lamp	30–90	4.4–13.5%
	Mercury-xenon arc lamp	50–55	7.3–8%
	Ultra-high-pressure (UHP) mercury-vapor arc lamp, free mounted	58–78	8.5–11.4%
	Ultra-high-pressure (UHP) mercury-vapor arc lamp, with reflector for projectors	30–50	4.4–7.3%
Fluorescent	32W T12 tube with magnetic ballast	60	9%
	9–32W compact fluorescent (with ballast)	46–75	8–11.45%
	T8 tube with electronic ballast	80–100	12–15%
	PL-S 11W U-tube, excluding ballast loss	82	12%
	T5 tube	70–104.2	10–15.63%
	70–150W inductively-coupled electrodeless lighting system	71–84	10–12%
Gas discharge	1400W sulfur lamp	100	15%
	Metal-halide lamp	65–115	9.5–17%
	High-pressure sodium lamp	85–150	12–22%
	Low-pressure sodium lamp	100–200	15–29%
	Plasma display panel	2–10	0.3–1.5%
Cathodoluminescence	Electron stimulated luminescence	30–110	15%
Ideal sources	Truncated 5800 K black-body	251	37%
	Green light at 555 nm (maximum possible luminous efficacy by definition)	683.002	100%

स्रोत जो ठोस फिलामेंट से थर्मल उत्सर्जन पर निर्भर करते हैं, जैसे गरमागरम प्रकाश बल्ब, कम समग्र प्रभावकारिता रखते हैं क्योंकि, जैसा कि डोनाल्ड एल। क्लीपस्टीन द्वारा समझाया गया है, आदर्श थर्मल रेडिएटर लगभग 6300 °C (6600) के तापमान पर सबसे अधिक कुशलता से दृश्य प्रकाश उत्पन्न करता है। के या 11,500 डिग्री फारेनहाइट)। इस उच्च तापमान पर भी, बहुत सारे विकिरण या तो अवरक्त या पराबैंगनी होते हैं, और सैद्धांतिक प्रकाशमानता [प्रभावकारिता] 95 लुमेन प्रति वाट है। कोई भी पदार्थ ठोस नहीं है और इसके आस-पास के तापमान पर प्रकाश बल्ब फिलामेंट के रूप में प्रयोग करने योग्य है। सूर्य की सतह उतनी गर्म नहीं है।तापमान पर जहां सामान्य प्रकाश बल्ब का टंगस्टन फिलामेंट ठोस (3683 केल्विन से नीचे) रहता है, इसका अधिकांश उत्सर्जन इन्फ्रारेड में होता है।

एसआई फोटोमेट्री इकाइयां

SI photometry quantities

Quantity		Unit		Dimension	Notes
Name	Symbol	Name	Symbol	Symbol
Luminous energy	Qv	lumen second	lm⋅s	T J	The lumen second is sometimes called the talbot.
Luminous flux, luminous power	Φv	lumen (= candela steradian)	lm (= cd⋅sr)	J	Luminous energy per unit time
Luminous intensity	Iv	candela (= lumen per steradian)	cd (= lm/sr)	J	Luminous flux per unit solid angle
Luminance	Lv	candela per square metre	cd/m2 (= lm/(sr⋅m2))	L−2J	Luminous flux per unit solid angle per unit projected source area. The candela per square metre is sometimes called the nit.
Illuminance	Ev	lux (= lumen per square metre)	lx (= lm/m2)	L−2J	Luminous flux incident on a surface
Luminous exitance, luminous emittance	Mv	lumen per square metre	lm/m2	L−2J	Luminous flux emitted from a surface
Luminous exposure	Hv	lux second	lx⋅s	L−2T J	Time-integrated illuminance
Luminous energy density	ωv	lumen second per cubic metre	lm⋅s/m3	L−3T J
Luminous efficacy (of radiation)	K	lumen per watt	lm/W	M−1L−2T3J	Ratio of luminous flux to radiant flux
Luminous efficacy (of a source)	η	lumen per watt	lm/W	M−1L−2T3J	Ratio of luminous flux to power consumption
Luminous efficiency, luminous coefficient	V			1	Luminous efficacy normalized by the maximum possible efficacy
See also: SI · Photometry · Radiometry

यह भी देखें

• फोटोमेट्री (प्रकाशिकी)
• प्रकाश प्रदूषण
• वॉल-प्लग दक्षता
• उपयोग का गुणांक
• प्रकाश स्रोतों की सूची

बाहरी संबंध

• Hyperphysics has these graphs of efficacy that do not quite comply with the standard definition
• Energy Efficient Light Bulbs
• Other Power