प्रकाशमानता प्रभावकारिता: Difference between revisions

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Revision as of 12:37, 21 April 2023

Luminous efficacy
सामान्य प्रतीक
K
Si   इकाईlm⋅W−1
SI आधार इकाइयाँ मेंcd⋅s3⋅kg−1⋅m−2
आयाम

चमकदार 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 चमकदार प्रवाह हो सकती है, या यह स्रोत द्वारा उपभोग की जाने वाली कुल शक्ति (विद्युत शक्ति, रासायनिक ऊर्जा, या अन्य) हो सकती है।[1][2][3]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 चमकदार प्रभावकारिता कहा जाता है,[4] और बाद वाला 'प्रकाश स्रोत की चमकदार प्रभावकारिता'[5] या 'समग्र चमकदार प्रभावकारिता' कहा जाता है।[6]

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 रोशनी के लिए बेकार है। किसी स्रोत की चमकदार 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

चमकदार प्रभावकारिता को अधिकतम संभव चमकदार प्रभावकारिता द्वारा सामान्य किया जा सकता है जिसे चमकदार 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।

चमकदार प्रभावकारिता को अधिकतम संभव चमकदार प्रभावकारिता द्वारा सामान्य किया जा सकता है जिसे चमकदार 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 चमकदार प्रभावकारिता

स्पष्टीकरण

1924 में रोशनी पर अंतर्राष्ट्रीय आयोग द्वारा मानकीकृत के रूप में चमक समारोह क्षैतिज अक्ष नैनोमीटर में तरंग दैर्ध्य है।[7]

दृश्यमान स्पेक्ट्रम के बाहर प्रकाश की तरंग दैर्ध्य रोशनी के लिए उपयोगी नहीं होती है क्योंकि उन्हें मानव आंखों से नहीं देखा जा सकता है। इसके अलावा, आंख दृश्यमान स्पेक्ट्रम के भीतर भी दूसरों की तुलना में प्रकाश की कुछ तरंग दैर्ध्य पर अधिक प्रतिक्रिया करती है। आंख की यह प्रतिक्रिया चमकदारता समारोह 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 आम तौर पर माना जाता है।

विकिरण की चमकदार प्रभावकारिता विद्युत चुम्बकीय शक्ति के अंश को मापती है जो प्रकाश व्यवस्था के लिए उपयोगी है। यह दीप्तिमान प्रवाह द्वारा चमकदार प्रवाह को विभाजित करके प्राप्त किया जाता है। [4] दृश्य स्पेक्ट्रम के बाहर तरंग दैर्ध्य के साथ प्रकाश चमकदार प्रभावकारिता को कम करता है, क्योंकि यह उज्ज्वल प्रवाह में योगदान देता है, जबकि ऐसे प्रकाश का चमकदार प्रवाह शून्य होता है। आंख की प्रतिक्रिया के शिखर के पास तरंग दैर्ध्य किनारों के पास की तुलना में अधिक मजबूती से योगदान करते हैं।

विकिरण की फोटोपिक चमकदार प्रभावकारिता का अधिकतम संभव मूल्य है 683.002 lm/W, के तरंग दैर्ध्य पर मोनोक्रोमैटिक प्रकाश के मामले में 555 nm (हरा)। विकिरण की स्कोटोपिक चमकदार प्रभावकारिता अधिकतम तक पहुँचती है 1700 lm/W के तरंग दैर्ध्य पर मोनोक्रोमैटिक प्रकाश के लिए 507 nm.

गणितीय परिभाषा

चमकदार प्रभावोत्पादकता, जिसे K के रूप में निरूपित किया जाता है, को इस रूप में परिभाषित किया गया है[4]: कहाँ

  • Φv चमकदार प्रवाह है;
  • Φe दीप्तिमान प्रवाह है;
  • Φe,λ दीप्तिमान प्रवाह है;
  • K(λ) = KmV(λ) चमक समारोह है।

उदाहरण

फोटोपिक दृष्टि

प्रकार चमकदार प्रभावकारिता

विकिरण का (एलएम / डब्ल्यू)

प्रकाशमान

क्षमता[note 1]

टंगस्टन लाइट बल्ब, विशिष्ट, 2800 K 15[8] 2%
क्लास एम स्टार (एंटारेस, बेटेलगेस), 3300K 30 4%
ब्लैक बॉडी, 4000 के, आदर्श 54.7[note 2] 8%
क्लास जी स्टार (सन, कैपेला), 5800K 93[8] 13.6%
ब्लैक-बॉडी, 7000 के, आदर्श 95[note 2] 14%
ब्लैक-बॉडी, 5800 K, 400-700 nm तक छोटा (आदर्श "श्वेत" स्रोत) [note 3] 251[8][note 4][9] 37%
ब्लैक-बॉडी, 2800 के, ≥ 2% फोटोपिक संवेदनशीलता सीमा तक छोटा [note 5] 292[9] 43%
ब्लैक-बॉडी, 5800 के, ≥ 2% फोटोपिक संवेदनशीलता सीमा तक छोटा [note 5] 299[9] 44%
ब्लैक-बॉडी, 2800 के, ≥ 5% फोटोपिक संवेदनशीलता सीमा तक छोटा [note 6] 343[9] 50%
ब्लैक-बॉडी, 5800 K, ≥ 5% फोटोपिक संवेदनशीलता सीमा तक छोटा [note 6] 348[9] 51%
आदर्श मोनोक्रोमैटिक स्रोत: 555 एनएम 683.002[10] 100%


स्कोपिक दृष्टि

प्रकार उज्ज्वल दक्षता

विकिरण का (एलएम / डब्ल्यू)

प्रकाशमान

क्षमता[note 1]

आदर्श मोनोक्रोमैटिक 507 एनएम स्रोत 1699[11] or 1700[12] 100%
500x500 पीएक्स
एक काले शरीर का 300x300px। दृश्यमान वर्णक्रमीय चमक के बाहर ऊर्जा (~380–750{{nbsp}एनएम, ग्रे बिंदीदार रेखाओं द्वारा दिखाया गया है) चमकदार दक्षता को कम करता है।

प्रकाश दक्षता

Main article: Wall-plug efficiency

कृत्रिम प्रकाश स्रोतों का सामान्यतः स्रोत की चमकदार प्रभावकारिता के संदर्भ में मूल्यांकन किया जाता है, जिसे कभी-कभी वॉल-प्लग प्रभावकारिता भी कहा जाता है। यह उपकरण द्वारा उत्सर्जित कुल चमकदार प्रवाह और उसके द्वारा उपभोग की जाने वाली इनपुट शक्ति (विद्युत, आदि) की कुल मात्रा के बीच का अनुपात है। स्रोत की चमकदार प्रभावकारिता वर्णक्रमीय प्रतिक्रिया वक्र (चमकदार 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 चमकदार प्रभावकारिता के अंश के रूप में), इस मान को किसी स्रोत की चमकदार दक्षता, समग्र चमकदार दक्षता या प्रकाश दक्षता कहा जा सकता है।

विकिरण की चमकदार प्रभावकारिता और स्रोत की चमकदार 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 अलावा स्रोत से बाहर निकलता है। विकिरण की चमकदार प्रभावकारिता स्रोत द्वारा उत्सर्जित विकिरण की संपत्ति है। किसी स्रोत की चमकदार प्रभावकारिता संपूर्ण रूप से स्रोत की संपत्ति है।

उदाहरण

निम्न तालिका विभिन्न प्रकाश स्रोतों के लिए स्रोत और दक्षता की चमकदार 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[note 1]
Combustion Gas mantle 1–2[13] 0.15–0.3%
Incandescent 15, 40, 100W tungsten incandescent (230 V) 8.0, 10.4, 13.8[14][15][16][17] 1.2, 1.5, 2.0%
5, 40, 100W tungsten incandescent (120 V) 5.0, 12.6, 17.5[18] 0.7, 1.8, 2.6%
Halogen incandescent 100, 200, 500W tungsten halogen (230 V) 16.7, 17.6, 19.8[19][17] 2.4, 2.6, 2.9%
2.6W tungsten halogen (5.2 V) 19.2[20] 2.8%
Halogen-IR (120 V) 17.7–24.5[21] 2.6–3.5%
Tungsten quartz halogen (12–24 V) 24 3.5%
Photographic and projection lamps 35[22] 5.1%
Light-emitting diode LED screw base lamp (120 V) 102[23][24][25] 14.9%
5–16W LED screw base lamp (230V) 75–210[26][27] 11–30%
21.5W LED retrofit for T8 fluorescent tube (230V) 172[28] 25%
Theoretical limit for a white LED with phosphorescence color mixing 260–300[29] 38.1–43.9%
Arc lamp Carbon arc lamp 2–7[30] 0.29–1.0%
Xenon arc lamp 30–90[31][32][33] 4.4–13.5%
Mercury-xenon arc lamp 50–55[31] 7.3–8%
Ultra-high-pressure (UHP) mercury-vapor arc lamp, free mounted 58–78[34] 8.5–11.4%
Ultra-high-pressure (UHP) mercury-vapor arc lamp, with reflector for projectors 30–50[35] 4.4–7.3%
Fluorescent 32W T12 tube with magnetic ballast 60[36] 9%
9–32W compact fluorescent (with ballast) 46–75[17][37][38] 8–11.45%[39]
T8 tube with electronic ballast 80–100[36] 12–15%
PL-S 11W U-tube, excluding ballast loss 82[40] 12%
T5 tube 70–104.2[41][42] 10–15.63%
70–150W inductively-coupled electrodeless lighting system 71–84[43] 10–12%
Gas discharge 1400W sulfur lamp 100[44] 15%
Metal-halide lamp 65–115[45] 9.5–17%
High-pressure sodium lamp 85–150[17] 12–22%
Low-pressure sodium lamp 100–200[17][46][47] 15–29%
Plasma display panel 2–10[48] 0.3–1.5%
Cathodoluminescence Electron stimulated luminescence 30–110[49][50] 15%
Ideal sources Truncated 5800 K black-body[note 4] 251[8] 37%
Green light at 555 nm (maximum possible luminous efficacy by definition) 683.002[10] 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 चमकदार [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।[22]तापमान पर जहां सामान्य प्रकाश बल्ब का टंगस्टन फिलामेंट ठोस (3683 केल्विन से नीचे) रहता है, इसका अधिकांश उत्सर्जन इन्फ्रारेड में होता है।[22]


एसआई फोटोमेट्री इकाइयां

SI photometry quantities
Quantity Unit Dimension Notes
Name Symbol[nb 1] Name Symbol Symbol[nb 2]
Luminous energy Qv[nb 3] lumen second lm⋅s T J The lumen second is sometimes called the talbot.
Luminous flux, luminous power Φv[nb 3] 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[nb 3] 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
  1. ↑ Standards organizations recommend that photometric quantities be denoted with a subscript "v" (for "visual") to avoid confusion with radiometric or photon quantities. For example: USA Standard Letter Symbols for Illuminating Engineering USAS Z7.1-1967, Y10.18-1967
  2. ↑ The symbols in this column denote dimensions; "L", "T" and "J" are for length, time and luminous intensity respectively, not the symbols for the units litre, tesla and joule.
  3. ↑ 3.0 3.1 3.2 Alternative symbols sometimes seen: W for luminous energy, P or F for luminous flux, and ρ for luminous efficacy of a source.

यह भी देखें

टिप्पणियाँ

  1. ↑ 1.0 1.1 1.2 Defined such that the maximum possible luminous efficacy corresponds to a luminous efficiency of 100%.
  2. ↑ 2.0 2.1 Black body visible spectrum
  3. ↑ Most efficient source that mimics the solar spectrum within range of human visual sensitivity.
  4. ↑ 4.0 4.1 Integral of truncated Planck function times photopic luminosity function times 683.002 lm/W.
  5. ↑ 5.0 5.1 Omits the part of the spectrum where the eye's sensitivity is very poor.
  6. ↑ 6.0 6.1 Omits the part of the spectrum where the eye's sensitivity is low (≤ 5% of the peak).


संदर्भ

  1. ↑ Allen Stimson (1974). इंजीनियरों के लिए फोटोमेट्री और रेडियोमेट्री. New York: Wiley and Son. Bibcode:1974wi...book.....S.
  2. ↑ Franc Grum; Richard Becherer (1979). ऑप्टिकल विकिरण मापन, खंड 1. New York: Academic Press.
  3. ↑ Robert Boyd (1983). रेडियोमेट्री और ऑप्टिकल विकिरण का पता लगाना. New York: Wiley and Son.
  4. ↑ 4.0 4.1 4.2 इंटरनेशनल इलेक्ट्रोटेक्निकल कमीशन (आईईसी): इंटरनेशनल इलेक्ट्रोटेक्निकल शब्दावली, रेफरी। 845-21-090, विकिरण की चमकदार प्रभावकारिता (एक निर्दिष्ट फोटोमेट्रिक स्थिति के लिए)
  5. ↑ इंटरनेशनल इलेक्ट्रोटेक्निकल कमीशन (IEC): इंटरनेशनल इलेक्ट्रोटेक्निकल शब्दावली, रेफरी। 845-21-089, चमकदार प्रभावकारिता (एक प्रकाश स्रोत की)
  6. ↑ Erik Reinhard; Erum Arif Khan; Ahmet Oğuz Akyüz; Garrett Johnson (2008). Color imaging: fundamentals and applications. A K Peters, Ltd. p. 338. ISBN 978-1-56881-344-8.
  7. ↑ ISO (2005). ISO 23539:2005 Photometry — The CIE system of physical photometry (Report). Retrieved 2022-01-05.
  8. ↑ 8.0 8.1 8.2 8.3 "Maximum Efficiency of White Light" (PDF). Retrieved 2011-07-31.
  9. ↑ 9.0 9.1 9.2 9.3 9.4 Murphy, Thomas W. (2012). "Maximum spectral luminous efficacy of white light". Journal of Applied Physics. 111 (10): 104909–104909–6. arXiv:1309.7039. Bibcode:2012JAP...111j4909M. doi:10.1063/1.4721897. S2CID 6543030.
  10. ↑ 10.0 10.1 "BIPM statement: Information for users about the proposed revision of the SI" (PDF). Archived (PDF) from the original on 21 January 2018. Retrieved 5 May 2018.
  11. ↑ Kohei Narisada; Duco Schreuder (2004). Light Pollution Handbook. Springer. ISBN 1-4020-2665-X.
  12. ↑ Casimer DeCusatis (1998). Handbook of Applied Photometry. Springer. ISBN 1-56396-416-3.
  13. ↑ Westermaier, F. V. (1920). "Recent Developments in Gas Street Lighting". The American City. New York: Civic Press. 22 (5): 490.
  14. ↑ "Philips Classictone Standard 15 W clear".
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