प्रकाशमानता प्रभावकारिता

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

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।[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 प्रकाशमानता प्रभावकारिता कहा जाता है,[4] और बाद वाला 'प्रकाश स्रोत की प्रकाशमानता प्रभावकारिता'[5] या 'समग्र प्रकाशमानता 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 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।[7]

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। [4] 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[4]:

जहाँ

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

उदाहरण

फोटोपिक दृष्टि

प्रकार प्रकाशमानता 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




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 उपकरण 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 उष्म 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।

वर्ग प्रकार कुल मिलाकर चमकदार

प्रभावकारिता (एलएम/डब्ल्यू)

कुल मिलाकर चमकदार

क्षमता [note 1]

दहन गैस मेंटल 1–2[13] 0.15–0.3%
तापदीप्त 15, 40, 100W टंगस्टन तापदीप्त (230 वोल्ट) 8.0, 10.4, 13.8[14][15][16][17] 1.2, 1.5, 2.0%
5, 40, 100W टंगस्टन तापदीप्त (120 वोल्ट) 5.0, 12.6, 17.5[18] 0.7, 1.8, 2.6%
हलोजन तापदीप्त 100, 200, 500W टंगस्टन हैलोजन (230 V) 16.7, 17.6, 19.8[19][17] 2.4, 2.6, 2.9%
2.6W टंगस्टन हैलोजन (5.2 V) 19.2[20] 2.8%
2.6W टंगस्टन हैलोजन (5.2 V) 17.7–24.5[21] 2.6–3.5%
टंगस्टन क्वार्ट्ज हैलोजन (12–24 वी) 24 3.5%
फोटोग्राफिक और प्रोजेक्शन लैंप 35[22] 5.1%
प्रकाश उत्सर्जक डायोड एलईडी स्क्रू बेस लैंप (120 वी) 102[23][24][25] 14.9%
5-16W एलईडी स्क्रू बेस लैंप (230V) 75–210[26][27] 11–30%
T8 फ्लोरोसेंट ट्यूब (230V) के लिए 21.5W एलईडी रेट्रोफिट 172[28] 25%
स्फुरदीप्ति रंग मिश्रण के साथ एक सफेद एलईडी के लिए सैद्धांतिक सीमा 260–300[29] 38.1–43.9%
आर्क लैम्प कार्बन आर्क लैम्प 2–7[30] 0.29–1.0%
क्सीनन आर्क लैंप 30–90[31][32][33] 4.4–13.5%
बुध-क्सीनन आर्क लैंप 50–55[31] 7.3–8%
अल्ट्रा-हाई-प्रेशर (यूएचपी) पारा-वाष्प आर्क लैंप, फ्री माउंटेड 58–78[34] 8.5–11.4%
प्रोजेक्टर के लिए परावर्तक के साथ अल्ट्रा-हाई-प्रेशर (यूएचपी) पारा-वाष्प आर्क लैंप 30–50[35] 4.4–7.3%
फ्लोरोसेंट चुंबकीय गिट्टी के साथ 32W T12 ट्यूब 60[36] 9%
9–32W कॉम्पैक्ट फ्लोरोसेंट (गिट्टी के साथ) 46–75[17][37][38] 8–11.45%[39]
इलेक्ट्रॉनिक गिट्टी के साथ T8 ट्यूब 80–100[36] 12–15%
पीएल-एस 11W यू-ट्यूब, गिट्टी हानि को छोड़कर 82[40] 12%
टी 5 ट्यूब 70–104.2[41][42] 10–15.63%
70-150W उपपादन-युग्मित विद्युतरहित प्रकाश व्यवस्था 71–84[43] 10–12%
गैस डिस्चार्ज 1400W सल्फर लैंप 100[44] 15%
मेटल-हैलाइड लैंप 65–115[45] 9.5–17%
उच्च दबाव सोडियम लैंप 85–150[17] 12–22%
कम दबाव सोडियम लैंप 100–200[17][46][47] 15–29%
प्लाज्मा डिस्प्ले पैनल 2–10[48] 0.3–1.5%
कैथोडोल्यूमिनेसेंस इलेक्ट्रॉन-उत्तेजित ल्यूमिनेसेंस 30–110[49][50] 15%
आदर्श स्रोत 5800 के ब्लैक-बॉडी को छोटा किया गया [note 4] 251[8] 37%
555 एनएम पर हरा प्रकाश (परिभाषा के अनुसार अधिकतम संभव चमकदार प्रभावकारिता) 683.002[10] 100%

स्रोत जो ठोस फिलामेंट से थर्मल उत्सर्जन पर निर्भर करते हैं, जैसे दीप्तिमान 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।[22] तापमान पर जहां सामान्य प्रकाश बल्ब का टंगस्टन फिलामेंट ठोस (3683 केल्विन से नीचे) रहता है, इसका अधिकांश उत्सर्जन अवरक्त 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.
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  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".
  15. ↑ "Philips Classictone Standard 40 W clear".
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  20. ↑ "Osram 6406330 Miniwatt-Halogen 5.2V". bulbtronics.com. Archived from the original on 2016-02-13. Retrieved 2013-04-16.
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बाहरी संबंध

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