بازده روشنایی

بازده روشنایی  معیاری است برای سنجش عملکرد یک منبع نور در تولید نور مرئی. بازده روشنایی برابر است با نسبت شار به توان روشنایی. با توجه به مسئله، منظور از توان ممکن است توان تابشی یا توان مصرفی منبع باشد.
این که کدام مفهوم از این واژه در نظر گرفته شده‌است را معمولاً باید از چهارچوب مسئله استنباط کرد و گاهی مشخص نیست. مفهوم اول گاهی با نام بازده روشنایی تابشluminous efficacy of radiation و مفهوم دوم با نام بازده روشنایی منبعluminous efficacy of a source یا بهرهٔ نوریLighting efficiency شناخته می‌شود.

بهرهٔ نوری، معیاری است برای بازدهی منبع در تولید نور مرئی از الکتریسیته. در مقابل، بازده روشنایی تابش، مشخص می‌کند که یک مقدار تابش الکترومغناطیسی مشخص، تا چه حد در تولید نور مرئی موفق است و به صورت نسبت شار نوری به شار تابشی بیان می‌شود. همهٔ طول موج‌های نور به یک اندازه رویت‌پذیر نیستند، به عبارت دیگر به یک اندازه در تحریک دید انسان مؤثر نیستند، زیرا چشم انسان دارای حساسیت طیفی است. تابش در محدودهٔ طیف‌های فروسرخ و فرابنفش برای نوردهی بی‌فایده‌است. در کل، بازده روشنایی منبع، به عملکرد آن منبع در تبدیل انرژی به تابش الکترومغناطیسی و عملکرد چشم انسان در تشخیص آن تابش بستگی دارد.

 اثرگذاری و بهره‌وری 
در برخی دستگاه‌های یکا، شار نوری و شار تابشی دارای یکای یکسانی هستند. در چنین شرایطی بازده روشنایی کمیت بدون بعد خواهد بود. در این حالت می‌توان آن را بهره‌وری نوریluminous efficiency یا بازده نوری نامید و به صورت درصدی بیان کرد. اغلب، یکاها را به گونه‌ای انتخاب می‌کنند تا بیشینهٔ اثرگذاری ممکن (۶۸۳ لومن بر وات) به بهره‌وری ۱۰۰٪ بینجامد. تفاوت بین اثرگذاری و بهره‌وری گاهی در اثرهای چاپی مورد توجه قرار نمی‌گیرد، بنابراین خیلی جاها ممکن است بهره‌وری‌ها بر حسب لومن بر وات بیان شود، یا اثرگذاری‌ها بر حسب درصد.

ضریب نوری همان بهره‌وری نوری است و مقداری بین ۰ تا ۱ دارد که در ۱ بازده روشنایی معادل ۶۸۳ لومن بر وات خواهد بود.

 بازده روشنایی تابش 
چپ|thumb|حساسیت معمول چشم انسان به نور، مطابق استاندارد سی‌آی‌ئی در ۱۹۲۴ میلادی. محور افقی نمایانگر طول موج بر حسب نانومتر است
طول موج‌های خارج از طیف مرئی برای مقاصد روشنایی مناسب نیستند زیرا با چشم انسان دیده نمی‌شوند. از این گذشته چشم انسان به برخی از طول موج‌های طیف مرئی هم حساسیت بیشتری دارد. حساسیت چشم انسان به این طول موج‌ها با تابع درخشندگی مشخص می‌شود که یک تابع استاندارد برای مشخص‌کردن حساسیت یک چشم معمولی در یک محیط روشن (دید خوبphotopic vision) است. برای محیط‌های کم‌نور (دید کمScotopic vision) هم می‌توان منحنی مشابهی تعریف کرد. در مواردی که این موضوع مشخص نباشد فرض بر این است که محیط روشن است.

بازده روشنایی مشخص می‌کند که چه کسری از توان الکترومغناطیسی، برای روشن‌کردن محیط مناسب است. این عدد با تقسیم‌کردن شار نوری بر شار تابشی به دست می‌آید. نوری که طول موجی خارج از طیف مرئی داشته باشد، بازده روشنایی پایین‌تری خواهد داشت زیرا این بخش از طیف توان تابشی خودش را دارد، اما توان نوری‌اش صفر است. طول موج‌هایی که نزدیک به بیشینهٔ حساسیت چشم هستند، نسبت به طول موج‌هایی که در مرزهای طیف مرئی هستند در بازده روشنایی مؤثرترند.

در دستگاه بین‌المللی یکاها که بازده روشنایی بر حسب لومن بر وات (lm/W) اندازه‌گیری می‌شود، بیشینهٔ بازده روشنایی در محیط روشن می‌تواند ۶۸۳ لومن بر وات، در نور تک‌فام و با فرکانس ۵۵۵ نانومتر (سبز)، باشد. در محیط تاریک، بیشترین بازده روشنایی می‌تواند تا ۱۷۰۰ لومن بر وات، برای باریکهٔ نور در فرکانس ۵۰۷ نانومتر، افزایش یابد.

 نمونه‌ها 
چپ|thumb|300px|تابش طیفی یک جسم سیاه. انرژی بیرون بازهٔ طیف مرئی (~۳۸۰–۷۵۰ نانومتر، نمایش‌داده شده با خطوط خاکستری نقطه‌چین) بازده روشنایی را کاهش می‌دهند.
چپ|thumb|300px|بازده روشنایی یک تابش‌گر جسم‌سیاه برحسب دما

نوع بازده روشنایی تابش(lm/W)بازده روشناییبه گونه‌ای تعریف شده است که بیشینهٔ مقدار ممکن ۱۰۰٪ باشد.لامپ تنگستن معمولی در دمای ۲۸۰۰ K15۲٪ستاره‌های کلاس اِم (قلب عقرب، ابط‌الجوزا) ۳۰۰۰ کلوین۳۰۴٪تابش جسم سیاه ایده‌آل در ۴۰۰۰ K54.7Black body visible spectrum۸٫۰٪ستاره‌های کلاس جی (خورشید، سروش)، ۵۸۰۰ K93۱۳٫۶٪تابشگر سیاه ایده‌آل ۷۰۰۰ K95۱۴٪بدنهٔ سیاه ایده‌آل ۵۸۰۰ K، گردشده به ۴۰۰–۷۰۰ nm (چشمهٔ سفید ایده‌آل) 251Integral of truncated قانون پلانک times photopic تابع درخشندگی times 683 W/sr, according to the definition of the شمع (یکا). ۳۷٪چشمهٔ تکفام ۵۵۵ nm ایده‌آل683۱۰۰٪

 بهرهٔ نوری 
منابع نور مصنوعی معمولاً با معیار بازده روشنایی منبع ارزیابی می‌شوند که گاهی به آن مجموع بازده روشنایی منبعoverall luminous efficacy نیز می‌گویند. این مقدار برابر است با نسبت بین شار نوری تابیده‌شده به کل توان ورودی مصرفی (الکتریکی یا…). این معیار نشان می‌دهد که بازده روشنایی منبع با هدف منحنی حساسیت طیفی (تابع درخشندگی) چگونه است. اگر بازده روشنایی منبع به صورت بدون بُعد بیان شود (مثلاً به صورت کسری از بیشینهٔ اثرگذاری ممکن) ممکن از آن با نام بهره نوری یاد کنند.

تفاوت اصلی بازده روشنایی تابش و بازده روشنایی منبع در این است که دومی نمایانگر انرژی تلف‌شده (به صورت گرما یا هر خروجی دیگری به غیر از موج الکترومغناطیس) است اما بازده روشنایی تابش بیانگر یک خاصیت پرتو تابیده‌شده از منبع است. بازده روشنایی منبع یک خاصیت منبع است.

 نمونه‌ها 
جدول زیر بازده روشنایی یک منبع و بهرهٔ نوری منابع مختلف را نمایش می‌دهد:
رده‌بندی گونه مجموعبازده روشنایی (lm/W)مجموعبازده روشناییاحتراقیشمع0.3۱ شمع (یکا)*۴π استرادیانs/40 W۰٫۰۴٪gas mantle 1–2۰٫۱۵–۰٫۳٪لامپ رشته‌ای100–200 W tungsten incandescent (230 V)13.8–15.2Philips Product Catalog  (German)۲٫۰–۲٫۲٪100–200–500 W tungsten glass halogen (230 V)16.7–17.6–19.8۲٫۴–۲٫۶–۲٫۹٪5–40–100 W tungsten incandescent (120 V)5–12.6–17.5۰٫۷–۱٫۸–۲٫۶٪2.6 W tungsten glass halogen (5.2 V)19.2۲٫۸٪tungsten quartz halogen (12–24 V)۲۴۳٫۵٪photographic and projection lamps35۵٫۱٪ال‌ئی‌دیwhite LED (raw, without power supply)۴٫۵–۱۵۰ White LED Offers Broad Temp Range And Color Yield  Electronicdesign (کوکی اچ‌تی‌تی‌پیs required) Otherwise see:Google Cache  Claims 132 lm/W.–%4.1 W LED screw base lamp (120 V)–Toshiba E-CORE LED Lamp–%5.4 W LED screw base lamp (100 V 50/60 Hz)archiveToshiba E-CORE LED Lamp LDA5N-E17%6.9 W LED screw base lamp (120 V)––%7 W LED PAR20 (120 V)GE 73716 7-Watt Energy Smart PAR20 LED Light Bulb%7 W LED PAR20 (110-230 V)%8.7 W LED screw base lamp (120 V)–Toshiba to release 93 lm/W LED bulb Ledrevie–%Theoretical limit (white LED)–White LEDs with super-high luminous efficacy physorg.com–%لامپ قوسیلامپ قوسی زنون30–50 Note that the figure of 150 lm/W given for xenon lamps appears to be a typo. The page contains other useful information.۴٫۴–۷٫۳٪لامپ قوسی جیوه-زنون50–55۷٫۳–۸٫۰٪لامپ مهتابیT12 tube with magnetic ballast 60 ۹٪9–32 W لامپ فلوئورسنت فشرده46–758–11.45%|T8 tube with electronic ballast 80–100 ۱۲–۱۵٪PL-S 11 W U-tube, excluding ballast loss 82 ۱۲٪T5 tube 70–104.2 ۱۰–۱۵٫۶۳٪تخلیهٔ گاز1400 W sulfur lamp100۱۵٪لامپ متال هالاید65–115۹٫۵–۱۷٪لامپ سدیم پرفشار85–150۱۲–۲۲٪لامپ سدیم کم‌فشار100–200۱۵–۲۹٪Cathodoluminescenceelectron stimulated luminescence30۵٪منابع ایده‌آلTruncated 5800 K blackbody251۳۷٪Green light at 555 nm (maximum possible luminous efficacy)683.002۱۰۰٪

 جستارهای وابسته 
 آلودگی نوری
 نورسنجی

 یادداشت‌ها 

 واژه‌نامه 

 منابع 

 Wikipedia contributors, "Luminous efficacy," Wikipedia, The Free Encyclopedia, http://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Luminous_efficacy&oldid=481936042 (accessed March 22, 2012).


رده:اقتصاد انرژی
رده:کمیت‌های فیزیکی
رده:نورپردازی
رده:نورسنجی