stringtranslate.com

Eficacia luminosa

La eficacia luminosa es una medida de qué tan bien una fuente de luz produce luz visible. Es la relación entre el flujo luminoso y la potencia , medida en lúmenes por vatio en el Sistema Internacional de Unidades (SI). Dependiendo del contexto, la potencia puede ser el flujo radiante de la salida de la fuente o puede ser la potencia total (energía eléctrica, energía química u otras) consumida por la fuente. [1] [2] [3] El sentido del término generalmente debe inferirse del contexto y, a veces, no está claro. El primer sentido a veces se denomina eficacia luminosa de la radiación , [4] y el segundo, eficacia luminosa de una fuente de luz [5] o eficacia luminosa global . [6] [7]

No todas las longitudes de onda de la luz son igualmente visibles ni igualmente efectivas para estimular la visión humana, debido a la sensibilidad espectral del ojo humano ; La radiación en las partes infrarroja y ultravioleta del espectro es inútil para la iluminación. La eficacia luminosa de una fuente es el producto de qué tan bien convierte la energía en radiación electromagnética y qué tan bien el ojo humano detecta la radiación emitida.

Eficacia y eficiencia

La eficacia luminosa se puede normalizar mediante la máxima eficacia luminosa posible a una cantidad adimensional llamada eficiencia luminosa . La distinción entre eficacia y eficiencia no siempre se mantiene cuidadosamente en las fuentes publicadas, por lo que no es raro ver "eficiencias" expresadas en lúmenes por vatio, o "eficacias" expresadas como porcentaje.

Eficacia luminosa de la radiación.

Explicación

La respuesta de un ojo humano típico a la luz , según lo estandarizado por la CIE en 1924. El eje horizontal es la longitud de onda en nanómetros. [8]

Las longitudes de onda de luz fuera del espectro visible no son útiles para la iluminación porque no pueden ser vistas por el ojo humano . Además, el ojo responde más a algunas longitudes de onda de luz que a otras, incluso dentro del espectro visible. Esta respuesta del ojo está representada por la función de luminosidad . Se trata de una función estandarizada que representa la respuesta de un ojo "típico" en condiciones de luminosidad ( visión fotópica ). También se puede definir una curva similar para condiciones de penumbra ( visión escotópica ). Cuando no se especifica ninguna de las dos cosas, generalmente se asumen condiciones fotópicas.

La eficacia luminosa de la radiación mide la fracción de potencia electromagnética útil para la iluminación. Se obtiene dividiendo el flujo luminoso por el flujo radiante . [4] La luz con longitudes de onda fuera del espectro visible reduce la eficacia luminosa, porque contribuye al flujo radiante mientras que el flujo luminoso de dicha luz es cero. Las longitudes de onda cercanas al pico de la respuesta del ojo contribuyen más que las cercanas a los bordes.

La eficacia luminosa fotópica de la radiación tiene un valor máximo posible de 683.002 lm/W , para el caso de luz monocromática a una longitud de onda de 555 nm (verde). La eficacia luminosa escotópica de la radiación alcanza un máximo de 1700 lm/W para luz monocromática a una longitud de onda de 507 nm .

Definición matemática

La eficacia luminosa (de la radiación) , denotada K , se define como [4]

dónde

Ejemplos

Visión fotópica

visión escotópica

Radiancia espectral de un cuerpo negro . La energía fuera del rango de longitud de onda visible (~380–750  nm, mostrada por líneas de puntos grises) reduce la eficiencia luminosa.

Eficiencia de iluminación

Las fuentes de luz artificial generalmente se evalúan en términos de eficacia luminosa de la fuente, también llamada a veces eficacia del enchufe de pared . Esta es la relación entre el flujo luminoso total emitido por un dispositivo y la cantidad total de energía de entrada (eléctrica, etc.) que consume. La eficacia luminosa de la fuente es una medida de la eficiencia del dispositivo con la salida ajustada para tener en cuenta la curva de respuesta espectral (la función de luminosidad). Cuando se expresa en forma adimensional (por ejemplo, como una fracción de la máxima eficacia luminosa posible), este valor puede denominarse eficiencia luminosa de una fuente , eficiencia luminosa general o eficiencia de iluminación .

La principal diferencia entre la eficacia luminosa de la radiación y la eficacia luminosa de una fuente es que esta última representa la energía de entrada que se pierde en forma de calor o sale de la fuente como algo distinto de la radiación electromagnética. La eficacia luminosa de la radiación es una propiedad de la radiación emitida por una fuente. La eficacia luminosa de una fuente es una propiedad de la fuente en su conjunto.

Ejemplos

La siguiente tabla enumera la eficacia luminosa de una fuente y la eficiencia de varias fuentes de luz. Tenga en cuenta que todas las lámparas que requieren balastro eléctrico/electrónico se enumeran, a menos que se indique lo contrario (ver también voltaje), sin pérdidas , lo que reduce la eficiencia total.

Las fuentes que dependen de la emisión térmica de un filamento sólido, como las bombillas incandescentes , tienden a tener una eficacia general baja porque, como explica Donald L. Klipstein, "un radiador térmico ideal produce luz visible de manera más eficiente a temperaturas de alrededor de 6300 °C ( 6600 K o 11,500 °F). Incluso a esta alta temperatura, gran parte de la radiación es infrarroja o ultravioleta, y la [eficacia] luminosa teórica es de 95 lúmenes por vatio. Ninguna sustancia es sólida y utilizable como filamento de una bombilla. temperaturas cercanas a ésta. La superficie del sol no es tan caliente". [23] A temperaturas en las que el filamento de tungsteno de una bombilla ordinaria permanece sólido (por debajo de 3683 kelvin), la mayor parte de su emisión se produce en el infrarrojo . [23]

unidades de fotometría SI

  1. ^ Los símbolos de esta columna indican dimensiones ; " L ", " T " y " J " representan longitud, tiempo e intensidad luminosa respectivamente, no los símbolos de las unidades litro, tesla y julio.
  2. ^ Las organizaciones de normalización recomiendan que las cantidades fotométricas se indiquen con un subíndice "v" (para "visual") para evitar confusiones con cantidades radiométricas o de fotones . Por ejemplo: Símbolos de letras estándar de EE. UU. para ingeniería de iluminación USAS Z7.1-1967, Y10.18-1967
  3. ^ abc A veces se ven símbolos alternativos: W para energía luminosa, P o F para flujo luminoso y ρ para eficacia luminosa de una fuente.

Ver también

Notas

  1. ^ abc Definido de manera que la máxima eficacia luminosa posible corresponda a una eficiencia luminosa del 100%.
  2. ^ ab Espectro visible del cuerpo negro
  3. ^ La fuente más eficiente que imita el espectro solar dentro del rango de sensibilidad visual humana.
  4. ^ ab Integral de la función de Planck truncada multiplicada por la función de luminosidad fotópica multiplicada por 683,002 lm/W.
  5. ^ ab Omite la parte del espectro donde la sensibilidad del ojo es muy pobre.
  6. ^ ab Omite la parte del espectro donde la sensibilidad del ojo es baja (≤ 5% del pico).

Referencias

  1. ^ Allen Stimson (1974). Fotometría y Radiometría para Ingenieros . Nueva York: Wiley and Son. Bibcode : 1974wi...libro.....S.
  2. ^ Franco Grum; Richard Becherer (1979). Mediciones de radiación óptica, volumen 1 . Nueva York: Academic Press.
  3. ^ Robert Boyd (1983). Radiometría y Detección de Radiaciones Ópticas . Nueva York: Wiley and Son.
  4. ^ abc Comisión Electrotécnica Internacional (IEC): Vocabulario electrotécnico internacional , ref. 845-21-090, Eficacia luminosa de la radiación (para una condición fotométrica específica)
  5. ^ Comisión Electrotécnica Internacional (IEC): Vocabulario electrotécnico internacional , ref. 845-21-089, Eficacia luminosa (de una fuente de luz)
  6. ^ Roger A. Mensajero; Jerry Ventre (2004). Ingeniería de sistemas fotovoltaicos (2 ed.). Prensa CRC. pag. 123.ISBN​ 978-0-8493-1793-4.
  7. ^ Erik Reinhard; Erum Arif Khan; Ahmet Oğuz Akyüz; Garrett Johnson (2008). Imágenes en color: fundamentos y aplicaciones . AK Peters, Ltd. pág. 338.ISBN​ 978-1-56881-344-8.
  8. ^ ISO (2005). ISO 23539:2005 Fotometría - El sistema CIE de fotometría física (Informe) . Consultado el 5 de enero de 2022 .
  9. ^ abcd "Máxima eficiencia de la luz blanca" (PDF) . Consultado el 31 de julio de 2011 .
  10. ^ ABCDE Murphy, Thomas W. (2012). "Máxima eficacia luminosa espectral de la luz blanca". Revista de Física Aplicada . 111 (10): 104909–104909–6. arXiv : 1309.7039 . Código Bib : 2012JAP...111j4909M. doi : 10.1063/1.4721897. S2CID  6543030.
  11. ^ ab "Declaración BIPM: Información para usuarios sobre la revisión propuesta del SI" (PDF) . Archivado (PDF) desde el original el 21 de enero de 2018 . Consultado el 5 de mayo de 2018 .
  12. ^ Kohei Narisada; Duco Schreuder (2004). Manual de contaminación lumínica . Saltador. ISBN 1-4020-2665-X.
  13. ^ Casimer DeCusatis (1998). Manual de fotometría aplicada . Saltador. ISBN 1-56396-416-3.
  14. ^ Westermaier, FV (1920). "Desarrollos recientes en alumbrado público a gas". La ciudad americana . 22 (5). Nueva York: Civic Press: 490.
  15. ^ "Philips Classictone Standard 15 W claro".
  16. ^ "Philips Classictone Standard 40 W claro".
  17. ^ "Bombillas: Gluehbirne.ch: Lámparas estándar Philips (alemán)". Bombillas.ch . Consultado el 17 de mayo de 2013 .
  18. ^ Catálogo de productos abcde Philips [ enlace muerto ] (alemán)
  19. ^ Keefe, TJ (2007). "La naturaleza de la luz". Archivado desde el original el 18 de enero de 2012 . Consultado el 15 de abril de 2016 .
  20. ^ "Osram halógeno" (PDF) . osram.de (en alemán). Archivado desde el original (PDF) el 7 de noviembre de 2007 . Consultado el 28 de enero de 2008 .
  21. ^ "Osram 6406330 Minivatio-halógeno 5,2 V". bulbtronics.com. Archivado desde el original el 13 de febrero de 2016 . Consultado el 16 de abril de 2013 .
  22. ^ "GE Lighting HIR Plus PAR38 halógenos" (PDF) . ge.com . Consultado el 1 de noviembre de 2017 .
  23. ^ abc Klipstein, Donald L. (1996). "El gran libro de las bombillas de Internet, parte I". Archivado desde el original el 9 de septiembre de 2001 . Consultado el 16 de abril de 2006 .
  24. ^ "Lámpara LED Toshiba E-CORE". item.rakuten.com . Consultado el 17 de mayo de 2013 .
  25. ^ "Lámpara LED Toshiba E-CORE LDA5N-E17". Archivado desde el original el 19 de julio de 2011.
  26. ^ Toshiba lanzará la bombilla LED Ledrevie de 93 lm/W
  27. ^ "Philips - bombillas LED" . Consultado el 14 de marzo de 2020 .
  28. ^ "LED CLA 60W A60 E27 4000K CL EELA SRT4 | nulo". www.lighting.philips.co.uk . Consultado el 26 de septiembre de 2021 .
  29. ^ "MAS Tubo LED 1500mm UE 21,5W 840 T8" . Consultado el 10 de enero de 2018 .
  30. ^ Zyga, Lisa (31 de agosto de 2010). "Los LED blancos con una eficacia luminosa altísima podrían satisfacer todas las necesidades de iluminación general". Phys.org . Consultado el 17 de noviembre de 2021 .
  31. ^ "Lámparas de arco". Centro tecnológico Edison . Consultado el 20 de agosto de 2015 .
  32. ^ ab "Información técnica sobre lámparas" (PDF) . Bloques de construcción ópticos . Consultado el 1 de mayo de 2010 .Tenga en cuenta que la cifra de 150 lm/W indicada para las lámparas de xenón parece ser un error tipográfico. La página contiene otra información útil.
  33. ^ Catálogo de lámparas y balastos OSRAM Sylvania . 2007.
  34. ^ "XENARC ORIGINAL D1S | OSRAM Automotriz". www.osram.com . Consultado el 30 de septiembre de 2021 .
  35. ^ ARTÍCULO DE REVISIÓN: Sistemas de lámparas UHP para aplicaciones de proyección [ enlace muerto permanente ] Journal of Physics D: Física Aplicada
  36. ^ LÁMPARAS DE PROYECTOR OSRAM P-VIP Osram
  37. ^ ab Programa Federal de Gestión de la Energía (diciembre de 2000). "Cómo comprar una lámpara de tubo fluorescente energéticamente eficiente". Departamento de Energía de EE. UU. Archivado desde el original el 2 de julio de 2007. {{cite journal}}: Citar diario requiere |journal=( ayuda )
  38. ^ "LFC con bajo contenido de mercurio". Federación de Energía Incorporada. Archivado desde el original el 13 de octubre de 2008 . Consultado el 23 de diciembre de 2008 .
  39. ^ "LFC convencionales". Federación de Energía Incorporada. Archivado desde el original el 14 de octubre de 2008 . Consultado el 23 de diciembre de 2008 .
  40. ^ "Bombillas globales". 1000Bulbs.com . Consultado el 20 de febrero de 2010 .|
  41. ^ Phillips. "Maestro Phillips" . Consultado el 21 de diciembre de 2010 .
  42. ^ Departamento de Medio Ambiente, Agua, Patrimonio y Artes, Australia. "Etiquetado energético: lámparas". Archivado desde el original el 23 de julio de 2008 . Consultado el 14 de agosto de 2008 .{{cite web}}: Mantenimiento CS1: varios nombres: lista de autores ( enlace )
  43. ^ "BulbAmerica.com". Bulbamerica.com . Archivado desde el original el 1 de diciembre de 2012 . Consultado el 20 de febrero de 2010 .
  44. ^ SILVANIA. "Guía de diseño de Sylvania Icetron Quicktronic" (PDF) . Consultado el 10 de junio de 2015 .
  45. ^ "La lámpara de azufre de 1000 vatios ya está lista". Boletín IAEEL . N° 1. IAEEL. 1996. Archivado desde el original el 18 de agosto de 2003.
  46. ^ "La ventaja de los haluros metálicos". Iluminación de riesgo . 2007. Archivado desde el original el 15 de febrero de 2012 . Consultado el 10 de agosto de 2008 .
  47. ^ "¿LED o neón? Una comparación científica".
  48. ^ "¿Por qué los rayos son de colores? (excitaciones de gas)". webexhibits.org.
  49. ^ Hooker, JD (1997). "La lámpara de sodio de baja presión". Registro de la conferencia IEEE: resúmenes. 1997 Conferencia internacional IEEE sobre ciencia del plasma . pag. 289. doi :10.1109/PLASMA.1997.605090. ISBN 0-7803-3990-8. S2CID  102792535.
  50. ^ "El futuro parece brillante para los televisores de plasma" (PDF) . Panasonic. 2007 . Consultado el 10 de febrero de 2013 .
  51. ^ "La tecnología TV-Tube crea una bombilla eficiente". AOS. 2019 . Consultado el 12 de septiembre de 2020 .
  52. ^ Sheshin, Evgenii P.; Kolodyazhnyj, Artem Yu.; Chadaev, Nikolai N.; Getman, Alexandr O.; Danilkin, Mijaíl I.; Ozol, Dmitry I. (2019). "Prototipo de lámpara catodoluminiscente para iluminación general mediante cátodo de emisión de campo de fibra de carbono". Revista de ciencia y tecnología del vacío B. 37 (3). AVS: 031213. Código bibliográfico : 2019JVSTB..37c1213S. doi :10.1116/1.5070108. S2CID  155496503 . Consultado el 12 de septiembre de 2020 .
  53. ^ Choudhury, Asim Kumar Roy (2014). "Características de las fuentes de luz: eficacia luminosa de las lámparas". Principios de medición del color y la apariencia: apariencia del objeto, percepción del color y medición instrumental . vol. 1. Publicación Woodhead. pag. 41. doi :10.1533/9780857099242.1. ISBN 978-0-85709-229-8. Si la lámpara emite toda la radiación a 555 nm (donde V λ = 1), la eficacia luminosa será de unos 680 lm W −1 , el valor máximo teórico. La eficacia de la lámpara será de 26 y 73 lm W −1 , cuando toda la luz se emita a 450 y 650 nm respectivamente. El coeficiente luminoso es la eficiencia luminosa expresada como un valor entre cero y uno, correspondiendo uno a una eficacia de 683 lm W −1 .

enlaces externos