فعالية الإضاءة

تقيس الكفاءة الضوئية للإشعاع نسبة الطاقة الكهرومغناطيسية المفيدة للإضاءة، وتُحسب بقسمة التدفق الضوئي على التدفق الإشعاعي . ^{[ 4 ]} تقلل أطوال موجات الضوء خارج الطيف المرئي من الكفاءة الضوئية، لأنها تُساهم في التدفق الإشعاعي، بينما يكون التدفق الضوئي لهذا الضوء صفرًا. وتُساهم الأطوال الموجية القريبة من ذروة استجابة العين بشكل أكبر من تلك القريبة من الحواف.

لا تُعدّ أطوال موجات الضوء خارج الطيف المرئي مفيدةً للإضاءة العامة ^{[ ملاحظة 1 ]} . علاوةً على ذلك، تستجيب العين البشرية لبعض أطوال موجات الضوء أكثر من غيرها. ويُعبَّر عن استجابة العين هذه بدالة كفاءة الإضاءة . وهي دالة معيارية تُمثّل الرؤية النهارية ، التي تُحاكي استجابة الخلايا المخروطية في العين ، والتي تنشط في ظروف ضوء النهار العادية. ويمكن تحديد منحنى منفصل لظروف الظلام/الليل، يُحاكي استجابة الخلايا العصوية دون المخاريط، والمعروفة بالرؤية الليلية . ( تصف الرؤية المتوسطة المنطقة الانتقالية في ظروف الإضاءة الخافتة، بين الرؤية النهارية والليلية، حيث تنشط كلٌّ من المخاريط والعصي).

تبلغ الكفاءة الضوئية للإشعاع في ظروف الإضاءة النهارية قيمة قصوى ممكنة تبلغ 683.002 لومن/واط ، وذلك في حالة الضوء أحادي اللون بطول موجي 555 نانومتر . ^{[ ملاحظة 2 ]} أما الكفاءة الضوئية للإشعاع في ظروف الإضاءة الخافتة فتصل إلى قيمة قصوى تبلغ 1700 لومن/واط للضوء أحادي اللون بطول موجي 507 نانومتر . ^{[ ملاحظة 3 ]}

يتم تعريف الكفاءة الضوئية (للإشعاع) ، والتي يرمز لها بـ K ، على النحو التالي ^{[ 4 ]}

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

أين

• Φ _v هو التدفق الضوئي ؛
• Φ _e هو التدفق الإشعاعي ؛
• Φ _e,λ هو التدفق الإشعاعي الطيفي ؛
• K ( λ ) = K _m V ( λ ) هي الكفاءة الضوئية الطيفية .

يوضح الجدول التالي كفاءة الإضاءة لمصدر الضوء وكفاءته لمختلف مصادر الضوء. يُرجى ملاحظة أن جميع المصابيح التي تتطلب مُحَوِّلًا كهربائيًا/إلكترونيًا مُدرجة دون احتساب الفاقد الناتج عن ذلك، ما لم يُذكر خلاف ذلك (انظر أيضًا الجهد)، مما يُقلل من الكفاءة الإجمالية.

تميل المصادر التي تعتمد على الانبعاث الحراري من فتيل صلب، مثل المصابيح المتوهجة ، إلى انخفاض كفاءتها الإجمالية، لأنه كما أوضح دونالد ل. كليبستين: "ينتج المشع الحراري المثالي ضوءًا مرئيًا بكفاءة عالية عند درجات حرارة تقارب 6300  درجة مئوية (6600  كلفن أو 11500  درجة فهرنهايت). حتى عند هذه الدرجة العالية، يكون جزء كبير من الإشعاع إما تحت أحمر أو فوق بنفسجي، والكفاءة الضوئية النظرية هي 95 لومن لكل واط. لا توجد مادة صلبة قابلة للاستخدام كفتيل للمصباح عند درجات حرارة قريبة من هذه. سطح الشمس ليس بهذه الحرارة." ^{[ 22 ]} عند درجات الحرارة التي يبقى فيها فتيل التنجستن في المصباح العادي صلبًا (أقل من 3683 كلفن)، يكون معظم انبعاثه في نطاق الأشعة تحت الحمراء . ^{[ 22 ]}