발광효율
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1. 개요
발광 효율은 광원의 효율을 나타내는 척도로, 복사속 대비 광속의 비율로 정의된다. 이는 조명에 유용한 전자기력의 비율을 측정하며, 가시광선 파장별로 눈의 반응이 다르기 때문에 파장에 따라 최대 683 lm/W까지 변화한다. 광원의 발광 효율은 단위 전력당 광선속(lm/W)으로 표시되며, 인공 광원의 경우 '벽 플러그 효율'로도 불린다. 복사 발광 효율은 방출되는 복사의 특성을, 광원 발광 효율은 소스 전체의 특성을 나타낸다.
'''발광 효율'''(''K'')은 다음 수식으로 정의된다.[4]
발광 효율은 단위 전력당의 광선속으로 lm/W(루멘 매 와트)로 나타낸다. 인간의 시각은 파장에 따라 비시감도가 다르므로, 같은 전력의 전자기파라도 발광 효율 값은 달라진다. 최대치는 555nm 파장의 광원에 대한 683lm/W이다.[56] 발광 효율은 최대 가능한 발광 효율로 정규화하여 무차원량으로 나타낼 수 있다. 그러나 공개된 자료에서 '효능'과 '효율'의 구분이 항상 엄격하게 지켜지는 것은 아니므로, 와트당 루멘으로 표현된 "효율" 또는 백분율로 표현된 "효능"을 흔히 볼 수 있다.
2. 정의
:
여기서
방사속 Φe와 이에 대응하는 광속 Φv에 의해
:
로 나타낼 때의 비례 계수 ''K'' 가 시감 효과도이다.
복사 발광 효율은 조명에 유용한 전자기력의 비율을 측정한다. 이는 광속을 복사속으로 나누어 얻는다.[4] 가시 스펙트럼 외부의 빛 파장은 복사속에 기여하지만, 이러한 빛의 광속은 0이므로 발광 효율을 감소시킨다. 눈의 반응이 가장 높은 파장은 가장자리에 가까운 파장보다 더 강하게 기여한다.
인간 시각은 다른 파장보다 일부 빛 파장에 더 잘 반응한다. 눈의 이러한 반응은 광 시감 효율 함수로 나타난다. 이것은 일반적인 주간 조건에서 활성화되는 눈의 원뿔 세포의 반응을 모델링하는 명소시를 나타내는 표준화된 함수이다. 어두운/밤 조건에 대해 간상 세포의 반응을 모델링하는 별도의 곡선을 정의할 수 있는데, 이는 암소시라고 한다.
복사 명소시 발광 효율은 555 nm 파장의 단색광의 경우 683.002 lm/W의 최대값을 갖는다. 복사 암소시 발광 효율은 507 nm 파장의 단색광의 경우 1700 lm/W의 최대값에 도달한다.
광원의 발광 효율은 단위 전력당의 광선속으로 lm/W(루멘 매 와트)로 나타낸다.[56] 인간의 시각이 갖는 비시감도가 파장에 따라 상이하므로 동일한 전력의 전자기파라도 그 값이 달라지는데, 최대치는 555nm 파장에 대한 광원의 683lm/W이다.[56]
인공 광원은 일반적으로 광원의 발광 효율 측면에서 평가되며, 이는 때때로 '벽 플러그 효율'이라고도 한다. 이는 장치에서 방출되는 총 광속과 소모되는 총 입력 전력(전기 등)의 비율이다. 무차원 형태로 표현될 때(예: 가능한 최대 발광 효율의 분수) 이 값은 '광원의 광 효율', '전체 광 효율' 또는 '조명 효율'이라고 할 수 있다.
복사 발광 효율과 광원의 발광 효율의 주요 차이점은 후자는 열로 손실되거나 전자기 복사가 아닌 다른 것으로 광원을 빠져나가는 입력 에너지를 고려한다는 것이다. 복사 발광 효율은 광원에서 방출되는 복사의 특성이고, 광원의 발광 효율은 소스 전체의 특성이다.
2. 1. 복사 발광 효율
복사 발광 효율은 조명에 유용한 전자기력의 비율을 측정한다. 이는 광속을 복사속으로 나누어 얻는다.[4] 가시 스펙트럼 외부의 빛 파장은 복사속에 기여하지만, 이러한 빛의 광속은 0이므로 발광 효율을 감소시킨다. 눈의 반응이 가장 높은 파장은 가장자리에 가까운 파장보다 더 강하게 기여한다.
인간 시각은 다른 파장보다 일부 빛 파장에 더 잘 반응한다. 눈의 이러한 반응은 광 시감 효율 함수로 나타난다. 이것은 일반적인 주간 조건에서 활성화되는 눈의 원뿔 세포의 반응을 모델링하는 명소시를 나타내는 표준화된 함수이다. 어두운/밤 조건에 대해 간상 세포의 반응을 모델링하는 별도의 곡선을 정의할 수 있는데, 이는 암소시라고 한다.
복사 명소시 발광 효율은 555 nm 파장의 단색광의 경우 683.002 lm/W의 최대값을 갖는다. 복사 암소시 발광 효율은 507 nm 파장의 단색광의 경우 1700 lm/W의 최대값에 도달한다.
'''발광 효율 (복사)'''은 ''K''로 표시되며 다음과 같이 정의된다.[4]
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여기서2. 2. 광원의 발광 효율
광원의 발광 효율은 단위 전력당의 광선속으로 lm/W(루멘 매 와트)로 나타낸다.[56] 인간의 시각이 갖는 비시감도가 파장에 따라 상이하므로 동일한 전력의 전자기파라도 그 값이 달라지는데, 최대치는 555nm 파장에 대한 광원의 683lm/W이다.[56]
인공 광원은 일반적으로 광원의 발광 효율 측면에서 평가되며, 이는 때때로 '벽 플러그 효율'이라고도 한다. 이는 장치에서 방출되는 총 광속과 소모되는 총 입력 전력(전기 등)의 비율이다. 무차원 형태로 표현될 때(예: 가능한 최대 발광 효율의 분수) 이 값은 '광원의 광 효율', '전체 광 효율' 또는 '조명 효율'이라고 할 수 있다.
복사 발광 효율과 광원의 발광 효율의 주요 차이점은 후자는 열로 손실되거나 전자기 복사가 아닌 다른 것으로 광원을 빠져나가는 입력 에너지를 고려한다는 것이다. 복사 발광 효율은 광원에서 방출되는 복사의 특성이고, 광원의 발광 효율은 소스 전체의 특성이다.
3. 최대 발광 효율 및 시감 효율
사람의 눈이 느끼는 밝기는 파장마다 다르다. 단색광에 대한 시감 효과도는 분광 시감 효율이라고 불린다. 분광 방사속 Φe,λ에 대해,
로 나타낼 때 가중치를 부여하는 함수 K가 분광 시감 효율이다.
분광 시감 효율이 최대가 되는 파장의 시감 효율은 최대 시감 효율이라고 불린다. 명소시에서는 Km = K(555 nm) 이고, 암소시에서는 K'm = K'(507 nm) 이다.
주파수 540×1012 Hz 의 단색광의 시감 효율 Kcd는 국제 단위계 (SI)를 정의하는 정의 상수 중 하나로, 그 값은 683 lm/W이다. 파장 555 nm는 주파수 540×1012 Hz와 거의 같기 때문에 실용상 1=Km ≈ Kcd = 683 lm/W로 사용할 수 있다.
4. 발광 효율의 예시
4. 1. 복사 발광 효율의 예시
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| 유형 | 복사 발광 효율 (lm/W) | 발광 효율 |
|---|---|---|
| 텅스텐 전구, 일반적인 경우, 2800 K | 15[9] | 2% |
| M형 별 (안타레스, 베텔게우스), 3300 K | 30 | 4% |
| 흑체, 4000 K, 이상적인 경우 | 54.7 | 8% |
| G형 별 (태양, 카펠라), 5800 K | 93[9] | 13.6% |
| 흑체, 7000 K, 이상적인 경우 | 95 | 14% |
| 흑체, 5800 K, 400–700 nm으로 잘라냄 (이상적인 "백색" 광원) | 251[9] | 37% |
| 흑체, 5800 K, ≥ 2% 광시 감도 범위로 잘라냄 | 292[10] | 43% |
| 흑체, 2800 K, ≥ 2% 광시 감도 범위로 잘라냄 | 299[10] | 44% |
| 흑체, 2800 K, ≥ 5% 광시 감도 범위로 잘라냄 | 343[10] | 50% |
| 흑체, 5800 K, ≥ 5% 광시 감도 범위로 잘라냄 | 348[10] | 51% |
| 에서 단색 광원 | 683 (정확) | 99.9997% |
| 이상적인 단색 광원: (공기 중) | 683.002[11] | 100% |
4. 1. 1. 명소시
사람의 눈이 느끼는 밝기는 파장마다 다르다. 단색광에 대한 시감 효과도는 '''분광 시감 효율''' (분광 시감 효율/spectral luminous efficacy영어)이라고 불린다.분광 방사속 }}에 대해
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로 나타낼 때 가중치를 부여하는 함수 가 분광 시감 효율이다.
분광 시감 효율이 최대가 되는 파장의 시감 효율은 최대 시감 효율이라고 불린다.
명소시에서는 이고, 암소시에서는 이다.
주파수 540x1012 Hz 의 단색광의 시감 효율 }}는 국제 단위계 (SI)를 정의하는 정의 상수 중 하나로 위치하며, 그 값은 683 lm/W이다. 파장 555 nm는 주파수 540x1012 Hz와 거의 같기 때문에 실용상 ≈ ''K'' = 683 lm/W}}로 할 수 있다.
| 유형 | 복사 발광 효율 (lm/W) | 발광 효율 |
|---|---|---|
| 텅스텐 전구, 일반적인 경우, 2800 K | 15[9] | 2% |
| M형 별 (안타레스, 베텔게우스), 3300 K | 30 | 4% |
| 흑체, 4000 K, 이상적인 경우 | 54.7 | 8% |
| G형 별 (태양, 카펠라), 5800 K | 93[9] | 13.6% |
| 흑체, 7000 K, 이상적인 경우 | 95 | 14% |
| 흑체, 5800 K, 400–700 nm으로 잘라냄 (이상적인 "백색" 광원) | 251[9] | 37% |
| 흑체, 5800 K, ≥ 2% 광시 감도 범위로 잘라냄 | 292[10] | 43% |
| 흑체, 2800 K, ≥ 2% 광시 감도 범위로 잘라냄 | 299[10] | 44% |
| 흑체, 2800 K, ≥ 5% 광시 감도 범위로 잘라냄 | 343[10] | 50% |
| 흑체, 5800 K, ≥ 5% 광시 감도 범위로 잘라냄 | 348[10] | 51% |
| 540 THz에서 단색 광원 | 683 (정확) | 99.9997% |
| 이상적인 단색 광원: 555 nm (공기 중) | 683.002[11] | 100% |
4. 1. 2. 암소시
사람의 눈이 느끼는 밝기는 파장마다 다르다. 단색광에 대한 시감 효과도는 '''분광 시감 효율''' (스펙트럼 발광 효능/spectral luminous efficacy영어)이라고 불린다.분광 방사속 }}에 대해
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}}
로 나타낼 때 가중치를 부여하는 함수 가 분광 시감 효율이다。
분광 시감 효율이 최대가 되는 파장의 시감 효율은 최대 시감 효율이라고 불린다。
명소시에서는 이고, 암소시에서는 이다。
주파수 540x1012 Hz 의 단색광의 시감 효율 }}는 국제 단위계 (SI)를 정의하는 정의 상수 중 하나로 위치하며, 그 값은 683 lm/W이다. 파장 555 nm는 주파수 540x1012 Hz와 거의 같기 때문에 실용상 ≈ ''K'' = 683 lm/W}}로 할 수 있다.
4. 2. 광원 발광 효율의 예시
효율(lm/W)효율