KM Beta

Světelná účinnost zdrojů světla (žárovky, kompaktní zářivky, výbojky a dalších)

Žárovka, úsporná žárovka a jiné zdroje z pohledu množství světla
Zveřejněno: 13. 1. 2008

Množství světla, které vydává zakoupená žárovka, zářivka, úsporná žárovka (přesněji kompaktní zářivka) nebo jakýkoliv jiný zdroj světla, se udává v jednotkách světelného toku lumenech (značka lm), řidčeji v kandelách (značka cd). Výrobci dnes zpravidla tento údaj uvádějí na obalu, např. pro obyčejnou žárovku 100 W udává výrobce PHILIPS světelný tok 1340 lm. Jen o málo nižší světelný tok 1230 lm, dáva úsporná žárovka s příkonem 21 W.

Světelná účinnost zdrojů světla (žárovky, kompaktní zářivky, výbojky a dalších)

Množství lumenů, které svítidlo vysílá, je právě to, co si kupujeme. Kdežto údaj ve wattech, který je na obale svítidla také uveden, udává, co za svícení budeme platit. Je zřejmé, že rozumnou snahou je pořídit požadované množství světla za co nejméně peněz, tedy spotřebované elektřiny. Budeme tedy hledat svítidlo či více svítidel, která budou dávat nejvíce lumenů na 1 watt elektrického příkonu.
Počet lumenů na jeden watt je důležitá veličina, která se jmenuje měrný světelný výkon a značí se P. Naopak, známe-li měrný světelný výkon a spotřebu světelného zdroje ve wattech, snadno - pouhým vynásobením obou číselných údajů - získáme tok světla v lumenech.

Měrný světelný výkon většiny světelných zdrojů ukazuje tabulka 1.

Měrný světelný výkon a
Světelná účinnost
P

(lm/W)
K (%)
Svíčka0,30,04
Žárovka wolframová, 5 W50,7
Žárovka wolframová, 40 W10,51,5
Žárovka wolframová, 60 W11,71,7
Žárovka wolframová, 100 W13,42,0
Halogenová žárovka křemenná243,5
Vysokoteplotní žárovka355,1
Kompaktní zářivka (úsporná žárovka) 5 - 24 W45 - 606,6 - 8,8
Zářivka trubicová50 - 1047 - 15,2
Výbojka metalhalogenidová10015
Výbojka vysokotlaká, sodíková15022
Výbojka nízkotlaká, sodíková18327
Svítidlo LED20 do 140do 20,5
denní světlo416,0

Tab. 1: Měrný světelný výkon P v lm/W a světelná účinnost K v % pro různé zdroje světla. Údaje pro wolfamové žárovky 60 W a 100 W odpovídají produkci značky PHILIPS (Polsko), která je běžně v našich obchodech. Známe-li energetický příkon zdroje ve W a vynásobíme jím měrný světelný výkon P v 2. sloupci, dostaneme celkový světelný tok zdroje v lm.

U některých zdrojů světla, speciálně "bodová" např. svídidla s reflektorem TWISTLINE (s diodami LED nebo halogenovými žárovkami), uvádějí výrobci místo měrného světelného výkonu svítivost v kandelách (cd). Měrný světelný výkon v lumenech získáme, když svítivost zdroje v cd vynásobíme prostorovým úhlem světelného kužele; tzn. číslem 2×π×(1-cos(α/2)), kde α je vrcholový úhel světelného kužele, do kterého zdroj svítí.

Následující tabulka umožňuje stanovit počet světelných zdrojů tak, abychom jimi pokryli optimální osvětlení pro požadovaný účel. Definice jednotek fotometrických jednotek kandela, lumen, lux, prostorový úhel atd. jsou uvedeny níže.

Světelný zdroj E (lx) I (W/m2)
Osvětlení v noci při úplňku2·10-13,08·10-4
Osvětlení k pohodlnému čtení500,074
Kancelářské osvětlení3000,44
Výborné osvětlení v místnosti7001,02
Sluneční světlo, hodinu před západem1 0001,47
Denní světlo, zataženo3 0004,41
Slunný den ve stínu stromu10 00014,7
Ostrý sluneční svit v poledne100 000147

Tab. 2: Některá typická osvětlení v luxech a související intenzity světelného toku I ve W/m2. Osvětlení v luxech (2. sloupec) získáme jako hodnotu intenzity světelného toku (3. sloupec) vynásobenou maximální světelnou účinností záření Km = 680 lm/W.

Základní pojmy, veličiny a jednotky z fotometrie

Prostorový úhel ω, jednotka steradián, značka sr: Prostorový úhel se měří podle plochy, kterou kužel omezující prostorový úhel vytíná z kulové plochy jednotkovým poloměrem z vrcholu úhlu. Velikost prostorového úhlu, který vytne z kulové plochy o poloměru r plochu vrchlíku A, je pak dána vztahem ω = A/r2. Plný prostorový úhel ω = 4πr2/r2 = 4π steradiánů (sr).

Svítivost L, jednotka kandela, značka cd: Svítivost je světelný tok, který vyzařuje bodový zdroj do prostorového úhlu 1 steradián. Jde o skalární veličinu. Jednotka svítivosti kandela je v soustavě SI základní fotometrickou jednotkou. Jedna kandela je rovna 1/60 kolmé svítivosti čtverečního centimetru černého tělesa při teplotě tuhnoucí platiny (1 772 °C) za tlaku 1,01325·105 Pa.

Světelný tok (někdy také světelný výkon) Φ, jednotka lumen, značka lm: Jeden lumen je světelný tok, vysílaný bodovým zdrojem do prostorového úhlu 1 steradián při svítivosti zdroje 1 cd. Světelný tok se vypočítá jako součin svítivosti a prostorového úhlu Φ, ve kterém světelný tok měříme, Φ = L·ω. Rozměr světelného toku je [Φ] = lm = cd·sr.

Pro teplotu tuhnoucí platiny (za podmínek z definice svítivosti) bylo na základě rozboru spektrální citlivosti lidského oka a z Planckova zákona spočteno, že tok viditelného světla, který definiční vzorek tuhnoucí platiny vyzařuje plochou 5,305·10-3 cm2 do (polo)prostoru nad ním, je v energetických jednotkách roven Fe = 0,00147 W. Velikost plošky byla záměrně zvolena tak, aby s ohledem na uvedené fotometrické definice byl její světelný tok právě Φ = 1 lm. Světelný tok lze vyjádřit jak v lumenech, tak ve wattech s převodní konstantou 1/Km = 0,00147 W/lm, resp. Km = 680 lm/W.

Měrný světelný výkon (angl. Overall luminous efficacy), značka P, jednotka lm/W je poměr světelného toku v lm k příslušnému zářivému toku ve W touž plochou pro libovolný zdroj světla.

Světelná účinnost záření (Overall luminous efficiency), značka K, bezrozměrné číslo je poměr světelného toku vyjádřeného ve W k příslušnému zářivému toku ve W touž plochou pro libovolný zdroj světla. Je v intervalu hodnot <0;1> a závisí na teplotě zdroje a pro chladné zdroje (teplota kolem 600 °C a níže) se blíží k nule. Platí tyto vztahy:

P = K · Km

Φ = K · Km · PE,

kde PE je elektrický příkon světelného zdroje ve W.
Měříme-li světelný tok v lumenech a výkon zářiče ve wattech, pak číslo Km představuje maximální světelnou účinnost záření; jeho převrácení hodnota -1/Km = 0,00147 W/lm – se proto nazývá minimální mechanický ekvivalent světla.

Osvětlení nebo osvětlenost E, jednotka lux, značka lx: Jeden lux je osvětlení 1 m2 plochy rovnoměrným světelným tokem o velikosti jednoho lumenu.

Kontakty:
Vega společnost s ručením omezeným
Akad. Heyrovského 1178, 500 03 Hradec Králové 3
Tel.: +420 495 518 802
E-mail: vega (zavináč) vega (tečka) cz
http://www.vega.cz
(aktualizace kontaktu: 30. 11. -1)
Autor: Redakční kolektiv
Fotografie: Archiv firmy

Diskuze k článku

počet příspěvků: 2, poslední 01.08.2015 12:17, vstoupit do diskuze

Více článků

Požární světlovod SUNIZER PYRO

Požární světlovod SUNIZER PYRO

Existuje celá řada běžných systémů požární ochrany, jako jsou např. požární okna, dveře, požární SDK podhledy. Cíle jejich využití jsou však pořád…
celý článek

Liniové LED osvětlení pro interiér a exteriér

Liniové LED osvětlení pro interiér a exteriér

Potřebujete vyřešit specifické přání s osvětlením interiéru či exteriéru Vašich zákazníků? Řešení Vám nabízí liniové LED osvětlení Wireli. Naše LED…
celý článek

LED osvětlení Wireli

LED osvětlení Wireli

Potřebujete vyřešit specifický problém s osvětlením interiéru či exteriéru Vašich zákazníků? Řešení Vám nabízí LED osvětlení Wireli. Naše LED…
celý článek

Podlahové rozvody OBO Bettermann

Podlahové rozvody OBO Bettermann

Současné stavby přinášejí specifické požadavky na uložení technologických rozvodů, které migrují díky tomu stále častěji do nejrůznějších stavebních…
celý článek

Stránky stavebnictvi3000.cz používají cookies. Používáním webu s tím vyjadřujete souhlas. (beru na vědomí)