Műszaki Optika 2. előadás Dr. Nagy Balázs Vince D428 nagyb@mogi.bme.hu
Izzólámpa és fénycső 30,0 25,0 20,0 15,0 10,0 5,0 0,0 350 400 450 500 550 600 650 700 750 2
Fényforrások csoportosítása Fényforrások Hőmérsékleti sugárzók (izzólámpák) Kisüléses fényforrások Félvezető-alapú fényforrások LED-ek hagyományos kisnyomású halogén fénycső indukciós lámpa kisnyomású nátriumlámpa hagyományos kompakt nagynyomású higanylámpa fémhalogén lámpa nagynyomású nátriumlámpa xenon lámpa
X l (l) 100 80 60 40 20 Spektrális teljesítményeloszlás [%] 0 l [nm]
X l (l) Spektrális teljesítmény-eloszlás X m X dx(l) l dx ( l) dl SPEKTRÁLIS SŰRŰSÉG - X l pl : W m ; lx X l (l) m ; lm m l dl l [nm]
Spektrális emisszió
Hg low p 185 253,7 Hi p 365 405/408 436 546 577/579
CMH 8
CMH, Na 9
LED
LED A jelenlegi LED-ekkel lefedett spektrum 55,00 50,00 45,00 40,00 intenzitás [Cd/m 2 ] 35,00 30,00 25,00 20,00 15,00 10,00 5,00 0,00 380 400 420 440 460 480 500 520 540 560 580 600 620 640 660 680 700 720 740 760 780 hullámhossz [nm] 11
Fehér LED 12
LED RGB
LED luminous efficiency Varies with colour White: 150 lm/w (303 chip) 14
Spektrális reflexió/transzmisszió 0,8 0,7 0,6 TC S06 0,5 0,4 0,3 TC S08 0,2 0,1 0 350 450 550 650 750 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 VS1 VS5 0,2 0,1 0 380 480 580 680 780
Spektrális érzékenység
Spektrális érzékenység Protos (red, L) Deuteros (green, M) Tritos (blue, S) Trichromatic vision
Energetikai optika, fotometria dφ e dλ V(λ) Φ v =K m dφ e dλ V λ dλ K m =680 lm W λ
Radiometria - Fotometria V(l) V (l)
Fényáram RADIOMETRIA Sugárzott teljesítmény (F e ; F ; P) Sugárzás formájábban kibocsátott, áteresztett vagy felfogott teljesítmény [W] FOTOMETRIA F e Fényáram V(l) (F (v) ; F) lumen [lm] F
Fényáram a sugárzott teljesítmény spektrális eloszlása K m = 683 lm/w
Fényáram 1 lumen (lm): Az a fényáram, amelyet az 1 cd fényerősségű, minden irányban egyenletesen sugárzó, pontszerű fényforrás 1 sr térszögbe sugároz.
Térszög - sr da r d d = da/r 2 P
Fényerősség 1 kandela (cd): SI mértékegységrendszer független alapegysége. Annak az 540x10 12 Hz (l = ~555 nm) frekvenciájú monokromatikus sugárzást kibocsátó fényforrásnak adott irányban kibocsátott fényerőssége, amelynek sugárerőssége ebben az irányban 1/683 W/sr
Fényerősség RADIOMETRIA Sugárerősség (I e ; I) FOTOMETRIA Fényerősség (I (v) ; I) I e d df e I df d W sr lm sr kandela [cd]
Fényerősség df I d df d
Fényenergia RADIOMETRIA Sugárzott energia Q e FOTOMETRIA Fényenergia (Q e ; Q) (Q (v) ; Q) t 2 F t 1 e dt Q 2 [J ; Wh] [lmh] t F dt t 1
Megvilágítás RADIOMETRIA Besugárzott felületi teljesítmény (E e ; E) FOTOMETRIA Megvilágítás (E (v) ; E) E e df da e E df da W 2 m lm 2 m lux [lx]
Megvilágítás df da
Fénysűrűség RADIOMETRIA Sugársűrűség (L e ; L) FOTOMETRIA Fénysűrűség (L (v) ; L) L e da di e cos L da di cos W cd m 2 sr m 2
Fénysűrűség df da da d di
Megvilágítás Fénysűrűség I d df L di da cos de L d cos
Összefoglalás Radiometriai mennyiség egység Fotometriai mennyiség egység Sugárzott teljesítmény Φ e W Fényáram, Φ lm Sugárzott energia Q e W.s Fényenergia, Q lm.s Sugárerősség I e W.sr -1 Fényerősség, I cd = lm sr -1 Sugársűrűség L e Wm -2 sr - 1 Fénysűrűség, L cd m -2 Besugárzott felületi teljesítmény E e Wm -2 Megvilágítás, E lx = lm m -2 Kisugárzott felületi teljesítmény Wm -2 Kisugárzott felületi fényáram, M e M lm m -2
Összefoglalás di L fénysűrűség da cd/m 2 F fényáram lm d I fényerősség d/d cd P A P pontot körülvevő területelem, da Megvilágítás E df da
Fotometriai mennyiségek Photometric dimension Fotometriai mennyiség Egység Luminous flux Fényáram, Φ lm Luminous energy Fényenergia, Q lm.s Luminous intensity Fényerősség, I cd = lm sr -1 Luminance Fénysűrűség, L cd m -2 Illuminance Megvilágítás, E lx = lm m -2 Irradiance Kisugárzott felületi fényáram, M lm m -2
Fényforrások jellemzői GAZDASÁGOSSÁG Fényhasznosítás Élettartam FÉNYMINŐSÉG Színhőmérséklet (T C ) Színvisszaadás (R a )
Fényforrások jellemzői Fényhasznosítás
Sugárzási hatásfok F e ( l ) d l s F P e d l I V
Fényhatásfok f F F e K max 780 380 F F d e e d ( ( l l l l ) ) V ( d l l ) d l fotopos látás esetén (l = 555nm): K max = 683 lm/w
Fényhasznosítás f s F P K 780 Fe( l) max ) dl 380 I V V ( l dl lm W
Fényhasznosítás Fényforrás Edison első izzója W-szálas izzó Fényhasznosítás 1,4 lm / W 8-20 lm / W Halogén izzó 15 30 lm / W Fénycső 40 90 lm / W Hg gőz lámpa 50 60 lm / W Fémhalogén lámpa 80 130 lm / W Nagy p Na lámpa 100 140 lm / W
Példa - hatásfok 100W-os normál izzó sugárzási fény P P P P össz. kisugárzott felvettelektromos látható össz. kisugárzott 6830,8 0,025 0,8 0,025 13,66 lm W
Fényforrások jellemzői Élettartam
Empirikus kiégési jelleggörbe
Élettartam definíciók Egyedi élettartam Átlagos élettartam Névleges élettartam Garantált élettartam Prognosztizált élettartam
https://www.youtube.com/watch?v=0gagwbseus8