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Cos'è l'efficacia luminosa ?

L’efficacia luminosa è una proprietà delle sorgenti luminose, che indica quale porzione della radiazione elettromagnetica emessa è utilizzabile per la visione umana. È il rapporto tra il flusso luminoso emesso e il flusso radiante. L'efficacia luminosa è correlata all'efficienza complessiva di una sorgente luminosa per l'illuminazione, ma l’efficienza luminosa complessiva dipende anche da quanta energia in ingresso viene convertita in onde elettromagnetiche (se visibile o meno).

L'efficacia luminosa descrive l'efficacia di una lampada. Si esprime come il rapporto tra il flusso luminoso emesso in lumen e la potenza utilizzata in watt. Il valore massimo teoricamente raggiungibile presupponendo una conversione completa dell'energia a 555 nm sarebbe 683 lm/W. Le efficienze luminose effettivamente raggiungibili variano a seconda della lampada,
L'efficacia luminosa misura la frazione di potenza elettromagnetica utile per l'illuminazione. Si ottiene dividendo il flusso luminoso per il flusso radiante. La luce con lunghezze d'onda esterne allo spettro visibile non contribuisce affatto all'efficacia, perché il flusso luminoso di tale luce è zero. Le lunghezze d’onda vicine al picco della risposta dell’occhio contribuiscono in modo più forte di quelle vicine ai bordi.

In SI, l'efficienza luminosa ha unità di lumen per watt (lm/W). L'efficacia luminosa fotopica ha un valore massimo possibile di 683 lm/W, per il caso di luce monocromatica ad una lunghezza d'onda di 555 nm (verde). L'efficacia luminosa scotopica raggiunge il massimo 1700 lm/W per luce a banda stretta di lunghezza d'onda 507 nm.

In alcuni altri sistemi di unità, il flusso luminoso ha le stesse unità del flusso radiante. L'efficacia luminosa è quindi adimensionale. In questo caso, spesso viene invece chiamata efficienza luminosa o coefficiente luminoso e può essere espressa in percentuale. Per esempio, è consuetudine esprimere l'efficienza luminosa in unità dove si ottiene la massima efficacia possibile, 683 lm/W, corrisponde ad un rendimento di 100%. La distinzione tra efficacia ed efficienza non è sempre mantenuta attentamente nelle fonti pubblicate, quindi non è raro vedere “efficienze” espresse in lumen per watt, o “efficacia” espressa in percentuale.

Efficienza luminosa
Le sorgenti luminose artificiali vengono solitamente valutate in termini di efficienza luminosa di una sorgente, talvolta chiamata anche efficienza luminosa complessiva. È il rapporto tra il flusso luminoso totale emesso da un apparecchio e la potenza totale assorbita (elettrico, ecc.) consuma. A volte viene anche definita efficacia luminosa della presa a muro o semplicemente efficacia della presa a muro. L'efficacia luminosa complessiva è una misura dell'efficienza del dispositivo con l'uscita regolata per tenere conto della curva di risposta spettrale (la “funzione luminosità”). Quando espresso in forma adimensionale (Per esempio, come frazione della massima efficienza luminosa possibile), questo valore può essere chiamato efficienza luminosa complessiva, efficienza luminosa della presa a muro, o semplicemente l'efficienza luminosa.

La differenza principale tra l'efficacia luminosa della radiazione e l'efficacia luminosa di una sorgente è che quest'ultima tiene conto dell'energia in ingresso che viene persa sotto forma di calore o che esce altrimenti dalla sorgente come qualcosa di diverso dalla radiazione elettromagnetica.. L'efficacia luminosa della radiazione è una proprietà della radiazione emessa da una sorgente. L'efficacia luminosa di una sorgente è una proprietà della sorgente nel suo insieme.

La tabella seguente elenca l'efficacia luminosa di una sorgente e l'efficienza per varie sorgenti luminose:

Categoria

Tipo

Complessivamente
efficacia luminosa (lm/W)

Complessivamente
efficienza luminosa

Combustione candela 0.3 0.04%
mantello gassoso 1–2 0.15–0,3%
Incandescente 100–200 W a incandescenza al tungsteno (220 V) 13.8–15.2 2.0–2,2%
100-Alogena in vetro tungsteno da 200-500 W (220 V) 16.7–17,6–19,8 2.4–2,6–2,9%
5–40–100 W a incandescenza al tungsteno (120 V) 5–12,6–17,5 0.7–1,8–2,6%
2.6 Lampada alogena in vetro al tungsteno (5.2 V) 19.2 2.8%
alogeno al quarzo tungsteno (12–24 V) 24 3.5%
lampade fotografiche e di proiezione 35 5.1%
Diodo emettitore di luce LED bianco (crudo, senza alimentatore) 4.5–150 0.66–22,0%
4.1 Lampada da W LED con base a vite (120 V) 58.5–82,9 8.6–12,1%
6.9 Lampada da W LED con base a vite (120 V) 55.1–81,9 8.1–12,0%
7 W LED PAR20 (120 V) 28.6 4.2%
8.7 Lampada da W LED con base a vite (120 V) 69.0–93,1 10.1–13,6%
Lampada ad arco lampada ad arco allo xeno 30–50 4.4–7,3%
lampada ad arco al mercurio-xeno 50–55 7.3–8,0%
Fluorescente Tubo T12 con alimentatore magnetico 60 9%
9–Fluorescenza compatta da 32 W 46–75 8–11,45%
Tubo T8 con alimentatore elettronico 80–100 12–15%
Tubo T5 70–104.2 10–15,63%
Scarica di gas 1400 Lampada allo zolfo W 100 15%
lampada ad alogenuri metallici 65–115 9.5–17%
lampada al sodio ad alta pressione 85–150 12–22%
lampada al sodio a bassa pressione 100–200 15–29%
Fonti ideali Troncato 5800 K corpo nero 251 37%
Luce verde a 555 nm (massimo LER possibile) 683.002 100%

 

Unità fotometriche SI

Quantità

Simbolo

Unità SI

Abbr.

Note

Energia luminosa

Qv

lume secondo

lom·s

le unità sono talvolta chiamate talbot

Flusso luminoso

F

lume (= cd·sr)

lm

chiamato anche potere luminoso

Intensità luminosa

IOv

candela (= cap/sr)

CD

un'unità base SI

Luminanza

lv

candele per metro quadrato

cd/m2

le unità sono talvolta chiamate “lendini”

Illuminamento

Ev

lux (= ml/m2)

lx

Utilizzato per la luce incidente su una superficie

Emittanza luminosa

Mv

lux (= ml/m2)

lx

Utilizzato per la luce emessa da una superficie

Efficacia luminosa

lumen per watt

lm/W

rapporto tra flusso luminoso e flusso radiante

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