بازدهی نوری چیست و چه تفاوتی با اثربخشی نوری دارد؟
بازدهی نوری (luminous efficiency) مفهومی است که در بین فاکتورهای مختلف در انتخاب چراغ روشنایی خیلی کمتر شناخته شده ولی یکی از فاکتورهای بسیار مهم و اساسی است. حتما بارها به این مورد برخورد کرده‌اید که دو منبع یا چراغ روشنایی، خروجی نوری متفاوتی دارند و برایتان سؤال شده که دلیل آن چیست؟
به طور کلی وقتی چراغ یا منبع نوری انتخاب می‌کنیم معمولا به مواردی مثل توان، شارنوری یا دمای رنگ دقت می‌کنیم. اما فاکتورهای دیگری هم مثل بازدهی نوری هستند که اهمیت بسیار زیادی دارند ولی کمتر در مورد آنها صحبت شده است. از طرفی اغلب بازدهی نوری با کارایی یا اثربخشی نوری (luminous efficacy) اشتباه گرفته می‌شود. در ادامه قصد داریم به تعریف هر دو پارامتر بپردازیم و نحوه محاسبه و عوامل مؤثر بر هر کدام را در بررسی کنیم.
بازدهی نوری چیست؟
بازدهی نوری به مقدار شارنوری تولید شده توسط یک منبع نور نسبت به مقدار شارنوری ساطع شده واقعی گفته می‌شود. یعنی یک منبع نوری چقدر توان تولید نور دارد و در عمل چه مقدار تولید می‌کند. اما:
کارایی یا اثربخشی نوری چیست؟
کارایی یا اثربخشی نوری ارتباط مستقیم با شارنوری تولید شده توسط یک منبع نوری و میزان انرژی الکتریسیته مصرف شده دارد.
بازدهی نوری و کارایی نوری چطور محاسبه می‌شود؟
طبق تعریف گفتیم بازدهی نوری ارتباط بین شارنوری ساطع شده به شکل تابش نوری و انرژی الکتریسیته مصرف شده است بنابراین فرمول بازدهی یا کارایی نوری به شکل زیر است:
شارنوری (واحد لومن) تقسیم بر انرژی مصرف شده (واحد وات) = بازدهی یا کارایی نوری
بنابراین واحد این دو فاکتور معادل لومن بر وات است.
فرض کنیم منبع نوری ما 500 لومن با انرژی الکتریسیته 10 وات تولید می‌کند. طبق فرمول، کارایی نوری این منبع نور، معادل 50 لومن بر وات است.
از سمتی هم فرض کنیم لامپ 10 واتی دارید که ظرفیت تولید یا ساطع کردن اشعه نوری 100 لومنی دارد در این مورد هم بازدهی نوری 100 لومن بر وات است و بنابراین نسبت به کارایی نوری گزینه بسیار بهتری است چون درخشندگی یا روشنایی دریافتی ما با همان توان مصرفی بیشتر خواهد بود.
چه عواملی روی بازدهی نوری اثرگذار هستند یا آن را تغییر می‌دهند؟
بازدهی نوری رابطه‌ای فراتر از ارتباط بین شارنوری و توان مصرفی منبع نوری است. در واقع مقدار بازدهی نوری برحسب درصد بوده و عوامل زیر در محاسبه آن در نظر گرفته می‌شوند:
دمای داخلی سیستم
هر چقدر دمای کاری منبع نور کمتر باشد، بازدهی نوری بهتر خواهد بود. با در نظر گرفتن این فاکتور، کیفیت و فرم هیت سینک و محل قرارگیری و ظرفیت خنک‌سازی هیت سینک تعیین می‌شود.
اجزای نوری
بازتابنده‌ها و اجزای نوری یک چراغ، لومن‌های نوری ساطع شده را جذب کرده و تغییر مسیر می‌دهند. بنابراین این اجزای نور و بازتابنده‌ها مقدار خروجی نور از چراغ را کاهش می‌دهند.
دیفیوزرها
بسته به اینکه متریال و نوع دیفیوزر چیست، دیفیوزرها میزان یا درصد شارنوری را به شدت کاهش می‌دهند که میزان بازدهی نوری کلی سیستم را تحت تأثیر قرار می‌دهند.
CRI
هر چقدر شاخص رندر کردن رنگ چراغ بیشتر باشد، بازدهی نوری کمتر خواهد شد.
دمای رنگ
دمای رنگ گرم یا بالا میزان اثربخشی یا کارایی نوری را کاهش می‌دهند که این میزان نسبت به اثری که دمای رنگ پایین می‌گذارد بیشتر است. دلیل این رخداد این است که دمای رنگ بالا برای رسیدن به دمای مطلوب برحسب کلوین به کامپاندهای بیشتری نیاز دارد.
منبع تغذیه
در برخی منابع نوری، نوع منبع تغذیه هم بر روی بازدهی کلی نوری چراغ مورد استفاده تأثیر می‌گذارد.
کنترل‌های نورپردازی
با کمک کنترل‌های نورپردازی مثل دیمرها می‌توان مصرف برق را به شدت بهبود بخشید که به نوبه خود روی بازدهی نوری اثر مثبت دارد.
اهمیت توجه به بازدهی نوری چیست؟
توجه به بازدهی نوری چه اهمیتی دارد؟ موارد زیر تنها بخشی از مزایای توجه ویژه داشتن به بازدهی نوری است:
بهینه شدن مصرف انرژی
با افزایش بازدهی نوری، میزان مصرف انرژی الکتریسیته در تولید نور کاهش پیدا خواهد کرد بنابراین هزینه قبض برق به شدت کاهش پیدا کرده و اثرات زیست محیطی آن کاهش می‌یابد.
عملکرد نورپردازی
هر چقدر بازدهی نوری بهینه‌تر باشد، میزان درخشندگی و راحتی چشم در سیستم روشنایی بهبود پیدا خواهد کرد.
هزینه‌های عملکردی تولید روشنایی
هر چقدر مصرف انرژی به واسطه بهینه شدن بازدهی نور کمتر شود، هزینه‌های عملکردی و تعمیراتی کمتر خواهد شد.
مقایسه بازدهی نوری لامپ‌های رشته‌ای، CFL و چراغ‌های LED
میزان وات یا توان مصرفی چراغ‌های نوری عامل کافی و مناسب برای تعیین عملکرد یا پرفورمنس آنها نیست چون بازدهی نوری فقط به توان مصرفی وابسته نیست. در عوض، هدف از طراحی هر منبع نوری این است که با توان مصرفی کمتر، عملکرد بهتر و بازدهی نوری بیشتری داشته باشد. در ادامه چراغ‌های مختلف را از لحاظ بازدهی نوری با یکدیگر مقایسه کرده‌ایم:
چراغ‌های ال ای دی (LED)
بازدهی نوری چراغ‌های ال ای دی در بالاترین سطح ممکن است و حتی هزینه‌های برق مصرفی هم در LEDها کمتر است. معمولا هر ال ای دی با کیفیت تا 15 سال عمر خواهد کرد و با وجود داشتن درخشندگی بالاتر، هزینه برق مصرفی را کاهش می‌دهد. با اینکه هزینه خرید اولیه این نوع چراغ‌ها بالاتر است اما در دراز مدت با کاهش هزینه برق مصرفی کاملا جبران خواهد شد.
چراغ‌های CFL
چراغ‌های CFL بازدهی نوری مشابه با چراغ‌های ال ای دی ندارند. این نوع چراغ‌ها انرژی بیشتری مصرف می‌کنند و هزینه‌های کارکردی بیشتری هم دارند. عیب دیگر چراغ‌های CFL علاوه بر بازدهی نوری کمتر، طول عمر پایین‌تر (8000 ساعت در مقایسه با 25000 ساعت در LED) است بنابراین باید در طی مدت مصرف، بیشتر تعویض کنید. با این حال بازدهی نوری و عملکرد چراغ CFL در مقایسه با لامپ‌های رشته‌ای کمتر است و هزینه خرید اولیه کمتری هم نسبت به چراغ‌های LED دارد.
لامپ‌های رشته‌ای
لامپ‌های رشته‌ای از لحاظ بازدهی نوری و عملکرد کلی در بدترین حالت ممکن قرار دارند. ارزان‌ترین لامپ، رشته‌ای است ولی بدترین و پایین‌ترین بازدهی نوری هم دارند ضمن اینکه عمر مفید آنها هم در بهترین حالت 1200 ساعت است. بنابراین بارها و بارها باید لامپ رشته‌ای را تعویض کرد.
در جدول زیر مقایسه کاملی از این نوع چراغ‌ها را مشاهده می‌کنید:
بازدهی نوری در محصولات شب تاب
شرکت شب‌تاب برقعی در تمامی محصولات خود، بازدهی نوری را دستور کار خود قرار داده است. در اولین قدم برای تمامی محصولات خود ماژول ال ای دی قرار داده‌ایم و سپس کیفیت ساخت را به حداکثر رسانده‌ایم تا بیشترین بازدهی نوری را داشته باشند. به همین دلیل با کمترین میزان مصرف برق، بیشترین درخشندگی نوری را دارند. برای مطالعه بیشتر در خصوص اینکه درخشندگی چیست کافیست مطلب جامعی که در این رابطه نوشته شده را مطالعه کنید.