6)エネルギーとしての光


光エネルギー(Light Energy)

光は波としての性質 [波動性] 、粒子としての性質 [粒子性] を合わせ持ちます
エネルギーとしての性質は粒子性によって説明され、
1つの光子(photon)のエネルギーEは、プランク定数(比例定数)をhとするとその周波数νに比例します

  E=hν
   =h・(c/λ)

E_1つの光子のエネルギー
h_プランク定数(6.626-34 Js)
ν_周波数
c_光の速度
λ_波長

プランク定数を電子ボルト(eV)に換算すると

  h=6.626-34 (Js)/1.602-19
   =4.136-15 eVs

1 eV=1.602-19 Js

波長λの単位を nm とすると、1(eV)は

  1(ev)=4.136-15・c
      =1240/λ

発光効率(Luminous Efficacy)

発光効率は単位エネルギー当たりどの程度の光が取り出せるかを示す割合(ランプ効率と記載される場合もあります)
単位は lm/ W(ルーメン/ワット)

発光効率は標準比視感度含む値
波長550 nmで発光効率が100%とき、1Wは683 lmの光束
白色の場合は比視感度の低い青と赤を含むので、500~600 lm程度が発光効率100%に相当

黄色蛍光体(YAG)を使用した疑似白色LEDの場合、発光効率 200 lm/ W以上のランプが開発されていて、
ちなみに白熱電球の場合15 lm/ Wなので、それから見ると最近のLEDは1桁以上発光効率が高いことになります

太陽光発電(Solar Power Generation)

太陽光の入射角がゼロ度の時、太陽からの光のエネルギーは1 m2当たり1.37 kW(この値を太陽定数と言います)
この内、大気の反射・吸収が20%程度あり、晴天時には約1 kW/ m2の光エネルギーが地表に照射されます

※ 20 m x 20 mのソーラーパネルを設置するとどの程度の電力が賄えるか?
  ソーラパネルの発電効率は現在約20%、緯度と太陽が当たる時間を考慮し日照時間を20%/日と仮定すると
  月当たり [1 kW・hr/ m2 x (20 x 20 m) x 0.2 x 0.2(/日) x 30(日) =480 kW・hr/ 月]
  国内の各家庭の月当たり消費電力平均値は400~600 kW・ hrなので、電力自給自足ができそうです

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