The Same Light for Less — Filament against LED
مصباحان في غرفة مظلمة تحت شرط واحد: على كليهما أن يعطي بالضبط الضوء الذي تطلبه. هذا يثبّت الخرج المفيد فلا يبقى للمقارنة إلا شيء واحد — ما الذي يجب أن يُغذّى به كل مصباح، وكم من ذلك ينتهي إلى تدفئة الغرفة بدلًا من إضاءتها. ومخططا سانكي فوقهما مرسومان بمقياس واحد مشترك، فتُقارَن أعراضهما بالعين.
كيف تستخدم هذه المحاكاة
- «الضوء المفيد الذي تريده» — المزلاق الوحيد، من 2 إلى 15 واط من الضوء. كلا المصباحين يعطيه، ولا يختلفان إلا في فاتورة الكهرباء
- اسحب في أي مكان من المشهد للنظر حول الغرفة
ما الذي تلاحظه
- سهما الضوء الأصفران يتقابلان في المنتصف بعرضين متطابقين — وهذا هو الشرط المثبَّت
- شريط الدخل البنفسجي تحت الفتيل يساوي أربعة أمثال عرض شريط LED، عند كل ضبط للمزلاق
- في الفتيل يكاد سهم الحرارة يكون الشريط كله؛ وفي LED هو النصيب الأصغر. اقرأ المخططين لا المصباحين
- درجة حرارة الزجاج بجوار كل مصباح تتبع الهدر لا الضوء: مصباح الفتيل أسخن من أن يُلمس وLED ليس كذلك، حتى وهما يضيئان الغرفة بالقدر نفسه
الفيزياء وراءها
أعطِ أيًّا من المصباحين 100 جول من الطاقة الكهربية. يحوّل الفتيل التنجستني نحو 10 جول ضوءًا مفيدًا ويبدّد الـ90 جول الباقية إلى الوسط المحيط، معظمها طاقة حرارية: η = 10٪. أما مصباح LED فيحوّل نحو 40 جول من الـ100 جول نفسها ضوءًا ويبدّد 60 جول: η = 40٪. اقلب المسألة — ثبّت الضوء بدل الدخل — فيحتاج الفتيل إلى أربعة أمثال الكهرباء، لأنه لا يحتفظ إلا بربع ما يُعطى له. اطلب 10 واط من الضوء تجد نفسك أمام مصباح 100 واط بجوار آخر 25 واط، وهي المقايضة نفسها التي أجرتها البيوت.