بازده تبدیل انرژی (η) نسبت بین خروجی مفید یک ماشین تبدیل انرژی و ورودی آن در شرایط انرژی است. ورودی و نیز خروجی مفید ممکن است از مواد شیمیایی، برق، کار مکانیکی، نور (تابش) یا گرما باشد.
بازدهی تبدیل انرژی به عامل سودمندی خروجی بستگی دارد. تمام یا بخشی از گرمای تولید شده از سوختن سوخت، ممکن است خروجی به هدر رفته و در نتیجه، عاملی غیر مفید باشد. اگر مثلا “کار”، خروجی مورد نظر از یک چرخه ترمودینامیکی باشد.
مبدل انرژی نمونه ای از یک تبدیل انرژی است. به عنوان مثال یک لامپ به مقوله مبدل انرژی وارد می شود.
اگرچه تعریف بازده تبدیل انرژی شامل مفهوم سودمندی است اما این بازده به عنوان یک اصطلاح تکنیکی یا فیزیکی در نظر گرفته می شود.
هدف یا ماموریت شامل اثربخشی و کارآیی است.
به طور کلی، بازده تبدیل انرژی یک عدد بدون واحد از صفر تا یک، یا از صفر تا ١٠٠ درصد است. بهره وری ممکن نیست از صد درصد تجاوز کند، برای مثال “یک ماشین با حرکت دائمی”.
با این حال از دیگر نمونه های اثربخشی که می تواند بیش از مقدار یک باشد، می توان به پمپ های گرما و دیگر دستگاه هایی که گرما را جابجا می کنند (نه اینکه بیهوده تولید گرما کنند)، اشاره کرد.
هنگام صحبت در مورد کارایی موتور های حرارتی و نیروگاه ها باید این مطالب را بیان کرد: “HHV” (بعنوان مثال ارزش گرمایش ناخالص، و غیره) یا “LCV” (بعنوان مثال ارزش خالص حرارت) و اینکه آیا تولید ناخالص (در پایانه های ژنراتور) یا مقدار خالص خروجی (در حصار نیروگاه) در نظر گرفته شده است یا خیر.
این دو جداگانه هستند اما هر دو باید بیان شوند. عدم انجام این کار موجب سردرگمی بی پایان مخاطب می شود.
در اروپا مقدار انرژی قابل استفاده سوخت معمولا با استفاده از مقدار ارزش گرمایش پایین تر (LHV) این سوخت محاسبه می شود، در تعریف آن فرض می شود که بخار آب تولید شده در هنگام احتراق سوخت (اکسیداسیون) به حالت گازی باقی می ماند و به حالت مایع تبدیل نمی شود.
بنابراین حرارت پنهان تبخیر آن آب قابل استفاده نیست. با استفاده از “مقدار گرمایش پایین تر”، یک دیگ بخار تغذیه می تواند یک “بازده گرما” را در بیش از صد درصد به دست آورد (این موضوع، قانون اول ترمودینامیک را نقص نمی کند تا زمانی که قانون “مقدار گرمایش پایین تر” درک شود، اما طبیعی است که تا حدودی باعث سردرگمی شود).
این به این دلیل است که دستگاه بخشی از حرارت تبخیر را بازیابی می کند که در تعریف ارزش حرارت پایین تر سوخت نیست.
در ایالات متحده آمریکا و کشور های دیگر، از مفهوم مقدار گرمایش بالاتر (HHV) استفاده می شود که شامل گرمای پنهان برای تجمع بخار آب، و در نتیجه دستیابی به حداکثر بازده صد درصدی ترمودینامیکی با استفاده از قانون مقدار گرمایش بالاتر میسر نیست.
بر خلاف اثربخشی که یک واحد اندازه گیری است، کارایی یک عدد واحد بدون علامت و بدون واحد به صورت یک عدد درصدی بیان می شود، و تنها نیاز به واحد های ورودی و خروجی از یک نوع دارد.
بنابراین، کارایی روشنایی یک منبع نور، درصد اثربخشی نور در یک طول موج خاص است. مقدار انرژی که توسط یک فوتون از نور بوجود می آید با طول موج آن تعیین می شود.
در لومن، این انرژی با حساسیت چشم به طول موج انتخاب شده بیان می شود. به عنوان مثال، نشانگر لیزری سبز می تواند بیش از سی برابر روشنایی ظاهری بیشتر از یک نشانگر قرمز از همان خروجی قدرت را داشته باشد.
در ۵۵۵ نانومتر در طول موج، یک وات انرژی شعاعی معادل ۶٨۵ لومن است. در نتیجه یک منبع نور تک رنگ در این طول موج با کارایی درخشان ۶٨۵ lm/w و اثر بخشی روشنایی صد درصدی است.
حداکثر میزان اثر بخشی برای طول موج در هر دو طرف ۵۵۵ نانومتر کاهش می یابد. به عنوان مثال، لامپ های سدیم کم فشار، نور تک رنگ را در ۵٨٩ نانومتر تولید می کنند که دارای اثر بخشی روشنایی ٢٠٠lm/w است که بیشتر از اثر بخشی هر لامپ دیگری است.
حداکثر اثر بخشی نظری که در آن طول موج برابر ۵٢۵lm/w است، لامپ دارای کارایی روشنایی ١/٣٨ درصد است.
محاسبات در راستای کارایی روشنایی برای لامپ هایی که نور سفید یا مخلوطی از خطوط طیفی را تولید می کنند پیچیده تر می شوند.
لامپ های فلورسنت دارای اثر بخشی بهتری نسبت به لامپ های سدیم کم فشار هستند، اما تنها دارای نیمی از اثر بخشی نورانی lm/w ١٠٠ می باشند.
بنابراین اثر بخشی نورانی فلورسنت پایین تر از اثر بخشی لامپ های سدیم کم فشار است. یک چراغ زنون دارای اثر بخشی معمولی پنجاه تا هفتاد درصد است که بیش از سایر انواع روشنایی ها می باشد.
از آنجا که چراغ زنون مقدار زیادی از اشعه مادون قرمز و ماوراء بنفش را منتشر می کند، تنها بخشی از انرژی خروجی آن توسط چشم استفاده می شود.
اثر بخشی روشنایی معمولا حدود lm/w ۵٠ است. با این حال، تمام برنامه های کاربردی برای نورپردازی شامل چشم انسان نبوده و محدود به طول موج های قابل مشاهده نیستند، به عنوان مثال برای روشنایی در لیزر پمپاژ میزان اثربخشی به چشم انسان مرتبط نیست.