Descrierea detaliată a fluxului luminos al lămpilor LED
Atunci când proiectați sisteme de iluminat pentru spații, este necesar să vă ghidați după anumite valori pentru a unifica procedurile de calcul. Aceleași valori universale sunt necesare pentru consumatorii obișnuiți pentru a naviga în diferite tipuri de surse de lumină. Multă vreme, pentru lămpile cu incandescență, această valoare a fost de un watt de energie electrică consumată. Dar aceste dispozitive ies de pe scenă, așa că trebuie găsit altceva.
Ce este fluxul luminos
De fapt, pentru a calcula iluminarea, proiectanții au folosit anterior o altă valoare - candela (lumânare), care are și o corespondență directă cu wații consumați de o lampă incandescentă. În literatura tehnică de la începutul celei de-a doua jumătate a secolului trecut, se pot întâlni expresiile „lampă cu o mie de lumânări”, etc. Luminanța în candela se referă la puterea luminii în wați emisă într-o anumită direcție. Ca o asociere vizuală, o astfel de luminozitate este asigurată de o lumânare obișnuită de parafină sau stearina care arde. De aici și numele.Această abordare oferă o reprezentare vizuală a luminozității ca număr de lumânări aprinse.
Important! Wații utilizați pentru a calcula candela nu sunt legați de puterea electrică - sursa de lumină poate să nu fie electrică (aceeași lumânare).
Există o definiție pentru conceptul de flux luminos - puterea energiei radiației, care este estimată prin senzația de lumină. Sau numărul de fotoni emiși pe unitatea de timp. Matematic, arată astfel: dacă o sursă punctiformă cu o forță de 1 candela radiază un flux într-un unghi solid egal cu un steradian, atunci creează un flux luminos de 1 lumen (lm).
Conceptul de steradian are nevoie de clarificare. Pentru a reprezenta un unghi solid de 1 sr, trebuie să luați un con cu un vârf în centrul unei sfere cu raza R, care decupează o zonă de pe suprafața sferei egală cu R.2 . Unghiul de deschidere al unui astfel de con este de aproximativ 65 de grade.
Dacă o sursă de lumină punctuală de 1 candela, care radiază egal în toate direcțiile, este plasată într-o sferă cu o rază de 1 m, atunci se va crea iluminare egală cu 1 lux (lx) pe suprafața sa interioară. Această valoare este utilizată pentru a seta normele de iluminare. Deci, pentru diferite premise, conform SNiP, trebuie îndeplinite următoarele condiții:
- sălile de clasă ale școlilor secundare - 500 lux;
- public universitar - 400 lux;
- săli de sport - 200 lx.
Standardele de iluminare sunt stabilite și pentru alte încăperi.
Dacă un flux luminos de 1 lm cade pe 1 mp. suprafață, creează o iluminare de 1 lux. De aici relația dintre lumen și lux: 1 lux = 1 lm/mp. De exemplu, pentru a asigura o iluminare suficientă într-un auditoriu cu o suprafață de 100 de metri pătrați, este necesar un flux luminos de 40.000 de lumeni.De asemenea, trebuie luat în considerare faptul că iluminarea scade proporțional cu pătratul distanței de la sursa de lumină, așadar Înălțimea suspensiei lămpii este importantă.
Principiul de funcționare
Pentru a înțelege comoditatea utilizării tuturor acestor cantități, este necesar să se ia în considerare direcția de emisie a LED-ului și conceptele aferente.
Designul diodei emițătoare de lumină este astfel încât să nu trimită lumină uniform în toate direcțiile - emisfera inferioară este acoperită de substrat, iar designul lentilei este astfel încât să nu furnizeze radiații uniforme în emisfera superioară. Ca urmare, fluxul luminos principal este concentrat în direcția superioară și slăbește spre periferia conului de lumină. La un anumit unghi de vedere, intensitatea strălucirii este redusă la jumătate, iar când se ajunge la un unghi și mai mare, lumina devine invizibilă. Primul unghi (bac) se numește unghi de jumătate de luminozitate, iar al doilea (fah) se numește unghi de luminozitate completă.
Aceleași puncte se aplică și pentru LED-ul cu fosfor. Acolo, unghiul de radiație este limitat de substrat și de unghiul de cea mai mare activitate a radiației inițiale a joncțiunii p-n. Trebuie înțeles că este imposibil să se determine cu exactitate aceste unghiuri cu ajutorul ochiului - sunt necesare dispozitive speciale. Dar puteți compara vizual două LED-uri - care au un unghi de deschidere mai mare.
Putere luminoasă a lămpilor LED
Puterea de lumină a lămpilor LED nu depinde de gradul de încălzire al cristalului. Aproape toate iluminatoarele albe sunt realizate pe baza de LED cu fosfor, deci puterea luminii depinde de calitatea acestui fosfor, de tehnologia prin care este produs. De asemenea, importantă este emisia de lumină a cristalului de inițiere și capacitatea acestei radiații de a face ca fosforul să strălucească în regiunea vizibilă a spectrului.
Puterea fluxului luminos al iluminatului exterior
Pentru a calcula iluminarea exterioară, trebuie să pornim de la standardele minime de iluminare, care pot fi găsite și în SNiP (SP) relevant. Deci, pentru locurile de joacă, iluminarea minimă nu trebuie să fie mai mică de 10 lux.
Standardele dau valorile minime de iluminare, în calcule acestea putând fi mărite.
Pentru a obține numărul dorit de corpuri de iluminat (N) pentru a obține iluminarea necesară, trebuie să setați datele inițiale:
- iluminare minimă (E), lx;
- suprafata teritoriului (S), mp;
- coeficientul de neuniformitate de iluminare (z), pentru lămpile LED este egal cu 1,2;
- un multiplicator care ține cont de slăbirea fluxului luminos până la sfârșitul duratei de viață a lămpii (k), pentru dispozitivele LED este 1,2;
- fluxul luminos al unei lămpi (F), lm;
- coeficientul de reflexie al obiectelor din apropiere (n), pentru asfalt poate fi luat ca 0,3.
Aceste cantități sunt legate prin formula N=E*S*z*k/(F*n).
Să fie necesară iluminarea unui loc de joacă cu o suprafață de 150 mp. În prezența lămpilor care emit un flux luminos de 1500 lm fiecare. Înlocuind valorile în formulă, obținem N=10*150*1,2*1,2/(1500*0,3). Primești 4,8 sau 5 lămpi. Aceasta este suma minimă, de fapt puteți instala mai multe.
Te poți stabili nu după fluxul luminos al lămpilor disponibile, ci după numărul de lămpi care pot fi instalate pe teritoriu. În acest caz, este necesar să se calculeze fluxul luminos al fiecărei lămpi. Formula de calcul va lua forma F=E*S*k*z/(N*n). Dacă rezultatul final nu se încadrează în seria standard caracteristicile lămpii, trebuie rotunjit.
Relația dintre lumeni și wați
Consumatorii din întreaga lume s-au obișnuit să coreleze luminozitatea luminii cu puterea electrică consumată în deceniile de dominație a lămpilor cu incandescență. Pentru aceste dispozitive învechite, acest lucru a fost rezonabil - dezvoltarea tehnologiilor în această direcție a ajuns de mult într-o fundătură. Raportul dintre putere și intensitatea luminii s-a stabilit și a devenit un obicei.
Pentru iluminat cu LED nu există o relație directă între consumul de energie în wați și fluxul luminos generat în lumeni. Mai precis, este, dar numai momentan. Tehnologiile nu stau pe loc, producția de cristale este îmbunătățită, se dezvoltă noi fosfori cu putere luminoasă crescută. Rapoartele timpului prezent de mâine vor fi iremediabil depășite.
Tabel pentru luminozitatea luminii
În prezent, corespondența dintre fluxul luminos al lămpilor LED moderne și puterea pe care o consumă arată astfel:
| Flux luminos, lm | 250 | 400 | 650 | 1300 | 2100 |
| Consumul de energie al lămpii LED, W | 2-3 | 5-7 | 8-9 | 14-15 | 22-27 |
| Puterea echivalentă a unei lămpi cu incandescență, W | 25 | 40 | 60 | 100 | 150 |
Tabelul prezintă valori aproximative rotunjite, deoarece lămpile de pe piață sunt produse de câțiva ani de diferiți producători cu tehnologii diferite. Pentru percepția „prin ochi”, această răspândire practic nu este vizibilă.
În concluzie, videoclipul: Diferența și relația dintre wați, lumeni și kelvin.
Având o înțelegere clară a relației dintre caracteristicile radiației luminoase, puteți calcula independent iluminarea unei camere sau a unui teritoriu. Pentru a face acest lucru, trebuie să cunoașteți normele de iluminare și caracteristicile tehnice ale lămpilor LED.