Detaljerad beskrivning av ljusflödet hos LED-lampor
Vid design av belysningssystem för lokaler är det nödvändigt att styras av vissa värden för att förena beräkningsförfarandena. Samma universella värden krävs för vanliga konsumenter för att kunna navigera i olika typer av ljuskällor. Under lång tid, för glödlampor, var detta värde en watt förbrukad elektrisk effekt. Men de här enheterna går av scenen, så något annat måste hittas.
Vad är ljusflöde
Faktum är att för att beräkna belysningen använde designerna tidigare ett annat värde - candela (ljus), som också har en direkt överensstämmelse med watten som konsumeras av en glödlampa. I den tekniska litteraturen från början av andra hälften av förra seklet kan man stöta på uttrycken "tusenljuslampa" etc. Luminans i candela hänvisar till ljusets effekt i watt som avges i en viss riktning. Som en visuell association tillhandahålls sådan ljusstyrka av ett vanligt brinnande paraffin- eller stearinljus. Därav namnet.Detta tillvägagångssätt ger en visuell representation av ljusstyrkan som antalet ljus som brinner.
Viktig! Watten som används för att beräkna candela är inte relaterade till elektrisk effekt - ljuskällan kanske inte är elektrisk (samma ljus).
Det finns en definition för begreppet ljusflöde - kraften hos strålningsenergi, som uppskattas av ljussensation. Eller antalet fotoner som emitteras per tidsenhet. Matematiskt ser det ut så här: om en punktkälla med kraften 1 candela utstrålar ett flöde till en rymdvinkel lika med en steradian, då skapar den ett ljusflöde på 1 lumen (lm).
Begreppet steradian behöver förtydligas. För att representera en rymdvinkel på 1 sr måste du ta en kon med en vertex i mitten av en sfär med radien R, som skär ut ett område på sfärens yta lika med R2 . Öppningsvinkeln för en sådan kon är cirka 65 grader.
Om en punktljuskälla på 1 candela, som strålar lika i alla riktningar, placeras i en sfär med en radie på 1 m, kommer belysning lika med 1 lux (lx) att skapas på dess inre yta. Detta värde används för att ställa in belysningsnormerna. Så för olika lokaler, enligt SNiP, måste följande villkor uppfyllas:
- klassrum i gymnasieskolor - 500 lux;
- universitetspublik - 400 lux;
- gym - 200 lx.
Belysningsstandarder sätts även för andra rum.
Om ett ljusflöde på 1 lm faller på 1 kvm. yta skapar den en belysning på 1 lux. Därav förhållandet mellan lumen och lux: 1 lux = 1 lm/kvm. Till exempel, för att ge tillräcklig belysning i ett auditorium med en yta på 100 kvadratmeter, behövs ett ljusflöde på 40 000 lumen.Det bör också beaktas att belysningen minskar i proportion till kvadraten på avståndet från ljuskällan, därför Höjden på lampupphängningen är viktig.
Funktionsprincip
För att förstå bekvämligheten med att använda alla dessa kvantiteter är det nödvändigt att överväga riktningen för emission av LED och relaterade koncept.
Utformningen av den ljusemitterande dioden är sådan att den inte skickar ljus jämnt i alla riktningar - den nedre halvklotet täcks av substratet, och linsens utformning är sådan att den inte ger likformig strålning i den övre halvklotet. Som ett resultat koncentreras huvudljusflödet i den övre riktningen och försvagas mot ljuskäglans periferi. Vid en viss synvinkel reduceras glödens intensitet till hälften, och när en ännu större vinkel nås blir ljuset osynligt. Den första vinkeln (bac) kallas halvljusvinkeln och den andra (fah) kallas för full ljusstyrka.
Samma punkter gäller för lysdioden med en fosfor. Där begränsas strålningsvinkeln av substratet och vinkeln för den största aktiviteten för den initierande strålningen av p-n-övergången. Det måste förstås att det är omöjligt att exakt bestämma dessa vinklar med ögat - speciella enheter behövs. Men du kan visuellt jämföra två lysdioder – som har en större öppningsvinkel.
Ljuseffekt från LED-lampor
Ljuseffekten av LED-lampor beror inte på graden av uppvärmning av kristallen. Nästan alla vita belysningsapparater är gjorda på basis av LED med en fosfor, så ljuseffekten beror på kvaliteten på denna fosfor, på den teknik som den produceras med. Viktigt är också ljusemissionen från den initierande kristallen och förmågan hos denna strålning att få fosforn att glöda i det synliga området av spektrumet.
Styrkan i ljusflödet av utomhusbelysning
För att beräkna utomhusbelysning måste man utgå från minimibelysningsstandarderna, som också finns i relevant SNiP (SP). Så för lekplatser bör den lägsta belysningen inte vara mindre än 10 lux.
Standarderna ger minimivärdena för belysning, i beräkningarna kan de ökas.
För att få önskat antal armaturer (N) för att erhålla den nödvändiga belysningen måste du ställa in initialdata:
- minsta belysning (E), lx;
- revirområde (S), kvm;
- ojämnhetskoefficient för belysning (z), för LED-lampor är det lika med 1,2;
- en multiplikator som tar hänsyn till försvagningen av ljusflödet vid slutet av lampans livslängd (k), för LED-enheter är det 1,2;
- ljusflöde för en lampa (F), lm;
- reflektionskoefficient för närliggande föremål (n), för asfalt kan den tas som 0,3.
Dessa kvantiteter är relaterade till formeln N=E*S*z*k/(F*n).
Låt det krävas att belysa en lekplats med en yta på 150 kvm. I närvaro av lampor som avger ett ljusflöde på 1500 lm vardera. Genom att ersätta värdena i formeln får vi N=10*150*1,2*1,2/(1500*0,3). Du får 4,8 eller 5 lampor. Detta är minimibeloppet, du kan faktiskt installera mer.
Du kan ställa in dig inte på ljusflödet hos de tillgängliga lamporna, utan efter antalet lampor som kan installeras på territoriet. I det här fallet är det nödvändigt att beräkna ljusflödet för varje lampa. Beräkningsformeln kommer att ha formen F=E*S*k*z/(N*n). Om slutresultatet inte faller in i standardserien lampans egenskaper, det måste avrundas uppåt.
Förhållandet mellan lumen och watt
Konsumenter runt om i världen har vant sig vid att relatera ljusstyrkan i belysningen till den elektriska kraft som förbrukats under decennierna av dominans av glödlampor. För dessa föråldrade enheter var detta rimligt - utvecklingen av teknologier i denna riktning har länge nått en återvändsgränd. Förhållandet mellan kraft och intensitet i belysningen har lagt sig och blivit en vana.
För LED-belysning det finns inget direkt samband mellan strömförbrukningen i watt och det genererade ljusflödet i lumen. Mer exakt, det är det, men bara för tillfället. Teknikerna står inte stilla, produktionen av kristaller förbättras, nya fosforer med ökad ljuseffekt utvecklas. Förhållandena för den nuvarande tiden i morgon kommer att vara hopplöst föråldrade.
Ljus ljusstyrka bord
För närvarande ser överensstämmelsen mellan ljusflödet hos moderna LED-lampor och strömmen de förbrukar ut så här:
| Ljusflöde, lm | 250 | 400 | 650 | 1300 | 2100 |
| Strömförbrukning för LED-lampan, W | 2-3 | 5-7 | 8-9 | 14-15 | 22-27 |
| Motsvarande effekt för en glödlampa, W | 25 | 40 | 60 | 100 | 150 |
Tabellen visar ungefärliga avrundade värden, eftersom lamporna på marknaden har tillverkats i flera år av olika tillverkare med olika teknologier. För uppfattning "genom ögat" är denna spridning praktiskt taget inte märkbar.
Sammanfattningsvis videon: Skillnaden och förhållandet mellan watt, lumen och kelvin.
Med en tydlig förståelse av förhållandet mellan egenskaperna hos ljusstrålning kan du självständigt beräkna belysningen av ett rum eller territorium. För att göra detta måste du känna till normerna för belysning och de tekniska egenskaperna hos LED-lampor.