Szczegółowy opis strumienia świetlnego lamp LED
Projektując systemy oświetleniowe do pomieszczeń, należy kierować się określonymi wartościami w celu ujednolicenia procedur obliczeniowych. Te same uniwersalne wartości są wymagane dla zwykłych konsumentów, aby poruszać się w różnych rodzajach źródeł światła. Przez długi czas dla żarówek wartość ta wynosiła jeden wat zużytej energii elektrycznej. Ale te urządzenia schodzą ze sceny, więc trzeba znaleźć coś innego.
Co to jest strumień świetlny
W rzeczywistości, aby obliczyć oświetlenie, projektanci wcześniej używali innej wartości - kandeli (świecy), która również ma bezpośredni związek z watami zużywanymi przez żarówkę. W literaturze technicznej z początku drugiej połowy ubiegłego wieku można spotkać określenia „lampa tysiączniczowa” itp. Luminancja w kandeli odnosi się do mocy światła w watach emitowanego w określonym kierunku. Jako skojarzenie wizualne, taką jasność zapewnia zwykła paląca się świeca parafinowa lub stearynowa. Stąd nazwa.Takie podejście zapewnia wizualną reprezentację jasności jako liczby palących się świec.
Ważny! Waty użyte do obliczenia kandeli nie są powiązane z energią elektryczną - źródło światła może nie być elektryczne (ta sama świeca).
Istnieje definicja pojęcia strumienia świetlnego - mocy energii promieniowania, która jest szacowana przez odczucie światła. Lub liczba fotonów emitowanych na jednostkę czasu. Matematycznie wygląda to tak: jeśli źródło punktowe o sile 1 kandeli wypromieniowuje strumień pod kątem bryłowym równym jednemu steradianowi, to wytwarza strumień świetlny 1 lumen (lm).
Pojęcie steradiana wymaga wyjaśnienia. Aby przedstawić kąt bryłowy 1 sr, musisz wziąć stożek z wierzchołkiem w środku kuli o promieniu R, który wycina na powierzchni kuli obszar równy R2 . Kąt otwarcia takiego stożka wynosi około 65 stopni.
Jeżeli punktowe źródło światła o mocy 1 kandeli, promieniujące równomiernie we wszystkich kierunkach, umieścimy w kuli o promieniu 1 m, to na jej wewnętrznej powierzchni powstanie oświetlenie równe 1 luksowi (lx). Ta wartość służy do ustawiania norm oświetlenia. Tak więc dla różnych pomieszczeń, według SNiP, muszą być spełnione następujące warunki:
- sale lekcyjne szkół średnich - 500 luksów;
- publiczność uniwersytecka - 400 luksów;
- sale gimnastyczne - 200 lx.
Normy oświetleniowe ustalane są również dla innych pomieszczeń.
Jeśli strumień świetlny 1 lm pada na 1 mkw. powierzchni, tworzy oświetlenie o natężeniu 1 luksa. Stąd zależność między lumenami a luksami: 1 luks = 1 lm/mkw. Na przykład, aby zapewnić wystarczające oświetlenie w audytorium o powierzchni 100 metrów kwadratowych, potrzebny jest strumień świetlny 40 000 lumenów.Należy również wziąć pod uwagę, że natężenie oświetlenia zmniejsza się proporcjonalnie do kwadratu odległości od źródła światła, dlatego Ważna jest wysokość zawieszenia lampy.
Zasada działania
Aby zrozumieć wygodę korzystania z tych wszystkich wielkości, należy wziąć pod uwagę kierunek emisji diody LED i powiązane koncepcje.
Konstrukcja diody elektroluminescencyjnej jest taka, że nie wysyła ona światła równomiernie we wszystkich kierunkach – dolna półkula pokryta jest podłożem, a konstrukcja soczewki jest taka, że nie zapewnia równomiernego promieniowania w górnej półkuli. W rezultacie główny strumień świetlny jest skoncentrowany w górnym kierunku i słabnie w kierunku obrzeża stożka świetlnego. Przy pewnym kącie widzenia intensywność poświaty zmniejsza się o połowę, a po osiągnięciu jeszcze większego kąta światło staje się niewidoczne. Pierwszy kąt (bac) nazywany jest kątem połowicznej jasności, a drugi (fah) nazywany jest kątem pełnej jasności.
Te same punkty dotyczą diody LED z luminoforem. Tam kąt promieniowania jest ograniczony przez podłoże i kąt największej aktywności promieniowania inicjującego złącza p-n. Należy rozumieć, że dokładne określenie tych kątów na oko nie jest możliwe - potrzebne są specjalne urządzenia. Ale możesz wizualnie porównać dwie diody LED - które mają większy kąt otwarcia.
Moc świetlna lamp LED
Moc świetlna lamp LED nie zależy od stopnia nagrzania kryształu. Prawie wszystkie oświetlacze białe wykonane są na bazie diod LED z luminoforem, więc strumień świetlny zależy od jakości tego luminoforu, od technologii, według której jest produkowany. Ważna jest również emisja światła kryształu inicjującego i zdolność tego promieniowania do powodowania świecenia luminoforu w widzialnym obszarze widma.
Siła strumienia świetlnego oświetlenia zewnętrznego
Aby obliczyć oświetlenie zewnętrzne, należy wyjść z minimalnych standardów oświetlenia, które również można znaleźć w odpowiednim SNiP (SP). Tak więc w przypadku placów zabaw minimalne oświetlenie nie powinno być mniejsze niż 10 luksów.
Normy podają minimalne wartości oświetlenia, w obliczeniach można je zwiększyć.
Aby uzyskać żądaną liczbę urządzeń (N) w celu uzyskania wymaganego oświetlenia, musisz ustawić dane początkowe:
- minimalne oświetlenie (E), lx;
- powierzchnia terytorium (S), mkw.;
- współczynnik nierównomierności oświetlenia (z), dla lamp LED wynosi 1,2;
- mnożnik uwzględniający osłabienie strumienia świetlnego do końca żywotności lampy (k), dla urządzeń LED wynosi 1,2;
- strumień świetlny jednej lampy (F), lm;
- współczynnik odbicia pobliskich obiektów (n), dla asfaltu można go przyjąć jako 0,3.
Wielkości te są powiązane wzorem N=E*S*z*k/(F*n).
Niech będzie wymagane oświetlenie placu zabaw o powierzchni 150 mkw. W obecności lamp emitujących strumień świetlny 1500 lm każda. Podstawiając wartości do formuły, otrzymujemy N=10*150*1,2*1,2/(1500*0,3). Dostajesz 4,8 lub 5 lamp. Jest to minimalna ilość, w rzeczywistości możesz zainstalować więcej.
Możesz ustawić się nie na podstawie strumienia świetlnego dostępnych lamp, ale na podstawie liczby lamp, które można zainstalować na terytorium. W takim przypadku konieczne jest obliczenie strumienia świetlnego każdej lampy. Formuła obliczeniowa przyjmie postać F=E*S*k*z/(N*n). Jeśli wynik końcowy nie mieści się w standardowej serii charakterystyka lampy, należy go zaokrąglić w górę.
Związek między lumenami a watami
Konsumenci na całym świecie przyzwyczaili się do powiązania jasności oświetlenia z energią elektryczną zużywaną przez dziesięciolecia dominacji żarówek. W przypadku tych przestarzałych urządzeń było to rozsądne - rozwój technologii w tym kierunku już dawno osiągnął ślepy zaułek. Stosunek mocy i natężenia oświetlenia ustabilizował się i stał się nawykiem.
Do oświetlenia LED nie ma bezpośredniego związku między poborem mocy w watach a generowanym strumieniem świetlnym w lumenach. Dokładniej, tak jest, ale tylko w tej chwili. Technologie nie stoją w miejscu, poprawia się produkcja kryształów, opracowywane są nowe luminofory o zwiększonej mocy świetlnej. Wskaźniki teraźniejszości jutro będą beznadziejnie przestarzałe.
Tabela jasności światła
W chwili obecnej zależność między strumieniem świetlnym nowoczesnych lamp LED a pobieraną przez nie mocą wygląda następująco:
| Strumień świetlny, lm | 250 | 400 | 650 | 1300 | 2100 |
| Pobór mocy lampy LED, W | 2-3 | 5-7 | 8-9 | 14-15 | 22-27 |
| Równoważna moc lampy żarowej, W | 25 | 40 | 60 | 100 | 150 |
W tabeli podano przybliżone wartości zaokrąglone, ponieważ lampy na rynku są produkowane od kilku lat przez różnych producentów w różnych technologiach. Dla percepcji „na oko” ten rozrzut jest praktycznie niezauważalny.
Podsumowując, wideo: Różnica i związek między watami, lumenami i kelwinami.
Mając jasne zrozumienie związku między charakterystykami promieniowania świetlnego, możesz niezależnie obliczyć oświetlenie pomieszczenia lub terytorium. Aby to zrobić, musisz znać normy oświetlenia i parametry techniczne lamp LED.