Подробно описание на светлинния поток на LED лампи
При проектирането на осветителни системи за помещения е необходимо да се ръководите от определени стойности, за да се унифицират процедурите за изчисление. Същите универсални стойности са необходими за обикновените потребители, за да се ориентират в различни видове източници на светлина. Дълго време за лампите с нажежаема жичка тази стойност беше един ват консумирана електрическа мощност. Но тези устройства излизат от сцената, така че трябва да се намери нещо друго.
Какво е светлинен поток
Всъщност, за да изчислят осветеността, дизайнерите преди това са използвали друга стойност - канделата (свещ), която също има пряко съответствие с ватовете, консумирани от лампа с нажежаема жичка. В техническата литература от началото на втората половина на миналия век могат да се срещнат изразите „лампа с хиляда свещи“ и др. Яркостта в кандела се отнася до мощността на светлината във ватове, излъчвана в определена посока. Като визуална асоциация такава яркост се осигурява от обикновена горяща парафинова или стеаринова свещ. Оттук и името.Този подход осигурява визуално представяне на яркостта като броя на запалените свещи.
Важно! Ватовете, използвани за изчисляване на кандела, не са свързани с електрическата мощност - източникът на светлина може да не е електрически (същата свещ).
Има дефиниция за понятието светлинен поток - мощността на радиационната енергия, която се оценява чрез светлинно усещане. Или броят на фотоните, излъчвани за единица време. Математически изглежда така: ако точков източник със сила от 1 кандела излъчва поток в плътен ъгъл, равен на един стерадиан, тогава той създава светлинен поток от 1 лумен (lm).
Концепцията за стерадиан се нуждае от изясняване. За да представите солиден ъгъл от 1 sr, трябва да вземете конус с връх в центъра на сфера с радиус R, който изрязва площ на повърхността на сферата, равна на R2 . Ъгълът на отваряне на такъв конус е около 65 градуса.
Ако точков източник на светлина от 1 кандела, излъчващ еднакво във всички посоки, се постави в сфера с радиус 1 m, тогава върху вътрешната му повърхност ще се създаде осветеност, равна на 1 lux (lx). Тази стойност се използва за задаване на нормите на осветеност. И така, за различни помещения, според SNiP, трябва да бъдат изпълнени следните условия:
- класни стаи на средни училища - 500 лукса;
- университетска публика - 400 лукса;
- фитнес зали - 200 lx.
Заложени са стандарти за осветление и за други стаи.
Ако светлинен поток от 1 lm падне върху 1 кв.м. повърхност, създава осветеност от 1 лукс. Оттук и връзката между лумена и лукса: 1 lux = 1 lm/sq.m. Например, за да се осигури достатъчно осветление в аудитория с площ от 100 квадратни метра, е необходим светлинен поток от 40 000 лумена.Трябва също да се има предвид, че осветеността намалява пропорционално на квадрата на разстоянието от източника на светлина, следователно Височината на окачването на лампата е важна.
Принцип на действие
За да се разбере удобството при използване на всички тези количества, е необходимо да се вземе предвид посоката на излъчване на светодиода и свързаните понятия.
Конструкцията на светодиода е такава, че не изпраща светлина равномерно във всички посоки – долното полукълбо е покрито от субстрата, а конструкцията на лещата е такава, че не осигурява равномерно излъчване в горното полукълбо. В резултат на това основният светлинен поток се концентрира в горната посока и отслабва към периферията на светлинния конус. При определен зрителен ъгъл интензитетът на сиянието се намалява наполовина, а когато се достигне още по-голям ъгъл, светлината става невидима. Първият ъгъл (bac) се нарича ъгъл на половин яркост, а вторият (fah) се нарича ъгъл на пълна яркост.
Същите точки се отнасят и за светодиода с люминофор. Там ъгълът на излъчване е ограничен от субстрата и ъгъла на най-голяма активност на иницииращото излъчване на p-n прехода. Трябва да се разбере, че е невъзможно точно да се определят тези ъгли на око - необходими са специални устройства. Но можете да сравните визуално два светодиода - който има по-голям ъгъл на отваряне.
Светлинна мощност на LED лампи
Светлинната мощност на LED лампите не зависи от степента на нагряване на кристала. Почти всички бели осветители са направени на базата на LED с люминофор, така че светлинната мощност зависи от качеството на този люминофор, от технологията, по която е произведен. Също така важно е светлинното излъчване на иницииращия кристал и способността на това излъчване да накара фосфора да свети във видимата област на спектъра.
Силата на светлинния поток на външното осветление
За да се изчисли външното осветление, трябва да се изхожда от минималните стандарти за осветяване, които също могат да бъдат намерени в съответния SNiP (SP). Така че за детски площадки минималната осветеност не трябва да бъде по-малка от 10 лукса.
Стандартите дават минималните стойности на осветеност, при изчисленията те могат да бъдат увеличени.
За да получите желания брой тела (N), за да получите необходимото осветление, трябва да зададете първоначалните данни:
- минимална осветеност (E), lx;
- площ на територията (S), кв.м.;
- коефициент на неравномерност на осветеността (z), за LED лампи е равен на 1,2;
- множител, който отчита отслабването на светлинния поток до края на експлоатационния живот на лампата (k), за LED устройства е 1,2;
- светлинен поток на една лампа (F), lm;
- коефициент на отражение на близки обекти (n), за асфалт може да се приеме за 0,3.
Тези количества са свързани с формулата N=E*S*z*k/(F*n).
Нека се изисква да се освети детска площадка с площ от 150 кв.м. При наличие на лампи, излъчващи светлинен поток от 1500 lm всяка. Замествайки стойностите във формулата, получаваме N=10*150*1,2*1,2/(1500*0,3). Получавате 4,8 или 5 лампи. Това е минималната сума, всъщност можете да инсталирате повече.
Можете да се настроите не от светлинния поток на наличните лампи, а от броя на лампите, които могат да бъдат инсталирани на територията. В този случай е необходимо да се изчисли светлинният поток на всяка лампа. Формулата за изчисление ще приеме формата F=E*S*k*z/(N*n). Ако крайният резултат не попадне в стандартната серия характеристики на лампата, трябва да се закръгли нагоре.
Връзката между лумени и ватове
Потребителите по света са свикнали да свързват яркостта на осветлението с електрическата мощност, консумирана през десетилетията на доминиране на лампите с нажежаема жичка. За тези остарели устройства това беше разумно - развитието на технологиите в тази посока отдавна е стигнало до задънена улица. Съотношението на мощността и интензитета на осветлението се уталожи и стана навик.
За LED осветление няма пряка връзка между консумацията на енергия във ватове и генерирания светлинен поток в лумени. По-точно така е, но само в момента. Технологиите не стоят на едно място, усъвършенства се производството на кристали, разработват се нови люминофори с повишена светлинна мощност. Съотношенията на настоящето време утре ще бъдат безнадеждно остарели.
Таблица за яркост на светлината
Към настоящия момент съответствието между светлинния поток на съвременните LED лампи и консумираната от тях мощност изглежда така:
| Светлинен поток, lm | 250 | 400 | 650 | 1300 | 2100 |
| Консумирана мощност на LED лампата, W | 2-3 | 5-7 | 8-9 | 14-15 | 22-27 |
| Еквивалентна мощност на лампа с нажежаема жичка, У | 25 | 40 | 60 | 100 | 150 |
Таблицата показва приблизителни закръглени стойности, тъй като лампите на пазара се произвеждат от няколко години от различни производители с различни технологии. За възприемане "на око" това разпространение практически не се забелязва.
В заключение, видеото: Разликата и връзката между ватове, лумени и келвини.
Имайки ясно разбиране за връзката между характеристиките на светлинното излъчване, можете самостоятелно да изчислите осветлението на стая или територия. За да направите това, трябва да знаете нормите на осветеност и техническите характеристики на LED лампите.