Подробно описание на светодиодните крушки със светлинен поток
Когато се планира система за осветление на помещения, трябва да се вземат предвид определени стойности, за да се хармонизират процедурите за изчисление. Същите универсални стойности са необходими и за обикновения потребител, за да може да се ориентира в различните видове светлинни източници. Дълго време за крушките с нажежаема жичка тази стойност беше един ват консумирана електрическа енергия. Но тези устройства напускат сцената, така че е необходимо нещо друго.
Какво е светлинен поток
Всъщност за изчисляване на осветеността проектантите по-рано са използвали друга величина - кандела (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 се срещат изрази като "лампа с хиляда свещи" и др. Осветеността в кандела се отнася до мощността във ватове на светлината, излъчвана в определена посока. Като визуална асоциация тази яркост се осигурява от обикновена горяща парафинова или стеаринова свещ. Оттук и името. Този подход осигурява визуално представяне на яркостта като брой горящи свещи.
Важно! Ватовете, използвани за изчисляване на канделата, нямат нищо общо с електрическата мощност - източникът на светлина може да не е електрически (същата свещ).
Съществува определение за понятието светлинен поток - мощността на енергията на излъчване, която се оценява чрез светлинното усещане. Или броят на фотоните, излъчени за единица време. Математически това изглежда така: ако точков източник с мощност 1 кандела излъчва поток в твърд ъгъл, равен на един стерадиан, той създава светлинен поток от 1 лумен (lm).
Понятието "стерадиан" се нуждае от пояснение. За да се изобрази ъгъл на твърдо тяло от 1 sf, трябва да се вземе конус с връх в центъра на сфера с радиус R, която пресича площ, равна на R2 . Ъгълът на отваряне на такъв конус е около 65 градуса.
Ако точковиден източник на светлина с мощност 1 кандела, излъчващ еднакво във всички посоки, се постави в сфера с радиус 1 m, той ще създаде осветеност, равна на 1 lux (lx) върху вътрешната ѝ повърхност. Тази стойност се използва за определяне на стандартите за осветеност. Така според SNiP за различните стаи трябва да бъдат изпълнени следните условия:
- класни стаи в общообразователните училища - 500 лукса;
- класни стаи на висши учебни заведения - 400 лукса; - аудитории на висши учебни заведения - 400 лукса; - гимнастически зали - 200 лукса;
- спортни зали - 200 лукса.
Стандарти за осветеност се определят и за други помещения.
Ако светлинен поток от 1 lm попадне върху 1 кв.м. повърхност, той създава осветеност от 1 lux. Оттук и връзката между лумен и лукс: 1 лукс = 1 лм/кв.м. Например, за да се осигури достатъчно светлина в класна стая с площ 100 кв. м, необходимият светлинен поток е 40000 lm. Трябва също така да се има предвид, че яркостта намалява пропорционално на квадрата на разстоянието от източника на светлина, така че височината, на която се окачва осветителното тяло, е важна.
Принцип на работа
За да се разбере използваемостта на всички тези величини, е необходимо да се разгледа посоката на излъчване на светодиода и свързаните с нея понятия.
Конструкцията на светлоизлъчващия диод е такава, че той не изпраща светлина равномерно във всички посоки - долната полусфера е покрита с подложка, а конструкцията на лещата е такава, че не осигурява равномерно излъчване в горната полусфера. В резултат на това основният светлинен поток се концентрира в горната посока и отслабва към периферията на светлинния конус. При определен ъгъл на видимост интензитетът на светлината намалява наполовина, а при още по-голям ъгъл светлината става невидима. Първият ъгъл (bac) се нарича ъгъл на половин яркост, а вторият ъгъл (fah) се нарича ъгъл на пълна яркост.
Същите точки се отнасят и за светодиод с фосфор. Там ъгълът на излъчване е ограничен от подложката и ъгъла на най-голяма активност на иницииращото излъчване на p-n прехода. Трябва да осъзнаете, че е невъзможно да определите тези ъгли точно на око - нужни са ви специални инструменти. Но можете визуално да сравните два светодиода - кой има по-голям ъгъл на отваряне.
Светлинна мощност на LED лампите
Светлинният поток на светодиодните лампи не зависи от степента на нагряване на кристала. Почти всички бели LED осветители се произвеждат на базата на LED фосфор, така че светлинният поток зависи от качеството на фосфора и технологията, по която е произведен. От значение е също така светлинното излъчване от иницииращия кристал и способността на това излъчване да предизвиква светене на луминофора във видимата част на спектъра.
Светлинен поток на външната светлина
При изчисляването на външното осветление трябва да се вземат предвид минималните изисквания за осветление, които могат да се намерят и в съответните SNiP (строителни норми и правила). Например за детски площадки минималната осветеност не трябва да е по-малка от 10 лукса.
Минималните стойности на осветеността са дадени в нормативната уредба и могат да бъдат увеличени при изчисленията.
За да получите необходимия брой осветители (N) за получаване на необходимата осветеност, трябва да посочите първоначалните данни:
- минимална осветеност (E), lux;
- площ на територията (S), кв.м;
- коефициент на неравномерност на осветлението (z), за светодиодните осветители той е равен на 1,2;
- коефициент, който отчита отслабването на светлинния поток в края на живота на лампата (k); за светодиодните осветители той е равен на 1,2;
- светлинен поток на една лампа (F), lm;
- е коефициентът на отражение на обекти, разположени в близост (n), като за асфалт той може да се приеме като 0,3.
Тези стойности са свързани с формулата N=E*S*z*k/(F*n).
Нека осветим детска площадка от 150 кв.м. Предлагат се осветителни тела, всяко от които излъчва светлинен поток от 1500 lm. Замествайки стойностите във формулата, получаваме N=10*150*1,2*1,2/(1500*0,3). Резултатът е 4,8 или 5 осветителни тела. Това е минималният брой; в действителност могат да бъдат инсталирани и повече.
Не е възможно да се определи светлинният поток на съществуващите осветителни тела, а броят на осветителните тела, които могат да бъдат монтирани в дадена зона. В този случай изчислете светлинния поток на всяка лампа. Формулата за изчисление ще изглежда така F=E*S*k*z/(N*n). Ако крайният резултат не се вписва в стандартната серия характеристики на лампататрябва да се закръгли нагоре.
Връзка между лумени и ватове
За десетилетията на използване на крушки с нажежаема жичка потребителите по света са свикнали да свързват яркостта с консумацията на електроенергия. За тези остарели устройства това е разумно решение - технологичното развитие в тази посока отдавна е спряло. Съотношението между мощността и интензивността се е утвърдило и е станало въпрос на навик.
За LED осветление няма пряка връзка между консумацията на енергия във ватове и светлинния поток в лумени.. Ако трябва да сме точни, тя е там, но само за момента. Технологията напредва, производството на кристали се усъвършенства и се разработват нови луминофори с по-висока светлинна ефективност. Днешните отношения ще се окажат безнадеждно остарели още утре.
Таблица за интензивността на светлината
Към днешна дата съответствието между светлинния поток на съвременните светодиодни лампи и тяхната консумация на енергия е следното:
| Светлинен поток, lm | 250 | 400 | 650 | 1300 | 2100 |
| Консумирана мощност на LED лампа, W | 2-3 | 5-7 | 8-9 | 14-15 | 22-27 |
| Еквивалентна мощност на лампа с нажежаема жичка, W | 25 | 40 | 60 | 100 | 150 |
Това са приблизителни закръглени стойности, тъй като наличните на пазара лампи са произведени от различни производители, използващи различни технологии през годините. С очите си тази разлика е едва забележима.
Следващият видеоклип завършва с: Разграничаване и съпоставяне на ватове, лумени и келвини.
С ясното разбиране на връзката между характеристиките на светлинното излъчване е възможно сами да изчислите осветлението на стая или площ. За целта трябва да познавате стандартите за осветление и техническите характеристики на светодиодните лампи.