Yksityiskohtainen kuvaus valovirran LED-lampuista
Huonevalaistusjärjestelmää suunniteltaessa on otettava huomioon tietyt arvot, jotta laskentamenettelyt voidaan yhdenmukaistaa. Näitä samoja yleismaailmallisia arvoja tarvitaan myös tavallisilta kuluttajilta, jotta he osaisivat orientoitua erityyppisissä valonlähteissä. Hehkulampuilla tämä arvo oli pitkään yksi watti sähkötehon kulutusta. Nämä laitteet ovat kuitenkin poistumassa paikalta, joten tarvitaan jotain muuta.
Mikä on valovirta
Itse asiassa suunnittelijat käyttivät aiemmin valaistusvoimakkuuden laskemiseen toista suuretta, kynttilää (candela), joka vastaa suoraan hehkulampun kuluttamaa wattia. Viime vuosisadan jälkipuoliskon alun teknisessä kirjallisuudessa esiintyy ilmaisuja kuten "tuhat kynttilälamppua" jne. Luminanssi kandelana ilmaistuna tarkoittaa tiettyyn suuntaan säteilevän valon tehoa watteina. Visuaalisena mielleyhtymänä tämä kirkkaus saadaan tavallisesta palavasta parafiini- tai steariinikynttilästä. Siitä nimi. Tämä lähestymistapa antaa kirkkauden visuaalisen esityksen palavien kynttilöiden lukumääränä.
Tärkeää! Kandelan laskemiseen käytetyillä wateilla ei ole mitään tekemistä sähkötehon kanssa - valonlähde ei välttämättä ole sähköinen (sama kynttilä).
Valovirran käsitteelle on olemassa määritelmä - säteilyenergian teho, jota arvioidaan valoaistimuksella. Tai aikayksikköä kohti emittoitujen fotonien määrä. Matemaattisesti se näyttää seuraavalta: jos pistemäinen lähde, jonka teho on 1 kandela, säteilee valovirtaa yhden steradiaanin suuruiseen avaruuskulmaan, se luo 1 lumenin (lm) valovirran.
Steradiaanin käsite vaatii selvennystä. Jotta voidaan esittää 1 sf:n avaruuskulma, on otettava kartio, jonka kärki on säteen R omaavan pallon keskipisteessä ja jonka pinta-ala on yhtä suuri kuin R2 . Tällaisen kartion avautumiskulma on noin 65 astetta.
Jos 1 kandelan pistemäinen valonlähde, joka säteilee tasaisesti kaikkiin suuntiin, sijoitetaan palloon, jonka säde on 1 m, se tuottaa sisäpinnalleen valaistusvoimakkuuden, joka vastaa 1 luksia (lx). Tätä arvoa käytetään valaistusvoimakkuusstandardien asettamiseen. SNiP:n mukaan eri huoneiden osalta edellytysten pitäisi siis täyttyä:
- peruskoulujen luokkahuoneet - 500 luksia;
- korkeakoulujen luokkahuoneet - 400 luksia; - korkeakoulujen auditoriot - 400 luksia;
- liikuntasalit - 200 lux.
Valaistusstandardit asetetaan myös muille tiloille.
Jos 1 lm:n valovirta osuu 1 neliömetrin pintaan, se luo 1 luxin valaistusvoimakkuuden. Näin ollen lumenin ja luxin välinen suhde on: 1 lux = 1 lm/m2 . Esimerkiksi 100 neliömetrin luokkahuoneen riittävä valaistus edellyttää 40000 lm:n valovirtaa. On myös otettava huomioon, että luminanssi pienenee suhteessa valonlähteen etäisyyden neliöön, joten valaisimen ripustuskorkeus on tärkeä.
Toimintaperiaate
Kaikkien näiden suureiden käyttökelpoisuuden ymmärtämiseksi on tarpeen tarkastella ledin päästösuuntaa ja siihen liittyviä käsitteitä.
Valoa säteilevä diodi on rakenteeltaan sellainen, että se ei lähetä valoa tasaisesti kaikkiin suuntiin - alempi puolipallo on substraatin peitossa ja linssi on rakenteeltaan sellainen, että se ei lähetä tasaisesti valoa ylempään puolipalloon. Tämän seurauksena päävalovirta keskittyy yläsuuntaan ja vaimenee valokartion reunaa kohti. Tietyssä kuvakulmassa valon voimakkuus puolittuu, ja vielä suuremmassa kuvakulmassa valo muuttuu näkymättömäksi. Ensimmäistä kulmaa (bac) kutsutaan puolen luminanssin kulmaksi ja toista kulmaa (fah) täyden luminanssin kulmaksi.
Samat seikat koskevat myös fosforilla varustettua LEDiä. Siellä emissiokulmaa rajoittavat substraatti ja p-n-liitoksen aloitussäteilyn suurimman aktiivisuuden kulma. Sinun on ymmärrettävä, että näitä kulmia on mahdotonta määrittää tarkasti silmämääräisesti - tarvitset erikoisvälineitä. Voit kuitenkin vertailla silmämääräisesti kahta LEDiä - kummalla on suurempi avautumiskulma.
LED-valaisimien valoteho
LED-lampun valoteho ei riipu kiteen kuumenemisasteesta. Lähes kaikki valkoiset LED-valaisimet on valmistettu LED-fosforin pohjalta, joten valoteho riippuu fosforin laadusta ja tekniikasta, jolla se on valmistettu. Tärkeää on myös sytytyskiteen valon emissio ja sen kyky saada fosfori hehkumaan spektrin näkyvässä osassa.
Ulkoisen valon valovirta
Ulkovalaistuksen laskennassa on otettava huomioon valaistusta koskevat vähimmäisvaatimukset, jotka löytyvät myös asianomaisista SNiP-asiakirjoista (rakentamista koskevat normit ja määräykset). Esimerkiksi leikkipaikoilla vähimmäisvalaistuksen on oltava vähintään 10 luksia.
Säännöissä annetaan vähimmäisvalaistusvoimakkuusarvot, joita voidaan lisätä laskennassa.
Jotta saat tarvittavan valaistusvoimakkuuden saavuttamiseksi tarvittavan määrän valaisimia (N), sinun on määritettävä lähtötiedot:
- vähimmäisvalaistusvoimakkuus (E), luksia;
- alueen pinta-ala (S), neliömetriä;
- valaistuksen epäsäännöllisyyskerroin (z), LED-valaisimilla se on 1,2;
- Kerroin, jossa otetaan huomioon valovirran heikkeneminen lampun käyttöiän lopussa (k); LED-valaisimissa se on 1,2;
- yhden lampun valovirta (F), lm;
- on lähellä (n) sijaitsevien kohteiden heijastuskerroin, asfaltin osalta se voi olla 0,3.
Nämä arvot liittyvät toisiinsa kaavalla N=E*S*z*k/(F*n).
Valaistaan 150 neliömetrin leikkipaikka. Saatavilla on valaisimia, joista kukin tuottaa 1500 lm:n valovirran. Kun nämä arvot korvataan kaavalla, saadaan seuraavat arvot N=10*150*1,2*1,2/(1500*0,3). Tuloksena on 4,8 tai 5 valaisinta. Tämä on vähimmäismäärä; itse asiassa niitä voidaan asentaa enemmänkin.
Olemassa olevien valaisimien valovirtaa ei ole mahdollista määrittää, mutta alueelle asennettavien valaisimien määrää voidaan määrittää. Tässä tapauksessa lasketaan kunkin lampun valovirta. Laskukaava näyttää seuraavalta F=E*S*k*z/(N*n). Jos lopputulos ei sovi vakiosarjaan. lampun ominaisuudetse on pyöristettävä ylöspäin.
Lumenien ja wattien suhde
Kuluttajat ympäri maailmaa ovat vuosikymmeniä kestäneen hehkulamppukäytön aikana tottuneet siihen, että valotehokkuus ja sähkönkulutus ovat yhteydessä toisiinsa. Näiden vanhentuneiden laitteiden kohdalla tämä on ollut järkevä päätös, sillä tämänsuuntainen tekninen kehitys on jo kauan sitten pysähtynyt. Tehon ja valaistusvoimakkuuden suhde on vakiintunut ja siitä on tullut tapa.
LED-valaistus watteina ilmaistun tehonkulutuksen ja lumenina ilmaistun valotehon välillä ei ole suoraa korrelaatiota.. Tarkalleen ottaen se on olemassa, mutta vain toistaiseksi. Teknologia kehittyy, kiteiden tuotanto paranee ja uusia fosforeita, joiden valotehokkuus on suurempi, kehitetään. Nykyiset suhteet ovat huomenna toivottoman vanhentuneita.
Valon voimakkuutta koskeva taulukko
Nykyaikaisten LED-lamppujen valovirran ja niiden virrankulutuksen välinen vastaavuus on tähän mennessä ollut seuraava:
| Valovirta, lm | 250 | 400 | 650 | 1300 | 2100 |
| LED-lampun tehonkulutus, W | 2-3 | 5-7 | 8-9 | 14-15 | 22-27 |
| Hehkulampun ekvivalenttiteho, W | 25 | 40 | 60 | 100 | 150 |
Nämä ovat pyöristettyjä likimääräisiä arvoja, sillä eri valmistajat ovat valmistaneet markkinoilla olevia lamppuja eri tekniikoita käyttäen vuosien varrella. Silmin tämä ero on tuskin havaittavissa.
Seuraavassa videossa esitetään: wattien, lumenien ja kelvinien erottelu ja vastaavuus.
Kun valon säteilyn ominaisuuksien väliset suhteet tunnetaan, on mahdollista laskea huoneen tai alueen valaistus itse. Tätä varten sinun on tunnettava valaistusstandardit ja LED-lampun tekniset ominaisuudet.