A fényáramú LED izzók részletes leírása
A helyiségvilágítási rendszer tervezésekor bizonyos értékeket figyelembe kell venni a számítási eljárások összehangolása érdekében. Ugyanezekre az univerzális értékekre van szükség az általános fogyasztók számára, hogy el tudjanak igazodni a különböző típusú fényforrásokban. Sokáig az izzók esetében ez az érték egy watt elektromos energiafogyasztás volt. Ezek az eszközök azonban elhagyják a helyszínt, így valami másra van szükség.
Mi a fényáram
Valójában a tervezők korábban a megvilágítás kiszámításához egy másik mennyiséget - candela (gyertya) - használtak, amely szintén közvetlen megfelelésben van az izzólámpa által fogyasztott wattokkal. A múlt század második felének elején a szakirodalomban olyan kifejezéseket találunk, mint "ezer gyertyás lámpa" stb. A fényerősség candelában kifejezve az egy bizonyos irányba kibocsátott fény teljesítményét jelenti wattban kifejezve. Vizuális asszociációként ezt a fényességet egy közönséges égő paraffin- vagy sztearingyertya biztosítja. Innen a név. Ez a megközelítés a fényerő vizuális megjelenítését biztosítja az égő gyertyák számaként.
Fontos! A candela kiszámításához használt wattnak semmi köze az elektromos teljesítményhez - a fényforrás nem feltétlenül elektromos (ugyanaz a gyertya).
A fényáram fogalmára létezik egy meghatározás - a sugárzási energia teljesítménye, amelyet a fényérzékeléssel mérnek. Vagy az egységnyi idő alatt kibocsátott fotonok száma. Matematikailag ez így néz ki: ha egy 1 candela teljesítményű pontforrás egy szteradiánnal egyenlő térszögben sugároz fényáramot, akkor 1 lumen (lm) fényáramot hoz létre.
A steradián fogalma tisztázásra szorul. Az 1 sf térszög ábrázolásához egy olyan kúpot kell felvenni, amelynek csúcsa egy R sugarú gömb középpontjában van, amely R2 . Egy ilyen kúp nyitási szöge körülbelül 65 fok.
Ha egy minden irányba egyformán sugárzó 1 candela fényforrás egy 1 m sugarú gömbben van elhelyezve, akkor a belső felületén 1 lux (lx) fénysűrűségű megvilágítást eredményez. Ezt az értéket a megvilágítási szabványok beállítására használják. Így a különböző helyiségek esetében az SNiP szerint a feltételeknek teljesülniük kell:
- általános iskolák tantermei - 500 lux;
- felsőoktatási intézmények tantermei - 400 lux; - felsőoktatási intézmények előadótermei - 400 lux;
- tornatermek - 200 lux.
A megvilágítási szabványok más helyiségekre is vonatkoznak.
Ha 1 lm fényáram esik 1 négyzetméternyi felületre, akkor az 1 lux megvilágítást eredményez. Ezért a lumen és a lux közötti összefüggés: 1 lux = 1 lm/négyzetméter. Például egy 100 négyzetméteres tanterem megfelelő megvilágításához 40000 lm fényáramra van szükség. Azt is figyelembe kell venni, hogy a fénysűrűség a fényforrástól való távolság négyzetével arányosan csökken, tehát fontos, hogy a lámpatestet milyen magasságban függesztik fel.
Működési elv
Mindezen mennyiségek használhatóságának megértéséhez figyelembe kell venni a LED kibocsátási irányát és a hozzá kapcsolódó fogalmakat.
A fénykibocsátó dióda kialakítása olyan, hogy nem küld egyenletesen fényt minden irányba - az alsó félgömböt egy szubsztrátum fedi, és a lencse kialakítása olyan, hogy nem biztosít egyenletes sugárzást a felső félgömbben. Ennek eredményeként a fő fényáram a felső irányba koncentrálódik, és a fénykúp perifériája felé gyengül. Egy bizonyos látószögnél a fényerősség a felére csökken, még nagyobb szögnél pedig a fény láthatatlanná válik. Az első szöget (bac) a fél fénysűrűség szögének, a második szöget (fah) pedig a teljes fénysűrűség szögének nevezzük.
Ugyanezek a pontok vonatkoznak a foszforral ellátott LED-re is. Itt az emissziós szöget a szubsztrát és a p-n átmenet indító sugárzásának legnagyobb aktivitási szöge korlátozza. Tudomásul kell vennie, hogy ezeket a szögeket nem lehet szemmel pontosan meghatározni - speciális műszerekre van szükség. De vizuálisan összehasonlíthat két LED-et - melyiknek nagyobb a nyitási szöge.
LED-lámpák fénykibocsátása
A LED-lámpák fénykibocsátása nem függ a kristály felmelegedésének mértékétől. Gyakorlatilag minden fehér LED-es világítótest LED-foszfor alapján készül, így a fénykibocsátás a foszfor minőségétől és az előállítás technológiájától függ. Szintén fontos az indítókristály fénykibocsátása és annak a képessége, hogy a foszfor a spektrum látható részén izzani kezdjen.
Külső fény fényáram
A külső világítás kiszámításához figyelembe kell venni a világításra vonatkozó minimumkövetelményeket, amelyek szintén megtalálhatók a vonatkozó SNiP-ben (Építési normák és előírások). Például játszóterek esetében a minimális megvilágítás nem lehet kevesebb 10 luxnál.
Az előírásokban a minimális megvilágítási értékek szerepelnek, amelyek a számítás során növelhetők.
A kívánt megvilágítás eléréséhez szükséges lámpatestek számának (N) meghatározásához meg kell adnia a kiindulási adatokat:
- minimális megvilágítás (E), lux;
- a terület területe (S), négyzetméter;
- a megvilágítás szabálytalansági együtthatója (z), a LED-es lámpatestek esetében ez 1,2;
- szorzó, amely figyelembe veszi a fényáram gyengülését a lámpa élettartamának végén (k); LED-es lámpatestek esetében ez 1,2;
- egy lámpa fényáramát (F), lm;
- a közeli (n) objektumok visszaverődési együtthatója, az aszfalt esetében ez 0,3 lehet.
Ezek az értékek a következő képlettel függnek össze N=E*S*z*k/(F*n).
Világítsunk meg egy 150 négyzetméteres játszóteret. A rendelkezésre álló lámpatestek egyenként 1500 lm fényáramot bocsátanak ki. Az értékeket a képletbe behelyettesítve a következőket kapjuk N=10*150*1,2*1,2/(1500*0,3). Az eredmény 4,8 vagy 5 lámpatest. Ez a minimális szám; valójában több is telepíthető.
Nem a meglévő lámpák fényáramát lehet megadni, hanem az egy területre telepíthető lámpatestek számát. Ebben az esetben számítsa ki az egyes lámpák fényáramát. A számítási képlet így néz ki F=E*S*k*z/(N*n). Ha a végeredmény nem illeszkedik a standard sorozatba lámpa jellemzőifelfelé kell kerekíteni.
A lumen és a watt viszonya
A fogyasztók világszerte az izzók évtizedei alatt hozzászoktak ahhoz, hogy a fényerősséget az elektromos energiafogyasztással hozzák összefüggésbe. Ezeknél az elavult eszközöknél ez egy ésszerű döntés volt - a technológiai fejlődés ebben az irányban már régóta megrekedt. A teljesítmény és az intenzitás aránya kialakult és megszokottá vált.
LED világításhoz nincs közvetlen összefüggés a wattban kifejezett energiafogyasztás és a lumenben kifejezett fénykibocsátás között.. Pontosabban, ott van, de csak jelenleg. A technológia fejlődik, a kristálygyártás javul, és új, nagyobb fényhasznosítású foszforokat fejlesztenek ki. A mai viszonyok holnap reménytelenül elavulttá válnak.
Fényerősség táblázat
A mai napig a modern LED-lámpák fényáramának és energiafogyasztásának megfeleltetése a következő:
| Fényáram, lm | 250 | 400 | 650 | 1300 | 2100 |
| A LED-lámpa energiafogyasztása, W | 2-3 | 5-7 | 8-9 | 14-15 | 22-27 |
| Izzólámpa egyenértékű teljesítménye, W | 25 | 40 | 60 | 100 | 150 |
Ezek hozzávetőleges kerekített értékek, mivel a piacon kapható lámpákat különböző gyártók különböző technológiákkal gyártották az évek során. Szemmel ez a különbség alig észrevehető.
A következő videó a következőket tartalmazza: A watt, a lumen és a Kelvin megkülönböztetése és összefüggése.
A fénykibocsátás jellemzői közötti összefüggés világos megértése lehetővé teszi, hogy egy helyiség vagy terület megvilágítását saját maga számítsa ki. Ehhez ismernie kell a világítási szabványokat és a LED-lámpák műszaki jellemzőit.