Deskripsi rinci tentang fluks bercahaya lampu LED
Saat merancang sistem pencahayaan ruangan, nilai-nilai tertentu perlu dipandu untuk menyatukan prosedur perhitungan. Nilai-nilai universal yang sama ini diperlukan bagi konsumen umum untuk menavigasi melalui berbagai jenis sumber cahaya. Untuk waktu yang lama, untuk lampu pijar, nilai itu adalah satu watt konsumsi daya listrik. Tetapi perangkat ini meninggalkan tempat kejadian, jadi diperlukan sesuatu yang lain.
Apa itu fluks bercahaya?
Bahkan, untuk menghitung pencahayaan, desainer sebelumnya menggunakan nilai lain - candela (lilin), yang juga memiliki korespondensi langsung dengan watt yang dikonsumsi oleh lampu pijar. Dalam literatur teknis awal paruh kedua abad terakhir Anda dapat menemukan ungkapan "lampu seribu lilin", dll. Kecerahan Candela mengacu pada kekuatan cahaya dalam watt yang dipancarkan ke arah tertentu. Sebagai asosiasi visual, kecerahan ini disediakan oleh lilin parafin atau stearin yang menyala biasa. Maka nama. Pendekatan ini memberikan representasi visual dari kecerahan sebagai jumlah lilin yang menyala.
Penting! Watt yang digunakan untuk menghitung candela tidak ada hubungannya dengan daya listrik - sumber cahaya mungkin bukan listrik (lilin yang sama).
Untuk konsep fluks cahaya, ada definisi - kekuatan energi radiasi, yang dievaluasi oleh sensasi cahaya.Atau jumlah foton yang dipancarkan per satuan waktu. Secara matematis terlihat seperti ini: jika sumber titik dengan kekuatan 1 candela memancarkan fluks ke sudut yang solid sama dengan satu steradian, itu menciptakan fluks bercahaya 1 lumen (lm).
Konsep steradian perlu diklarifikasi. Untuk mewakili sudut padat 1 cfu, kita harus mengambil kerucut dengan titik di tengah bola dengan jari-jari R, yang memotong area yang sama dengan R2 . Sudut pembukaan kerucut semacam itu sekitar 65 derajat.
Jika sebuah titik sumber cahaya 1 candela, memancar sama ke segala arah, ditempatkan pada sebuah bola dengan jari-jari 1 m, pada permukaan bagian dalamnya akan dibuat iluminasi sebesar 1 lux (lx). Nilai ini digunakan untuk menetapkan norma iluminasi. Jadi, untuk ruangan yang berbeda, menurut SNIP, syaratnya harus dipenuhi:
- ruang kelas sekolah menengah - 500 lux;
- ruang kelas lembaga pendidikan tinggi - 400 lux;
- gimnasium - 200 lux.
Norma penerangan juga ditetapkan untuk ruangan lain.
Jika fluks cahaya 1 lm jatuh pada 1 sq.m. permukaan, itu menciptakan pencahayaan 1 lux. Maka hubungan antara lumen dan lux: 1 lux = 1 lm/sq.m. Misalnya, untuk memberikan penerangan yang cukup di auditorium seluas 100 sq.m., diperlukan fluks bercahaya 40000 lumens. Juga harus diperhitungkan bahwa luminansi berkurang secara proporsional dengan kuadrat jarak dari sumber cahaya, jadi ketinggian suspensi luminer membuat perbedaan.
Prinsip operasi
Untuk memahami kegunaan dari semua besaran ini, perlu untuk mempertimbangkan arah emisi LED, dan konsep terkait.
Desain dioda pemancar cahaya sedemikian rupa sehingga tidak mengirim cahaya secara merata ke segala arah - belahan bawah ditutupi oleh substrat, dan desain lensa sedemikian rupa sehingga tidak memberikan radiasi seragam di belahan atas.Akibatnya, fluks cahaya utama terkonsentrasi di arah atas dan melemah ke pinggiran kerucut cahaya. Pada sudut pandang tertentu, intensitas cahaya berkurang setengahnya, dan pada sudut yang lebih besar lagi, cahaya menjadi tidak terlihat. Sudut pertama (bac) disebut sudut setengah luminans, dan sudut kedua (fah) disebut sudut penuh pendaran.
Poin yang sama berlaku untuk LED fosfor. Di sana, sudut emisi dibatasi oleh substrat dan sudut aktivitas terbesar dari radiasi awal p-n junction. Harus dipahami bahwa tidak mungkin untuk secara akurat menentukan sudut-sudut ini dengan mata - Anda memerlukan perangkat khusus. Tetapi Anda dapat membandingkan kedua LED secara visual - mana yang memiliki sudut bukaan lebih besar.
Output cahaya dari lampu LED
Output cahaya lampu LED tidak tergantung pada tingkat pemanasan kristal. Hampir semua lampu LED putih dibuat berdasarkan fosfor LED, sehingga keluaran cahaya bergantung pada kualitas fosfor, teknologi yang digunakan untuk memproduksinya. Yang juga penting adalah emisi cahaya dari kristal awal dan kemampuan radiasi ini untuk menyebabkan fosfor bersinar di bagian spektrum yang terlihat.
Kekuatan fluks bercahaya pencahayaan luar ruangan
Untuk menghitung pencahayaan luar ruangan harus didasarkan pada standar pencahayaan minimum, yang juga dapat ditemukan di SNiP (SP) terkait. Misalnya, untuk taman bermain, pencahayaan minimum tidak boleh kurang dari 10 lux.
Dalam standar diberikan nilai minimum iluminasi, dalam perhitungan mereka dapat ditingkatkan.
Untuk mendapatkan jumlah luminer (N) yang diperlukan untuk mendapatkan penerangan yang diperlukan, Anda harus menentukan data awal:
- iluminasi minimum (E), lux;
- luas wilayah (S), sq.m;
- Faktor ketidakteraturan pencahayaan (z), untuk lampu LED sama dengan 1,2;
- pengganda, dengan mempertimbangkan melemahnya fluks bercahaya pada akhir masa pakai luminer (k), untuk perlengkapan LED sama dengan 1,2;
- fluks bercahaya satu lampu (F), lm;
- adalah faktor yang memperhitungkan pantulan benda-benda yang terletak di dekatnya (n), untuk aspal dapat diambil pada 0,3.
Nilai-nilai ini terkait dengan rumus N=E*S*z*k/(F*n).
Mari kita perlu menerangi area taman bermain seluas 150 sq.m. Ada perlengkapan yang memancarkan fluks bercahaya masing-masing 1500 lm. Setelah nilai tersubstitusi dalam rumus kita dapatkan N=10*150*1,2*1,2/(1500*0,3). Anda mendapatkan 4,8 atau 5 luminer. Ini adalah jumlah minimum, sebenarnya, Anda dapat menginstal lebih banyak.
Anda bisa menanyakan bukan fluks pancaran lampu yang ada, melainkan jumlah lampu yang bisa dipasang di area tersebut. Dalam hal ini, Anda perlu menghitung fluks bercahaya setiap lampu. Rumusnya akan terlihat seperti F=E*S*k*z/(N*n). Jika hasil akhir tidak termasuk dalam seri standar dari karakteristik lampuAnda harus membulatkannya.
Hubungan lumen dan watt
Konsumen di seluruh dunia selama beberapa dekade dominasi lampu pijar digunakan untuk mengkorelasikan kecerahan pencahayaan dengan konsumsi daya listrik. Untuk perangkat yang ketinggalan zaman ini masuk akal - pengembangan teknologi ke arah ini telah lama terhenti. Rasio kekuatan terhadap intensitas cahaya menetap dan menjadi kebiasaan.
Untuk pencahayaan LED tidak ada korelasi langsung antara konsumsi daya dalam watt dan keluaran cahaya dalam lumen. Lebih tepatnya, itu ada, tetapi hanya pada saat ini. Teknologi tidak berhenti, produksi kristal meningkat, fosfor baru dengan output cahaya yang lebih tinggi sedang dikembangkan. Rasio waktu sekarang besok akan ketinggalan zaman.
Tabel luminance
Saat ini korespondensi fluks bercahaya lampu LED modern dan konsumsi dayanya adalah sebagai berikut:
| Fluks bercahaya, lm | 250 | 400 | 650 | 1300 | 2100 |
| Konsumsi daya lampu LED, W | 2-3 | 5-7 | 8-9 | 14-15 | 22-27 |
| Kekuatan setara lampu pijar, W | 25 | 40 | 60 | 100 | 150 |
Pada tabel di atas adalah perkiraan nilai bulat, karena lampu yang ada di pasaran diproduksi dalam beberapa tahun oleh pabrikan yang berbeda dengan teknologi yang berbeda. Untuk persepsi "dengan mata" variasi ini praktis tidak terlihat.
Untuk menyimpulkan video: Perbedaan dan korelasi watt, lumen dan Kelvin.
Dengan pemahaman yang jelas tentang hubungan karakteristik radiasi cahaya, Anda dapat secara mandiri melakukan perhitungan pencahayaan ruangan atau wilayah. Untuk melakukan ini, Anda perlu mengetahui standar penerangan dan karakteristik teknis lampu LED.