LED電球の光束の詳細な説明
室内照明システムを設計する場合、計算手順を統一するために、特定の値をガイドする必要があります。これらの同じ普遍的な価値は、一般消費者がさまざまな種類の光源をナビゲートするために必要です。長い間、白熱電球の場合、その値は 1 ワットの消費電力でした。しかし、これらのデバイスは使われなくなっているため、別のものが必要です。
光束とは
実際、設計者は照度を計算するために、以前は別の値であるカンデラ (ろうそく) を使用していました。これは、白熱灯が消費するワット数にも直接対応しています。前世紀の後半の初めの技術文献では、「千キャンドルランプ」などの表現を見つけることができます。カンデラの明るさは、特定の方向に放出されるワット単位の光の力を指します。視覚的な連想として、この明るさは通常の燃焼パラフィンまたはステアリン キャンドルによって提供されます。したがって、名前。このアプローチは、燃えているろうそくの数として明るさを視覚的に表現します。
重要！ カンデラの計算に使用されるワットは、電力とは何の関係もありません。光源は電気ではない場合があります (同じろうそく)。
光束の概念には、光の感覚によって評価される放射エネルギーの力という定義があります。または、単位時間あたりに放出される光子の数。数学的には、次のようになります。1 カンデラの力を持つ点光源が 1 ステラジアンに等しい立体角に光束を放射する場合、1 ルーメン (lm) の光束が生成されます。
ステラジアンの概念を明確にする必要があります。 1 cfu の立体角を表すには、半径 R の球の中心に頂点を持つ円錐を作成する必要があります。これは、R に等しい領域を切断します。2 .このような円錐の開き角は約 65 度です。
全方向に均等に放射する 1 カンデラの点光源を半径 1 m の球体に配置すると、その内面には 1 ルクス (lx) に等しい照度が生成されます。この値は、照度の基準を設定するために使用されます。そのため、SNIP によると、部屋ごとに次の条件を満たす必要があります。
- 中等学校の教室 - 500ルクス;
- 高等教育機関の教室 - 400 ルクス。
- 体育館 - 200 ルクス。
その他の部屋についても照度基準を設けています。
1 lmの光束が1平方メートルに当たる場合。表面、それは 1 ルクスの照明を作成します。 したがって、ルーメンとルクスの関係は、1 ルクス = 1 ルーメン/平方メートルです。 たとえば、100 平方メートルの講堂で十分な照明を提供するには、40000 ルーメンの光束が必要です。また、光源からの距離の2乗に比例して輝度が低下することも考慮する必要があるため、 照明器具のサスペンションの高さが違いを生みます。
動作原理
これらすべての量の有用性を理解するには、LED の放射方向と関連する概念を考慮する必要があります。
発光ダイオードの設計は、すべての方向に均等に光を送信しないように設計されています。下半球は基板で覆われており、レンズ設計は上半球に均一な放射を提供しないようになっています。その結果、主な光束は上方向に集中し、ライトコーンの周辺に弱まります。ある角度では光度が半分になり、さらに大きくなると光が見えなくなります。最初の角度 (bac) は半輝度の角度と呼ばれ、2 番目の角度 (fah) は完全な輝度の角度と呼ばれます。
同じ点が蛍光体 LED にも当てはまります。そこでは、放出角度は、基板と pn 接合の開始放射線の最大活性の角度によって制限されます。これらの角度を目で正確に決定することは不可能であることを理解する必要があります-特別なデバイスが必要です。しかし、2 つの LED を視覚的に比較することができます。
LEDランプの光出力
LED ランプの光出力は、結晶の加熱の程度に依存しません。実質的にすべての白色 LED ライトは LED 蛍光体に基づいて作られているため、光出力は蛍光体の品質、製造技術に依存します。また重要なのは、開始結晶の発光と、スペクトルの可視部分で蛍光体を発光させるこの放射線の能力です。
屋外照明の光束の強さ
屋外照明を計算するには、関連する SNiP (SP) にも記載されている最小照明基準に基づいている必要があります。たとえば、遊び場の場合、最低照度は 10 ルクス以上であるべきです。
標準では照明の最小値が与えられ、計算ではそれらを増やすことができます。
必要な照度を得るために必要な照明器具の数 (N) を取得するには、初期データを指定する必要があります。
- 最小照度 (E)、ルクス。
- 領土の面積（S）、平方メートル;
- 照明の不規則性係数 (z)。LED ライトの場合は 1.2 です。
- 乗数、照明器具の寿命終了時の光束の弱体化（k）を考慮して、LED器具の場合、1.2に等しい。
- 1つのランプの光束（F）、lm;
- 近くにあるオブジェクトの反射を考慮した係数 (n) で、アスファルトの場合は 0.3 で取得できます。
これらの値は、式によって関連付けられています N=E*S*z*k/(F*n)。
150 平方メートルの遊び場エリアを照らす必要があるとしましょう。それぞれ 1500 lm の光束を放出する器具があります。取得した数式に値を代入する N=10*150*1,2*1,2/(1500*0,3)。 4.8 個または 5 個の照明器具が得られます。これは最小数です。実際には、さらにインストールできます。
既存の照明の光束ではなく、そのエリアに設置できる照明の数を求めることができます。この場合、各ランプの光束を計算する必要があります。式は次のようになります F=E*S*k*z/(N*n)。 最終結果が標準シリーズに入らない場合 ランプの特徴丸める必要があります。
ルーメンとワットの関係
世界中の消費者は、何十年にもわたって白熱灯を支配してきましたが、これは照明の明るさと電力消費量を関連付けるために使用されてきました。これらの時代遅れのデバイスにとって、それは合理的でした-この方向への技術の開発は長い間停滞していました.パワーと光の強さの比率が落ち着き、癖になりました。
LED照明用 ワット単位の消費電力とルーメン単位の光出力との間に直接的な相関関係はありません。.より正確には、それは存在しますが、現時点でのみです。技術は立ち止まらず、結晶生産は改善され、より高い光出力を持つ新しい蛍光体が開発されています。明日の現在の比率は絶望的に時代遅れになるでしょう。
輝度表
現時点では、最新の LED ランプの光束と消費電力の対応は次のとおりです。
| 光束、lm | 250 | 400 | 650 | 1300 | 2100 |
| LEDランプの消費電力、W | 2-3 | 5-7 | 8-9 | 14-15 | 22-27 |
| 白熱灯の等価電力、W | 25 | 40 | 60 | 100 | 150 |
市場に出回っているランプは数年前に製造されたさまざまなメーカーがさまざまな技術を使用しているため、上記の表は概算値です。 「目による」認識では、この変化は実際には見えません。
ビデオを締めくくるには: ワット、ルーメン、ケルビンの区別と相関。
光放射の特性の関係を明確に理解することで、部屋または領域の照明の計算を個別に実行できます。これを行うには、照明の基準と LED ランプの技術的特性を知る必要があります。