Išsamus šviesos srauto LED lempučių aprašymas
Planuojant patalpų apšvietimo sistemą, reikia atsižvelgti į tam tikras vertes, kad būtų galima suderinti skaičiavimo procedūras. Tos pačios universalios vertės reikalingos ir paprastam vartotojui, kad jis galėtų orientuotis įvairiuose šviesos šaltiniuose. Ilgą laiką kaitrinių lempučių atveju ši vertė buvo vienas elektros energijos suvartojimo vatas. Tačiau šie prietaisai jau nebenaudojami, todėl reikia kažko kito.
Kas yra šviesos srautas
Iš tikrųjų, apskaičiuodami apšviestumą, dizaineriai anksčiau naudojo kitą dydį - kandelą (žvakę), kuris taip pat tiesiogiai atitinka kaitrinės lempos suvartojamus vatus. Praėjusio amžiaus antrosios pusės techninėje literatūroje galima rasti tokių posakių kaip "tūkstančio žvakių lempa" ir pan. Šviesos stipris kandela reiškia tam tikra kryptimi skleidžiamos šviesos galią vatais. Šį ryškumą suteikia įprasta deganti parafino arba stearino žvakė. Iš čia ir pavadinimas. Taikant šį metodą ryškumas vizualiai vaizduojamas kaip degančių žvakių skaičius.
Svarbu! Kandeloms apskaičiuoti naudojami vatai neturi nieko bendra su elektros galia - šviesos šaltinis gali būti ne elektrinis (ta pati žvakė).
Egzistuoja šviesos srauto sąvokos apibrėžimas - spinduliuotės energijos galia, kuri įvertinama šviesos pojūčiu. Arba fotonų, išspinduliuojamų per laiko vienetą, skaičius. Matematiškai tai atrodo taip: jei 1 kandelos galios taškinis šaltinis spinduliuoja srautą kampu, lygiu vienam steradijanui, jis sukuria 1 liumeno (lm) šviesos srautą.
Steradiano sąvoką reikia paaiškinti. Norint pavaizduoti 1 sf kampą, reikia imti kūgį, kurio viršūnė yra R spindulio rutulio centre, o jo plotas lygus R2 . Tokio kūgio atsivėrimo kampas yra apie 65 laipsniai.
Jei 1 kandelos taškinis šviesos šaltinis, vienodai spinduliuojantis visomis kryptimis, yra 1 m spindulio rutulyje, jo vidinis paviršius bus apšviestas 1 liuksu (lx). Ši vertė naudojama apšviestumo standartams nustatyti. Taigi, pagal SNiP, skirtingose patalpose turėtų būti įvykdytos šios sąlygos:
- bendrojo lavinimo mokyklų klasėse - 500 liuksų;
- aukštųjų mokyklų auditorijos - 400 lx; - aukštųjų mokyklų auditorijos - 400 lx;
- sporto salės - 200 liuksų.
Apšvietimo standartai nustatyti ir kitoms patalpoms.
Jei 1 lm šviesos srautas patenka ant 1 kv. m paviršiaus, jis sukuria 1 liukso apšviestumą. Taigi santykis tarp šviesos srauto ir liukso: 1 liuksas = 1 lm/kv. m. Pavyzdžiui, norint užtikrinti pakankamą apšvietimą 100 kvadratinių metrų klasėje, reikia 40000 lm šviesos srauto. Taip pat reikėtų atsižvelgti į tai, kad ryškumas mažėja proporcingai atstumo iki šviesos šaltinio kvadratui, todėl svarbu, kokiame aukštyje šviestuvas pakabinamas.
Veikimo principas
Norint suprasti visų šių dydžių naudingumą, būtina atsižvelgti į šviesos diodo spinduliuotės kryptį ir su ja susijusias sąvokas.
Šviesą skleidžiančio diodo konstrukcija yra tokia, kad jis neskleidžia šviesos tolygiai visomis kryptimis - apatinį pusrutulį dengia substratas, o lęšio konstrukcija yra tokia, kad viršutiniame pusrutulyje nesuteikia tolygaus spinduliavimo. Dėl to pagrindinis šviesos srautas koncentruojasi viršutine kryptimi ir silpnėja šviesos kūgio pakraščio link. Esant tam tikram matymo kampui, šviesos intensyvumas sumažėja perpus, o esant dar didesniam kampui šviesa tampa nematoma. Pirmasis kampas (bac) vadinamas pusinio ryškumo kampu, o antrasis kampas (fah) - visiško ryškumo kampu.
Tie patys punktai taikomi ir šviesos diodui su fosforu. Čia emisijos kampą riboja substratas ir p-n sandūros inicijuojančios spinduliuotės didžiausio aktyvumo kampas. Turite suprasti, kad šių kampų neįmanoma tiksliai nustatyti iš akies - reikia specialių prietaisų. Tačiau galite vizualiai palyginti du šviesos diodus - kurio iš jų atidarymo kampas didesnis.
LED lempų šviesos srautas
LED lempų šviesos srautas nepriklauso nuo kristalo įkaitimo laipsnio. Beveik visi balti LED šviestuvai gaminami naudojant LED fosforą, todėl šviesos srautas priklauso nuo fosforo kokybės ir jo gamybos technologijos. Taip pat svarbu, kad inicijuojantis kristalas skleistų šviesą ir kad ši spinduliuotė sukeltų fosforo švytėjimą matomoje spektro dalyje.
Išorinės šviesos srautas
Apskaičiuojant išorinį apšvietimą, reikia atsižvelgti į minimalius apšvietimo reikalavimus, kuriuos taip pat galima rasti atitinkamuose SNiP (Statybos normos ir taisyklės). Pavyzdžiui, žaidimų aikštelėse minimalus apšvietimas turėtų būti ne mažesnis kaip 10 liuksų.
Taisyklėse nurodytos mažiausios apšvietos vertės, kurias galima padidinti atliekant skaičiavimus.
Norėdami gauti reikiamą šviestuvų skaičių (N) reikiamam apšviestumui gauti, turite nurodyti pradinius duomenis:
- mažiausias apšviestumas (E), liuksai;
- teritorijos plotas (S), kv.m;
- apšvietimo netolygumo koeficientas (z), LED šviestuvams jis lygus 1,2;
- daugiklis, kuriuo atsižvelgiama į šviesos srauto silpnėjimą pasibaigus lempos eksploatavimo laikui (k); LED šviestuvų atveju jis lygus 1,2;
- vienos lempos (F) šviesos srautas, lm;
- yra šalia (n) esančių objektų atspindžio koeficientas, asfaltui jis gali būti lygus 0,3.
Šios vertės yra susijusios pagal formulę N=E*S*z*k/(F*n).
Apšvieskime 150 kv. m ploto žaidimų aikštelę. Galima įsigyti šviestuvų, kurių kiekvienas skleidžia 1500 lm šviesos srautą. Įstatykite šias vertes į formulę ir gaukite N=10*150*1,2*1,2/(1500*0,3). Rezultatas - 4,8 arba 5 šviestuvai. Tai minimalus skaičius; iš tikrųjų jų galima įrengti ir daugiau.
Galima nurodyti ne esamų šviestuvų šviesos srautą, o šviestuvų, kuriuos galima įrengti tam tikroje teritorijoje, skaičių. Tokiu atveju apskaičiuokite kiekvienos lempos šviesos srautą. Skaičiavimo formulė atrodys taip F=E*S*k*z/(N*n). Jei galutinis rezultatas netelpa į standartinę eilutę lempos charakteristikosji turi būti suapvalinta.
Lumenų ir vatų santykis
Vartotojai visame pasaulyje per kelis dešimtmečius, kai buvo naudojamos kaitrinės lemputės, įprato sieti šviesumą su elektros energijos suvartojimu. Šiems pasenusiems įrenginiams tai buvo protingas sprendimas - technologinė plėtra šia kryptimi jau seniai sustojo. Galingumo ir šviesos intensyvumo santykis nusistovėjo ir tapo įpročiu.
LED apšvietimui nėra tiesioginio ryšio tarp energijos suvartojimo vatais ir šviesos srauto liumenais.. Tiksliau, jis yra, bet tik kol kas. Technologijos žengia į priekį, tobulėja kristalų gamyba, kuriami nauji, didesnio šviesinio efektyvumo liuminoforai. Dabartiniai santykiai rytoj taps beviltiškai pasenę.
Šviesos intensyvumo lentelė
Iki šiol šiuolaikinių LED lempų šviesos srauto ir jų suvartojamos energijos kiekio atitikimas yra toks:
| Šviesos srautas, lm | 250 | 400 | 650 | 1300 | 2100 |
| LED lempos suvartojama galia, W | 2-3 | 5-7 | 8-9 | 14-15 | 22-27 |
| Ekvivalentinė kaitrinės lempos galia, W | 25 | 40 | 60 | 100 | 150 |
Tai apytiksliai suapvalintos vertės, nes rinkoje esančias lempas daugelį metų gamino skirtingi gamintojai, naudodami skirtingas technologijas. Akimis šis skirtumas beveik nepastebimas.
Toliau pateiktame vaizdo įraše: vatų, liumenų ir kelvinų skirtumas ir sąryšis.
Aiškiai suprasdami šviesos sklidimo charakteristikų ryšį, galite patys apskaičiuoti patalpos ar teritorijos apšvietimą. Tam reikia žinoti apšvietimo standartus ir LED lempų technines charakteristikas.