Detaljerad beskrivning av LED-lampor med ljusflöde
När man planerar ett rumsbelysningssystem måste man ta hänsyn till vissa värden för att harmonisera beräkningsmetoderna. Samma universella värden krävs för den allmänna konsumenten för att kunna orientera sig i olika typer av ljuskällor. För glödlampor var detta värde länge en watt elförbrukning. Men dessa apparater håller på att försvinna från scenen, så det krävs något annat.
Vad är ljusflöde
För att beräkna belysningsstyrkan använde konstruktörerna tidigare en annan storhet - candela (ljus), som också har en direkt motsvarighet till wattförbrukningen i en glödlampa. I den tekniska litteraturen i början av andra hälften av förra seklet finns uttryck som "tusenljuslampa" osv. Luminans i candela avser effekten i watt av ljuset som avges i en viss riktning. Som en visuell association kan denna ljusstyrka fås av ett vanligt brinnande paraffin- eller stearinljus. Därav namnet. Detta tillvägagångssätt ger en visuell representation av ljusstyrkan som antalet brinnande ljus.
Viktigt! De watt som används för att beräkna candela har inget att göra med elektrisk effekt - ljuskällan är kanske inte elektrisk (samma ljus).
Det finns en definition av begreppet ljusflöde - strålningsenergins styrka, som utvärderas av ljuskänslan. Eller antalet fotoner som avges per tidsenhet. Matematiskt ser det ut så här: om en punktkälla med en effekt på 1 candela avger ett ljusflöde i en fast vinkel som är lika med en steradian, skapar den ett ljusflöde på 1 lumen (lm).
Begreppet steradian måste förtydligas. För att representera en rymdvinkel på 1 sf måste man ta en kon med toppen i centrum av en sfär med radie R, som skär en yta som är lika stor som R2 . Öppningsvinkeln för en sådan kon är cirka 65 grader.
Om en punktljuskälla på 1 candela, som strålar lika mycket i alla riktningar, placeras i en sfär med en radie på 1 m, kommer den att ge en belysningsstyrka som motsvarar 1 lux (lx) på dess inre yta. Detta värde används för att fastställa standarder för belysningsstyrka. Enligt SNiP ska alltså villkoren för olika rum vara uppfyllda:
- Klassrum i grundskolor - 500 lux;
- Klassrum i högre utbildningsinstitutioner - 400 lux, - auditorier i högre utbildningsinstitutioner - 400 lux, - gymnastiksalar - 200 lux;
- gymnastiksalar - 200 lux.
Belysningsstandarder fastställs också för andra rum.
Om ett ljusflöde på 1 lm faller på en yta på 1 kvadratmeter skapar det en belysningsstyrka på 1 lux. Därför är förhållandet mellan lumen och lux: 1 lux = 1 lm/kvm. För att ge tillräckligt med ljus i ett klassrum på 100 kvadratmeter krävs till exempel ett ljusflöde på 4 40000 lm. Man bör också ta hänsyn till att luminansen minskar i proportion till kvadraten på avståndet från ljuskällan. höjden på vilken armaturen hängs upp är viktig.
Principen för drift
För att förstå användbarheten av alla dessa storheter är det nödvändigt att beakta lysdiodens utsläppsriktning och de begrepp som är förknippade med den.
En lysdiod är utformad så att den inte sänder ljuset jämnt i alla riktningar - den nedre halvklotet är täckt av ett substrat och linsen är utformad så att den inte ger en jämn strålning i den övre halvklotet. Det huvudsakliga ljusflödet koncentreras därför i den övre riktningen och avtar mot ljuskonens periferi. Vid en viss synvinkel halveras ljusstyrkan, och vid en ännu högre vinkel blir ljuset osynligt. Den första vinkeln (bac) kallas vinkeln för halv luminans och den andra vinkeln (fah) kallas vinkeln för full luminans.
Samma sak gäller för en lysdiod med fosfor. Där begränsas emissionsvinkeln av substratet och vinkeln för den största aktiviteten hos den initierande strålningen i p-n-övergången. Du måste inse att det är omöjligt att bestämma dessa vinklar exakt med ögat - du behöver speciella instrument. Men du kan visuellt jämföra två lysdioder - vilken som har en större öppningsvinkel.
LED-lampors ljusflöde
LED-lampors ljusflöde beror inte på hur mycket kristallen värms upp. Praktiskt taget alla vita LED-lampor tillverkas av LED-fosfor, så ljusflödet beror på fosforens kvalitet och den teknik som används för att producera den. Av betydelse är också ljusemission från den initierande kristallen och dess förmåga att få fosforen att lysa i den synliga delen av spektrumet.
Ljusflöde från externt ljus
Vid beräkning av den externa belysningen måste man ta hänsyn till minimikraven för belysning, som också kan hittas i relevanta SNiP (byggnormer och föreskrifter). På lekplatser bör den minsta belysningen till exempel inte vara mindre än 10 lux.
De lägsta belysningsvärdena anges i föreskrifterna och kan ökas vid beräkningen.
För att få fram det antal armaturer (N) som krävs för att uppnå den önskade belysningsstyrkan måste du ange de ursprungliga uppgifterna:
- minsta belysningsstyrka (E), lux;
- områdets yta (S), i kvadratmeter;
- Koefficienten för oregelbundenhet i belysningen (z), för LED-armaturer är den lika med 1,2;
- Multiplikator som tar hänsyn till att ljusflödet försvagas i slutet av lampans livslängd (k); för LED-armaturer är den lika med 1,2;
- ljusflöde från en lampa (F), lm;
- är en reflektionskoefficient för objekt som ligger i närheten (n), för asfalt kan den vara 0,3.
Dessa värden är relaterade genom formeln N=E*S*z*k/(F*n).
Låt oss belysa en lekplats på 150 kvm. Det finns armaturer med ett ljusflöde på 1500 lm. Genom att sätta in värdena i formeln får vi följande resultat N=10*150*1,2*1,2/(1500*0,3). Resultatet är 4,8 eller 5 armaturer. Detta är det minsta antalet, men det går även att installera fler.
Det är inte möjligt att ange ljusflödet för de befintliga lamporna, utan antalet armaturer som kan installeras i ett område. Beräkna i så fall varje lampas ljusflöde. Beräkningsformeln kommer att se ut på följande sätt F=E*S*k*z/(N*n). Om slutresultatet inte passar in i standardserien lampans egenskaperDet måste avrundas uppåt.
Förhållandet mellan lumen och watt
Konsumenter runt om i världen har under årtionden av glödlampor vant sig vid att relatera ljusstyrka till elförbrukning. För dessa föråldrade apparater har detta varit ett förnuftigt beslut - den tekniska utvecklingen i denna riktning har för länge sedan stannat av. Förhållandet mellan effekt och ljusstyrka har etablerats och blivit en vana.
För LED-belysning Det finns inget direkt samband mellan energiförbrukning i watt och ljusflöde i lumen.. För att vara exakt, den finns där, men bara för tillfället. Tekniken går framåt, kristallproduktionen förbättras och nya fosforer med högre ljusstyrka utvecklas. Dagens relationer kommer att vara hopplöst föråldrade i morgon.
Tabell över ljusintensitet
Hittills är överensstämmelsen mellan ljusflödet hos moderna LED-lampor och deras energiförbrukning följande:
| Ljusflöde, lm | 250 | 400 | 650 | 1300 | 2100 |
| LED-lampans effektförbrukning, W | 2-3 | 5-7 | 8-9 | 14-15 | 22-27 |
| Ekvivalent effekt för en glödlampa, W | 25 | 40 | 60 | 100 | 150 |
Dessa värden är ungefärliga avrundade värden eftersom de lampor som finns på marknaden har tillverkats av olika tillverkare med olika tekniker under åren. För ögat är denna skillnad knappt märkbar.
Följande video avslutar: Distinktion och korrelation mellan watt, lumen och Kelvin.
Med en tydlig förståelse för förhållandet mellan ljusemissionens egenskaper är det möjligt att själv beräkna belysningen av ett rum eller ett område. För att göra detta måste du känna till belysningsstandarderna och LED-lampornas tekniska egenskaper.