Λεπτομερής περιγραφή της φωτεινής ροής των λαμπτήρων LED
Κατά το σχεδιασμό συστημάτων φωτισμού για χώρους, είναι απαραίτητο να καθοδηγείται από ορισμένες τιμές προκειμένου να ενοποιηθούν οι διαδικασίες υπολογισμού. Οι ίδιες καθολικές τιμές απαιτούνται για τους απλούς καταναλωτές για την πλοήγηση σε διάφορους τύπους πηγών φωτός. Για μεγάλο χρονικό διάστημα, για τους λαμπτήρες πυρακτώσεως, αυτή η τιμή ήταν ένα watt ηλεκτρικής ενέργειας που καταναλώθηκε. Αλλά αυτές οι συσκευές βγαίνουν από τη σκηνή, οπότε κάτι άλλο πρέπει να βρεθεί.
Τι είναι η φωτεινή ροή
Στην πραγματικότητα, για τον υπολογισμό του φωτισμού, οι σχεδιαστές χρησιμοποίησαν προηγουμένως μια άλλη τιμή - το candela (κερί), το οποίο έχει επίσης άμεση αντιστοιχία με τα watt που καταναλώνει ένας λαμπτήρας πυρακτώσεως. Στην τεχνική βιβλιογραφία των αρχών του δεύτερου μισού του περασμένου αιώνα, μπορεί κανείς να συναντήσει τις εκφράσεις «φανός χιλιάδων κεριών» κ.λπ. Η φωτεινότητα στο candela αναφέρεται στην ισχύ του φωτός σε watt που εκπέμπεται σε μια συγκεκριμένη κατεύθυνση. Ως οπτική σύνδεση, τέτοια φωτεινότητα παρέχεται από ένα συνηθισμένο κερί παραφίνης ή στεαρίνης που καίγεται. Εξ ου και το όνομα.Αυτή η προσέγγιση παρέχει μια οπτική αναπαράσταση της φωτεινότητας ως του αριθμού των κεριών που καίγονται.
Σπουδαίος! Τα watt που χρησιμοποιούνται για τον υπολογισμό του καντέλα δεν σχετίζονται με την ηλεκτρική ισχύ - η πηγή φωτός μπορεί να μην είναι ηλεκτρική (το ίδιο κερί).
Υπάρχει ένας ορισμός για την έννοια της φωτεινής ροής - η ισχύς της ενέργειας ακτινοβολίας, η οποία εκτιμάται από την αίσθηση φωτός. Ή τον αριθμό των φωτονίων που εκπέμπονται ανά μονάδα χρόνου. Μαθηματικά, μοιάζει με αυτό: εάν μια σημειακή πηγή με δύναμη 1 candela ακτινοβολεί μια ροή σε μια στερεή γωνία ίση με ένα στεραδικό, τότε δημιουργεί μια φωτεινή ροή 1 lumen (lm).
Η έννοια του steradian χρειάζεται διευκρίνιση. Για να αναπαραστήσετε μια σταθερή γωνία 1 sr, πρέπει να πάρετε έναν κώνο με κορυφή στο κέντρο μιας σφαίρας ακτίνας R, ο οποίος κόβει μια περιοχή στην επιφάνεια της σφαίρας ίση με R2 . Η γωνία ανοίγματος ενός τέτοιου κώνου είναι περίπου 65 μοίρες.
Εάν μια σημειακή πηγή φωτός 1 candela, που ακτινοβολεί εξίσου προς όλες τις κατευθύνσεις, τοποθετηθεί σε μια σφαίρα με ακτίνα 1 m, τότε θα δημιουργηθεί φωτισμός ίσος με 1 lux (lx) στην εσωτερική της επιφάνεια. Αυτή η τιμή χρησιμοποιείται για τον καθορισμό των κανόνων φωτισμού. Έτσι, για διάφορες εγκαταστάσεις, σύμφωνα με το SNiP, πρέπει να πληρούνται οι ακόλουθες προϋποθέσεις:
- τάξεις σχολείων δευτεροβάθμιας εκπαίδευσης - 500 lux.
- Πανεπιστημιακό κοινό - 400 lux.
- γυμναστήρια - 200 lx.
Πρότυπα φωτισμού ορίζονται και για άλλους χώρους.
Αν μια φωτεινή ροή 1 lm πέσει σε 1 τ.μ. επιφάνεια, δημιουργεί φωτισμό 1 lux. Εξ ου και η σχέση μεταξύ lumen και lux: 1 lux = 1 lm/sq.m. Για παράδειγμα, για να παρέχεται επαρκής φωτισμός σε ένα αμφιθέατρο εμβαδού 100 τετραγωνικών μέτρων, απαιτείται φωτεινή ροή 40.000 lumens.Θα πρέπει επίσης να ληφθεί υπόψη ότι ο φωτισμός μειώνεται αναλογικά με το τετράγωνο της απόστασης από την πηγή φωτός, επομένως Το ύψος της ανάρτησης του λαμπτήρα είναι σημαντικό.
Αρχή λειτουργίας
Για να κατανοήσετε την ευκολία χρήσης όλων αυτών των ποσοτήτων, είναι απαραίτητο να λάβετε υπόψη την κατεύθυνση εκπομπής του LED και τις σχετικές έννοιες.
Ο σχεδιασμός της διόδου εκπομπής φωτός είναι τέτοιος που δεν στέλνει φως ομοιόμορφα προς όλες τις κατευθύνσεις - το κάτω ημισφαίριο καλύπτεται από το υπόστρωμα και ο σχεδιασμός του φακού είναι τέτοιος ώστε να μην παρέχει ομοιόμορφη ακτινοβολία στο άνω ημισφαίριο. Ως αποτέλεσμα, η κύρια ροή φωτός συγκεντρώνεται στην άνω κατεύθυνση και εξασθενεί προς την περιφέρεια του κώνου φωτός. Σε μια ορισμένη γωνία θέασης, η ένταση της λάμψης μειώνεται στο μισό και όταν επιτευχθεί μια ακόμη μεγαλύτερη γωνία, το φως γίνεται αόρατο. Η πρώτη γωνία (bac) ονομάζεται γωνία μισής φωτεινότητας και η δεύτερη (fah) ονομάζεται γωνία πλήρους φωτεινότητας.
Τα ίδια σημεία ισχύουν για το LED με ένα φώσφορο. Εκεί, η γωνία ακτινοβολίας περιορίζεται από το υπόστρωμα και τη γωνία της μεγαλύτερης δραστηριότητας της ακτινοβολίας εκκίνησης της ένωσης p-n. Πρέπει να γίνει κατανοητό ότι είναι αδύνατο να προσδιοριστούν με ακρίβεια αυτές οι γωνίες με το μάτι - χρειάζονται ειδικές συσκευές. Αλλά μπορείτε να συγκρίνετε οπτικά δύο LED - τα οποία έχουν μεγαλύτερη γωνία ανοίγματος.
Έξοδος φωτός λαμπτήρων LED
Η απόδοση φωτός των λαμπτήρων LED δεν εξαρτάται από τον βαθμό θέρμανσης του κρυστάλλου. Σχεδόν όλα τα λευκά φωτιστικά κατασκευάζονται με βάση LED με φώσφορο, επομένως η απόδοση φωτός εξαρτάται από την ποιότητα αυτού του φωσφόρου, από την τεχνολογία με την οποία παράγεται. Επίσης σημαντική είναι η εκπομπή φωτός του κρυστάλλου εκκίνησης και η ικανότητα αυτής της ακτινοβολίας να προκαλεί τη λάμψη του φωσφόρου στην ορατή περιοχή του φάσματος.
Η δύναμη της φωτεινής ροής του εξωτερικού φωτισμού
Για να υπολογίσετε τον εξωτερικό φωτισμό, πρέπει να προχωρήσετε από τα ελάχιστα πρότυπα φωτισμού, τα οποία μπορείτε επίσης να βρείτε στο σχετικό SNiP (SP). Έτσι, για τις παιδικές χαρές, ο ελάχιστος φωτισμός δεν πρέπει να είναι μικρότερος από 10 lux.
Τα πρότυπα δίνουν τις ελάχιστες τιμές φωτισμού, στους υπολογισμούς μπορούν να αυξηθούν.
Για να λάβετε τον επιθυμητό αριθμό φωτιστικών (N) για να αποκτήσετε τον απαιτούμενο φωτισμό, πρέπει να ορίσετε τα αρχικά δεδομένα:
- ελάχιστος φωτισμός (E), lx;
- περιοχή επικράτειας (S), τ.μ.
- συντελεστής ανομοιομορφίας φωτισμού (z), για λαμπτήρες LED είναι ίσος με 1,2.
- ένας πολλαπλασιαστής που λαμβάνει υπόψη την εξασθένηση της φωτεινής ροής μέχρι το τέλος της διάρκειας ζωής του λαμπτήρα (k), για συσκευές LED είναι 1,2.
- φωτεινή ροή ενός λαμπτήρα (F), lm;
- συντελεστής ανάκλασης κοντινών αντικειμένων (n), για την άσφαλτο μπορεί να ληφθεί ως 0,3.
Αυτές οι ποσότητες σχετίζονται με τον τύπο N=E*S*z*k/(F*n).
Ας απαιτείται φωτισμός παιδικής χαράς εμβαδού 150 τ.μ. Παρουσία λαμπτήρων που εκπέμπουν φωτεινή ροή 1500 lm έκαστος. Αντικαθιστώντας τις τιμές στον τύπο, παίρνουμε N=10*150*1.2*1.2/(1500*0.3). Παίρνετε 4,8 ή 5 λάμπες. Αυτό είναι το ελάχιστο ποσό, στην πραγματικότητα μπορείτε να εγκαταστήσετε περισσότερα.
Μπορείτε να ρυθμίσετε τον εαυτό σας όχι από τη φωτεινή ροή των διαθέσιμων λαμπτήρων, αλλά από τον αριθμό των λαμπτήρων που μπορούν να εγκατασταθούν στην περιοχή. Σε αυτή την περίπτωση, είναι απαραίτητο να υπολογιστεί η φωτεινή ροή κάθε λαμπτήρα. Ο τύπος υπολογισμού θα έχει τη μορφή F=E*S*k*z/(N*n). Εάν το τελικό αποτέλεσμα δεν εμπίπτει στην τυπική σειρά χαρακτηριστικά λαμπτήρα, πρέπει να στρογγυλοποιηθεί προς τα πάνω.
Η σχέση μεταξύ αυλών και βατ
Οι καταναλωτές σε όλο τον κόσμο έχουν συνηθίσει να συσχετίζουν τη φωτεινότητα του φωτισμού με την ηλεκτρική ενέργεια που καταναλώνεται κατά τις δεκαετίες κυριαρχίας των λαμπτήρων πυρακτώσεως. Για αυτές τις απαρχαιωμένες συσκευές, αυτό ήταν λογικό - η ανάπτυξη τεχνολογιών προς αυτή την κατεύθυνση έχει φτάσει εδώ και καιρό σε αδιέξοδο. Η αναλογία ισχύος και έντασης φωτισμού έχει κατασταλάξει και έχει γίνει συνήθεια.
Για φωτισμό LED Δεν υπάρχει άμεση σχέση μεταξύ της κατανάλωσης ισχύος σε watt και της παραγόμενης φωτεινής ροής σε lumens. Πιο συγκεκριμένα, είναι, αλλά μόνο αυτή τη στιγμή. Οι τεχνολογίες δεν μένουν ακίνητες, η παραγωγή κρυστάλλων βελτιώνεται, νέοι φώσφοροι με αυξημένη απόδοση φωτός αναπτύσσονται. Οι αναλογίες του παρόντος χρόνου αύριο θα είναι απελπιστικά ξεπερασμένες.
Τραπέζι φωτεινότητας φωτός
Αυτή τη στιγμή, η αντιστοιχία μεταξύ της φωτεινής ροής των σύγχρονων λαμπτήρων LED και της ισχύος που καταναλώνουν μοιάζει με αυτό:
| Φωτεινή ροή, lm | 250 | 400 | 650 | 1300 | 2100 |
| Κατανάλωση ισχύος της λάμπας LED, W | 2-3 | 5-7 | 8-9 | 14-15 | 22-27 |
| Ισοδύναμη ισχύς λαμπτήρα πυρακτώσεως, W | 25 | 40 | 60 | 100 | 150 |
Ο πίνακας δείχνει κατά προσέγγιση στρογγυλεμένες τιμές, καθώς οι λαμπτήρες στην αγορά παράγονται εδώ και αρκετά χρόνια από διαφορετικούς κατασκευαστές με διαφορετικές τεχνολογίες. Για την αντίληψη "με το μάτι" αυτή η εξάπλωση πρακτικά δεν είναι αισθητή.
Εν κατακλείδι, το βίντεο: Η διαφορά και η σχέση μεταξύ watt, lumens και kelvins.
Έχοντας μια σαφή κατανόηση της σχέσης μεταξύ των χαρακτηριστικών της ακτινοβολίας φωτός, μπορείτε να υπολογίσετε ανεξάρτητα τον φωτισμό ενός δωματίου ή μιας περιοχής. Για να γίνει αυτό, πρέπει να γνωρίζετε τους κανόνες φωτισμού και τα τεχνικά χαρακτηριστικά των λαμπτήρων LED.