Detaljeret beskrivelse af lysstrømmen af LED-lamper
Ved design af belysningssystemer til lokaler er det nødvendigt at blive styret af visse værdier for at forene beregningsprocedurerne. De samme universelle værdier er nødvendige for almindelige forbrugere for at kunne navigere i forskellige typer lyskilder. I lang tid, for glødelamper, var denne værdi en watt elektrisk strøm forbrugt. Men disse enheder forsvinder fra scenen, så noget andet skal findes.
Hvad er lysstrøm
Faktisk brugte designerne tidligere for at beregne belysningen en anden værdi - candelaen (stearinlys), som også har en direkte overensstemmelse med de watt, der forbruges af en glødelampe. I den tekniske litteratur fra begyndelsen af anden halvdel af forrige århundrede kan man støde på udtrykkene "tusindlyslampe" osv. Luminans i candela refererer til lysets effekt i watt udsendt i en bestemt retning. Som en visuel association er en sådan lysstyrke tilvejebragt af et almindeligt brændende paraffin- eller stearinlys. Deraf navnet.Denne tilgang giver en visuel repræsentation af lysstyrke som antallet af stearinlys, der brænder.
Vigtig! De watt, der bruges til at beregne candela, er ikke relateret til elektrisk strøm - lyskilden er muligvis ikke elektrisk (samme stearinlys).
Der er en definition af begrebet lysstrøm - styrken af strålingsenergi, som estimeres ved lysfornemmelse. Eller antallet af udsendte fotoner pr. tidsenhed. Matematisk ser det sådan ud: Hvis en punktkilde med en kraft på 1 candela udstråler en flux i en rumvinkel lig med en steradian, så skaber den en lysstrøm på 1 lumen (lm).
Begrebet en steradian trænger til afklaring. For at repræsentere en rumvinkel på 1 sr skal du tage en kegle med et toppunkt i midten af en kugle med radius R, som skærer et område ud på overfladen af kuglen lig med R2 . Åbningsvinklen for en sådan kegle er omkring 65 grader.
Hvis en punktlyskilde på 1 candela, der udstråler ens i alle retninger, placeres i en kugle med en radius på 1 m, vil der blive skabt belysning svarende til 1 lux (lx) på dens indre overflade. Denne værdi bruges til at indstille belysningsnormerne. Så for forskellige lokaler, ifølge SNiP, skal følgende betingelser være opfyldt:
- klasseværelser i gymnasier - 500 lux;
- universitetspublikum - 400 lux;
- fitnesscentre - 200 lx.
Belysningsstandarder er også fastsat for andre rum.
Hvis der falder en lysstrøm på 1 lm på 1 kvm. overflade, skaber det en belysning på 1 lux. Derfor forholdet mellem lumen og lux: 1 lux = 1 lm/kvm. For eksempel, for at give tilstrækkelig belysning i et auditorium med et areal på 100 kvadratmeter, er det nødvendigt med en lysstrøm på 40.000 lumen.Det skal også tages i betragtning, at belysningen falder i forhold til kvadratet af afstanden fra lyskilden, derfor Højden på lampeophænget er vigtig.
Funktionsprincip
For at forstå bekvemmeligheden ved at bruge alle disse mængder er det nødvendigt at overveje retningen for emission af LED'en og relaterede koncepter.
Udformningen af lysdioden er sådan, at den ikke sender lys ensartet i alle retninger - den nedre halvkugle er dækket af substratet, og linsens udformning er sådan, at den ikke giver ensartet stråling i den øvre halvkugle. Som følge heraf koncentreres hovedlysstrømmen i den øvre retning og svækkes mod lyskeglens periferi. Ved en bestemt synsvinkel reduceres intensiteten af gløden til det halve, og når en endnu større vinkel nås, bliver lyset usynligt. Den første vinkel (bac) kaldes halv-lysstyrke-vinklen, og den anden (fah) kaldes fuld-lysstyrke-vinklen.
De samme punkter gælder for LED'en med en fosfor. Der er strålingsvinklen begrænset af substratet og vinklen for den største aktivitet af den initierende stråling af p-n-forbindelsen. Det skal forstås, at det er umuligt nøjagtigt at bestemme disse vinkler med øjet - specielle enheder er nødvendige. Men du kan visuelt sammenligne to lysdioder – som har en større åbningsvinkel.
Lysudbytte af LED-lamper
Lyseffekten af LED-lamper afhænger ikke af opvarmningsgraden af krystallen. Næsten alle hvide illuminatorer er lavet på basis af LED med en fosfor, så lysudbyttet afhænger af kvaliteten af denne fosfor, af den teknologi, som den er produceret med. Også vigtig er lysudsendelsen af den initierende krystal og denne strålings evne til at få fosforen til at gløde i det synlige område af spektret.
Styrken af lysstrømmen af udendørs belysning
For at beregne udendørs belysning skal man gå ud fra minimumsbelysningsstandarderne, som også kan findes i den relevante SNiP (SP). Så for legepladser bør minimumsbelysningen ikke være mindre end 10 lux.
Standarderne giver minimumsværdierne for belysning, i beregningerne kan de øges.
For at få det ønskede antal armaturer (N) for at opnå den nødvendige belysning, skal du indstille de oprindelige data:
- minimum belysning (E), lx;
- områdeområde (S), kvm;
- ujævnhedskoefficient for belysning (z), for LED-lamper er det lig med 1,2;
- en multiplikator, der tager højde for svækkelsen af lysstrømmen ved slutningen af lampens levetid (k), for LED-enheder er den 1,2;
- lysstrøm af en lampe (F), lm;
- refleksionskoefficient for nærliggende objekter (n), for asfalt kan det tages som 0,3.
Disse mængder er forbundet med formlen N=E*S*z*k/(F*n).
Lad det være påkrævet at oplyse en legeplads med et areal på 150 kvm. I nærværelse af lamper, der udsender en lysstrøm på 1500 lm hver. Ved at erstatte værdierne i formlen får vi N=10*150*1,2*1,2/(1500*0,3). Du får 4,8 eller 5 lamper. Dette er minimumsbeløbet, faktisk kan du installere mere.
Du kan indstille dig selv ikke efter lysstrømmen fra de tilgængelige lamper, men efter antallet af lamper, der kan installeres på territoriet. I dette tilfælde er det nødvendigt at beregne lysstrømmen for hver lampe. Beregningsformlen vil tage formen F=E*S*k*z/(N*n). Hvis det endelige resultat ikke falder ind i standardserien lampens egenskaber, det skal rundes op.
Forholdet mellem lumen og watt
Forbrugere rundt om i verden er blevet vant til at relatere lysstyrken af belysning til den elektriske strøm, der forbruges i løbet af årtiers dominans af glødelamper. For disse forældede enheder var dette rimeligt - udviklingen af teknologier i denne retning har længe nået en blindgyde. Forholdet mellem kraft og intensitet af belysning er faldet til ro og blevet en vane.
Til LED-belysning der er ingen direkte sammenhæng mellem strømforbruget i watt og den genererede lysstrøm i lumen. Mere præcist er det, men kun i øjeblikket. Teknologier står ikke stille, produktionen af krystaller forbedres, nye fosfor med øget lysudbytte udvikles. Nutidens forhold i morgen vil være håbløst forældede.
Lys lysstyrke bord
På nuværende tidspunkt ser korrespondancen mellem lysstrømmen af moderne LED-lamper og den strøm, de bruger, sådan ud:
| Lysstrøm, lm | 250 | 400 | 650 | 1300 | 2100 |
| Strømforbrug af LED-lampen, W | 2-3 | 5-7 | 8-9 | 14-15 | 22-27 |
| Tilsvarende effekt af en glødelampe, W | 25 | 40 | 60 | 100 | 150 |
Tabellen viser omtrentlige afrundede værdier, da lamperne på markedet i flere år er blevet produceret af forskellige producenter med forskellige teknologier. For perception "ved øjet" er denne spredning praktisk talt ikke mærkbar.
Afslutningsvis videoen: Forskellen og forholdet mellem watt, lumen og kelvin.
Med en klar forståelse af forholdet mellem lysstrålingens karakteristika kan du selvstændigt beregne belysningen af et rum eller territorium. For at gøre dette skal du kende normerne for belysning og de tekniske egenskaber for LED-lamper.