Descrierea detaliată a becurilor cu LED-uri cu flux luminos
Atunci când se planifică un sistem de iluminare a unei încăperi, trebuie să se țină seama de anumite valori pentru a armoniza procedurile de calcul. Aceleași valori universale sunt necesare pentru consumatorul general pentru a se putea orienta în funcție de diferitele tipuri de surse de lumină. Pentru o lungă perioadă de timp, pentru becurile cu incandescență, această valoare era de un watt de consum de energie electrică. Dar aceste dispozitive părăsesc scena, așa că este nevoie de altceva.
Ce este fluxul luminos
De fapt, pentru a calcula iluminarea, proiectanții au folosit anterior o altă mărime - candela (lumânarea), care are, de asemenea, o corespondență directă cu wații consumați de o lampă cu incandescență. În literatura tehnică de la începutul celei de-a doua jumătăți a secolului trecut, puteți găsi expresii precum "lampa cu o mie de lumânări" etc. Luminozitatea în candela se referă la puterea în wați a luminii emise într-o anumită direcție. Ca o asociere vizuală, această luminozitate este asigurată de o lumânare obișnuită de parafină sau de stearină. De aici și numele. Această abordare oferă o reprezentare vizuală a luminozității ca număr de lumânări aprinse.
Important! Puterea în wați folosită pentru a calcula candela nu are nimic de-a face cu puterea electrică - sursa de lumină poate să nu fie electrică (aceeași lumânare).
Există o definiție pentru conceptul de flux luminos - puterea energiei de radiație, care este evaluată prin senzația de lumină. Sau numărul de fotoni emiși pe unitatea de timp. Din punct de vedere matematic, se prezintă astfel: dacă o sursă punctiformă cu o putere de 1 candela emite un flux într-un unghi solid egal cu un steradian, atunci creează un flux luminos de 1 lumen (lm).
Conceptul de steradian necesită o clarificare. Pentru a reprezenta un unghi solid de 1 sf, trebuie să se ia un con cu vârful în centrul unei sfere de rază R, care taie o arie egală cu R2 . Unghiul de deschidere al unui astfel de con este de aproximativ 65 de grade.
Dacă o sursă de lumină punctiformă de 1 candela, care radiază în mod egal în toate direcțiile, este plasată într-o sferă cu raza de 1 m, aceasta va produce un nivel de iluminare egal cu 1 lux (lx) pe suprafața sa interioară. Această valoare este utilizată pentru a stabili standardele de iluminare. Astfel, pentru diferite încăperi, conform SNiP, ar trebui să fie îndeplinite următoarele condiții:
- sălile de clasă ale școlilor generale - 500 lux;
- sălile de clasă ale instituțiilor de învățământ superior - 400 lux; - sălile de spectacole ale instituțiilor de învățământ superior - 400 lux;
- săli de sport - 200 lux.
Standardele de iluminare sunt, de asemenea, stabilite pentru alte încăperi.
Dacă un flux luminos de 1 lm cade pe o suprafață de 1 mp, se creează o iluminare de 1 lux. De aici rezultă relația dintre lumen și lux: 1 lux = 1 lm/mp. De exemplu, pentru a asigura o lumină suficientă într-o sală de clasă de 100 de metri pătrați, fluxul luminos necesar este de 40000 lm. Trebuie, de asemenea, să se țină seama de faptul că luminanța scade proporțional cu pătratul distanței față de sursa de lumină, deci înălțimea la care este suspendat corpul de iluminat este importantă.
Principiul de funcționare
Pentru a înțelege capacitatea de utilizare a tuturor acestor cantități, este necesar să se ia în considerare direcția de emisie a LED-ului și conceptele asociate cu aceasta.
Designul unei diode emițătoare de lumină este de așa natură încât aceasta nu trimite lumina uniform în toate direcțiile - emisfera inferioară este acoperită de un substrat, iar designul lentilei este de așa natură încât nu asigură o emisie uniformă în emisfera superioară. Ca urmare, fluxul luminos principal este concentrat în direcția superioară și se atenuează spre periferia conului de lumină. La un anumit unghi de vedere, intensitatea luminoasă se reduce la jumătate, iar la un unghi și mai mare, lumina devine invizibilă. Primul unghi (bac) se numește unghiul de semi-luminanță, iar al doilea unghi (fah) se numește unghiul de luminanță totală.
Aceleași puncte se aplică și în cazul unui LED cu fosfor. În acest caz, unghiul de emisie este limitat de substrat și de unghiul de activitate maximă a radiației de inițiere a joncțiunii p-n. Trebuie să vă dați seama că este imposibil să determinați aceste unghiuri exact cu ochiul liber - aveți nevoie de instrumente speciale. Dar puteți compara vizual două LED-uri - care are un unghi de deschidere mai mare.
Puterea luminoasă a lămpilor cu LED-uri
Puterea luminoasă a lămpilor cu LED-uri nu depinde de gradul de încălzire a cristalului. Practic, toate luminatoarele cu LED-uri albe sunt realizate pe baza fosforului LED, astfel încât producția de lumină depinde de calitatea fosforului și de tehnologia prin care acesta este produs. De asemenea, este relevantă emisia de lumină de la cristalul de inițiere și capacitatea acestei emisii de a face ca fosforul să strălucească în partea vizibilă a spectrului.
Puterea fluxului luminos al iluminatului exterior
Pentru calcularea iluminatului exterior, trebuie să se țină cont de cerințele minime pentru iluminat, care pot fi găsite și în SNiP (Norme și reglementări în construcții) relevante. De exemplu, pentru locurile de joacă, iluminarea minimă nu trebuie să fie mai mică de 10 lux.
Valorile minime ale iluminării sunt indicate în reglementări, care pot fi mărite la calcul.
Pentru a obține numărul necesar de corpuri de iluminat (N) pentru a obține iluminarea necesară, trebuie să specificați datele inițiale:
- iluminarea minimă (E), lux;
- suprafața teritoriului (S), în metri pătrați;
- coeficientul de neregularitate a iluminării (z), pentru corpurile de iluminat cu LED-uri este de 1,2;
- multiplicator care ia în considerare slăbirea fluxului luminos la sfârșitul duratei de viață a lămpii (k); pentru corpurile de iluminat cu LED-uri este egal cu 1,2;
- fluxul luminos al unei lămpi (F), lm;
- este un coeficient de reflexie a obiectelor situate în apropiere (n), pentru asfalt poate fi considerat ca fiind 0,3.
Aceste valori sunt legate prin formula N=E*S*z*k/(F*n).
Să iluminăm un teren de joacă de 150 mp. Sunt disponibile corpuri de iluminat, fiecare dintre acestea emițând un flux luminos de 1500 lm. Înlocuind valorile în formulă, se obține N=10*150*1,2*1,2/(1500*0,3). Rezultatul este de 4,8 sau 5 corpuri de iluminat. Acesta este numărul minim; de fapt, pot fi instalate mai multe.
Nu este posibil să se specifice fluxul luminos al luminilor existente, ci numărul de corpuri de iluminat care pot fi instalate într-o zonă. În acest caz, se calculează fluxul luminos al fiecărei lămpi. Formula de calcul va arăta astfel F=E*S*k*z/(N*n). În cazul în care rezultatul final nu se încadrează în seria standard caracteristicile lămpiitrebuie să fie rotunjit.
Relația dintre lumeni și wați
Consumatorii din întreaga lume s-au obișnuit, după zeci de ani de utilizare a becurilor cu incandescență, să facă legătura între luminozitate și consumul de energie electrică. Pentru aceste dispozitive învechite, aceasta a fost o decizie rezonabilă - dezvoltarea tehnologică în această direcție a stagnat de mult timp. Raportul dintre putere și intensitatea luminii s-a stabilit și a devenit o chestiune de obișnuință.
Pentru iluminat cu LED-uri nu există o corelație directă între consumul de energie în wați și puterea luminoasă în lumeni. Mai exact, este acolo, dar numai pentru moment. Tehnologia avansează, producția de cristale se îmbunătățește și se dezvoltă noi fosfori cu o eficacitate luminoasă mai mare. Mâine, relațiile actuale vor deveni iremediabil depășite.
Tabel de intensitate luminoasă
Până în prezent, corespondența dintre fluxul luminos al lămpilor LED moderne și consumul de energie al acestora este următoarea:
| Flux luminos, lm | 250 | 400 | 650 | 1300 | 2100 |
| Consumul de energie al lămpii cu LED-uri, W | 2-3 | 5-7 | 8-9 | 14-15 | 22-27 |
| Puterea echivalentă a lămpii cu incandescență, W | 25 | 40 | 60 | 100 | 150 |
Acestea sunt valori aproximative rotunjite, deoarece lămpile disponibile pe piață au fost produse de diferiți producători care au folosit tehnologii diferite de-a lungul anilor. Pentru ochi, această diferență este greu de observat.
Următorul videoclip concluzionează: Distincția și corelația dintre wați, lumeni și Kelvin.
Cu o înțelegere clară a relației dintre caracteristicile emisiei de lumină, este posibil să se calculeze singur iluminarea unei încăperi sau a unei zone. Pentru a face acest lucru, trebuie să cunoașteți standardele de iluminare și caracteristicile tehnice ale lămpilor cu LED-uri.