Gedetailleerde beschrijving van de lichtstroom van LED-lampen
Bij het ontwerpen van verlichtingssystemen voor gebouwen, moet u zich door bepaalde waarden laten leiden om de berekeningsprocedures te verenigen. Dezelfde universele waarden zijn vereist voor gewone consumenten om te navigeren in verschillende soorten lichtbronnen. Lange tijd was deze waarde voor gloeilampen één watt verbruikt elektrisch vermogen. Maar deze apparaten gaan van het podium, dus er moet iets anders worden gevonden.
Wat is lichtstroom?
Om de verlichting te berekenen, gebruikten de ontwerpers eerder een andere waarde - de candela (kaars), die ook rechtstreeks overeenkomt met de watt die wordt verbruikt door een gloeilamp. In de technische literatuur van het begin van de tweede helft van de vorige eeuw kan men de uitdrukkingen "duizend-kaarslamp", enz. tegenkomen. Luminantie in candela verwijst naar de kracht van licht in watt dat in een bepaalde richting wordt uitgestraald. Als visuele associatie wordt een dergelijke helderheid verschaft door een gewone brandende paraffine- of stearinekaars. Vandaar de naam.Deze benadering geeft een visuele weergave van helderheid als het aantal brandende kaarsen.
Belangrijk! De watt die wordt gebruikt om candela te berekenen, is niet gerelateerd aan elektrisch vermogen - de lichtbron is mogelijk niet elektrisch (dezelfde kaars).
Er is een definitie voor het concept van lichtstroom - de kracht van stralingsenergie, die wordt geschat door lichtsensatie. Of het aantal fotonen dat per tijdseenheid wordt uitgezonden. Wiskundig ziet het er zo uit: als een puntbron met een kracht van 1 candela een flux uitstraalt in een ruimtehoek gelijk aan één steradiaal, dan creëert het een lichtstroom van 1 lumen (lm).
Het concept van een steradiaal behoeft verduidelijking. Om een ruimtehoek van 1 sr weer te geven, moet je een kegel nemen met een hoekpunt in het midden van een bol met straal R, die een gebied op het oppervlak van de bol uitsnijdt gelijk aan R2 . De openingshoek van zo'n kegel is ongeveer 65 graden.
Als een puntlichtbron van 1 candela, die in alle richtingen gelijk uitstraalt, in een bol met een straal van 1 m wordt geplaatst, ontstaat er aan de binnenzijde een verlichting gelijk aan 1 lux (lx). Deze waarde wordt gebruikt om de verlichtingsnormen in te stellen. Dus voor verschillende gebouwen moet volgens SNiP aan de volgende voorwaarden worden voldaan:
- klaslokalen van middelbare scholen - 500 lux;
- universitair publiek - 400 lux;
- sportscholen - 200 lx.
Ook voor andere kamers worden verlichtingsnormen vastgesteld.
Als een lichtstroom van 1 lm op 1 m² valt. oppervlak, het creëert een verlichting van 1 lux. Vandaar de relatie tussen lumen en lux: 1 lux = 1 lm/m². Om bijvoorbeeld een zaal met een oppervlakte van 100 vierkante meter voldoende te verlichten, is een lichtstroom van 40.000 lumen nodig.Er moet ook rekening mee worden gehouden dat de verlichting evenredig afneemt met het kwadraat van de afstand tot de lichtbron, dus De hoogte van de lampophanging is belangrijk.
Werkingsprincipe
Om het gemak van het gebruik van al deze grootheden te begrijpen, is het noodzakelijk om rekening te houden met de emissierichting van de LED en aanverwante concepten.
Het ontwerp van de lichtemitterende diode is zodanig dat het licht niet gelijkmatig in alle richtingen zendt - het onderste halfrond wordt bedekt door het substraat en het ontwerp van de lens is zodanig dat het geen uniforme straling in het bovenste halfrond geeft. Als gevolg hiervan wordt de hoofdlichtstroom geconcentreerd in de bovenste richting en verzwakt naar de periferie van de lichtkegel. Bij een bepaalde gezichtshoek wordt de intensiteit van de gloed gehalveerd en wanneer een nog grotere hoek wordt bereikt, wordt het licht onzichtbaar. De eerste hoek (bac) wordt de hoek van halve helderheid genoemd en de tweede (fah) wordt de hoek van volledige helderheid genoemd.
Dezelfde punten gelden voor de LED met een fosfor. Daar wordt de stralingshoek begrensd door het substraat en de hoek van de grootste activiteit van de initiërende straling van de pn-overgang. Het moet duidelijk zijn dat het onmogelijk is om deze hoeken nauwkeurig met het oog te bepalen - speciale apparaten zijn nodig. Maar u kunt twee LED's visueel vergelijken - die een grotere openingshoek hebben.
Lichtopbrengst van LED lampen
De lichtopbrengst van LED lampen is niet afhankelijk van de mate van verwarming van het kristal. Vrijwel alle witte stralers zijn gemaakt op basis van LED met een fosfor, dus de lichtopbrengst hangt af van de kwaliteit van deze fosfor, van de technologie waarmee deze is geproduceerd. Ook belangrijk is de lichtemissie van het initiërende kristal en het vermogen van deze straling om de fosfor in het zichtbare gebied van het spectrum te laten gloeien.
De kracht van de lichtstroom van buitenverlichting
Om buitenverlichting te berekenen moet men uitgaan van de minimale verlichtingsnormen, die ook terug te vinden zijn in de betreffende SNiP (SP). Dus voor speeltuinen mag de minimale verlichting niet minder zijn dan 10 lux.
De normen geven de minimale verlichtingswaarden, in de berekeningen kunnen ze worden verhoogd.
Om het gewenste aantal armaturen (N) te krijgen om de vereiste verlichting te verkrijgen, moet u de initiële gegevens instellen:
- minimale verlichting (E), lx;
- territorium (S), m²;
- coëfficiënt van verlichtingsongelijkheid (z), voor LED-lampen is deze gelijk aan 1,2;
- een vermenigvuldiger die rekening houdt met de verzwakking van de lichtstroom aan het einde van de levensduur van de lamp (k), voor LED-apparaten is dit 1,2;
- lichtstroom van één lamp (F), lm;
- reflectiecoëfficiënt van nabije objecten (n), voor asfalt kan worden genomen als 0,3.
Deze hoeveelheden zijn gerelateerd aan de formule: N=E*S*z*k/(F*n).
Laat het nodig zijn om een speeltuin met een oppervlakte van 150 m² te verlichten. In aanwezigheid van lampen die elk een lichtstroom van 1500 lm uitstralen. Als we de waarden in de formule vervangen, krijgen we N=10*150*1.2*1.2/(1500*0.3). Je krijgt 4,8 of 5 lampen. Dit is het minimale bedrag, u kunt er zelfs meer installeren.
U kunt uzelf niet instellen op de lichtstroom van de beschikbare lampen, maar op het aantal lampen dat op het grondgebied kan worden geïnstalleerd. In dit geval is het noodzakelijk om de lichtstroom van elke lamp te berekenen. De berekeningsformule heeft de vorm F=E*S*k*z/(N*n). Als het eindresultaat niet in de standaardreeks valt lamp kenmerken, moet naar boven worden afgerond.
De relatie tussen lumen en watt
Consumenten over de hele wereld zijn eraan gewend geraakt om de helderheid van verlichting te relateren aan het elektrische vermogen dat gedurende de decennia van dominantie van gloeilampen is verbruikt. Voor deze verouderde apparaten was dit redelijk - de ontwikkeling van technologieën in deze richting is al lang op een dood spoor beland. De verhouding tussen vermogen en intensiteit van verlichting is tot rust gekomen en een gewoonte geworden.
Voor LED-verlichting er is geen directe relatie tussen het stroomverbruik in watt en de opgewekte lichtstroom in lumen. Meer precies, dat is het ook, maar alleen op dit moment. Technologieën staan niet stil, de productie van kristallen wordt verbeterd, nieuwe fosforen met verhoogde lichtopbrengst worden ontwikkeld. De verhoudingen van de huidige tijd zullen morgen hopeloos achterhaald zijn.
Lichthelderheidstabel
Op dit moment ziet de overeenkomst tussen de lichtstroom van moderne LED-lampen en het verbruikte vermogen er als volgt uit:
| Lichtstroom, lm | 250 | 400 | 650 | 1300 | 2100 |
| Stroomverbruik van de LED-lamp, W | 2-3 | 5-7 | 8-9 | 14-15 | 22-27 |
| Equivalent vermogen van een gloeilamp, W | 25 | 40 | 60 | 100 | 150 |
De tabel toont geschatte afgeronde waarden, aangezien de lampen op de markt al meerdere jaren door verschillende fabrikanten met verschillende technologieën worden geproduceerd. Voor waarneming "met het oog" is deze spreiding praktisch niet waarneembaar.
Tot slot de video: Het verschil en de relatie tussen watt, lumen en kelvin.
Als u een duidelijk begrip heeft van de relatie tussen de kenmerken van lichtstraling, kunt u onafhankelijk de verlichting van een kamer of territorium berekenen. Om dit te doen, moet u de verlichtingsnormen en de technische kenmerken van LED-lampen kennen.