Detaljert beskrivelse av lysstrømmen til LED-lamper

Når du designer belysningssystemer for lokaler, er det nødvendig å bli veiledet av visse verdier for å forene beregningsprosedyrene. De samme universelle verdiene kreves for vanlige forbrukere for å navigere i ulike typer lyskilder. I lang tid, for glødelamper, var denne verdien en watt elektrisk strøm forbrukt. Men disse enhetene går av scenen, så noe annet må finnes.

Hva er lysstrøm

Faktisk, for å beregne belysningen, brukte designerne tidligere en annen verdi - candela (stearinlys), som også har en direkte samsvar med wattene som forbrukes av en glødelampe. I den tekniske litteraturen fra begynnelsen av andre halvdel av forrige århundre kan man komme over uttrykkene "tusenlyslampe", etc. Luminans i candela refererer til lysets kraft i watt som sendes ut i en bestemt retning. Som en visuell assosiasjon er slik lysstyrke gitt av et vanlig brennende parafin- eller stearinlys. Derav navnet.Denne tilnærmingen gir en visuell representasjon av lysstyrke som antall lys som brenner.

Lysstyrken til gløden i en candela

Viktig! Wattene som brukes til å beregne candela er ikke relatert til elektrisk kraft - lyskilden er kanskje ikke elektrisk (samme stearinlys).

Det er en definisjon for begrepet lysstrøm - kraften til strålingsenergi, som estimeres ved lysfølelse. Eller antall fotoner som sendes ut per tidsenhet. Matematisk ser det slik ut: hvis en punktkilde med en kraft på 1 candela utstråler en fluks inn i en solid vinkel lik en steradian, så skaper den en lysstrøm på 1 lumen (lm).

Grafisk representasjon av steradianen

Konseptet med en steradian trenger avklaring. For å representere en solid vinkel på 1 sr, må du ta en kjegle med et toppunkt i midten av en kule med radius R, som kutter ut et område på overflaten av kulen lik R² . Åpningsvinkelen til en slik kjegle er omtrent 65 grader.

Hvis en punktlyskilde på 1 candela, som stråler likt i alle retninger, plasseres i en kule med en radius på 1 m, vil det dannes belysning lik 1 lux (lx) på dens indre overflate. Denne verdien brukes til å stille inn belysningsnormene. Så, for forskjellige lokaler, ifølge SNiP, må følgende betingelser være oppfylt:

• klasserom på ungdomsskoler - 500 lux;
• universitetspublikum - 400 lux;
• treningssentre - 200 lx.

Belysningsstandarder er også satt for andre rom.

Hvis en lysstrøm på 1 lm faller på 1 kvm. overflaten, skaper den en belysning på 1 lux. Derav forholdet mellom lumen og lux: 1 lux = 1 lm/kvm. For eksempel, for å gi tilstrekkelig belysning i et auditorium med et areal på 100 kvadratmeter, er det nødvendig med en lysstrøm på 40 000 lumen.Det bør også tas i betraktning at belysningen avtar proporsjonalt med kvadratet på avstanden fra lyskilden, derfor Høyden på lampeopphenget er viktig.

Prinsipp for operasjon

For å forstå bekvemmeligheten av å bruke alle disse mengdene, er det nødvendig å vurdere retningen for utslipp av LED og relaterte konsepter.

LED-vinkler med linse

Utformingen av lysdioden er slik at den ikke sender lys jevnt i alle retninger - den nedre halvkule er dekket av underlaget, og utformingen av linsen er slik at den ikke gir jevn stråling i den øvre halvkule. Som et resultat konsentreres hovedlysstrømmen i øvre retning og svekkes mot periferien av lyskjeglen. Ved en viss synsvinkel reduseres intensiteten til gløden til det halve, og når en enda større vinkel nås, blir lyset usynlig. Den første vinkelen (bac) kalles halv-lysstyrkevinkelen, og den andre (fah) kalles full-lysstyrkevinkelen.

Luminescensvinkler av LED med fosfor

De samme punktene gjelder for LED med fosfor. Der er strålingsvinkelen begrenset av substratet og vinkelen for den største aktiviteten til den initierende strålingen til p-n-overgangen. Det må forstås at det er umulig å nøyaktig bestemme disse vinklene med øyet - spesielle enheter er nødvendig. Men du kan visuelt sammenligne to lysdioder – som har en større åpningsvinkel.

Lyseffekt fra LED-lamper

Lyseffekten til LED-lamper avhenger ikke av graden av oppvarming av krystallen. Nesten alle hvite belysningsapparater er laget på basis av LED med en fosfor, så lyseffekten avhenger av kvaliteten på denne fosforen, på teknologien den er produsert med. Også viktig er lysutslippet til den initierende krystallen og denne strålingens evne til å få fosforet til å gløde i det synlige området av spekteret.

Kraftig hvit LED med fosfor

Styrken til lysstrømmen til utendørsbelysning

For å beregne utebelysning må man gå ut fra minimumsbelysningsstandardene, som også finnes i den aktuelle SNiP (SP). Så for lekeplasser bør minimumsbelysningen ikke være mindre enn 10 lux.

Standardene gir minimumsverdiene for belysning, i beregningene kan de økes.

For å få ønsket antall armaturer (N) for å oppnå den nødvendige belysningen, må du angi de første dataene:

• minimum belysning (E), lx;
• territoriumområde (S), kvm;
• belysningskoeffisient ujevnhet (z), for LED-lamper er det lik 1,2;
• en multiplikator som tar hensyn til svekkelsen av lysstrømmen ved slutten av levetiden til lampen (k), for LED-enheter er den 1,2;
• lysstrøm av en lampe (F), lm;
• refleksjonskoeffisient for nærliggende objekter (n), for asfalt kan det tas som 0,3.

Disse mengdene er relatert med formelen N=E*S*z*k/(F*n).

lekeplassbelysning

La det kreves å belyse en lekeplass med et areal på 150 kvm. I nærvær av lamper som avgir en lysstrøm på 1500 lm hver. Ved å erstatte verdiene i formelen får vi N=10*150*1,2*1,2/(1500*0,3). Du får 4,8 eller 5 lamper. Dette er minimumsbeløpet, faktisk kan du installere mer.

Du kan sette deg selv ikke etter lysstrømmen til de tilgjengelige lampene, men etter antall lamper som kan installeres på territoriet. I dette tilfellet er det nødvendig å beregne lysstrømmen til hver lampe. Beregningsformelen vil ha formen F=E*S*k*z/(N*n). Hvis det endelige resultatet ikke faller inn i standardserien lampens egenskaper, må det rundes opp.

Forholdet mellom lumen og watt

Forbrukere over hele verden har blitt vant til å relatere lysstyrken til belysningen til den elektriske kraften som forbrukes i løpet av tiårene med dominans av glødelamper. For disse foreldede enhetene var dette rimelig - utviklingen av teknologier i denne retningen har lenge nådd en blindvei. Forholdet mellom kraft og intensitet av belysning har slått seg ned og blitt en vane.

For LED-belysning det er ingen direkte sammenheng mellom strømforbruket i watt og den genererte lysstrømmen i lumen. Mer presist er det det, men bare for øyeblikket. Teknologier står ikke stille, produksjonen av krystaller forbedres, nye fosfor med økt lyseffekt utvikles. Forholdene for den nåværende tiden i morgen vil være håpløst utdaterte.

Lys lysstyrke bord

For øyeblikket ser samsvaret mellom lysstrømmen til moderne LED-lamper og strømmen de bruker slik ut:

Tabellen viser omtrentlige avrundede verdier, da lampene på markedet har blitt produsert i flere år av forskjellige produsenter med forskjellige teknologier. For oppfatning "ved øyet" er denne spredningen praktisk talt ikke merkbar.

Avslutningsvis, videoen: Forskjellen og forholdet mellom watt, lumen og kelvin.

Etter å ha en klar forståelse av forholdet mellom egenskapene til lysstråling, kan du uavhengig beregne belysningen av et rom eller territorium. For å gjøre dette må du kjenne normene for belysning og de tekniske egenskapene til LED-lamper.