Descripció detallada del flux lluminós de les làmpades LED
Quan es dissenyen sistemes d'il·luminació per a locals, cal guiar-se per certs valors per unificar els procediments de càlcul. Es requereixen els mateixos valors universals per als consumidors habituals per navegar per diferents tipus de fonts de llum. Durant molt de temps, per a les làmpades incandescents, aquest valor va ser d'un watt d'energia elèctrica consumida. Però aquests dispositius surten de l'escenari, així que cal trobar alguna cosa més.
Què és el flux lluminós
De fet, per calcular la il·luminació, els dissenyadors van utilitzar anteriorment un altre valor: la candela (espelma), que també té una correspondència directa amb els watts consumits per una làmpada incandescent. A la literatura tècnica de principis de la segona meitat del segle passat, es poden trobar les expressions “llum de mil espelmes”, etc. La lluminància en candela es refereix a la potència de la llum en watts emesa en una direcció determinada. Com a associació visual, aquesta brillantor la proporciona una espelma normal de parafina o estearina. D'aquí el nom.Aquest enfocament proporciona una representació visual de la brillantor com el nombre d'espelmes enceses.
Important! Els watts utilitzats per calcular la candela no estan relacionats amb l'energia elèctrica; és possible que la font de llum no sigui elèctrica (la mateixa espelma).
Hi ha una definició del concepte de flux lluminós: el poder de l'energia de la radiació, que s'estima per la sensació de llum. O el nombre de fotons emesos per unitat de temps. Matemàticament, es veu així: si una font puntual amb una força d'1 candela irradia un flux en un angle sòlid igual a un esteradià, aleshores crea un flux lluminós d'1 lumen (lm).
Cal aclarir el concepte d'esteradià. Per representar un angle sòlid d'1 sr, cal agafar un con amb un vèrtex al centre d'una esfera de radi R, que talla una àrea a la superfície de l'esfera igual a R.2 . L'angle d'obertura d'aquest con és d'uns 65 graus.
Si una font de llum puntual d'1 candela, que irradia igual en totes les direccions, es col·loca en una esfera amb un radi d'1 m, es crearà una il·luminació igual a 1 lux (lx) a la seva superfície interior. Aquest valor s'utilitza per establir les normes d'il·luminació. Per tant, per a diferents locals, segons SNiP, s'han de complir les condicions següents:
- aules de secundària - 500 lux;
- públic universitari - 400 lux;
- gimnasos - 200 lux.
També s'estableixen estàndards d'il·luminació per a altres habitacions.
Si un flux lluminós d'1 lm cau sobre 1 m². superfície, crea una il·luminació d'1 lux. D'aquí la relació entre lumen i lux: 1 lux = 1 lm/m². Per exemple, per proporcionar una il·luminació suficient en un auditori amb una superfície de 100 metres quadrats, es necessita un flux lluminós de 40.000 lúmens.També s'ha de tenir en compte que la il·luminació disminueix en proporció al quadrat de la distància de la font de llum, per tant L'alçada de la suspensió del llum és important.
Principi de funcionament
Per entendre la conveniència d'utilitzar totes aquestes quantitats, cal tenir en compte la direcció d'emissió del LED i els conceptes relacionats.
El disseny del díode emissor de llum és tal que no envia llum uniformement en totes direccions: l'hemisferi inferior està cobert pel substrat i el disseny de la lent és tal que no proporciona una radiació uniforme a l'hemisferi superior. Com a resultat, el flux de llum principal es concentra en la direcció superior i es debilita cap a la perifèria del con de llum. A un determinat angle de visió, la intensitat de la resplendor es redueix a la meitat, i quan s'aconsegueix un angle encara més gran, la llum es fa invisible. El primer angle (bac) s'anomena angle de mitja brillantor, i el segon (fah) s'anomena angle de brillantor total.
Els mateixos punts s'apliquen al LED amb fòsfor. Allà, l'angle de radiació està limitat pel substrat i l'angle de major activitat de la radiació inicial de la unió p-n. S'ha d'entendre que és impossible determinar amb precisió aquests angles a l'ull: es necessiten dispositius especials. Però podeu comparar visualment dos LED, que tenen un angle d'obertura més gran.
Sortida de llum de llums LED
La sortida de llum de les làmpades LED no depèn del grau d'escalfament del cristall. Gairebé tots els il·luminadors blancs es fan a base de LED amb fòsfor, de manera que la sortida de llum depèn de la qualitat d'aquest fòsfor, de la tecnologia amb la qual es produeix. També és important l'emissió de llum del cristall d'inici i la capacitat d'aquesta radiació per fer que el fòsfor brilli a la regió visible de l'espectre.
La força del flux lluminós de la il·luminació exterior
Per calcular la il·luminació exterior, s'ha de procedir a partir dels estàndards mínims d'il·luminació, que també es poden trobar al SNiP (SP) corresponent. Per tant, per als parcs infantils, la il·luminació mínima no hauria de ser inferior a 10 lux.
Els estàndards donen els valors mínims d'il·luminació, en els càlculs es poden augmentar.
Per obtenir el nombre desitjat d'aparells (N) per obtenir la il·luminació necessària, heu d'establir les dades inicials:
- il·luminació mínima (E), lx;
- àrea del territori (S), m2;
- coeficient de desigualtat d'il·luminació (z), per a les làmpades LED és igual a 1,2;
- un multiplicador que té en compte el debilitament del flux lluminós al final de la vida útil de la làmpada (k), per als dispositius LED és 1,2;
- flux lluminós d'una làmpada (F), lm;
- coeficient de reflexió d'objectes propers (n), per a l'asfalt es pot prendre com a 0,3.
Aquestes quantitats estan relacionades per la fórmula N=E*S*z*k/(F*n).
Que sigui necessari per il·luminar un parc infantil amb una superfície de 150 metres quadrats. En presència de làmpades que emeten un flux lluminós de 1500 lm cadascuna. Substituint els valors a la fórmula, obtenim N=10*150*1,2*1,2/(1500*0,3). Teniu 4,8 o 5 llums. Aquesta és la quantitat mínima, de fet, podeu instal·lar-ne més.
Podeu establir-vos no pel flux lluminós de les làmpades disponibles, sinó pel nombre de làmpades que es poden instal·lar al territori. En aquest cas, cal calcular el flux lluminós de cada làmpada. La fórmula de càlcul adoptarà la forma F=E*S*k*z/(N*n). Si el resultat final no entra en la sèrie estàndard característiques del llum, s'ha d'arrodonir.
Relació entre lumens i watts
Els consumidors de tot el món s'han acostumat a relacionar la brillantor de la il·luminació amb l'energia elèctrica consumida durant les dècades de domini de les làmpades incandescents. Per a aquests dispositius obsolets, això era raonable: el desenvolupament de tecnologies en aquesta direcció fa temps que ha arribat a un carreró sense sortida. La relació entre potència i intensitat de la il·luminació s'ha assentat i s'ha convertit en un hàbit.
Per il·luminació LED no hi ha una relació directa entre el consum d'energia en watts i el flux lluminós generat en lumens. Més precisament, ho és, però només de moment. Les tecnologies no s'aturen, es millora la producció de cristalls, s'estan desenvolupant nous fòsfors amb una major emissió de llum. Les ràtios de l'actualitat de demà seran irremediablement obsoletes.
Taula de brillantor de la llum
En el moment actual, la correspondència entre el flux lluminós de les làmpades LED modernes i la potència que consumeixen és la següent:
| Flux lluminós, lm | 250 | 400 | 650 | 1300 | 2100 |
| Consum d'energia del llum LED, W | 2-3 | 5-7 | 8-9 | 14-15 | 22-27 |
| Potència equivalent a una làmpada incandescent, W | 25 | 40 | 60 | 100 | 150 |
A la taula es mostren valors arrodonits aproximats, ja que els llums del mercat són produïts des de fa diversos anys per diferents fabricants amb diferents tecnologies. Per a la percepció "a l'ull", aquesta propagació pràcticament no es nota.
En conclusió, el vídeo: La diferència i relació entre watts, lumens i kelvins.
Tenint una comprensió clara de la relació entre les característiques de la radiació lumínica, podeu calcular de manera independent la il·luminació d'una habitació o territori. Per fer-ho, cal conèixer les normes d'il·luminació i les característiques tècniques de les làmpades LED.