Podroben opis svetlobnega toka LED žarnic
Pri načrtovanju sistemov razsvetljave prostorov je treba upoštevati določene vrednosti, da bi poenotili postopke izračuna. Te iste univerzalne vrednosti so potrebne splošnim potrošnikom za krmarjenje med različnimi vrstami svetlobnih virov. Dolgo časa je bila ta vrednost za žarnice z žarilno nitko en vat porabe električne energije. Toda te naprave zapuščajo sceno, zato je potrebno nekaj drugega.
Kaj je svetlobni tok
Pravzaprav so oblikovalci za izračun osvetlitve prej uporabili drugo vrednost - kandela (sveča), ki se prav tako neposredno ujema z vati, ki jih porabi žarnica z žarilno nitko. V tehnični literaturi začetka druge polovice prejšnjega stoletja lahko najdete izraz "svetilka s tisoč svečami" itd. Svetlost kandele se nanaša na moč svetlobe v vatih, oddano v določeni smeri. Kot vizualno asociacijo nam to svetlost daje navadna goreča parafinska ali stearinska sveča. Od tod tudi ime. Ta pristop zagotavlja vizualno predstavitev svetlosti kot število gorečih sveč.
Pomembno! Vati, ki se uporabljajo za izračun kandel, nimajo nobene zveze z električno močjo - vir svetlobe morda ni električen (ista sveča).
Za koncept svetlobnega toka obstaja definicija - moč sevalne energije, ki jo ocenjujemo s svetlobnim občutkom.Ali število oddanih fotonov na časovno enoto. Matematično je to videti takole: če točkovni vir z močjo 1 kandele seva tok do prostorskega kota, ki je enak enemu steradianu, ustvari svetlobni tok 1 lumna (lm).
Koncept steradiana je treba pojasniti. Da bi predstavili prostorski kot 1 cfu, moramo vzeti stožec z vrhom v središču krogle s polmerom R, ki reže ploščino, enako R2 . Odpiralni kot takšnega stožca je približno 65 stopinj.
Če točkovni vir svetlobe z 1 kandelo, ki seva enako v vse smeri, postavimo v kroglo s polmerom 1 m, bo na njeni notranji površini ustvarjena osvetlitev enaka 1 luksu (lx). Ta vrednost se uporablja za nastavitev norm osvetlitve. Torej, za različne prostore, v skladu s SNIP, morajo biti izpolnjeni pogoji:
- učilnice srednjih šol - 500 luksov;
- učilnice visokošolskih zavodov - 400 luksov;
- telovadnice - 200 luksov.
Norme osvetlitve so določene tudi za druge prostore.
Če svetlobni tok 1 lm pade na 1 m2. površino ustvarja osvetlitev 1 luksa. Od tod tudi razmerje med lumnom in luksom: 1 luks = 1 lm/m². Na primer, da bi zagotovili zadostno osvetlitev v avditoriju velikosti 100 kvadratnih metrov, je potreben svetlobni tok 40000 lumnov. Upoštevati je treba tudi, da svetilnost pada sorazmerno s kvadratom oddaljenosti od svetlobnega vira, torej višina obešanja svetilke je pomembna.
Načelo delovanja
Da bi razumeli uporabnost vseh teh količin, je treba upoštevati smer sevanja LED in s tem povezane koncepte.
Zasnova svetleče diode je takšna, da ne pošilja svetlobe enakomerno v vse smeri – spodnja polobla je prekrita s substratom, zasnova leče pa je takšna, da ne zagotavlja enakomernega sevanja v zgornji polobli.Zaradi tega je glavni svetlobni tok koncentriran v zgornji smeri in oslabi na obrobje svetlobnega stožca. Pri določenem zornem kotu se svetlobna jakost zmanjša za polovico, pod še večjim kotom pa svetloba postane nevidna. Prvi kot (bac) imenujemo kot polovične svetilnosti, drugi kot (fah) pa polni kot luminiscence.
Enake točke veljajo za fosforno LED. Tam je emisijski kot omejen s substratom in kotom največje aktivnosti iniciacijskega sevanja p-n spoja. Treba je razumeti, da je nemogoče natančno določiti te kote z očmi - potrebujete posebne naprave. Lahko pa vizualno primerjate obe LED diodi - katera ima večji kot odpiranja.
Svetlobna moč LED svetilk
Svetlobna moč LED žarnic ni odvisna od stopnje segrevanja kristala. Skoraj vsa bela LED svetila so izdelana na osnovi LED fosforja, zato je svetlobna moč odvisna od kakovosti fosforja, tehnologije, po kateri je proizveden. Pomembna je tudi emisija svetlobe iniciacijskega kristala in sposobnost tega sevanja, da povzroči, da fosfor sveti v vidnem delu spektra.
Jakost svetlobnega toka zunanje razsvetljave
Za izračun zunanje razsvetljave je treba upoštevati minimalne standarde osvetlitve, ki jih lahko najdete tudi v ustreznem SNiP (SP). Na primer, za igrišča najmanjša osvetlitev ne sme biti manjša od 10 luksov.
V standardih so podane minimalne vrednosti osvetlitve, v izračunih pa se lahko povečajo.
Da bi dobili zahtevano število svetilk (N) za pridobitev zahtevane osvetljenosti, morate določiti začetne podatke:
- minimalna osvetlitev (E), luks;
- površina ozemlja (S), m2;
- Faktor nepravilnosti osvetlitve (z), za LED luči je enak 1,2;
- množitelj ob upoštevanju oslabitve svetlobnega toka ob koncu življenjske dobe svetilke (k) je za LED svetila enak 1,2;
- svetlobni tok ene svetilke (F), lm;
- je faktor, ki upošteva odboj predmetov v bližini (n), za asfalt pa se lahko vzame pri 0,3.
Te vrednosti so povezane s formulo N=E*S*z*k/(F*n).
Osvetliti moramo igrišče velikosti 150 m2. Obstajajo napeljave, ki oddajajo svetlobni tok 1500 lm vsaka. Z zamenjavo vrednosti v formuli dobimo N=10*150*1,2*1,2/(1500*0,3). Dobite 4,8 ali 5 svetilk. To je minimalno število, pravzaprav jih lahko namestite več.
Ne morete vprašati svetlobnega toka obstoječih luči, ampak število luči, ki jih je mogoče namestiti na tem območju. V tem primeru morate izračunati svetlobni tok vsake svetilke. Formula bo videti takole F=E*S*k*z/(N*n). Če končni rezultat ne sodi v standardno serijo značilnosti svetilkmoraš zaokrožiti.
Razmerje med lumni in vati
Potrošniki po vsem svetu že desetletja prevladujejo žarnice z žarilno nitko, ki povezujejo svetlost osvetlitve s porabo električne energije. Za te zastarele naprave je bilo to razumno - razvoj tehnologije v tej smeri je že dolgo v mirovanju. Razmerje med močjo in jakostjo svetlobe se je ustalilo in prešlo v navado.
Za LED osvetlitev ni neposredne korelacije med porabo energije v vatih in svetlobno močjo v lumnih. Natančneje, obstaja, vendar le trenutno. Tehnologija ne miruje, proizvodnja kristalov se izboljšuje, razvijajo se novi fosforji z večjo svetlobno močjo. Razmerja današnjega časa bodo jutri brezupno zastarela.
Tabela svetilnosti
Trenutno je ujemanje svetlobnega toka sodobnih LED svetilk in njihove porabe energije naslednje:
| Svetlobni tok, lm | 250 | 400 | 650 | 1300 | 2100 |
| Poraba energije LED svetilke, W | 2-3 | 5-7 | 8-9 | 14-15 | 22-27 |
| Enakovredna moč žarnice z žarilno nitko, W | 25 | 40 | 60 | 100 | 150 |
V zgornji tabeli so približne zaokrožene vrednosti, saj so sijalke, ki so na trgu, v nekaj letih proizvedli različni proizvajalci z različnimi tehnologijami. Za dojemanje "na oko" je ta sprememba praktično nevidna.
Za zaključek videa: Razlikovanje in korelacija vatov, lumnov in Kelvinov.
Z jasnim razumevanjem razmerja med značilnostmi svetlobnega sevanja lahko samostojno izvedete izračun osvetlitve prostora ali ozemlja. Če želite to narediti, morate poznati standarde osvetlitve in tehnične značilnosti LED-sijalk.