Podrobný popis svetelného toku LED svietidiel
Pri navrhovaní systémov osvetlenia priestorov je potrebné riadiť sa určitými hodnotami, aby sa zjednotili postupy výpočtu. Rovnaké univerzálne hodnoty sú potrebné pre bežných spotrebiteľov, aby sa mohli orientovať v rôznych typoch svetelných zdrojov. Po dlhú dobu bola táto hodnota pre žiarovky jeden watt spotrebovanej elektrickej energie. Tieto zariadenia však odchádzajú z pódia, takže treba nájsť niečo iné.
Čo je svetelný tok
V skutočnosti na výpočet osvetlenia dizajnéri predtým použili inú hodnotu - kandela (sviečka), ktorá tiež priamo zodpovedá wattom spotrebovaným žiarovkou. V odbornej literatúre zo začiatku druhej polovice minulého storočia sa možno stretnúť s výrazmi „tisícová sviečková lampa“ atď. Svietivosť v kandelách sa vzťahuje na výkon svetla vo wattoch vyžarovaného v určitom smere. Ako vizuálnu asociáciu takýto jas poskytuje obyčajná horiaca parafínová alebo stearínová sviečka. Preto ten názov.Tento prístup poskytuje vizuálnu reprezentáciu jasu ako počet horiacich sviečok.
Dôležité! Watty použité na výpočet candela nesúvisia s elektrickým výkonom - zdroj svetla nemusí byť elektrický (rovnaká sviečka).
Existuje definícia pojmu svetelný tok - sila energie žiarenia, ktorá sa odhaduje podľa svetelného pocitu. Alebo počet fotónov emitovaných za jednotku času. Matematicky to vyzerá takto: ak bodový zdroj so silou 1 kandela vyžaruje tok do priestorového uhla rovnajúceho sa jednému steradiánu, potom vytvorí svetelný tok 1 lumen (lm).
Pojem steradián potrebuje objasnenie. Na vyjadrenie priestorového uhla 1 sr musíte zobrať kužeľ s vrcholom v strede gule s polomerom R, ktorý na povrchu gule vyreže plochu rovnajúcu sa R.2 . Uhol otvorenia takéhoto kužeľa je asi 65 stupňov.
Ak bodový svetelný zdroj 1 kandela, vyžarujúci rovnomerne do všetkých smerov, umiestnite do gule s polomerom 1 m, potom sa na jej vnútornom povrchu vytvorí osvetlenie rovnajúce sa 1 luxu (lx). Táto hodnota sa používa na nastavenie noriem osvetlenia. Takže pre rôzne priestory musia byť podľa SNiP splnené tieto podmienky:
- učebne stredných škôl - 500 luxov;
- univerzitné publikum - 400 luxov;
- telocvične - 200 lx.
Svetelné normy sú stanovené aj pre ostatné miestnosti.
Ak na 1 m2 dopadne svetelný tok 1 lm. povrchu vytvára osvetlenie 1 lux. Preto vzťah medzi lúmenom a luxom: 1 lux = 1 lm/m2. Napríklad na zabezpečenie dostatočného osvetlenia v hľadisku s plochou 100 metrov štvorcových je potrebný svetelný tok 40 000 lúmenov.Malo by sa tiež vziať do úvahy, že osvetlenie klesá úmerne so štvorcom vzdialenosti od svetelného zdroja, preto Dôležitá je výška zavesenia svietidla.
Princíp činnosti
Aby sme pochopili pohodlie používania všetkých týchto veličín, je potrebné zvážiť smer vyžarovania LED a súvisiace pojmy.
Konštrukcia svetelnej diódy je taká, že nevysiela svetlo rovnomerne vo všetkých smeroch - spodná pologuľa je pokrytá substrátom a konštrukcia šošovky je taká, že neposkytuje rovnomerné žiarenie v hornej pologuli. V dôsledku toho sa hlavný svetelný tok sústreďuje v hornom smere a oslabuje smerom k okraju svetelného kužeľa. Pri určitom uhle pohľadu sa intenzita žiary zníži na polovicu a pri dosiahnutí ešte väčšieho uhla sa svetlo stáva neviditeľným. Prvý uhol (bac) sa nazýva uhol polovičného jasu a druhý uhol (fah) sa nazýva uhol plného jasu.
Rovnaké body platia pre LED s fosforom. Tam je vyžarovací uhol obmedzený substrátom a uhlom najväčšej aktivity iniciačného žiarenia p-n prechodu. Je potrebné pochopiť, že nie je možné presne určiť tieto uhly okom - sú potrebné špeciálne zariadenia. Ale môžete vizuálne porovnať dve LED - čo má väčší uhol otvorenia.
Svetelný výkon LED svietidiel
Svetelný výkon LED svietidiel nezávisí od stupňa ohrevu kryštálu. Takmer všetky biele iluminátory sú vyrobené na báze LED s fosforom, takže svetelný výkon závisí od kvality tohto fosforu, od technológie, ktorou je vyrobený. Dôležité je aj vyžarovanie svetla iniciačného kryštálu a schopnosť tohto žiarenia spôsobiť žiarenie fosforu vo viditeľnej oblasti spektra.
Sila svetelného toku vonkajšieho osvetlenia
Na výpočet vonkajšieho osvetlenia je potrebné vychádzať z minimálnych noriem osvetlenia, ktoré možno nájsť aj v príslušnom SNiP (SP). V prípade ihrísk by teda minimálne osvetlenie nemalo byť menšie ako 10 luxov.
Normy udávajú minimálne hodnoty osvetlenia, pri výpočtoch ich možno zvýšiť.
Ak chcete získať požadovaný počet svietidiel (N), aby ste získali požadované osvetlenie, musíte nastaviť počiatočné údaje:
- minimálne osvetlenie (E), lx;
- plocha územia (J), m2;
- koeficient nerovnomernosti osvetlenia (z), pre LED svietidlá sa rovná 1,2;
- multiplikátor, ktorý zohľadňuje zoslabenie svetelného toku do konca životnosti svietidla (k), pre LED zariadenia je to 1,2;
- svetelný tok jednej žiarovky (F), lm;
- koeficient odrazu blízkych objektov (n), pre asfalt to možno brať ako 0,3.
Tieto množstvá súvisia podľa vzorca N=E*S*z*k/(F*n).
Nech je potrebné osvetliť detské ihrisko s rozlohou 150 m2. V prítomnosti lámp vyžarujúcich svetelný tok 1500 lm každá. Nahradením hodnôt do vzorca dostaneme N=10*150*1,2*1,2/(1500*0,3). Získate 4,8 alebo 5 svetiel. Toto je minimálna suma, v skutočnosti môžete nainštalovať viac.
Môžete sa nastaviť nie podľa svetelného toku dostupných svietidiel, ale podľa počtu svietidiel, ktoré je možné nainštalovať na území. V tomto prípade je potrebné vypočítať svetelný tok každého svietidla. Výpočtový vzorec bude mať formu F=E*S*k*z/(N*n). Ak konečný výsledok nespadá do štandardnej série vlastnosti lampy, treba ho zaokrúhliť nahor.
Vzťah medzi lúmenmi a wattmi
Spotrebitelia na celom svete si počas desaťročí dominancie žiaroviek zvykli dávať do súvislosti jas osvetlenia s elektrickou energiou spotrebovanou. Pri týchto zastaraných zariadeniach to bolo rozumné – vývoj technológií sa v tomto smere už dávno dostal do slepej uličky. Pomer výkonu a intenzity osvetlenia sa ustálil a stal sa zvykom.
Pre LED osvetlenie neexistuje priamy vzťah medzi spotrebou energie vo wattoch a generovaným svetelným tokom v lúmenoch. Presnejšie, je, ale len v súčasnosti. Technológie nestoja, zdokonaľuje sa výroba kryštálov, vyvíjajú sa nové fosfory so zvýšeným svetelným výkonom. Pomery súčasného času budú zajtra beznádejne zastarané.
Tabuľka jasu svetla
V súčasnosti vyzerá korešpondencia medzi svetelným tokom moderných LED lámp a energiou, ktorú spotrebúvajú, takto:
| Svetelný tok, lm | 250 | 400 | 650 | 1300 | 2100 |
| Príkon LED lampy, W | 2-3 | 5-7 | 8-9 | 14-15 | 22-27 |
| Ekvivalentný výkon žiarovky, W | 25 | 40 | 60 | 100 | 150 |
V tabuľke sú uvedené približné zaokrúhlené hodnoty, keďže svietidlá na trhu už niekoľko rokov vyrábajú rôzni výrobcovia s rôznymi technológiami. Pre vnímanie "od oka" je toto rozšírenie prakticky nepostrehnuteľné.
Na záver video: Rozdiel a vzťah medzi wattmi, lúmenmi a kelvinmi.
Po jasnom pochopení vzťahu medzi charakteristikami svetelného žiarenia môžete nezávisle vypočítať osvetlenie miestnosti alebo územia. Aby ste to dosiahli, musíte poznať normy osvetlenia a technické vlastnosti LED svietidiel.