Išsamus LED lempų šviesos srauto aprašymas
Projektuojant patalpų apšvietimo sistemas, norint suvienodinti skaičiavimo procedūras, būtina vadovautis tam tikromis vertėmis. Tos pačios universalios vertės reikalingos paprastiems vartotojams, norint naršyti įvairių tipų šviesos šaltiniuose. Ilgą laiką kaitrinėms lempoms ši vertė buvo vienas sunaudotos elektros energijos vatas. Tačiau šie įrenginiai išeina iš scenos, todėl reikia ieškoti kažko kito.
Kas yra šviesos srautas
Tiesą sakant, apšvietimui apskaičiuoti dizaineriai anksčiau naudojo kitą reikšmę - kandelą (žvakę), kuri taip pat tiesiogiai atitinka kaitrinės lempos sunaudotus vatus. Praėjusio amžiaus antrosios pusės pradžios techninėje literatūroje galima susidurti su posakiais „tūkstančio žvakių lempa“ ir kt. Šviesumas kandeloje reiškia šviesos galią vatais, skleidžiamą tam tikra kryptimi. Kaip vizualinę asociaciją, tokį ryškumą suteikia įprasta deganti parafino arba stearino žvakė. Iš čia ir pavadinimas.Šis metodas leidžia vizualiai parodyti ryškumą kaip degančių žvakių skaičių.
Svarbu! Vatai, naudojami kandelai apskaičiuoti, nesusiję su elektros galia – šviesos šaltinis gali būti ne elektrinis (ta pati žvakė).
Yra šviesos srauto sąvokos apibrėžimas – spinduliuotės energijos galia, kuri apskaičiuojama pagal šviesos jutimą. Arba per laiko vienetą išspinduliuotų fotonų skaičius. Matematiškai tai atrodo taip: jei taškinis šaltinis, turintis 1 kandelos jėgą, spinduliuoja srautą į erdvinį kampą, lygų vienam steradianui, tada jis sukuria 1 liumeno (lm) šviesos srautą.
Steradiano sąvoką reikia paaiškinti. Norint pavaizduoti 1 sr erdvinį kampą, reikia paimti kūgį, kurio viršūnė yra R spindulio rutulio centre, kuris iš sferos paviršiaus išpjauna plotą, lygų R2 . Tokio kūgio atsidarymo kampas yra apie 65 laipsniai.
Jeigu 1 kandelos taškinis šviesos šaltinis, vienodai spinduliuojantis visomis kryptimis, patalpintas į 1 m spindulio sferą, tai jos vidiniame paviršiuje bus sukurtas 1 liukso (lx) apšvietimas. Ši vertė naudojama apšvietimo normoms nustatyti. Taigi, atsižvelgiant į SNiP, įvairiose patalpose turi būti įvykdytos šios sąlygos:
- vidurinių mokyklų kabinetai - 500 liuksų;
- universitetų auditorijai - 400 liuksų;
- sporto salės - 200 lx.
Apšvietimo standartai nustatyti ir kitoms patalpoms.
Jei 1 lm šviesos srautas patenka į 1 kv.m. paviršiaus, sukuria 1 liukso apšvietimą. Taigi liumeno ir liukso santykis: 1 liuksas = 1 lm/kv.m. Pavyzdžiui, norint užtikrinti pakankamą apšvietimą 100 kvadratinių metrų ploto auditorijoje, reikalingas 40 000 liumenų šviesos srautas.Taip pat reikia atsižvelgti į tai, kad apšvietimas mažėja proporcingai atstumo nuo šviesos šaltinio kvadratui, todėl Lempos pakabos aukštis yra svarbus.
Veikimo principas
Norint suprasti visų šių kiekių naudojimo patogumą, būtina atsižvelgti į šviesos diodo spinduliavimo kryptį ir susijusias sąvokas.
Šviesos diodo konstrukcija yra tokia, kad jis tolygiai nesiunčia šviesos į visas puses – apatinį pusrutulį dengia substratas, o lęšio konstrukcija tokia, kad viršutiniame pusrutulyje jis neteikia vienodos spinduliuotės. Dėl to pagrindinis šviesos srautas koncentruojasi viršutine kryptimi ir silpnėja link šviesos kūgio periferijos. Tam tikru matymo kampu švytėjimo intensyvumas sumažėja perpus, o pasiekus dar didesnį kampą šviesa tampa nematoma. Pirmasis kampas (bac) vadinamas pusės ryškumo kampu, o antrasis (fah) vadinamas viso ryškumo kampu.
Tie patys punktai taikomi šviesos diodui su fosforu. Ten spinduliavimo kampą riboja substratas ir p-n sandūros inicijuojančios spinduliuotės didžiausio aktyvumo kampas. Reikia suprasti, kad šių kampų akimis tiksliai nustatyti neįmanoma – reikalingi specialūs prietaisai. Bet jūs galite vizualiai palyginti du šviesos diodus - kurių atidarymo kampas yra didesnis.
LED lempų šviesos srautas
LED lempų šviesos srautas nepriklauso nuo kristalo įkaitimo laipsnio. Beveik visi balti šviestuvai gaminami LED su fosforu pagrindu, todėl šviesos srautas priklauso nuo šio fosforo kokybės, nuo technologijos, kuria jis pagamintas. Taip pat svarbu yra inicijuojančio kristalo šviesos emisija ir šios spinduliuotės gebėjimas sukelti fosforo švytėjimą matomoje spektro srityje.
Lauko apšvietimo šviesos srauto stiprumas
Norint apskaičiuoti lauko apšvietimą, reikia vadovautis minimaliais apšvietimo standartais, kuriuos taip pat galima rasti atitinkamame SNiP (SP). Taigi, žaidimų aikštelių minimalus apšvietimas neturėtų būti mažesnis nei 10 liuksų.
Standartai pateikia minimalias apšvietimo vertes, skaičiuojant jas galima padidinti.
Norėdami gauti norimą šviestuvų skaičių (N), kad gautumėte reikiamą apšvietimą, turite nustatyti pradinius duomenis:
- minimalus apšvietimas (E), lx;
- teritorijos plotas (P), kv.m;
- apšvietimo netolygumo koeficientas (z), LED lempoms lygus 1,2;
- daugiklis, kuriame atsižvelgiama į šviesos srauto susilpnėjimą pasibaigus lempos tarnavimo laikui (k), LED prietaisams jis yra 1,2;
- vienos lempos šviesos srautas (F), lm;
- šalia esančių objektų atspindžio koeficientas (n), asfaltui galima imti 0,3.
Šie kiekiai yra susieti pagal formulę N=E*S*z*k/(F*n).
Tegul reikalaujama apšviesti 150 kv.m ploto žaidimų aikštelę. Esant lempoms, skleidžiančioms 1500 lm šviesos srautą. Pakeitę reikšmes į formulę, gauname N=10*150*1,2*1,2/(1500*0,3). Jūs gaunate 4,8 arba 5 lempas. Tai yra minimali suma, iš tikrųjų galite įdiegti daugiau.
Galite nustatyti save ne pagal turimų lempų šviesos srautą, o pagal lempų, kurias galima įrengti teritorijoje, skaičių. Tokiu atveju būtina apskaičiuoti kiekvienos lempos šviesos srautą. Skaičiavimo formulė bus tokia F=E*S*k*z/(N*n). Jei galutinis rezultatas nepatenka į standartinę seriją lempos charakteristikos, jis turi būti suapvalintas.
Ryšys tarp liumenų ir vatų
Vartotojai visame pasaulyje įprato sieti apšvietimo ryškumą su elektros energija, sunaudota per dešimtmečius, kai dominuoja kaitinamosios lempos. Šiems pasenusiems įrenginiams tai buvo pagrįsta – technologijų plėtra šia kryptimi jau seniai atsidūrė aklavietėje. Apšvietimo galios ir intensyvumo santykis nusistovėjo ir tapo įpročiu.
LED apšvietimui nėra tiesioginio ryšio tarp energijos suvartojimo vatais ir generuojamo šviesos srauto liumenais. Tiksliau – yra, bet tik šiuo metu. Technologijos nestovi vietoje, tobulinama kristalų gamyba, kuriami nauji fosforai su padidinta šviesos galia. Dabartinio laiko santykiai rytoj bus beviltiškai pasenę.
Šviesos ryškumo lentelė
Šiuo metu šiuolaikinių LED lempų šviesos srauto ir jų suvartojamos galios atitikimas atrodo taip:
| Šviesos srautas, lm | 250 | 400 | 650 | 1300 | 2100 |
| LED lempos energijos suvartojimas, W | 2-3 | 5-7 | 8-9 | 14-15 | 22-27 |
| Lygiavertė kaitinamosios lempos galia, W | 25 | 40 | 60 | 100 | 150 |
Lentelėje pateikiamos apytikslės suapvalintos reikšmės, nes rinkoje esančias lempas jau keletą metų gamina skirtingi gamintojai, naudodami skirtingas technologijas. Suvokimui „iš akies“ šis plitimas praktiškai nepastebimas.
Apibendrinant, vaizdo įrašas: vatų, liumenų ir kelvinų skirtumas ir santykis.
Aiškiai suprasdami ryšį tarp šviesos spinduliuotės charakteristikų, galite savarankiškai apskaičiuoti kambario ar teritorijos apšvietimą. Norėdami tai padaryti, turite žinoti apšvietimo normas ir LED lempų technines charakteristikas.