תיאור מפורט של שטף האור של מנורות LED

בעת תכנון מערכות תאורה לחצרים, יש צורך להיות מונחה על ידי ערכים מסוימים על מנת לאחד את הליכי החישוב. אותם ערכים אוניברסליים נדרשים לצרכנים רגילים על מנת לנווט בסוגים שונים של מקורות אור. במשך זמן רב, עבור מנורות ליבון, ערך זה היה וואט אחד של חשמל שנצרך. אבל המכשירים האלה יורדים מהבמה, אז צריך למצוא משהו אחר.

מהו שטף האור

למעשה, כדי לחשב את התאורה, המעצבים השתמשו בעבר בערך אחר - הקנדלה (נר), שגם לו יש התאמה ישירה לוואטים שצורכים מנורת ליבון. בספרות הטכנית של תחילת המחצית השנייה של המאה הקודמת ניתן להיתקל בביטויים "מנורת אלף נרות" וכו'. בהירות בקנדלה מתייחסת לעוצמת האור בוואטים הנפלטים בכיוון מסוים. כאסוציאציה חזותית, בהירות כזו מסופקת על ידי נר בוער רגיל של פרפין או סטארין. מכאן השם.גישה זו מספקת ייצוג חזותי של בהירות כמספר הנרות הדולקים.

בהירות הזוהר בקנדלה אחת

חָשׁוּב! הוואטים המשמשים לחישוב קנדלה אינם קשורים להספק חשמלי - ייתכן שמקור האור אינו חשמלי (אותו נר).

קיימת הגדרה למושג שטף האור - כוחה של אנרגיית הקרינה, הנאמדת לפי תחושת האור. או מספר הפוטונים הנפלטים ליחידת זמן. מבחינה מתמטית, זה נראה כך: אם מקור נקודתי עם כוח של 1 קנדלה מקרין שטף לזווית מוצקה השווה לסטרדיאן אחד, אז הוא יוצר שטף אור של 1 לומן (lm).

ייצוג גרפי של הסטרדיאן

הרעיון של סטרדיאן זקוק להבהרה. כדי לייצג זווית מוצקה של 1 sr, אתה צריך לקחת חרוט עם קודקוד במרכז כדור ברדיוס R, שחותך שטח על פני הכדור השווה ל-R² . זווית הפתיחה של קונוס כזה היא כ-65 מעלות.

אם מקור אור נקודתי של 1 קנדלה, המקרין באופן שווה לכל הכיוונים, ממוקם בכדור ברדיוס של 1 מ', אז תיווצר תאורה שווה ל-1 לוקס (lx) על פני השטח הפנימי שלו. ערך זה משמש לקביעת נורמות התאורה. אז, עבור הנחות שונות, על פי SNiP, יש לעמוד בתנאים הבאים:

• כיתות של בתי ספר תיכוניים - 500 לוקס;
• קהל באוניברסיטה - 400 לוקס;
• חדרי כושר - 200 lx.

תקני תאורה נקבעים גם לחדרים אחרים.

אם שטף אור של 1 lm נופל על 1 מ"ר. משטח, הוא יוצר תאורה של 1 לוקס. מכאן הקשר בין לומן ללוקס: 1 לוקס = 1 lm/sq.m. לדוגמה, כדי לספק תאורה מספקת באודיטוריום בשטח של 100 מ"ר, יש צורך בשטף אור של 40,000 לומן.יש לקחת בחשבון גם שהתאורה פוחתת ביחס לריבוע המרחק ממקור האור, לכן גובה מתלה המנורה חשוב.

עקרון הפעולה

כדי להבין את הנוחות של השימוש בכל הכמויות הללו, יש צורך לשקול את כיוון הפליטה של ​​LED, ומושגים קשורים.

זוויות לד עם עדשה

העיצוב של הדיודה פולטת האור הוא כזה שאינה שולחת אור באופן אחיד לכל הכיוונים - חצי הכדור התחתון מכוסה על ידי המצע, ועיצוב העדשה הוא כזה שאינו מספק קרינה אחידה בחצי הכדור העליון. כתוצאה מכך, שטף האור העיקרי מתרכז בכיוון העליון ונחלש לכיוון הפריפריה של חרוט האור. בזווית ראייה מסוימת, עוצמת הזוהר מצטמצמת בחצי, וכאשר מגיעים לזווית גדולה עוד יותר, האור הופך לבלתי נראה. הזווית הראשונה (bac) נקראת זווית חצי הבהירות, והשנייה (fah) נקראת זווית הבהירות המלאה.

זוויות הארה של LED עם זרחן

אותן נקודות חלות על LED עם זרחן. שם, זווית הקרינה מוגבלת על ידי המצע וזווית הפעילות הגדולה ביותר של הקרינה המתחילה של צומת p-n. יש להבין שאי אפשר לקבוע במדויק את הזוויות הללו בעין - יש צורך במכשירים מיוחדים. אבל אתה יכול להשוות חזותית בין שני נוריות LED - שיש להן זווית פתיחה גדולה יותר.

תפוקת אור של מנורות LED

תפוקת האור של מנורות LED אינה תלויה במידת החימום של הגביש. כמעט כל המאורות הלבנים עשויים על בסיס LED עם זרחן, כך שתפוקת האור תלויה באיכות הזרחן הזה, בטכנולוגיה שבאמצעותה הוא מיוצר. חשובה גם פליטת האור של הגביש המתניע והיכולת של קרינה זו לגרום לזרחן לזהור באזור הנראה של הספקטרום.

LED לבן עוצמתי עם זרחן

כוחו של שטף האור של תאורת חוץ

כדי לחשב תאורת חוץ, יש לצאת מתקני תאורה מינימליים, אותם ניתן למצוא גם ב-SNiP (SP) הרלוונטי. אז, עבור גני שעשועים, התאורה המינימלית לא צריכה להיות פחות מ-10 לוקס.

התקנים נותנים את ערכי המינימום של תאורה, בחישובים ניתן להגדיל אותם.

כדי לקבל את המספר הרצוי של גופים (N) כדי לקבל את התאורה הנדרשת, עליך להגדיר את הנתונים הראשוניים:

• תאורה מינימלית (E), lx;
• שטח שטח (S), מ"ר;
• מקדם תאורה אי אחידות (z), עבור מנורות LED זה שווה 1.2;
• מכפיל שלוקח בחשבון את היחלשות שטף האור עד סוף חיי השירות של המנורה (k), עבור מכשירי LED הוא 1.2;
• שטף אור של מנורה אחת (F), lm;
• מקדם השתקפות של עצמים קרובים (n), עבור אספלט ניתן לקחת אותו כ-0.3.

כמויות אלו קשורות בנוסחה N=E*S*z*k/(F*n).

תאורת מגרש משחקים

יידרש להאיר גן שעשועים בשטח של 150 מ"ר. בנוכחות מנורות הפולטות שטף אור של 1500 lm כל אחת. החלפת הערכים בנוסחה, נקבל N=10*150*1.2*1.2/(1500*0.3). אתה מקבל 4.8 או 5 מנורות. זה הסכום המינימלי, למעשה אתה יכול להתקין יותר.

אתה יכול להגדיר את עצמך לא לפי שטף האור של המנורות הזמינות, אלא לפי מספר המנורות שניתן להתקין בשטח. במקרה זה, יש צורך לחשב את שטף האור של כל מנורה. נוסחת החישוב תקבל את הצורה F=E*S*k*z/(N*n). אם התוצאה הסופית לא נכנסת לסדרה הסטנדרטית מאפייני מנורה, יש לעגל כלפי מעלה.

הקשר בין לומן לוואט

צרכנים ברחבי העולם התרגלו לקשר בין בהירות התאורה להספק החשמלי שנצרך במהלך עשרות שנות הדומיננטיות של מנורות ליבון. עבור המכשירים המיושנים הללו, זה היה סביר - התפתחות הטכנולוגיות בכיוון זה הגיעה מזמן למבוי סתום. היחס בין כוח ועוצמת התאורה התייצב והפך להרגל.

לתאורת לד אין קשר ישיר בין צריכת החשמל בוואט לבין שטף האור שנוצר בלומנס. ליתר דיוק, זה כן, אבל רק כרגע. הטכנולוגיות אינן עומדות במקום, ייצור הגבישים משתפר, מתפתחים זרחנים חדשים עם תפוקת אור מוגברת. היחסים של הזמן הנוכחי מחר יהיו מיושנים ללא תקנה.

שולחן בהירות אור

ברגע הנוכחי, ההתאמה בין שטף האור של מנורות LED מודרניות לבין הכוח שהן צורכות נראית כך:

הטבלה מציגה ערכים מעוגלים משוערים, שכן המנורות בשוק מיוצרות במשך מספר שנים על ידי יצרנים שונים עם טכנולוגיות שונות. לתפיסה "בעין" התפשטות זו כמעט ואינה מורגשת.

לסיכום, הסרטון: ההבדל והקשר בין וואט, לומן וקלווין.

לאחר הבנה ברורה של הקשר בין המאפיינים של קרינת האור, אתה יכול לחשב באופן עצמאי את התאורה של חדר או טריטוריה. כדי לעשות זאת, אתה צריך לדעת את הנורמות של תאורה ואת המאפיינים הטכניים של מנורות LED.