Mô tả chi tiết quang thông của đèn LED
Khi thiết kế hệ thống chiếu sáng cho mặt bằng cần được hướng dẫn các giá trị nhất định để thống nhất các quy trình tính toán. Các giá trị phổ quát tương tự được yêu cầu đối với người tiêu dùng bình thường để điều hướng trong các loại nguồn sáng khác nhau. Trong một thời gian dài, đối với đèn sợi đốt, giá trị này là một watt điện năng tiêu thụ. Nhưng những thiết bị này đang đi chệch hướng, vì vậy cần phải tìm một thứ khác.
Quang thông là gì
Trên thực tế, để tính toán độ chiếu sáng, các nhà thiết kế trước đây đã sử dụng một giá trị khác - candela (ngọn nến), giá trị này cũng tương ứng trực tiếp với công suất tiêu thụ của đèn sợi đốt. Trong các tài liệu kỹ thuật đầu nửa sau thế kỷ trước, người ta có thể bắt gặp cụm từ “ngọn đèn ngàn ngọn nến”, v.v. Độ chói trong candela đề cập đến công suất của ánh sáng tính bằng watt phát ra theo một hướng cụ thể. Như một sự liên tưởng trực quan, độ sáng như vậy được cung cấp bởi một ngọn nến parafin hoặc stearin đang cháy thông thường. Do đó tên.Cách tiếp cận này cung cấp một biểu thị trực quan về độ sáng như số lượng nến cháy.
Quan trọng! Watt được sử dụng để tính candela không liên quan đến công suất điện - nguồn sáng có thể không phải là điện (cùng một ngọn nến).
Có một định nghĩa cho khái niệm quang thông - công suất của năng lượng bức xạ, được ước tính bằng cảm giác ánh sáng. Hoặc số lượng photon được phát ra trên một đơn vị thời gian. Về mặt toán học, nó có dạng như sau: nếu một nguồn điểm có lực 1 candela bức xạ thông lượng vào một góc rắn bằng một steradian, thì nó tạo ra quang thông 1 lumen (lm).
Khái niệm về steradian cần được làm rõ. Để biểu diễn góc bằng 1 sr, ta cần lấy một hình nón có đỉnh là tâm của mặt cầu bán kính R cắt diện tích mặt cầu bằng R.2 . Góc mở của một hình nón như vậy là khoảng 65 độ.
Nếu đặt một nguồn sáng điểm 1 candela, tỏa đều theo mọi hướng trong một hình cầu có bán kính 1 m thì sẽ tạo ra độ chiếu sáng bằng 1 lux (lx) trên mặt trong của nó. Giá trị này được sử dụng để đặt định mức chiếu sáng. Vì vậy, đối với các cơ sở khác nhau, theo SNiP, các điều kiện sau phải được đáp ứng:
- phòng học trường THCS - 500 lux;
- khán giả đại học - 400 lux;
- phòng tập thể dục - 200 lx.
Các tiêu chuẩn về ánh sáng cũng được đặt ra cho các phòng khác.
Nếu quang thông 1 lm rơi vào 1 sq.m. bề mặt, nó tạo ra độ chiếu sáng 1 lux. Do đó mối quan hệ giữa lumen và lux: 1 lux = 1 lm / sq.m. Ví dụ, để cung cấp đủ ánh sáng trong một khán phòng có diện tích 100 mét vuông, cần có quang thông 40.000 lumen.Cũng cần lưu ý rằng độ chiếu sáng giảm tương ứng với bình phương khoảng cách từ nguồn sáng, do đó Chiều cao của hệ thống treo đèn là quan trọng.
Nguyên lý hoạt động
Để hiểu được sự tiện lợi của việc sử dụng tất cả các đại lượng này, cần phải xem xét hướng phát xạ của đèn LED và các khái niệm liên quan.
Thiết kế của điốt phát sáng sao cho nó không truyền ánh sáng đồng đều theo mọi hướng - bán cầu dưới được bao phủ bởi chất nền và thiết kế của thấu kính sao cho nó không cung cấp bức xạ đồng đều ở bán cầu trên. Kết quả là, thông lượng ánh sáng chính tập trung ở hướng phía trên và yếu dần về phía ngoại vi của hình nón ánh sáng. Ở một góc nhìn nhất định, cường độ của tia sáng giảm đi một nửa và khi đạt đến một góc độ lớn hơn nữa, thì tia sáng đó sẽ không nhìn thấy được. Góc đầu tiên (bac) được gọi là góc nửa độ sáng, và góc thứ hai (fah) được gọi là góc toàn độ sáng.
Các điểm tương tự cũng áp dụng cho đèn LED có phốt-pho. Ở đó, góc bức xạ bị giới hạn bởi chất nền và góc có hoạt độ lớn nhất của bức xạ đầu của tiếp giáp p-n. Cần phải hiểu rằng không thể xác định chính xác các góc này bằng mắt - cần phải có các thiết bị đặc biệt. Nhưng bạn có thể so sánh trực quan hai đèn LED - đèn có góc mở lớn hơn.
Công suất ánh sáng của đèn LED
Công suất phát sáng của đèn LED không phụ thuộc vào mức độ đốt nóng của tinh thể. Hầu hết tất cả các đèn chiếu sáng trắng đều được sản xuất trên cơ sở LED có phốt pho, do đó, sản lượng ánh sáng phụ thuộc vào chất lượng của phốt pho này, vào công nghệ sản xuất nó. Một điều quan trọng nữa là sự phát xạ ánh sáng của tinh thể bắt đầu và khả năng của bức xạ này gây ra photpho phát sáng trong vùng nhìn thấy của quang phổ.
Cường độ quang thông của đèn chiếu sáng ngoài trời
Để tính toán chiếu sáng ngoài trời, người ta phải tiến hành từ các tiêu chuẩn chiếu sáng tối thiểu, cũng có thể tìm thấy trong SNiP (SP) liên quan. Vì vậy, đối với sân chơi, độ chiếu sáng tối thiểu không được dưới 10 lux.
Các tiêu chuẩn đưa ra các giá trị tối thiểu của độ chiếu sáng, trong các tính toán, chúng có thể được tăng lên.
Để có được số lượng đèn chiếu sáng mong muốn (N) để có được độ chiếu sáng cần thiết, bạn cần đặt dữ liệu ban đầu:
- độ chiếu sáng tối thiểu (E), lx;
- diện tích lãnh thổ (S), sq.m .;
- Hệ số chiếu sáng không đồng đều (z), đối với đèn LED lấy bằng 1,2;
- hệ số nhân có tính đến sự suy yếu của quang thông khi kết thúc tuổi thọ của bóng đèn (k), đối với thiết bị LED là 1,2;
- quang thông của một đèn (F), lm;
- Hệ số phản xạ của các vật thể lân cận (n), đối với nhựa đường có thể lấy bằng 0,3.
Các đại lượng này có quan hệ với nhau bằng công thức N = E * S * z * k / (F * n).
Để nó được yêu cầu để chiếu sáng một sân chơi có diện tích 150 mét vuông. Trong điều kiện có các bóng đèn phát ra quang thông mỗi bóng là 1500 lm. Thay các giá trị vào công thức, chúng tôi nhận được N = 10 * 150 * 1,2 * 1,2 / (1500 * 0,3). Bạn nhận được 4,8 hoặc 5 đèn. Đây là số tiền tối thiểu, trên thực tế bạn có thể cài đặt thêm.
Bạn có thể tự đặt mình không phải bằng quang thông của các đèn có sẵn, mà bằng số lượng đèn có thể được lắp đặt trên lãnh thổ. Trong trường hợp này, cần phải tính toán quang thông của mỗi đèn. Công thức tính toán sẽ có dạng F = E * S * k * z / (N * n). Nếu kết quả cuối cùng không thuộc chuỗi tiêu chuẩn đặc điểm đèn, nó phải được làm tròn.
Mối quan hệ giữa lumen và watt
Người tiêu dùng trên khắp thế giới đã quen với việc liên hệ độ sáng của đèn chiếu sáng với công suất điện tiêu thụ trong suốt nhiều thập kỷ thống trị của đèn sợi đốt. Đối với những thiết bị lỗi thời này, điều này là hợp lý - sự phát triển của công nghệ theo hướng này từ lâu đã đi vào ngõ cụt. Tỷ lệ giữa công suất và cường độ chiếu sáng đã lắng xuống và trở thành một thói quen.
Đối với ánh sáng LED không có mối quan hệ trực tiếp giữa công suất tiêu thụ tính bằng watt và quang thông được tạo ra tính bằng lumen. Chính xác hơn là có, nhưng chỉ ở thời điểm hiện tại. Công nghệ không đứng yên, việc sản xuất tinh thể đang được cải tiến, các loại phốt pho mới với hiệu suất phát sáng tăng đang được phát triển. Các tỷ lệ của thời điểm hiện tại ngày mai sẽ lỗi thời một cách vô vọng.
Bảng độ sáng ánh sáng
Tại thời điểm hiện tại, sự tương ứng giữa quang thông của đèn LED hiện đại và công suất mà chúng tiêu thụ trông như sau:
| Quang thông, lm | 250 | 400 | 650 | 1300 | 2100 |
| Công suất tiêu thụ của đèn LED, W | 2-3 | 5-7 | 8-9 | 14-15 | 22-27 |
| Công suất tương đương của đèn sợi đốt, W | 25 | 40 | 60 | 100 | 150 |
Bảng hiển thị các giá trị làm tròn gần đúng, vì các loại đèn trên thị trường đã được sản xuất trong vài năm bởi các nhà sản xuất khác nhau với các công nghệ khác nhau. Đối với nhận thức "bằng mắt", sự lây lan này thực tế không đáng chú ý.
Tóm lại, video: Sự khác biệt và mối quan hệ giữa watt, lumen và kelvins.
Khi hiểu rõ về mối quan hệ giữa các đặc tính của bức xạ ánh sáng, bạn có thể tính toán một cách độc lập việc chiếu sáng của một căn phòng hoặc vùng lãnh thổ. Để làm được điều này, bạn cần biết các định mức về độ chiếu sáng và các đặc tính kỹ thuật của đèn LED.