Detaillierte Beschreibung des Lichtstroms von LED-Lampen
Bei der Planung von Beleuchtungssystemen für Räumlichkeiten ist es notwendig, sich an bestimmten Werten zu orientieren, um die Berechnungsverfahren zu vereinheitlichen. Für normale Verbraucher sind dieselben universellen Werte erforderlich, um in verschiedenen Arten von Lichtquellen zu navigieren. Bei Glühlampen war dieser Wert lange Zeit ein Watt verbrauchter elektrischer Leistung. Aber diese Geräte gehen von der Bühne, also muss etwas anderes gefunden werden.
Was ist lichtstrom
Tatsächlich haben die Designer zur Berechnung der Beleuchtung früher einen anderen Wert verwendet - die Candela (Kerze), die auch eine direkte Entsprechung zum Wattverbrauch einer Glühlampe hat. In der Fachliteratur zu Beginn der zweiten Hälfte des letzten Jahrhunderts kann man auf die Ausdrücke „Tausendkerzenlampe“ usw. stoßen. Die Leuchtdichte in Candela bezieht sich auf die Lichtleistung in Watt, die in eine bestimmte Richtung abgegeben wird. Als visuelle Assoziation wird eine solche Helligkeit von einer gewöhnlichen brennenden Paraffin- oder Stearinkerze bereitgestellt. Daher der Name.Dieser Ansatz bietet eine visuelle Darstellung der Helligkeit als Anzahl der brennenden Kerzen.
Wichtig! Die zur Berechnung von Candela verwendeten Watt beziehen sich nicht auf die elektrische Leistung - die Lichtquelle darf nicht elektrisch sein (gleiche Kerze).
Es gibt eine Definition für das Konzept des Lichtstroms - die Leistung der Strahlungsenergie, die durch Lichtempfindung geschätzt wird. Oder die Anzahl der pro Zeiteinheit emittierten Photonen. Mathematisch sieht das so aus: Wenn eine Punktquelle mit einer Kraft von 1 Candela einen Lichtstrom von einem Steradiant in einen Raumwinkel abstrahlt, dann erzeugt sie einen Lichtstrom von 1 Lumen (lm).
Das Konzept eines Steradianten muss geklärt werden. Um einen Raumwinkel von 1 sr darzustellen, müssen Sie einen Kegel mit einer Spitze im Zentrum einer Kugel mit Radius R nehmen, der einen Bereich auf der Oberfläche der Kugel gleich R ausschneidet2 . Der Öffnungswinkel eines solchen Kegels beträgt etwa 65 Grad.
Stellt man eine in alle Richtungen gleichmäßig strahlende Punktlichtquelle von 1 Candela in eine Kugel mit einem Radius von 1 m, so entsteht auf ihrer Innenfläche eine Beleuchtung von 1 Lux (lx). Dieser Wert wird verwendet, um die Beleuchtungsnormen einzustellen. Für verschiedene Räumlichkeiten müssen laut SNiP also die folgenden Bedingungen erfüllt sein:
- Klassenzimmer von weiterführenden Schulen - 500 Lux;
- Universitätspublikum - 400 Lux;
- Turnhallen - 200 lx.
Auch für andere Räume werden lichttechnische Maßstäbe gesetzt.
Fällt ein Lichtstrom von 1 lm auf 1 qm. Oberfläche erzeugt sie eine Beleuchtung von 1 Lux. Daher das Verhältnis zwischen Lumen und Lux: 1 Lux = 1 lm/m². Um beispielsweise einen Hörsaal mit einer Fläche von 100 Quadratmetern ausreichend auszuleuchten, wird ein Lichtstrom von 40.000 Lumen benötigt.Es sollte auch berücksichtigt werden, dass die Beleuchtung also proportional zum Quadrat der Entfernung von der Lichtquelle abnimmt Die Höhe der Lampenaufhängung ist wichtig.
Arbeitsprinzip
Um die Bequemlichkeit der Verwendung all dieser Größen zu verstehen, ist es notwendig, die Emissionsrichtung der LED und verwandte Konzepte zu berücksichtigen.
Das Design der Leuchtdiode ist so, dass sie Licht nicht gleichmäßig in alle Richtungen sendet – die untere Halbkugel ist vom Substrat bedeckt, und das Design der Linse ist so, dass sie keine gleichmäßige Strahlung in der oberen Halbkugel liefert. Dadurch konzentriert sich der Hauptlichtstrom nach oben und schwächt sich zur Peripherie des Lichtkegels hin ab. Ab einem bestimmten Blickwinkel reduziert sich die Intensität des Leuchtens um die Hälfte, ab einem noch größeren Blickwinkel wird das Licht unsichtbar. Der erste Winkel (bac) wird Halbhelligkeitswinkel genannt, und der zweite (fah) wird Vollhelligkeitswinkel genannt.
Die gleichen Punkte gelten für die LED mit einem Leuchtstoff. Dort wird der Strahlungswinkel durch das Substrat und den Winkel der größten Aktivität der initiierenden Strahlung des p-n-Übergangs begrenzt. Es muss verstanden werden, dass es unmöglich ist, diese Winkel mit dem Auge genau zu bestimmen - es werden spezielle Geräte benötigt. Aber optisch kann man zwei LEDs vergleichen - die hat einen größeren Öffnungswinkel.
Lichtleistung von LED-Lampen
Die Lichtleistung von LED-Lampen ist unabhängig vom Erwärmungsgrad des Kristalls. Fast alle weißen Beleuchtungen werden auf LED-Basis mit einem Leuchtstoff hergestellt, daher hängt die Lichtleistung von der Qualität dieses Leuchtstoffs ab, von der Technologie, mit der er hergestellt wird. Wichtig ist auch die Lichtemission des Initiierungskristalls und die Fähigkeit dieser Strahlung, den Leuchtstoff im sichtbaren Bereich des Spektrums zum Leuchten zu bringen.
Die Stärke des Lichtstroms der Außenbeleuchtung
Zur Berechnung der Außenbeleuchtung muss von den Mindestbeleuchtungsnormen ausgegangen werden, die auch im entsprechenden SNiP (SP) zu finden sind. Für Spielplätze sollte die Mindestbeleuchtung daher 10 Lux nicht unterschreiten.
Die Normen geben die Mindestwerte der Beleuchtung an, in den Berechnungen können sie erhöht werden.
Um die gewünschte Anzahl von Leuchten (N) zu erhalten, um die erforderliche Beleuchtung zu erhalten, müssen Sie die Anfangsdaten einstellen:
- Mindestbeleuchtung (E), lx;
- Gebietsfläche (S), qm;
- Koeffizient der Beleuchtungsungleichmäßigkeit (z), für LED-Lampen ist er gleich 1,2;
- ein Multiplikator, der die Abschwächung des Lichtstroms bis zum Ende der Lebensdauer der Lampe (k) berücksichtigt, für LED-Geräte beträgt er 1,2;
- Lichtstrom einer Lampe (F), lm;
- Reflexionskoeffizient naher Objekte (n), für Asphalt kann er mit 0,3 angenommen werden.
Diese Mengen werden durch die Formel in Beziehung gesetzt N=E*S*z*k/(F*n).
Lassen Sie es erforderlich sein, einen Spielplatz mit einer Fläche von 150 qm zu beleuchten. Bei Vorhandensein von Lampen mit einem Lichtstrom von jeweils 1500 lm. Wenn wir die Werte in die Formel einsetzen, erhalten wir N=10*150*1,2*1,2/(1500*0,3). Sie erhalten 4,8 oder 5 Lampen. Dies ist die Mindestmenge, tatsächlich können Sie mehr installieren.
Sie können sich nicht nach dem Lichtstrom der verfügbaren Lampen festlegen, sondern nach der Anzahl der Lampen, die auf dem Gebiet installiert werden können. In diesem Fall muss der Lichtstrom jeder Lampe berechnet werden. Die Berechnungsformel nimmt die Form an F=E*S*k*z/(N*n). Wenn das Endergebnis nicht in die Standardreihe fällt Lampeneigenschaften, es muss aufgerundet werden.
Das Verhältnis zwischen Lumen und Watt
Verbraucher auf der ganzen Welt haben sich während der jahrzehntelangen Dominanz von Glühlampen daran gewöhnt, die Helligkeit der Beleuchtung mit der verbrauchten elektrischen Energie in Beziehung zu setzen. Für diese veralteten Geräte war das sinnvoll – die Entwicklung von Technologien in diese Richtung ist längst in einer Sackgasse gelandet. Das Verhältnis von Leistung und Intensität der Beleuchtung hat sich eingependelt und ist zur Gewohnheit geworden.
Für LED-Beleuchtung es besteht kein direkter Zusammenhang zwischen der Leistungsaufnahme in Watt und dem erzeugten Lichtstrom in Lumen. Genauer gesagt, aber nur im Moment. Technologien stehen nicht still, die Herstellung von Kristallen wird verbessert, neue Leuchtstoffe mit erhöhter Lichtleistung werden entwickelt. Die Kennzahlen der heutigen Zeit sind morgen hoffnungslos überholt.
Lichthelligkeitstabelle
Im Moment sieht die Zuordnung zwischen dem Lichtstrom moderner LED-Lampen und der von ihnen verbrauchten Leistung so aus:
| Lichtstrom, lm | 250 | 400 | 650 | 1300 | 2100 |
| Leistungsaufnahme der LED-Lampe, W | 2-3 | 5-7 | 8-9 | 14-15 | 22-27 |
| Äquivalente Leistung einer Glühlampe, W | 25 | 40 | 60 | 100 | 150 |
Die Tabelle zeigt ungefähre gerundete Werte, da die am Markt befindlichen Lampen seit mehreren Jahren von verschiedenen Herstellern mit unterschiedlichen Technologien produziert werden. Für die Wahrnehmung "mit dem Auge" ist diese Streuung praktisch nicht wahrnehmbar.
Zum Abschluss das Video: Der Unterschied und das Verhältnis zwischen Watt, Lumen und Kelvin.
Mit einem klaren Verständnis der Beziehung zwischen den Eigenschaften der Lichtstrahlung können Sie die Beleuchtung eines Raums oder Territoriums unabhängig berechnen. Dazu müssen Sie die Beleuchtungsnormen und die technischen Eigenschaften von LED-Lampen kennen.