Descrição detalhada do fluxo luminoso das lâmpadas LED
Ao projetar sistemas de iluminação para instalações, é necessário guiar-se por certos valores para unificar os procedimentos de cálculo. Os mesmos valores universais são necessários para consumidores comuns para navegar em vários tipos de fontes de luz. Por muito tempo, para lâmpadas incandescentes, esse valor era de um watt de energia elétrica consumida. Mas esses dispositivos estão saindo do palco, então algo mais precisa ser encontrado.
O que é fluxo luminoso
De fato, para calcular a iluminação, os projetistas usaram anteriormente outro valor - a candela (vela), que também tem uma correspondência direta com os watts consumidos por uma lâmpada incandescente. Na literatura técnica do início da segunda metade do século passado, encontram-se as expressões “lâmpada de mil velas”, etc. A luminância em candela refere-se à potência da luz em watts emitida em uma determinada direção. Como associação visual, esse brilho é fornecido por uma vela de parafina ou estearina comum. Daí o nome.Essa abordagem fornece uma representação visual do brilho como o número de velas acesas.
Importante! Os watts usados para calcular a candela não estão relacionados à energia elétrica - a fonte de luz pode não ser elétrica (mesma vela).
Existe uma definição para o conceito de fluxo luminoso - o poder da energia da radiação, que é estimado pela sensação de luz. Ou o número de fótons emitidos por unidade de tempo. Matematicamente, é assim: se uma fonte pontual com uma força de 1 candela irradia um fluxo em um ângulo sólido igual a um esterradiano, então cria um fluxo luminoso de 1 lúmen (lm).
O conceito de um esterradiano precisa de esclarecimento. Para representar um ângulo sólido de 1 sr, você precisa pegar um cone com um vértice no centro de uma esfera de raio R, que corta uma área na superfície da esfera igual a R2 . O ângulo de abertura de tal cone é de cerca de 65 graus.
Se uma fonte de luz pontual de 1 candela, irradiando igualmente em todas as direções, é colocada em uma esfera com um raio de 1 m, então uma iluminação igual a 1 lux (lx) será criada em sua superfície interna. Este valor é usado para definir as normas de iluminação. Assim, para várias instalações, de acordo com o SNiP, as seguintes condições devem ser atendidas:
- salas de aula de escolas secundárias - 500 lux;
- audiências universitárias - 400 lux;
- ginásios - 200 lx.
Padrões de iluminação também são definidos para outras salas.
Se um fluxo luminoso de 1 lm cair em 1 m2. superfície, cria uma iluminação de 1 lux. Daí a relação entre lúmen e lux: 1 lux = 1 lm/m². Por exemplo, para fornecer iluminação suficiente em um auditório com área de 100 metros quadrados, é necessário um fluxo luminoso de 40.000 lúmens.Também deve ser levado em conta que a iluminação diminui proporcionalmente ao quadrado da distância da fonte de luz, portanto A altura da suspensão da lâmpada é importante.
Princípio da Operação
Para entender a conveniência de usar todas essas grandezas, é necessário considerar a direção de emissão do LED e conceitos relacionados.
O design do diodo emissor de luz é tal que não envia luz uniformemente em todas as direções - o hemisfério inferior é coberto pelo substrato e o design da lente é tal que não fornece radiação uniforme no hemisfério superior. Como resultado, o fluxo de luz principal é concentrado na direção superior e enfraquece em direção à periferia do cone de luz. Em um determinado ângulo de visão, a intensidade do brilho é reduzida pela metade e, quando um ângulo ainda maior é alcançado, a luz se torna invisível. O primeiro ângulo (bac) é chamado de ângulo de meio brilho e o segundo (fah) é chamado de ângulo de brilho total.
Os mesmos pontos se aplicam ao LED com fósforo. Lá, o ângulo de radiação é limitado pelo substrato e pelo ângulo de maior atividade da radiação inicial da junção p-n. Deve ser entendido que é impossível determinar com precisão esses ângulos a olho nu - são necessários dispositivos especiais. Mas você pode comparar visualmente dois LEDs - que possuem um ângulo de abertura maior.
Saída de luz das lâmpadas LED
A saída de luz das lâmpadas LED não depende do grau de aquecimento do cristal. Quase todos os iluminadores brancos são feitos com base em LED com fósforo, portanto, a saída de luz depende da qualidade desse fósforo, da tecnologia pela qual é produzido. Também é importante a emissão de luz do cristal iniciador e a capacidade dessa radiação de fazer com que o fósforo brilhe na região visível do espectro.
A força do fluxo luminoso da iluminação exterior
Para calcular a iluminação externa, deve-se partir dos padrões mínimos de iluminação, que também podem ser encontrados no SNiP (SP) relevante. Portanto, para playgrounds, a iluminação mínima não deve ser inferior a 10 lux.
Os padrões fornecem os valores mínimos de iluminação, nos cálculos eles podem ser aumentados.
Para obter o número desejado de luminárias (N) para obter a iluminação necessária, você precisa definir os dados iniciais:
- iluminação mínima (E), lx;
- área do território (S), m²;
- coeficiente de desnível de iluminação (z), para lâmpadas LED é igual a 1,2;
- um multiplicador que leva em consideração o enfraquecimento do fluxo luminoso ao final da vida útil da lâmpada (k), para dispositivos LED é 1,2;
- fluxo luminoso de uma lâmpada (F), lm;
- coeficiente de reflexão de objetos próximos (n), para asfalto pode ser tomado como 0,3.
Essas quantidades estão relacionadas pela fórmula N=E*S*z*k/(F*n).
Que seja necessário iluminar um parque infantil com uma área de 150 m2. Na presença de lâmpadas que emitam um fluxo luminoso de 1500 lm cada. Substituindo os valores na fórmula, obtemos N=10*150*1,2*1,2/(1500*0,3). Você obtém 4,8 ou 5 lâmpadas. Este é o valor mínimo, na verdade você pode instalar mais.
Você pode se definir não pelo fluxo luminoso das lâmpadas disponíveis, mas pelo número de lâmpadas que podem ser instaladas no território. Neste caso, é necessário calcular o fluxo luminoso de cada lâmpada. A fórmula de cálculo terá a forma F=E*S*k*z/(N*n). Se o resultado final não se enquadrar na série padrão características da lâmpada, deve ser arredondado para cima.
A relação entre lúmens e watts
Consumidores de todo o mundo se acostumaram a relacionar o brilho da iluminação com a energia elétrica consumida durante as décadas de domínio das lâmpadas incandescentes. Para esses dispositivos obsoletos, isso era razoável - o desenvolvimento de tecnologias nessa direção chegou a um beco sem saída. A relação de potência e intensidade da iluminação se estabilizou e se tornou um hábito.
Para iluminação LED não há relação direta entre o consumo de energia em watts e o fluxo luminoso gerado em lúmens. Mais precisamente, é, mas apenas no momento. As tecnologias não param, a produção de cristais está sendo aprimorada, novos fósforos com maior emissão de luz estão sendo desenvolvidos. As proporções do tempo presente amanhã estarão irremediavelmente desatualizadas.
Tabela de brilho da luz
No momento atual, a correspondência entre o fluxo luminoso das modernas lâmpadas LED e a energia que elas consomem é assim:
| Fluxo luminoso, lm | 250 | 400 | 650 | 1300 | 2100 |
| Consumo de energia da lâmpada LED, W | 2-3 | 5-7 | 8-9 | 14-15 | 22-27 |
| Potência equivalente de uma lâmpada incandescente, C | 25 | 40 | 60 | 100 | 150 |
A tabela mostra valores aproximados arredondados, pois as lâmpadas existentes no mercado são produzidas há vários anos por diferentes fabricantes com diferentes tecnologias. Para a percepção "a olho" essa propagação praticamente não é perceptível.
Em conclusão, o vídeo: A diferença e relação entre watts, lumens e kelvins.
Tendo uma compreensão clara da relação entre as características da radiação da luz, você pode calcular independentemente a iluminação de uma sala ou território. Para fazer isso, você precisa conhecer as normas de iluminação e as características técnicas das lâmpadas LED.