Označenie svetelného toku. Svetelný tok: čo to je?

Aký je svetelný tok LED žiaroviek? V čom sa meria, od čoho závisí a čo ovplyvňuje? Prečítajte si viac v našom novom článku.

V našich posledných článkoch sme už považovali za dôležité technické vlastnosti, od ktorej závisí energetická efektívnosť inštalovaného osvetlenia. Tieto charakteristiky však viac vystihujú spotrebu elektrickej energie elektrického spotrebiča a pre parametre svietivosti sa používa termín ako „svetelný tok“.

Čo je to svetelný tok? Fyzikálny význam sily svetelného toku spočíva v kvalitatívnom vyjadrení produkovaného svetla. Môže sa použiť na výpočet emisného parametra svietivosti na jednotku plochy.

Tento parameter sa používa pri , ktorý je štandardizovaný podľa normy v závislosti od rozsahu použitia. Zjednodušene povedané, svetelný tok znamená, že každý typ svetelnej techniky produkuje svetlo rôznych kvalít a vlastností.

Ako sa meria svetelný tok? Tento parameter sa meria v lúmenoch, ktoré zodpovední aplikujú priamo na obal produktu. Pre nezasväteného človeka vo fyzike tieto pojmy a čísla pravdepodobne nepovedia, čo znamenajú a od čoho vlastne závisí svetelný tok. S vedomím hodnoty svetelného toku je možné vnímať paletu farieb v každej miestnosti v závislosti od fyziologických vlastností človeka. Parameter svetelného toku napríklad pre priemyselné dielne a triedy študentov budú iné. Všetky parametre upravuje príslušná domáca norma.

Vedel si? Okrem množstva svetelného toku je dôležitou hodnotou pre kvalitu svetla aj osvetlenie priestoru, ktoré ukazuje množstvo svetelného toku na jednotku plochy miestnosti.

Osvetlenie sa meria v luxoch: 1 lux = 1 lumen/1 m²

Z učebníc fyziky je známe, že svetelná energia sa prenáša elektromagnetickým vlnením. Preto hodnota svetelný tok Osvetľovacie teleso závisí predovšetkým od rýchlosti produkovaného svetla. Mihotanie svetla vníma ľudské oko odlišne v závislosti od dĺžky žiarenia, berúc do úvahy citlivosť ľudského oka. Z toho môžeme usúdiť, že svetelný tok ovplyvňuje predovšetkým ľudský zrak, preto sú svetelné parametre štandardizované aj hygienickými normami.

Aký je svetelný tok LED žiaroviek?

Svetelný tok určuje kvalitu vyžarovaného a viditeľného svetla, ktoré lampa produkuje. Závisí to od nasledujúcich fyzikálnych vlastností

• svetelný výkon;
• napájanie zariadenia;
• chemické zloženie;
• vlastnosti objektívu.

Pri odpovedi na otázku, čo je svetelný tok v lúmenoch a aký je vzťah s výkonom lampy, môžeme vidieť nasledujúci obrázok:

Z údajov uvedených v tabuľkách sme dospeli k záveru, že svetelný tok priamo závisí od výkonu osvetľovacieho zariadenia. V súlade s tým, čím vyšší je parameter výkonu lampy, tým vyšší je jej svetelný tok, no zároveň sa zvyšuje aj spotreba elektrickej energie.

Ako vypočítať svetelný tok s vedomím množstva osvetlenia?

Ak chcete tento parameter vypočítať v praxi a potvrdiť alebo vyvrátiť informácie výrobcu o technických parametroch svietidla, musíte mať po ruke luxmeter - elektrický merací prístroj používaný na meranie osvetlenia. Pomocou luxmetra meriame v každom kontrolnom bode intenzitu osvetlenia v miestnosti, kde budú LED svietidlá. Ďalej pomocou vzorca na výpočet výkonu svetelného toku určíme požadovaný parameter vyžarovacieho výkonu svetelného zdroja:

kde X je hodnota svetelného toku, Lm;

Y – hodnota osvetlenia, Lux;

Z – plocha miestnosti, kde sa plánuje inštalácia LED svietidiel, m².

Napríklad, ak je plocha osvetlenej plochy 20 m², osvetlenie je 60 Lm, parameter svetelného toku bude 1200 Lm, čo je porovnateľné s 12-14 W LED lampou.

Prevod parametrov svetelného toku najpopulárnejších svetelných lámp na LED osvetlenie.

Ekonomický efekt použitia LED svietidiel, na rozdiel napríklad od klasických žiaroviek, je zrejmý. Aby ste vyprodukovali svetelný tok 900 lm, potrebujete obyčajnú žiarovku s výkonom 75 wattov resp. LED lampa s výkonom 10 W, teda pri inštalácii LED namiesto žiarovky s rovnakou kvalitou svetla nám prinesie 7,5-násobnú úsporu energie.

Pokiaľ ide o DRL a HPS lampy, majú pomerne silný svetelný výkon, ale vzhľadom na ich dlhú životnosť, starnutie a bezpečnosť sú LED lampy tým najlepším riešením pre osvetlenie.

LED diódy závisia od výkonu zariadenia a výrobcu. Pri kúpe LED je potrebné venovať pozornosť technickým parametrom svietidla, aby ste sa nedostali do problémov. Ak nainštalujete lampy s nedostatočným svetelným výkonom, môže to spôsobiť problémy so zrakom. Preto si treba vyberať osvedčených, ktorí nešpekulujú nad technickými parametrami a ponúkajú kvalitné produkty. Každý vie, že čínske lampy často nezodpovedajú deklarovaným parametrom, ktoré sú v priemere nadhodnotené o 30-40%.

Viac informácií

V čom je chladič LED lampa?

Viac informácií

Koľko môžete ušetriť na elektrine za rok pomocou LED osvetlenia?

Viac informácií

20. sept

Energeticky efektívne osvetlenie ako konkurenčná výhoda

Viac informácií

Vlastnosti prevádzky LED osvetlenia

Viac informácií

Automatizácia osvetlenia

Viac informácií

Návratnosť investície do modernizácie vášho systému osvetlenia

Viac informácií

Optický systém LED lampa: šošovky, odrazky

Svetelný tok je určený vzorcom:

S - plocha miestnosti;

N - počet svietidiel;

n je počet svetiel v lampe;

h - faktor využitia svetelného toku (v percentách), t.j. pomer toku dopadajúceho na konštrukčný povrch k celkovému toku všetkých svietidiel. Koeficient využitia svetelného toku sa určuje v závislosti od hodnoty indexu miestnosti i, koeficientov odrazu stropu a stien rП a rС, ako aj typu svietidla. Hodnota i sa vypočíta podľa vzorca:

(5)

h = H – (c + d),

kde H je výška miestnosti, H = 2,8 m;

c – výška pracovného stola, c = 0,8 m;

d – výška svietidla, d = 0,17 m.

h = 2,8 – (0,8 + 0,17) = 1,83 m.

Plocha stropu: S = 3 * 5,5 = 16,5 m²

Počet svietidiel: N = S/4 = 16,5/4 = 4 ks.

Počet svetiel v lampe je n = 2.

Odhadovaný počet lámp je teda 4 a v laboratóriu sú len 3 lampy, každá po 2 lampy. Okrem toho sú tri lampy nefunkčné. Rozmiestnenie lámp v laboratórnej miestnosti je znázornené na obrázku 8.

3) Bezpečnostný faktor K = 1,5

4) V miestnosti sú inštalované žiarivky. Preto vezmeme koeficient Z rovný 1,1.

i = (5,5 x 3)/(1,83 x 8,5) = 1,06

F = (300*16,5*1,5*1,1)/(4*2*0,47) = 2172 lm

Tie. svietidlo musí poskytovať svetelný tok 2172 lm.

Vyberme si svietidlo, ktoré poskytuje požadovaný svetelný tok.

Lampy typu LD40 poskytujú svetelný tok 2340 lm. Potom určíme odchýlku vypočítaného svetelného toku od skutočného.

((2340-2172)/2340)*100 % = 7 %

Táto odchýlka je povolená.

Charakteristiky lampy sú uvedené v tabuľke 9.

Tabuľka 9. Charakteristika svietidla LD40

Do tejto miestnosti vyberieme lampy.

Na osvetlenie nízkych miestností (do 4,5 m) s normálnymi podmienkami prostredia sú vhodné svietidlá typu LD - 2x40, s rozmermi 1240x270x170 mm.

S prihliadnutím na veľkosť svietidiel navrhneme osvetlenie tejto miestnosti (obr. 9).

Na zabezpečenie normálneho osvetlenia v miestnosti je teda potrebné nainštalovať 4 lampy s 2 lampami LD40 v každej.

Problém nedostatočného osvetlenia pracoviska v danej miestnosti je možné vyriešiť aj pridaním lokálneho osvetlenia.

Kalkulácia umelé osvetlenie a rozvoj opatrení na zlepšenie pracovných podmienok v triede

Keďže systém umelého osvetlenia pracoviska poskytuje horizontálne osvetlenie 300 luxov a normalizované horizontálne osvetlenie je 500 lx, existujúci systém umelého osvetlenia neposkytuje normalizované osvetlenie. Preto je potrebné navrhnúť systém umelého osvetlenia tak, aby spĺňal regulačné požiadavky.

Keďže sa v miestnosti používa iba všeobecné rovnomerné osvetlenie, na výpočet osvetlenia použijeme metódu koeficientu využitia svetelného toku.

Svetelný tok je určený vzorcom (4):

kde F je svetelný tok žiarovky, lm;

EN - minimálne štandardizované osvetlenie;

K je bezpečnostný faktor, ktorý zohľadňuje pokles osvetlenia v dôsledku starnutia lámp, prachu a kontaminácie lámp;

S - plocha miestnosti;

Z - pomer priemerného osvetlenia k minimu;

N - počet svietidiel;

n je počet svetiel v lampe;

h - faktor využitia svetelného toku (v percentách), t.j. pomer toku dopadajúceho na konštrukčný povrch k celkovému toku všetkých svietidiel. Koeficient využitia svetelného toku sa určuje v závislosti od hodnoty indexu miestnosti i, koeficientov odrazu stropu a stien rП a rС, ako aj typu svietidla. Hodnota i sa vypočíta pomocou vzorca (5):

kde h je odhadovaná výška zavesenia svietidla nad pracovným povrchom, m;

a a b - hlavné rozmery (dĺžka a šírka) miestnosti, m.

Vypočítajme požadovaný svetelný tok:

1) Určme výšku svietidiel:

h = (0,2…0,25) * Npr;

Npr = 2,8 – 0,8 = 2 m

h = 0,2 x 2 = 0,4 m

Nsr = 2 - 0,4 = 1,6 m

2) Určte počet lámp potrebných na osvetlenie miestnosti v pomere 1 lampa na 4 metre štvorcové.

Plocha stropu: S = 11 * 5,5 = 60,5 m²

Počet svietidiel: N = S/4 = 60,5/4 = 15 ks.

Počet svetiel v lampe je n = 1.

Odhadovaný počet svietidiel je teda 15.

3) Bezpečnostný faktor K = 1,5

4) V miestnosti sú inštalované osvetľovacie telesá so žiarovkami. Preto vezmeme koeficient Z rovný 0,8.

5) Určme faktor využitia svetelného toku h. Na tento účel vypočítame hodnotu indexu miestnosti pomocou vzorca 5:

i = (5,5 x 11)/(1,6 x 16,5) = 2,29

Pretože steny v miestnosti a strop majú svetlý tón - berieme odrazivosť stien rC a odrazivosť stropu rP rovnajúcu sa 50 a 70%.

V závislosti od koeficientu odrazu stien rC a koeficientu odrazu stropu rP určíme h z tabuľky:

Potom je svetelný tok lampy:

F = (500*60,5*1,5*0,8)/(15*1*0,68) = 3558 lm

Tie. svietidlo musí poskytovať svetelný tok 3558 lm. Neexistuje žiadna žiarovka, ktorá by mohla poskytnúť požadovaný svetelný tok. Preto volíme žiarivku ako LD65.

Jedným z najzaujímavejších a najkontroverznejších fenoménov nášho sveta je svetlo. Pre fyziku je to jeden zo základných parametrov mnohých výpočtov. Vedci dúfajú, že pomocou svetla nájdu kľúč k existencii nášho vesmíru, ako aj otvoria nové príležitosti pre ľudstvo. V každodennom živote má svetlo tiež veľký význam, najmä pri vytváraní kvalitného osvetlenia v rôznych miestnostiach.

Jedným z dôležitých parametrov svetla je jeho sila, ktorá charakterizuje silu daného javu. Tento článok bude venovaný intenzite svetla a výpočtu tohto parametra.

Všeobecné informácie o koncepte

Vo fyzike sa svietivosť (Iv) vzťahuje na výkon svetelného toku, určený v rámci špecifického priestorového uhla. Z tohto konceptu vyplýva, že tento parameter neznamená všetko svetlo dostupné v priestore, ale len tú jeho časť, ktorá je vyžarovaná v určitom smere.

V závislosti od dostupného zdroja žiarenia sa tento parameter zvýši alebo zníži. Jeho zmeny budú priamo ovplyvnené hodnotami priestorového uhla.

Poznámka! V niektorých situáciách bude intenzita svetla rovnaká pre akýkoľvek uhol. To je možné v situáciách, keď svetelný zdroj vytvára rovnomerné osvetlenie priestoru.

Tento parameter odráža fyzikálne vlastnosti svetla, čím sa líši od meraní, ako je jas, ktoré odrážajú subjektívne vnemy. Okrem toho sa intenzita svetla vo fyzike považuje za výkon. Presnejšie povedané, meria sa ako jednotka výkonu. Zároveň sa tu sila líši od svojho obvyklého konceptu. Tu závisí výkon nielen od energie vyžarovanej osvetľovacím zariadením, ale aj od takej koncepcie, ako je vlnová dĺžka.
Stojí za zmienku, že citlivosť ľudí na svetelné žiarenie priamo závisí od vlnovej dĺžky. Táto závislosť sa odráža vo funkcii relatívnej spektrálnej svetelnej účinnosti. Okrem toho samotná svietivosť je veličina závislá od svetelnej účinnosti. Pri vlnovej dĺžke 550 nanometrov (zelená) nadobudne tento parameter maximálnu hodnotu. V dôsledku toho budú ľudské oči viac či menej citlivé na svetelný tok pri rôznych parametroch vlnovej dĺžky.
Jednotkou merania tohto indikátora sú kandely (cd).

Poznámka! Sila žiarenia, ktoré pochádza z jednej sviečky, sa bude približne rovnať jednej kandele. Medzinárodná sviečka, ktorá sa predtým používala na výpočet vzorca, bola 1,005 cd.

Žiara jednej sviečky

V zriedkavých prípadoch sa používa zastaraná jednotka merania - medzinárodný svietnik. Ale v modernom svete sa merná jednotka pre toto množstvo už používa takmer všade - kandela.

Fotometrický diagram parametrov

Iv je najdôležitejší fotometrický parameter. Okrem tejto hodnoty medzi najdôležitejšie fotometrické parametre patrí jas a osvetlenie. Všetky tieto štyri veličiny sa aktívne využívajú pri vytváraní osvetľovacích systémov v širokej škále miestností. Bez nich nie je možné posúdiť požadovanú úroveň osvetlenia pre každú individuálnu situáciu.

Štyri najdôležitejšie svetelné charakteristiky

Aby bol tento fyzikálny jav ľahšie pochopiteľný, je potrebné zvážiť diagram, ktorý znázorňuje rovinu odrážajúcu šírenie svetla.

Schéma intenzity osvetlenia

Vďaka diagramu je možné vidieť, že Iv závisí od smeru k zdroju žiarenia. To znamená, že pre LED žiarovka, pre ktorý sa bude brať smer maximálneho žiarenia ako 0°, potom pri meraní nami potrebnej hodnoty v smere 180° bude výsledkom menšia hodnota ako pre smer 0°.
Ako vidíte na obrázku, žiarenie, ktoré sa šíri dvoma zdrojmi (žltý a červený), pokryje rovnakú oblasť. V tomto prípade bude žlté žiarenie rozptýlené, podobne ako svetlo sviečky. Jeho výkon bude približne 100 cd. Navyše hodnota tohto množstva bude vo všetkých smeroch rovnaká. Červená bude zároveň smerová. V polohe 0° bude mať maximálnu hodnotu 225 cd. V tomto prípade sa táto hodnota zníži v prípade odchýlky od 0°.

Označenie parametra v SI

Keďže Iv je fyzikálna veličina, dá sa vypočítať. Na to sa používa špeciálny vzorec. Ale predtým, ako sa dostanete k vzorcu, musíte pochopiť, ako je požadované množstvo zapísané v systéme SI. V tomto systéme sa naša veličina zobrazí ako J (niekedy písané ako I), ktorej jednotkou bude kandela (cd). Jednotka merania odráža hodnotu Iv vyžarovanú úplným žiaričom na ploche prierezu 1/600 000 m2. bude smerovať v smere kolmom na tento úsek. V tomto prípade bude teplota žiariča blízka úrovni, pri ktorej bude pri tlaku 101325 Pa pozorované vytvrdzovanie platiny.

Poznámka! Kandela môže byť použitá na definovanie ďalších fotometrických jednotiek.

Pretože svetelný tok v priestore je rozložený nerovnomerne, je potrebné zaviesť taký koncept ako priestorový uhol. Zvyčajne sa označuje symbolom .
Intenzita svetla sa používa na výpočty, keď sa použije rozmerový vzorec. Okrem toho táto hodnota súvisí prostredníctvom vzorcov so svetelným tokom. V takejto situácii bude svetelný tok súčinom Iv a priestorového uhla, do ktorého sa bude žiarenie šíriť.
Svetelný tok (Фv) je súčin intenzity osvetlenia a priestorového uhla, ktorým sa tok šíri. Ф=ja .

Vzorec svetelného toku

Z tohto vzorca vyplýva, že Fv predstavuje vnútorný tok šíriaci sa v rámci špecifického priestorového uhla (jeden steradián) v prítomnosti Iv jednej kandely.

Poznámka! Steradián sa chápe ako priestorový uhol, ktorý vyreže na povrchu gule úsek, ktorý sa rovná druhej mocnine polomeru danej gule.

V tomto prípade Iv a výkon môžu byť spojené prostredníctvom svetelného žiarenia. Veď Fv sa chápe aj ako veličina, ktorá charakterizuje emisnú silu svetelného žiarenia pri vnímaní priemerným ľudským okom, citlivým na žiarenie určitej frekvencie. Výsledkom je, že z vyššie uvedeného vzorca možno odvodiť nasledujúcu rovnicu:

Vzorec pre intenzitu svetla

To možno jasne vidieť na príklade LED diód. V takýchto zdrojoch svetelného žiarenia sa jeho sila zvyčajne rovná spotrebovanej energii. V dôsledku toho, čím vyššia je spotreba elektrickej energie, tým vyššia bude úroveň žiarenia.
Ako vidíte, vzorec na výpočet hodnoty, ktorú potrebujeme, nie je taký zložitý.

Ďalšie možnosti výpočtu

Keďže distribúcia žiarenia prichádzajúceho z reálneho zdroja do priestoru bude nerovnomerná, Fv už nemôže pôsobiť ako vyčerpávajúca charakteristika zdroja. Ale len s výnimkou situácie, kedy zároveň nebude určené rozloženie emitovaného žiarenia v rôznych smeroch.
Na charakterizáciu distribúcie Фv vo fyzike používajú taký koncept, ako je hustota priestorového žiarenia svetelného toku pre rôzne smery priestoru. V tomto prípade je pre Iv potrebné použiť už známy vzorec, ale v mierne rozšírenej forme:

Druhý vzorec na výpočet

Tento vzorec vám umožní odhadnúť požadovanú hodnotu v rôznych smeroch.

Záver

Sila svetla zaujíma dôležité miesto nielen vo fyzike, ale aj vo všednejších, každodenných chvíľach. Tento parameter je dôležitý najmä pre osvetlenie, bez ktorého by svet, ako ho poznáme, nemohol existovať. Navyše sa táto hodnota využíva nielen pri vývoji nových svietidlá s výnosnejšími technické vlastnosti, ale aj s určitými výpočtami súvisiacimi s organizáciou osvetľovacej sústavy.

Osvetlenie budov zemnými svietidlami - prehľad najpopulárnejších inštalácií

Detské lustre do dievčenskej izby: kritériá výberu