Işık akısının tanımı. Işık akısı: nedir bu?

LED lambaların ışık akısı nedir? Neyle ölçülür, neye bağlıdır ve neyi etkiler? Daha fazlasını yeni makalemizde okuyun.

Son yazılarımızda, kurulu aydınlatmanın enerji verimliliğinin bağlı olduğu önemli teknik özellikleri zaten değerlendirmiştik. Ancak bu özellikler daha çok bir elektrikli cihazın elektrik tüketimini tanımlamaktadır ve ışık şiddeti parametreleri için “ışık akısı” gibi bir terim kullanılmaktadır.

Işık akısı nedir? Işık akısı kuvvetinin fiziksel anlamı, üretilen ışığın niteliksel ifadesinde yatmaktadır. Birim alan başına ışık yoğunluğunun emisyon parametresini hesaplamak için kullanılabilir.

Bu parametre, uygulama kapsamına bağlı olarak standarda göre standardize edilmiş olarak kullanılmaktadır. Basit bir ifadeyle ışık akısı, her tür aydınlatma teknolojisinin farklı nitelik ve özelliklerde ışık üretmesi anlamına gelir.

Işık akısı nasıl ölçülür? Bu parametre, sorumluların doğrudan ürün ambalajına uyguladığı lümen cinsinden ölçülür. Fizik konusunda tecrübesiz bir kişi için bu terimlerin ve sayıların ne anlama geldiğini ve ışık akısının gerçekte neye bağlı olduğunu söylemesi pek mümkün değildir. Işık akısının değerini bilerek, kişinin fizyolojik özelliklerine bağlı olarak herhangi bir odada bir renk paleti algılamak mümkündür. Işık akısı parametresi, örneğin endüstriyel atölyeler ve öğrenci sınıfları farklı olacaktır. Tüm parametreler ilgili yerel standart tarafından düzenlenir.

Biliyor musun? Işık akısı miktarının yanı sıra, ışık kalitesi açısından önemli bir değer, odanın birim alanı başına düşen ışık akısı miktarını gösteren alanın aydınlatılmasıdır.

Aydınlatma lüks cinsinden ölçülür: 1 lüks = 1 lümen/1 m²

Işık enerjisinin elektromanyetik dalgalar tarafından aktarıldığı fizik ders kitaplarından bilinmektedir. Bu nedenle değer ışık akısı Aydınlatma armatürü öncelikle üretilen ışığın hızına bağlıdır. Işığın titremesi, insan gözünün hassasiyeti dikkate alınarak radyasyonun uzunluğuna bağlı olarak insan gözü tarafından farklı şekilde algılanır. Bundan, ışık akısının öncelikle insan görüşünü etkilediği sonucuna varabiliriz, bu nedenle ışık parametreleri de sıhhi standartlara göre standartlaştırılır.

LED lambaların ışık akısı nedir?

Işık akısı, lambanın ürettiği yayılan ve görünür ışığın kalitesini belirler. Aşağıdaki fiziksel özelliklere bağlıdır

• ışık çıkışı;
• cihaz gücü;
• kimyasal bileşim;
• lensin özellikleri.

Lümenlerdeki ışık akısı nedir ve lambanın gücü ile ilişkisi nedir sorusuna cevap verildiğinde aşağıdaki resim görülebilir:

Tablolarda sunulan verilerden ışık akısının doğrudan aydınlatma ekipmanının gücüne bağlı olduğu sonucuna varıyoruz. Buna göre lamba gücü parametresi ne kadar yüksek olursa ışık akısı da o kadar yüksek olur ancak aynı zamanda elektrik tüketimi de artar.

Aydınlatma miktarını bilerek ışık akısı nasıl hesaplanır?

Bu parametreyi pratikte hesaplamak ve üreticinin lambanın teknik parametreleri hakkındaki bilgilerini onaylamak veya çürütmek istiyorsanız, bunun için aydınlatmayı ölçmek için kullanılan bir elektrikli ölçüm cihazı olan bir lüks metreye sahip olmanız gerekir. Her kontrol noktasında LED lambaların takılacağı odadaki aydınlatma miktarını lüksmetre kullanarak ölçüyoruz. Daha sonra, ışık akısının gücünü hesaplamak için formülü kullanarak, ışık kaynağının emisyon gücünün gerekli parametresini belirliyoruz:

Burada X ışık akısı değeridir, Lm;

Y – aydınlatma değeri, Lux;

Z - LED lambaların kurulumunun planlandığı, incelenen odanın alanı, m².

Örneğin aydınlatılan alanın alanı 20 m², aydınlatma 60 Lm ise ışık akısı parametresi 1200 Lm olacaktır, bu da 12-14 W LED lambayla karşılaştırılabilir.

En popüler aydınlatma lambalarının ışık akısı parametrelerinin LED aydınlatmaya dönüştürülmesi.

Örneğin geleneksel akkor lambaların aksine LED lambaları kullanmanın ekonomik etkisi açıktır. 900 lm'lik bir ışık akısı üretmek için 75 watt gücünde normal bir akkor lambaya ihtiyacınız vardır veya LED lamba 10 W gücünde yani aynı ışık kalitesine sahip akkor lamba yerine LED taktığımızda bize 7,5 kat enerji tasarrufu sağlayacaktır.

DRL ve HPS lambalara gelince, oldukça güçlü bir ışık çıkışına sahiptirler, ancak uzun hizmet ömrü, eskimesi ve güvenliği nedeniyle LED lambalar aydınlatma için en iyi çözümdür.

LED'ler cihazın gücüne ve üreticiye bağlıdır. LED satın alırken sorun yaşamamak için lambanın teknik parametrelerine dikkat etmeniz gerekir. Işık çıkışı yetersiz olan lambaların takılması görme sorunlarına neden olabilir. Bu nedenle teknik parametreler üzerinde spekülasyon yapmayan, kaliteli ürünler sunan, kanıtlanmış olanları tercih etmeniz gerekiyor. Herkes, Çin lambalarının çoğu zaman, ortalama olarak% 30-40 oranında fazla tahmin edilen beyan edilen parametrelere uymadığını biliyor.

Daha fazla detay

Isı emici nedir LED lamba?

Daha fazla detay

LED aydınlatma kullanarak yılda ne kadar elektrik tasarrufu yapabilirsiniz?

Daha fazla detay

20 Eylül

Rekabet avantajı olarak enerji verimli aydınlatma

Daha fazla detay

LED aydınlatma işleminin özellikleri

Daha fazla detay

Aydınlatma otomasyonu

Daha fazla detay

Aydınlatma sisteminizi yükseltmenin yatırım getirisi

Daha fazla detay

LED lambanın optik sistemi: lensler, reflektörler

Işık akısı aşağıdaki formülle belirlenir:

S - odanın alanı;

N - lamba sayısı;

n, lambadaki lambaların sayısıdır;

h - ışık akısı kullanım faktörü (yüzde olarak), yani tasarım yüzeyindeki akı olayının tüm lambaların toplam akısına oranı. Işık akısı kullanım katsayısı, oda indeksi i'nin değerine, tavan ve duvarların rП ve rС yansıma katsayılarına ve ayrıca lamba tipine bağlı olarak belirlenir. i'nin değeri aşağıdaki formülle hesaplanır:

(5)

h = H – (c + d),

burada H odanın yüksekliğidir, H = 2,8 m;

c – çalışma masasının yüksekliği, c = 0,8 m;

d – lambanın yüksekliği, d = 0,17 m.

h = 2,8 – (0,8 + 0,17) = 1,83 m.

Tavan alanı: S = 3 * 5,5 = 16,5 m²

Lamba sayısı: N = S/4 = 16,5/4 = 4 adet.

Lambadaki lamba sayısı n = 2'dir.

Dolayısıyla tahmini lamba sayısı 4'tür ve laboratuvarda her biri 2 lamba olmak üzere yalnızca 3 lamba vardır. Üstelik üç lamba da çalışmıyor. Laboratuvar odasındaki lambaların düzeni Şekil 8'de gösterilmektedir.

3) Güvenlik faktörü K = 1,5

4) Odaya floresan lambalar yerleştirilmiştir. Bu nedenle Z katsayısını 1,1'e eşit alıyoruz.

ben = (5,5*3)/(1,83*8,5) = 1,06

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

Onlar. lamba 2172 lm'lik bir ışık akısı sağlamalıdır.

Gerekli ışık akısını sağlayan bir lamba seçelim.

LD40 tipi lambalar 2340 lm ışık akısı sağlar. Daha sonra hesaplanan ışık akısının gerçek olandan sapmasını belirleriz.

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

Bu sapmaya izin verilir.

Lamba özellikleri Tablo 9'da gösterilmektedir.

Tablo 9. LD40 lambanın özellikleri

Bu oda için lambaları seçeceğiz.

Normal çevre koşullarında alçak odaların (4,5 m'ye kadar) aydınlatılması için, 1240x270x170 mm boyutlarında LD tipi - 2x40 lambalar uygundur.

Lambaların boyutunu dikkate alarak bu odanın aydınlatmasını tasarlayacağız (Şek. 9).

Bu nedenle odada normal aydınlatma sağlamak için her birine 2 LD40 lambalı 4 lamba takılması gerekir.

Söz konusu odadaki işyerinin yetersiz aydınlatılması sorunu da yerel aydınlatma eklenerek çözülebilir.

Hesaplama yapay aydınlatma ve sınıftaki çalışma koşullarının iyileştirilmesine yönelik tedbirlerin geliştirilmesi

İşyerinin yapay aydınlatma sistemi 300 lüks yatay aydınlatma sağladığından, normalleştirilmiş yatay aydınlatma 500 lx olduğundan mevcut yapay aydınlatma sistemi normalleştirilmiş aydınlatmayı sağlamamaktadır. Bu nedenle yapay aydınlatma sisteminin mevzuat gerekliliklerini karşılayacak şekilde tasarlanması gerekmektedir.

Odada yalnızca genel tekdüze aydınlatma kullanıldığı için aydınlatmayı hesaplamak için ışık akısı kullanım katsayısı yöntemini kullanacağız.

Işık akısı formül (4) ile belirlenir:

burada F, lambanın ışık akısı, lm;

TR - minimum standartlaştırılmış aydınlatma;

K, lambaların eskimesi, toz ve lambaların kirlenmesi nedeniyle aydınlatmadaki azalmayı hesaba katan bir güvenlik faktörüdür;

S - odanın alanı;

Z - ortalama aydınlatmanın minimuma oranı;

N - lamba sayısı;

n, lambadaki lambaların sayısıdır;

h - ışık akısı kullanım faktörü (yüzde olarak), yani tasarım yüzeyindeki akı olayının tüm lambaların toplam akısına oranı. Işık akısı kullanım katsayısı, oda indeksi i'nin değerine, tavan ve duvarların rП ve rС yansıma katsayılarına ve ayrıca lamba tipine bağlı olarak belirlenir. i'nin değeri formül (5) kullanılarak hesaplanır:

burada h, lamba süspansiyonunun çalışma yüzeyi üzerindeki tahmini yüksekliğidir, m;

a ve b - odanın ana boyutları (uzunluk ve genişlik), m.

Gerekli ışık akısını hesaplayalım:

1) Lambaların yüksekliğini belirleyelim:

h = (0,2…0,25) * Npr;

Npr = 2,8 – 0,8 = 2 m

h = 0,2 * 2 = 0,4 m

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

2) Odayı aydınlatmak için gereken lamba sayısını 4 metrekareye 1 lamba olacak şekilde belirleyin.

Tavan alanı: S = 11 * 5,5 = 60,5 m²

Lamba sayısı: N = S/4 = 60,5/4 = 15 adet.

Lambadaki lamba sayısı n = 1'dir.

Böylece tahmini lamba sayısı 15’tir.

3) Güvenlik faktörü K = 1,5

4) Odaya akkor lambalı aydınlatma armatürleri monte edilmiştir. Bu nedenle Z katsayısını 0,8'e eşit alıyoruz.

5) Işık akısı h'nin kullanım faktörünü belirleyelim. Bunu yapmak için oda endeksinin değerini formül 5'i kullanarak hesaplıyoruz:

ben = (5,5*11)/(1,6*16,5) = 2,29

Çünkü odadaki duvarlar ve tavan açık bir tona sahiptir - duvarların yansımasını rC ve tavanın yansımasını rP sırasıyla% 50 ve 70'e eşit alıyoruz.

Duvarların yansıma katsayısı rC'ye ve tavanın yansıma katsayısı rP'ye bağlı olarak tablodan h'yi belirleriz:

O halde lambanın ışık akısı:

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

Onlar. lamba 3558 lm'lik bir ışık akısı sağlamalıdır. Gerekli ışık akısını sağlayabilecek akkor lamba yoktur. Bu nedenle LD65 gibi bir floresan lamba seçiyoruz.

Dünyamızın en ilginç ve tartışmalı olgularından biri ışıktır. Fizik açısından bu, çok sayıda hesaplamanın temel parametrelerinden biridir. Bilim insanları, ışığın yardımıyla evrenimizin varlığına dair bir ipucu bulmayı ve aynı zamanda insanlık için yeni fırsatlar açmayı umuyor. Günlük yaşamda, özellikle çeşitli odalarda yüksek kaliteli aydınlatma oluştururken ışık da büyük önem taşıyor.

Işığın önemli parametrelerinden biri, belirli bir olgunun gücünü karakterize eden gücüdür. Bu makale ışığın yoğunluğuna ve bu parametrenin hesaplanmasına ayrılacaktır.

Konsept hakkında genel bilgiler

Fizikte ışık şiddeti (Iv), belirli bir katı açı içerisinde belirlenen ışık akısının gücünü ifade eder. Bu kavramdan, bu parametrenin uzayda mevcut olan ışığın tamamı anlamına gelmediği, yalnızca belirli bir yönde yayılan kısmı anlamına geldiği anlaşılmaktadır.

Mevcut radyasyon kaynağına bağlı olarak bu parametre artacak veya azalacaktır. Değişiklikleri katı açı değerlerinden doğrudan etkilenecektir.

Not! Bazı durumlarda ışık yoğunluğu her açı için aynı olacaktır. Bu, ışık kaynağının alanın eşit şekilde aydınlatılmasını sağladığı durumlarda mümkündür.

Bu parametre ışığın fiziksel özelliğini yansıtarak onu parlaklık gibi subjektif duyumları yansıtan ölçümlerden farklı kılar. Ayrıca fizikte ışığın şiddeti güç olarak kabul edilir. Daha doğrusu güç birimi olarak ölçülür. Aynı zamanda buradaki güç, alışılagelmiş konseptinden farklıdır. Burada güç, yalnızca aydınlatma tesisatının yaydığı enerjiye değil aynı zamanda dalga boyu gibi bir kavrama da bağlıdır.
İnsanların ışık radyasyonuna duyarlılığının doğrudan dalga boyuna bağlı olduğunu belirtmekte fayda var. Bu bağımlılık, göreceli spektral ışık verimliliği fonksiyonuna yansır. Üstelik ışık yoğunluğunun kendisi de ışık verimliliğine bağlı bir niceliktir. 550 nanometre (yeşil) dalga boyunda bu parametre maksimum değerini alacaktır. Sonuç olarak insan gözü, farklı dalga boyu parametrelerindeki ışık akışına az çok duyarlı olacaktır.
Bu göstergenin ölçü birimi kandeladır (cd).

Not! Bir mumdan gelen radyasyonun gücü yaklaşık olarak bir kandelaya eşit olacaktır. Daha önce hesaplama formülünde kullanılan uluslararası mum 1,005 cd idi.

Bir mumun parıltısı

Nadir durumlarda, eski bir ölçü birimi olan uluslararası mum kullanılır. Ancak modern dünyada, bu miktarın ölçü birimi neredeyse her yerde zaten kullanılıyor - şamdan.

Fotometrik parametre diyagramı

Iv en önemli fotometrik parametredir. Bu değere ek olarak en önemli fotometrik parametreler parlaklık ve aydınlıktır. Bu dört miktarın tümü, çok çeşitli odalarda aydınlatma sistemleri oluşturulurken aktif olarak kullanılmaktadır. Bunlar olmadan, her bir durum için gerekli aydınlatma düzeyini değerlendirmek mümkün değildir.

En Önemli Dört Işık Özelliği

Bu fiziksel olgunun anlaşılmasını kolaylaştırmak için ışığın yayılmasını yansıtan bir düzlemi gösteren bir diyagram düşünmek gerekir.

Işık şiddeti diyagramı

Diyagram sayesinde Iv'nin radyasyon kaynağının yönüne bağlı olduğu görülebilir. Bu şu anlama gelir: LED ampul Maksimum ışınım yönü 0° olarak alınacaksa, 180° yönünde ihtiyaç duyduğumuz değeri ölçerken sonuç, 0° yönüne göre daha küçük bir değer olacaktır.
Diyagramda görüldüğü gibi iki kaynaktan (sarı ve kırmızı) yayılan radyasyon eşit bir alanı kaplayacaktır. Bu durumda sarı radyasyon mum ışığına benzer şekilde dağılacaktır. Gücü yaklaşık 100 cd olacaktır. Üstelik bu miktarın değeri her yönde aynı olacaktır. Aynı zamanda kırmızı yön verici olacaktır. 0° konumunda maksimum 225 cd değerine sahip olacaktır. Bu durumda 0°'den sapma durumunda bu değer azalacaktır.

SI'da parametre tanımı

Iv fiziksel bir miktar olduğundan hesaplanabilir. Bunun için özel bir formül kullanılır. Ancak formüle geçmeden önce istenilen miktarın SI sisteminde nasıl yazıldığını anlamalısınız. Bu sistemde miktarımız J (bazen I olarak da yazılır) olarak gösterilecek ve birimi kandela (cd) olacaktır. Ölçüm birimi, 1/600000 m2'lik bir kesit alanı üzerinde tam bir yayıcı tarafından yayılan Iv'yi yansıtır. bu bölüme dik yönde yönlendirilecektir. Bu durumda yayıcının sıcaklığı, 101325 Pa basınçta platinin sertleşmesinin gözleneceği seviyeye yakın olacaktır.

Not! Kandela diğer fotometrik birimleri tanımlamak için kullanılabilir.

Uzaydaki ışık akısı eşit olmayan bir şekilde dağıldığı için böyle bir kavramı katı açı olarak ortaya koymak gerekir. Genellikle  sembolüyle gösterilir.
Boyut formülü uygulandığında hesaplamalarda ışık şiddeti kullanılır.Üstelik bu değer formüller aracılığıyla ışık akısı ile ilişkilendirilir. Böyle bir durumda ışık akısı Iv ile ışınımın yayılacağı katı açının çarpımı olacaktır.
Işık akısı (Фv), ışık yoğunluğunun ve akının içinden geçtiği katı açının ürünüdür. Ф=I .

Işık akısı formülü

Bu formülden Fv'nin, bir kandela Iv'nin varlığında belirli bir katı açı (bir steradyan) içinde yayılan iç akıyı temsil ettiği sonucu çıkar.

Not! Steradyan, bir kürenin yüzeyinde, belirli bir kürenin yarıçapının karesine eşit bir bölümü kesen katı bir açı olarak anlaşılmaktadır.

Bu durumda Iv ve güç, ışık radyasyonu yoluyla ilişkilendirilebilir. Sonuçta Fv, belirli bir frekanstaki radyasyona duyarlı olan ortalama insan gözü tarafından algılandığında ışık radyasyonunun yayılma gücünü karakterize eden bir miktar olarak da anlaşılmaktadır. Sonuç olarak yukarıdaki formülden aşağıdaki denklem elde edilebilir:

Işık şiddeti formülü

Bu LED örneğinde açıkça görülebilir. Bu tür ışık radyasyonu kaynaklarında gücü genellikle tüketilen güce eşittir. Sonuç olarak elektrik tüketimi ne kadar yüksek olursa radyasyon seviyesi de o kadar yüksek olacaktır.
Gördüğünüz gibi ihtiyacımız olan değeri hesaplama formülü o kadar da karmaşık değil.

Ek hesaplama seçenekleri

Gerçek bir kaynaktan gelen radyasyonun uzaya dağılımı eşit olmayacağından, Fv artık kaynağın kapsamlı bir özelliği olarak hareket edemez. Ancak yalnızca yayılan radyasyonun çeşitli yönlerdeki dağılımının aynı anda belirlenemeyeceği bir durum hariç.
Fv'nin fizikteki dağılımını karakterize etmek için, uzayın farklı yönleri için ışık akısının uzaysal radyasyon yoğunluğu gibi bir kavramı kullanırlar. Bu durumda, Iv için zaten tanıdık olan formülü kullanmak gerekir, ancak biraz genişletilmiş biçimde:

Hesaplama için ikinci formül

Bu formül, istenen değeri farklı yönlerde tahmin etmenize olanak sağlar.

Çözüm

Işığın gücü sadece fizikte değil, daha sıradan, gündelik anlarda da önemli bir yer tutuyor. Bu parametre özellikle aydınlatma için önemlidir; aydınlatma olmadan bildiğimiz dünyanın var olması imkansızdır. Üstelik bu değer yalnızca yeni ürünlerin geliştirilmesinde kullanılmıyor aydınlatma armatürleri daha karlı teknik özellikler, aynı zamanda aydınlatma sisteminin organizasyonu ile ilgili belirli hesaplamalarla.

Binaların zemin lambalarıyla aydınlatılması - en popüler kurulumun gözden geçirilmesi

Bir kız odası için çocuk avizeleri: seçim kriterleri