Cветовой поток светодиодных ламп (таблица)

Что такое люмены в светодиодных лампах

С переходом на светодиоды понятие яркости и освещения необходимо рассматривать с совершенно иной точки зрения. Как видно из таблиц, ток на светодиоды при замене лампы накаливания должен быть примерно в десять раз меньше. Но здесь необходимо учитывать целевое назначение освещения.

Когда дело доходит до комнатного освещения, 100-ваттные лампы накаливания дают столько же люменов, сколько и 10-ваттные светодиоды. С единственной оговоркой – в качестве диодной лампочки используются изделия радиальной конструкции. Как показано.

Освещение рабочей поверхности

Плоские светодиодные модули используются для подсветки рабочих поверхностей, так как нет смысла освещать внутреннюю часть потолка.

В такой системе эффективная сила света ламп накаливания не превышает 60 % от номинального значения. Чистый световой поток от 60 Вт составит около 350 люмен (630 * 0,6). А вот КПД светодиодов в такой системе почти 100%.

Следовательно, расчетная мощность светодиодов не превысит 5Вт.

Освещённость и световой поток

Для обычного потребителя не так важно, сколько люксов производит источник света. Важнее то, что при таком уровне освещения глазам будет комфортно при чтении или письме.

Все санитарные нормы нормируют освещенность рабочей поверхности в люксах. Будь то страница в книге или лист бумаги, для комфортной работы на поверхности должно быть 300 лк, что соответствует 30лм/кв.м.

Сколько люмен в лампе накаливания 100Вт важно, например для организации рабочего места ребенка, где он будет делать уроки или заниматься другими делами.

Чрезвычайно сложно рассчитать освещенность поверхности, даже если вы знаете, сколько люмен имеет лампочка мощностью 100 Вт, так как большая часть этого потока приходится на отраженный свет. Для диодов достаточно элементарной формулы из школьного курса геометрии.

H — расстояние от светодиодов до поверхности;

D — диаметр светового пятна;

D = 2 * Tg600 * h = 1,16 * t;

Площадь круга = 3,14*D2/4 = 0,785*D*D;

Освещенность = световой поток/площадь круга.

Итого: светодиодный источник света мощностью 15 Вт со световым потоком 800 лм, размещенный в потолке над столом, даст примерно 300 люкс.

Сравнение света разных источников

Например, часто на упаковке светодиодов мощностью 4 Вт со световым потоком 400 лм в качестве эквивалента изображается лампа накаливания мощностью 50 Вт. На самом деле суммарный световой поток второго почти на четверть выше.

Но если сравнивать эффективное освещение поверхности стола от настольной лампы с обычной лампой и диодами, то преимущество на стороне светодиодов, так как они имеют меньший диаметр светового пятна и значительно меньше рассеивание света.

Мощность, Вт	Мощность, ч
40	380
60	610
одна сотня	1200
Средний показатель для ламп накаливания составляет 10-13 Лм/Вт

Мощность, Вт	Мощность, ч
5	260
8	420
12	630
15	900
20	1200
24	1500
Средний показатель для люминесцентных ламп составляет 50-60 Лм/Вт

Мощность, Вт	Мощность, ч
5	380-500
9	700-1000
12	1100-1200
15	1300-1400
Средний светодиодный индикатор 80-120 Лм/Вт

Разброс параметров светового потока обусловлен его зависимостью от цветовой температуры. Холодные белые светодиоды (цветовая температура 5000-7000 К) имеют более высокий световой поток, чем теплые светодиоды (2800-3500 К).

Давайте посмотрим на эту информацию с практической точки зрения.

Когда мы выбираем обычную лампочку, мы интуитивно понимаем, что в ванной нужно 75 Вт, в коридоре можно обойтись без 60 Вт, а в гостиную надо вкрутить триста Вт. И никого не интересует, сколько в них люменов.

Устройство LED-ламп

Прежде всего, давайте разберемся, что такое светодиодная лампочка и как она светится. В 1907 году британец Генри Раунд заметил, что полупроводниковый диод под действием электрического тока при определенных условиях начинает излучать видимый свет.

И хотя потребовалось более 60 лет, чтобы этот эффект был использован на практике, он был запущен. Сегодня технология производства сверхъярких диодов хорошо отработана, а световой поток полупроводников настолько высок, что диоды вполне способны заменить обычные лампочки.

Конечно, мощности светового потока полупроводника недостаточно для освещения, например, помещения, но эту проблему можно легко обойти, собрав «лампочку» из нескольких светодиодов. Конструкторы пошли даже дальше — они не стали снабжать каждый полупроводник своим корпусом, а разместили на одной подложке несколько кристаллов одновременно. Такие сборки были известны как массивы:

Как вы, наверное, заметили, глядя на картинку выше, и отдельные диоды, и матрицы имеют одну функцию — их световой поток направлен в одну сторону. Это очень удобно для монтажа светильников направленного света, например прожекторов, но не подходит для светильников рассеянного света. Зачем нужна точечная лампочка, например, в люстре?

Как конструкторы обошли эту проблему, думаю, вы уже догадались: они просто расположили полупроводники под разными углами, а световые потоки каждого прибора направили в определенное направление.

Световой поток этих светодиодных светильников направлен практически во все стороны

Несмотря на то, что светодиоды имеют очень высокий КПД, часть энергии все же уходит на тепло. Если мощность осветителя низкая, то беспокоиться не о чем. Но для освещения той же комнаты светового потока лампочки мощностью в один ватт явно недостаточно.

Поэтому практически все светодиодные осветительные приборы имеют радиатор — металлическую пластину с ребрами, отводящую тепло от кристаллов и выделяющую его в воздух. В одних конструкциях радиатор находится внутри корпуса, в других его видно снаружи. То же самое касается и всех остальных осветительных приборов, работающих на полупроводниках – они тоже имеют в своем составе излучатель.

И последний важный штрих – еда. Диоды питаются постоянным и относительно низким напряжением, поэтому подключить их напрямую в обычную розетку не получится. Перед подачей напряжения на кристалл его необходимо понизить и выпрямить (сделать постоянным).

Эту задачу выполняет специальное устройство — контроллер питания или драйвер. Обычно драйвер уже встроен в осветительный прибор или лампочку, поэтому многие даже не подозревают о существовании этого достаточно сложного электронного устройства.

Основные характеристики светодиодных источников света

Пришло время перейти к характеристикам светодиодных устройств. Наиболее важные из них такие же, как и для всех остальных осветительных приборов:

1. Потребляемая мощность.
2. Диффузионный угол.
3. Он генерировал световой поток.
4. Цветовая температура.
5. Коэффициент пульсации.

Потребляемая мощность

Эта цифра, обязательно указываемая в сопроводительной документации на все электроприборы, характеризует не столько уровень светового потока (хотя, конечно, это подключение), сколько энергопотребление — электрическую мощность, которую использует данный прибор.

Измеряется в ваттах (Вт или Вт). Например, устройство мощностью 10 Вт за один час сожжет 10 ватт-часов, а за сто часов — 10*100 = 1000 Вт/ч или 1 кВт/ч.Все предельно просто: чем меньше устройство использует, тем меньше вы платите за электроэнергию.

Угол рассеивания

Этот показатель характеризует размер сектора, охватываемого заявленным световым потоком. У обычного прибора накаливания сектор почти круговой, у одиночного светоизлучающего полупроводника, как вы помните, не может быть больше 180 градусов (обычно около 120).

Они изменяют угол рассеивания светового потока не только за счет конструкции самих лампочек, но и с помощью рефлекторов (рефлекторов) и фокусирующих линз, встроенных в светотехническое оборудование.

Для современных осветителей угол рассеивания светового потока может составлять от нескольких градусов для дальнобойных прожекторов до почти полной сферы. Для тех, кто любит заниматься дизайном, вариант освещения светодиодной лентой может быть очень интересным. Он достаточно гибкий и позволяет получить самые разнообразные, а иногда и весьма причудливые углы рассеяния света, в зависимости от фантазии дизайнера.

 

Создаваемый световой поток

Световой поток — очень важная характеристика. Не вдаваясь в научные термины, можно сказать, что световой поток – это количество излучаемой световой энергии в единицу времени. Другими словами, чем выше световой поток лампы, тем ярче она светит.

Световой поток измеряется в люменах. Но есть одна хитрость, которую необходимо учитывать при выборе светильника. Дело в том, что световой поток – это вся световая энергия, излучаемая источником.

У классической лампы накаливания, например, световой поток направлен во все стороны, кроме цоколя, у светодиода — только в одну сторону. Поэтому, если оценивать световой поток этих двух приборов «на глаз», легко ошибиться.

Лампа накаливания, которая излучает то же количество люмен, что и светодиод, визуально будет казаться намного слабее. Причина понятна: в первом случае свет, «пролетевший» мимо наших глаз, будет намного больше. Но как только лампочка будет установлена ​​перед зеркалом, разница в яркости будет не так заметна.

То же самое произойдет, если вместо светодиода вы возьмете новую лампочку и поместите ее в прожектор. Система фокусировки прожектора направит «задний» свет лампочки нам в глаза, и он будет казаться ярче.

 

Таким образом, визуальная яркость зависит не только от силы светового потока, но и от угла рассеяния этого потока. Чем меньше угол, тем выше плотность светового потока.

Цветовая температура

Вы наверняка замечали, что свет обычной лампочки со спиралью сильно отличается от освещения, например, трубчатыми люминесцентными лампами. В первом случае свет теплый, «домашний», во втором — холодный, «больничный».

Это ощущение создается спектром излучения осветительного прибора. Спиральная лампа излучает больше красного, флуоресцентная лампа излучает больше синего, что у нас ассоциируется с холодом.

Чтобы различать светильники с такими характеристиками, было введено понятие цветовой температуры, которая измеряется в кельвинах (К). Чем он выше, тем больше спектр излучения смещен в сторону синего, и тем он визуально «холоднее».

Лампы освещения на светодиодах также могут иметь разную цветовую температуру, поэтому при выборе источника света, помимо создаваемого им светового потока, не забывайте смотреть на этот параметр.

 

Не путай! Цветовая температура не имеет ничего общего с температурой самого светильника, измеряемой в градусах Цельсия. Светодиодные лампочки нагреваются до 50 градусов, а лампы накаливания — до 170 и выше, но на цветовую температуру это не влияет.

Коэффициент пульсаций

Эта характеристика показывает, насколько сильно пульсирует свет, излучаемый светильником. В идеале, конечно, уровень пульсаций должен быть равен нулю, но этого быть не может, хотя бы потому, что напряжение в сети освещения переменное.

И если пульсация ламп накаливания не очень заметна из-за инерционности катушки накала, то люминесцентные и светодиодные приборы реагируют на пульсации питающего напряжения мгновенными «провалами» светового потока.

Хотя пульсации и невидимы «на глаз», здоровья самим глазам они не придают. По существующим нормам коэффициент пульсации светового потока осветительных приборов не должен превышать 10%, а в помещениях с ПК — 5%.

Надо отдать должное производителям – под эти стандарты укладываются практически все виды существующих на сегодняшний день осветительных приборов, в том числе и диодные.

Исключение могут составлять только лампы накаливания очень малой мощности (до 15-20%) и люминесцентные лампы с электромагнитной аппаратурой управления (40%). Что касается светодиодных источников света, то они могут заметно мерцать только в том случае, если собраны в гараже у дяди Ляо и куплены за копейки в соседнем подъезде.

Читайте также: Ветряные электростанции: типы, принципы работы, преимущества и недостатки

Светоотдача светодиодных ламп

Я не стал включать эту важную техническую характеристику в общий список и намеренно оставил ее в конце, во-первых потому, что она относится не к каждой конкретной лампе, а ко всему классу. А во-вторых, после обработки светового эффекта можно понять, насколько эффективен тот или иной тип осветительных приборов.

Световой поток представляет собой отношение между световым потоком и потребляемой мощностью светильника и обозначается как лм/Вт. Этот параметр буквально показывает, насколько эффективно прибор преобразует электрическую энергию в свет.

В случае со светодиодными источниками света на сегодняшний день светоотдача составляет 60-120 лм/Вт, и по мере совершенствования технологий этот показатель продолжает расти. Предположим, что количество люменов для светодиода мощностью 1 Вт равно 100. Это много или мало? Взгляните на сравнительную таблицу:

Сравнительная таблица энергоэффективности для ламп разных типов

Тип осветителей	Световой поток, лм/Вт (среднее значение)
Светодиоды	120
Флуоресцентный трубчатый	80
Флуоресцентный компактный (энергосберегающий)	70
Галоген	20
Лампочка	15

Как видно из таблички, например, хорошо знакомая вам компактная люминесцентная лампа («энергосберегающая») при той же мощности будет светить почти в 2 раза слабее своего полупроводникового аналога.

Про лампу накаливания даже говорить неловко. 8 из 10 ватт, которые блок светодиодов преобразовал бы в световой ток, лампа Ильича превращает в тепло. Эффективность диодной лампы за счет светоотдачи на сегодняшний день самая высокая.

Но вернемся к нашим светодиодам. Можно ли такие лампы выбирать не по световому потоку, а по потребляемой мощности? Зная, сколько люмен выдает светодиод при мощности одного ватта, вы понимаете: конечно можно.

Чтобы получить световой поток, достаточно мощность лампы умножить на 80. Конечно, точное число вы не получите, так как фактическая мощность света зависит от многих факторов, в том числе от технологии производства, материалов, типа и количества используемых светодиодов. Но полученный результат вполне пригоден для бытового использования.

Не забудь! Коэффициент 80 для расчета генерируемого светового потока по потребляемой мощности подходит только для светодиодных ламп. Для всех остальных типов осветительных приборов он будет другим.

Для тех, кто не любит умножать, приведу таблицу зависимости светового потока от мощности лампы для приборов разного типа:

Лампочка	Флуоресцентный	Светодиоды
Потребляемая мощность, Вт	Потребляемая мощность, Вт	Потребляемая мощность, Вт	Световой ток, ch
20	5-7	2-3	250
40	10-13	4-5	400
60	15-16	8-10	700
75	18-20	10-12	900
одна сотня	25-30	12-15	1200
150	40-50	18-20	1800
200	60-80	20-30	2500

вернуться к содержанию ↑

Измерение светового потока

Есть измеритель светового потока, называемый люксметром. Использование прибора для измерения светового потока неоценимо в тех случаях, когда имеются заданные параметры освещения в помещении. Например, освещенность детской комнаты должна быть 200 лк (лк), а для спальни, гостиной и кухни комфортным считается освещение 150 лк.

Можно ориентироваться на характеристики, указанные на упаковке лампочек, так что большая часть погрешности. Китайские производители, которые склонны завышать характеристики своей продукции, особенно виновны в указании неточных данных светоотдачи.

Большинство смартфонов оснащены встроенными датчиками, которые автоматически меняют яркость экрана в зависимости от уровня освещенности. Достаточно установить на смартфон программу Luxmeter, чтобы иметь возможность измерять освещенность в помещении.

Единица измерения светового потока

Световой поток измеряется в люменах (лм). 1 лм равен световому потоку, излучаемому в пределах полного угла точечным источником мощностью 1 кд. (кандела).

Преимущества и недостатки светодиодных ламп

Подведем итоги и определим преимущества и недостатки полупроводниковых источников света. Их преимущества включают в себя:

• Рекордно высокая энергоэффективность. Светоотдача светодиодов (соотношение между генерируемым световым потоком и потребляемой мощностью), которую мы нашли, почти на порядок выше светоотдачи ламп накаливания, что позволяет значительно экономить электроэнергию.
• Долгий срок службы. Я не касался этой темы, но вам будет интересно узнать, что светодиодная лампа проработает в 20-30 раз дольше лампы Ильича без существенного снижения уровня светового потока. И такая надежность является дополнительной экономией, так как диодные лампы нужно менять крайне редко.
• Эксплуатация в тяжелых условиях. Светодиоды не имеют колб и спиралей, а потому не боятся вибраций и даже ударов. Полупроводниковые светильники могут эксплуатироваться в самых тяжелых условиях и при температуре окружающего воздуха от -40 до +40 градусов Цельсия.
• Вряд ли греется. Максимальная температура, до которой нагревается мощная светодиодная лампа, не превышает 60 градусов Цельсия. Вы можете использовать его на легковоспламеняющихся объектах.
• Оптимальная цветовая температура. Подавляющее большинство светодиодных ламп, кроме специальных, создают световой поток, напоминающий дневной свет. При таком освещении меньше всего устают глаза, а цвета окружающих предметов не искажаются.

К сожалению, у светодиодных ламп есть очень существенный недостаток – их стоимость все же довольно высока. Но это отчасти окупается долгим сроком службы и малым энергопотреблением. Тем более, что развитие светодиодных технологий только началось, а это значит, что цена на светодиодные источники света в ближайшее время обязательно снизится.

Теперь вы достаточно знаете о светодиодных лампах и их световом потоке, чтобы решить: почему и в каких случаях полупроводниковые источники света лучше обычных лампочек.