Jak vypočítat výkon LED lampy: metody výpočtu

Hlavním cílem při organizaci osvětlovacího systému v uzavřených prostorách je dodržovat stanovené hygienické normy a poskytovat lidem bezpečné a pohodlné podmínky. Psychologové poznamenávají, že i emocionální stav velmi závisí na kvalitě světla. Naše zrakové orgány jsou přizpůsobeny přirozenému slunečnímu záření, ale není k dispozici nepřetržitě. Proto je třeba k volbě parametrů pro zdroj umělého osvětlení přistupovat zvlášť opatrně. Pokud se dříve tato otázka týkala pouze určení výkonu elektrické žárovky, pak s rozvojem technologie a výskytem různých typů světelných zdrojů na spotřebitelském trhu má mnoho spotřebitelů potíže s výběrem. Problém je v tom, že i přes relevanci tématu výkonu osvětlovacího zařízení pro vytvoření komfortního prostředí v místnosti se světelný výkon na jednotku spotřebované energie u různých typů svítidel výrazně liší. Tyto známé aritmetické operace, které se dříve používaly k výpočtu počtu a technických charakteristik žárovek, dnes vyžadují vážné úpravy. Při nákupu lampy je třeba vzít v úvahu nejen plochu místnosti a výkon lamp instalovaných v ní, ale také řadu dalších důležitých kritérií. Standardní žárovky jsou dnes nenávratně nahrazovány světelnými zdroji LED. Princip činnosti LED je založen na elektrických procesech probíhajících v polovodičovém přechodu.

Výhody LED žárovek

• dlouhá životnost, během níž se hlavní parametry LED prakticky nemění;
• minimální spotřeba energie (ve srovnání s jinými lampami spotřebují LED o 90 % méně elektřiny);
• mechanická síla;
• index podání barev, blízký podobnému parametru přirozeného slunečního světla;
• schopnost vybrat barevný rozsah vyzařovaného světla;
• bezpečnost životního prostředí;
• vysoká účinnost;
• odolnost proti poklesu napětí;
• schopnost používat stmívače v systému osvětlení.

Podle většiny charakteristik jsou tyto světelné zdroje považovány za nejlepší pro domácí použití, takže se pokusme zjistit, jak vypočítat výkon LED lamp pro místnost.

Metoda výpočtu

Umělé osvětlení je rozděleno do tří typů.

1. Obecné nebo základní. Normalizovaného osvětlení je dosaženo po ploše celé místnosti pomocí LED svítidel nebo lustrů, nejčastěji umístěných na stropě.
2. Místní. Zde je potřebného osvětlení dosaženo pouze v určitých oblastech pomocí osvětlovacích zařízení a bodů s úzce směrovaným světelným tokem.
3. Kombinovaný. Tento kompromis zahrnuje současné použití svítidel obecného osvětlení a svítidel místního osvětlení.

Při organizování osvětlovacího systému se doporučuje používat několik lamp současně, bez ohledu na účel místnosti. Takže kromě stropního lustru si můžete vybrat stojací lampu nebo několik svícnů. Tímto způsobem můžete dosáhnout rovnoměrného rozložení světla v místnosti. To umožní změnit úroveň osvětlení, v případě potřeby zapnout nebo vypnout konkrétní lampu.

Pro výpočet technických parametrů osvětlovací soustavy existují dvě hlavní metody – bodová metoda a metoda světelného toku (metoda koeficientu využití).

Bodová technika

Bodová metoda je navržena pro výpočet požadovaného osvětlení v konkrétním návrhovém bodě na ploše libovolně umístěné v místnosti. Přibližně se zohledňuje odražená složka osvětlení. Tato metoda se používá především pro stanovení charakteristik svítidel pro místní osvětlení a pouliční svítidla.

Metoda faktoru využití světelného toku

Technika je určena pro výpočet celkového rovnoměrného osvětlení ploch v místnosti bez přítomnosti objemových stínících objektů. Tato možnost je užitečná pro výpočet horizontálního osvětlení, které je vytvářeno světelným tokem vycházejícím jak přímo ze světelných zdrojů, tak odraženým od stěn, stropů a interiérových předmětů.

Faktor využití je definován jako poměr množství světelného toku dopadajícího na návrhový povrch k množství toku ze světelných zdrojů:

kde Фр je světelný tok na vypočteném povrchu; Fl je světelný tok z každého světelného zdroje; n je počet zdrojů.

Faktor využití osvětlovacího zařízení charakterizuje jeho účinnost, která závisí na umístění svítidla, poměru velikosti místnosti a odrazových vlastnostech stropu, podlahy a stěn.

Požadovaný světelný tok pro každou žárovku se vypočítá podle vzorce:

Fl=En Kz S z / n Usp,

kde En je hodnota osvětlení požadovaná normami; Кз – bezpečnostní faktor; S je plocha osvětlené místnosti, z je poměr průměrné hodnoty osvětlení k minimu; n-počet lamp plánovaných k instalaci; Koeficient z určuje nerovnoměrnost osvětlení a závisí na poměru vzdálenosti mezi lampami k plánované výšce zavěšení.

Pro určení faktoru využití se nejprve vypočítá „index místnosti“, který charakterizuje poměr velikosti osvětlené místnosti a výšky zavěšení osvětlovacích zařízení.

Vzorec pro jeho výpočet vypadá takto:

kde A je délka místnosti, B je její šířka, Hр je odhadovaná výška zavěšení svítidel.

V praxi se pro zjednodušení výpočtů hodnota pokojového indexu přebírá ze speciálních tabulek. Tabulky dále určují koeficienty odrazu stropu, podlahy a stěn v závislosti na nátěrovém materiálu a jejich barevných odstínech. Na základě získaných dat je stanoven koeficient využití světelného toku Usp.

Algoritmus pro výpočet parametrů lampy pomocí této metody je následující.

• Krok 1. Stanoví se výška zavěšení (Нр), typ a počet osvětlovacích zařízení (n) pro konkrétní místnost.
• Krok 2. Pomocí tabulek se zjistí hodnoty bezpečnostního faktoru (Кз), korekčního faktoru (z) a normalizovaného osvětlení (En).
• Krok 3. Vypočítá se hodnota indexu místnosti (Iп).
• Krok 4. Stanoví se hodnota faktoru využití světelného toku Usp.
• Krok 5. Pomocí vzorce se zjistí požadovaný světelný tok každé lampy.
• Krok 6. Vyberte standardní zdroj světla s parametrem podobnou hodnotou.

Světelný tok osvětlovacího zařízení by se neměl lišit od hodnoty Fl o více než -10 % / +20 %. Pokud není možné vybrat zařízení s těmito parametry, změní se buď počet žárovek (n) nebo výška jejich zavěšení (Hр).

Standardy osvětlení (EN)

Normy osvětlení pro různé kategorie prostor jsou stanoveny stavebními předpisy a předpisy, stejně jako GOCT P 55710-2013. Níže je uvedena tabulka hodnot pro některé z nich podle SNiP 23-05-95.

Výpočty metodou koeficientu využití světelného toku se provádějí při návrhu osvětlovacích soustav průmyslových, administrativních a kancelářských budov. U soukromých domů a bytů je při výběru lamp nepravděpodobné, že by se někdo s takovými výpočty obtěžoval, protože věděl, že inspektor z Federální služby pro dohled nad ochranou práv spotřebitelů nepřijde s luxmetrem, aby zkontroloval osvětlení místností. V domácích podmínkách se pro výpočet parametrů svítilen používají jednodušší výpočtové metody.

Zjednodušená verze výpočtu výkonu LED lampy

Jednou z nejběžnějších metod je výpočet na základě specifického výkonu.

Měrný výkon je poměr celkového výkonu instalovaných osvětlovacích zařízení k ploše osvětlené místnosti (W/mXNUMX).

kde Pl je výkon jedné lampy (W), n je počet zařízení, S je plocha místnosti (sq/m).

Při navrhování osvětlovacích soustav je dovoleno neprovádět úplný světelně technický výpočet a určovat výkon a počet světelných zdrojů pomocí specifických výkonových tabulek.

Algoritmus pro výpočet měrného výkonu.

• Krok 1. Stanoví se výška zavěšení (Hр) a požadovaný počet osvětlovacích zařízení (n).
• Krok 2. Normy obsahují požadované osvětlení pro daný typ prostor (En).
• Krok 3. Pomocí odpovídající tabulky se určí hodnota měrného výkonu (W).
• Krok 4. Výkon každého zařízení se vypočítá pomocí vzorce:

• Krok 5. Vyberte lampu s nejbližšími parametry.

Pokud se ukáže, že získaná hodnota je vyšší než povolený výkon lampy pro instalovaná osvětlovací zařízení, počet lamp by měl být úměrně zvýšen.

Tyto metody pro výpočet parametrů osvětlovacích soustav byly vyvinuty vynikajícím sovětským osvětlovacím inženýrem Glebem Michajlovičem Knorringem na konci třicátých let minulého století a jsou popsány v „Příručce pro návrh elektrického osvětlení“. Toto skutečně zásadní dílo, které bylo ve své historii několikrát přetištěno, dodnes slouží jako učebnice pro studenty elektrotechniky a designu.

Z čeho vycházejí výpočty parametrů LED světelných zdrojů?

Knorringova referenční kniha o objemu více než tři sta stran obsahuje kromě popisu různých metod výpočtů osvětlení mnoho tabulek a grafů používaných při navrhování osvětlovacích instalací s použitím různých typů žárovek a zářivkových světelných zdrojů. Bohužel v té době nebyly LED a dnes pro ně neexistují žádné výpočtové tabulky. Důvodem je příliš rychlý pokrok ve výrobě těchto světelných zdrojů. Každým rokem vznikají stále modernější čipy, které svou účinností poměru elektrického výkonu ke světelnému toku překonávají své předchůdce. A výrobci, aby zákazníkům usnadnili život, uvádějí na svých výrobcích, že výkon LED odpovídá podobnému parametru žárovky pro generování stejného světelného toku. V praxi elektrotechniky se tak objevily tabulky pro „přeměnu“ energetických jednotek LED na watty žárovek.

Vezměte prosím na vědomí, že údaje LED jsou uvedeny v rozsahu hodnot. Koneckonců, přesný údaj lze vypočítat pouze pro konkrétní produkt od konkrétního výrobce, a to i s chybou.

LED žárovky jsou samozřejmě účinnější než klasické žárovky, ale měli byste si dát pozor na to, co je uvedeno na obalu. Ostatně jde vlastně o marketingovou techniku, kterou výrobci demonstrují zákazníkům výhody svých produktů.

Některé společnosti šly ještě dále a na obalu jednoduše označují oblast místnosti, kterou má LED lampa osvětlit.

Spotřebitelům zatím nezbývá, než se spolehnout na poctivost výrobců a zaměřit se na deklarované parametry.

Jak vybrat LED žárovky

Při samostatném výběru LED osvětlovacích zařízení (Light Emitting Diode) je třeba věnovat pozornost jejich technickým parametrům, které určují kvalitu světla. Kromě výkonu a světelného toku sem patří:

• Barevná teplota;
• index podání barev CRI (Ra);
• typ difuzoru.

Teplota barvy nemá nic společného s jasem vyzařovaného světla a charakterizuje pouze jeho vizuální vnímání člověkem, i když se zdá, že čím vyšší hodnota teploty, tím jasnější světlo. Parametr se měří v Kelvinech. Pro LED se používá následující gradace:

• WW — teplá bílá (od 2500 do 3000 K);
• W-bílá (od 3000 do 4200 K);
• CW-cool white (přes 4500 K).

Index podání barev nebo Index podání barev je povinně uveden na obalech elektrických osvětlovacích zařízení a odráží úroveň spolehlivosti podání barev ve vztahu ke slunečnímu záření.

Intenzita a rovnoměrnost rozložení světla závisí na tvaru a typu difuzoru, který může být matný nebo průhledný.

Při výběru svítidla nebo lampy byste měli vzít v úvahu, že úhel rozptylu světla u LED je asi 120 stupňů, takže je třeba vypočítat počet zdrojů tak, aby světlo bylo jednotné, bez stínů. Toho lze dosáhnout zvýšením počtu lamp a současným snížením výkonu každé z nich.

Musíte také pamatovat na to, že výška zavěšení svítidel instalovaných ve stropě je větší než u svítidel v lustru, takže u stropních svítidel musí být intenzita světla větší.

Správnost svých výpočtů si můžete vždy ověřit pomocí luxmetru.