LED灯泡光通量详解
在设计室内照明系统时，需要指导一定的数值，以便统一计算程序。普通消费者需要这些相同的通用值来浏览不同类型的光源。长期以来，对于白炽灯泡，该值是一瓦特的电能消耗。但是这些设备正在离开现场，所以需要其他东西。
什么是光通量
事实上，计算照度设计者之前使用了另一个值——坎德拉（candela）（烛光），它也与白炽灯消耗的瓦特有直接对应关系。在上世纪下半叶初的技术文献中可以找到“千烛灯”等表述。坎德拉亮度是指光在某个方向上发出的瓦特功率。作为一种视觉联想，这种亮度是由普通燃烧的石蜡或硬脂蜡烛提供的。由此得名。这种方法提供了亮度的可视化表示为蜡烛燃烧的数量。
重要的！ 用于计算坎德拉的瓦数与电功率无关——光源可能不是电的（同一根蜡烛）。
对于光通量的概念，有一个定义——辐射能量的功率，以光感来评价。或每单位时间发射的光子数。从数学上看是这样的：如果一个功率为 1 坎德拉的点光源向等于一个球面度的立体角辐射通量，它会产生 1 流明 (lm) 的光通量。
球面度的概念需要澄清。为了表示 1 cfu 的立体角，我们必须取一个顶点在半径为 R 的球体中心的圆锥，它切割的面积等于 R2 .这种圆锥的开口角度约为 65 度。
如果一个 1 坎德拉的点光源在所有方向上均等地辐射，被放置在一个半径为 1 m 的球体中，在其内表面上将产生等于 1 勒克斯 (lx) 的照明。该值用于设置照明标准。所以，对于不同的房间，根据SNIP，必须满足条件：
- 中学教室 - 500 勒克斯；
- 高等教育机构的教室 - 400 勒克斯；
- 体育馆 - 200 勒克斯。
其他房间也设置了照明标准。
如果 1 lm 的光通量落在 1 平方米上。表面，它产生 1 勒克斯的照明。 因此流明和勒克斯之间的关系：1勒克斯=1流明/平方米。 例如，为了在 100 平方米的礼堂中提供足够的照明，需要 40000 流明的光通量。还应该考虑到亮度与光源距离的平方成正比降低，所以 灯具悬挂的高度会有所不同。
工作原理
要了解所有这些量的可用性，有必要考虑 LED 的发射方向和相关概念。
发光二极管的设计使得它不会向所有方向均匀地发射光——下半球被基板覆盖，而透镜设计使得它不会在上半球提供均匀的辐射。结果，主光束集中在上方，向光锥的周边减弱。在一定的视角下，发光强度降低了一半，在更大的角度下，光变得不可见。第一个角 (bac) 称为半亮度角，第二个角 (fah) 称为全发光角。
同样的点也适用于荧光粉 LED。在那里，发射角受到衬底和 p-n 结的起始辐射的最大活动角的限制。应该理解，不可能通过肉眼准确地确定这些角度——您需要特殊的设备。但是您可以直观地比较两个 LED - 哪一个具有更大的开角。
LED灯的光输出
LED灯的光输出不取决于晶体的加热程度。几乎所有的白光 LED 灯都是基于 LED 荧光粉制成的，因此光输出取决于荧光粉的质量和生产技术。同样重要的是引发晶体的光发射和这种辐射使磷光体在光谱的可见部分发光的能力。
户外照明的光通量强度
计算室外照明应根据最低照明标准，也可以在相关的 SNiP (SP) 中找到。例如，对于游乐场，最低照度不应低于 10 勒克斯。
在标准中给出了照明的最小值，在计算中它们可以增加。
为了获得所需的灯具数量（N）以获得所需的照度，您应该指定初始数据：
- 最低照度（E），勒克斯；
- 领土面积（S），平方米；
- 照明不规则系数 (z)，对于 LED 灯，它等于 1.2；
- 乘数，考虑到灯具寿命结束时光通量的减弱 (k)，对于 LED 灯具，它等于 1.2；
- 一盏灯的光通量（F），lm；
- 是一个考虑附近物体反射的因子 (n)，对于沥青，它可以取 0.3。
这些值由公式相关 N=E*S*z*k/(F*n)。
让我们需要照亮 150 平方米的操场面积。有些灯具每个发出的光通量为 1500 lm。在公式中替换值我们得到 N=10*150*1,2*1,2/(1500*0,3)。 你会得到 4.8 或 5 个灯具。这是最小数量，其实可以安装更多。
你可以问的不是现有灯的光通量，而是该区域可以安装的灯的数量。在这种情况下，您需要计算每盏灯的光通量。公式看起来像 F=E*S*k*z/(N*n)。 如果最终结果不属于标准系列 灯具的特点你必须把它四舍五入。
流明和瓦特的关系
几十年来，世界各地的消费者都将白炽灯的主导地位用于将照明的亮度与电力消耗联系起来。对于这些过时的设备，这是合理的 - 朝这个方向发展的技术长期以来一直处于停滞状态。功率与光强度的比率稳定下来并养成了习惯。
用于 LED 照明 以瓦特为单位的功耗与以流明为单位的光输出之间没有直接关系.更准确地说，它存在，但只是目前。技术不会停滞不前，晶体生产正在改进，正在开发具有更高光输出的新型荧光粉。明天现在的比率将彻底过时。
亮度表
目前现代LED灯具的光通量与其功耗的对应关系如下：
| 光通量，lm | 250 | 400 | 650 | 1300 | 2100 |
| LED灯功耗，W | 2-3 | 5-7 | 8-9 | 14-15 | 22-27 |
| 白炽灯等效功率, W | 25 | 40 | 60 | 100 | 150 |
上表中是近似的四舍五入值，因为市场上的灯是在几年内生产的，不同的制造商采用不同的技术。对于“肉眼”的感知，这种变化实际上是不可见的。
结束视频：瓦特、流明和开尔文的区别和相关性。
清楚地了解光辐射特性之间的关系后，您就可以独立进行房间或区域的照明计算。为此，您需要了解 LED 灯的照明标准和技术特性。