LED Parlaqlığının Ölçülməsinin Dörd Sütununu Anlamaq
LED işığın nə qədər "parlaq" olduğundan danışanda, tez-tez müxtəlif kontekstlərdə fərqli mənalar daşıyan sadə bir termin istifadə edirik. Bu, lampadan axan ümumi işıq miqdarıdır? Bu, şüanın müəyyən bir nöqtəyə fokuslandığı intensivlikdir? Yoxsa masanızdakı və ya futbol meydançasındakı işıqlandırma səviyyəsidir? İşıq dizaynerləri, mühəndislər və spesifikasiya edənlər üçün bu fərqlər təsadüfi deyil; onlar əsasdır. LED işıqlandırmanı dəqiq təsvir etmək, müqayisə etmək və tətbiq etmək üçün dörd fərqli, lakin bir-biri ilə əlaqəli fotometrik kəmiyyətə əsaslanırıq: işıq axını, işıq intensivliyi, parlaqlıq (luminans) və işıqlandırma. Bu göstəricilərin hər biri işığın performansı ilə bağlı fərqli bir suala cavab verir. İşıq axını ümumi çıxışı, işıq intensivliyi istiqamət gücünü, işıqlandırma səthə nə enir, parlaqlıq isə səthin necə göründüyünü göstərir. Bu dörd anlayışı mənimsəmək, sadə masa lampasından tutmuş mürəkkəb stadion quraşdırmasına qədər işıqlandırma sistemlərinin dizaynında iştirak edən hər kəs üçün vacibdir. Bu bələdçi bu dörd LED parlaqlıq hesablama metodunun hər birini aydınlaşdıracaq, aydın təriflər, düsturlar, vahidlər və onların tətbiqinə dair praktik nümunələr təqdim edəcək.
İşıq axını nədir və necə hesablanır?
İşıq axını işıq çıxışının əsas göstəricisidir. O, mənbənin zaman vahidində yaydığı görünən işığın ümumi miqdarını ölçür. Bunu lampanın hansı istiqamətə getməsindən asılı olmayaraq işığın ümumi "axını" kimi düşünün. Bu, bütün işıq çıxışının ölçüsüdür və işıq mənbəyinin ümumi işıq istehsal gücünün ən birbaşa göstəricisidir. İşıq axını vahidi lümendir (lm). LED lampa alıb "800 lümen" kimi işarələndikdə, bu işıq axınıdır — lampanın bütün istiqamətlərdə yaydığı ümumi işıq miqdarı. Lakin işıq axını hesablanması göründüyündən daha mürəkkəbdir, çünki insan gözü işığın bütün dalğa uzunluqlarını bərabər qəbul etmir. Biz ən çox 555 nm ətrafında yaşıl-sarı işığa həssasıq, dərin qırmızı və ya mavi işığa isə xeyli az həssasıq. Buna görə də işıq axını çəkili ölçüdür. Bu, hər dalğa uzunluğunda işıq mənbəyinin faktiki şüalanma gücünü (fiziki enerjisini) götürüb gözün həmin dalğa uzunluğuna həssaslığını göstərən bir faktorla vurmaqla hesablanır. Bu faktor nisbi spektral işıqlandırma effektivliyi kimi tanınır və V(λ) kimi göstərilir. İşıq axını (Φ) üçün formal formul belədir: Φ = Km ∫ Φ(λ) · V(λ) dλ, burada Φ(λ) spektral şüalanma axını, V(λ) nisbi spektral işıqlandırma effektivliyi, Km isə 555 nm pik həssaslıq dalğa uzunluğunda maksimum mümkün işıq effektivliyini təmsil edən sabitdir (683 lm/W). Əsasən, bu formula xam fiziki gücü riyazi olaraq insan görmə sistemi tərəfindən qəbul olunan parlaqlığın ölçüsünə çevirir.
İşıq intensivliyi nədir və flux-dan necə fərqlənir?
İşıq axını ümumi işıq çıxışını göstərir, amma işığın necə paylandığını demir. 1000 lümenli işıq hər yerə işıq püskürdən çılpaq lampa ola bilər, ya da sıx fokuslanmış spot işığı ola bilər. İşıq intensivliyi işığın müəyyən istiqamətdə konsentrasiyasını təsvir edən metrikdir. Bu, mənbənin hər vahid bərk bucaq üçün verdiyi parlaq axının miqdarı kimi müəyyən edilir. Bərk bucaq, bir nöqtədən yayılan işığın "konus"unu təsvir edən steradianlar (sr) ilə ölçülən üçölçülü bucaqdır. Təsəvvür edin ki, fənər var: onun işıq axını ümumilikdə 300 lümen ola bilər, amma mərkəzi şüa boyunca işıq intensivliyi çox yüksəkdir, çünki həmin 300 lümen dar konusda cəmlənir. İşıq intensivliyinin vahidi kandela (cd)-dir. Bir kandela hər steradian üçün bir lümenlə müəyyən edilir (1 cd = 1 lm/sr). Axın və intensivlik arasındakı əlaqə həndəsidir. Əgər işıq mənbəyiniz bütün istiqamətlərdə bərabər şəkildə axını yayır (izotrop mənbə), onun intensivliyini ümumi axını kürənin ümumi bərk bucağına, yəni 4π steradianlara bölməklə hesablaya bilərsiniz. Məsələn, 1000 lümenlik izotrop mənbənin intensivliyi istənilən istiqamətdə 1000 lm / 4π sr ≈ 79.6 cd-dir. Əslində, əksər LED mənbələri izotrop deyil. İntensivlik istiqamətə görə dəyişir. Bütün istiqamətlərdəki intensivliyin cəmi bütün kürə boyunca inteqrasiya olunaraq ümumi işıq axınına qayıdır. İşıq intensivliyi şüa bucaqlarını, reflektorları və linzaları anlamaq və dizayn etmək üçün əsas göstəricidir.
Parlaqlıq (parlaqlıq) nədir və necə ölçülür?
Texniki baxımdan parlaqlıq parlaqlıq adlanır. Söhbətdə tez-tez geniş istifadə olunsa da, luminansın dəqiq elmi tərifi var. Bu, səthdən müəyyən istiqamətdə yayılan, ötürülən və ya əks olunan işığın miqdarının ölçüsüdür. Başqa sözlə, bu, səthin müəyyən bucaqdan baxan müşahidəçi üçün nə qədər "parlaq" göründüyünü ölçür. Bu, səthə düşən işığı ölçən işıqlandırmadan kritik fərqləndirir. Parlaqlıq həmin səthdən (və ya işıq mənbəyindən özündən) çıxıb gözə doğru gedən işığı ölçür. Parlaqlıq vahidi kvadrat metrə (cd/m²) kandeladır, tez-tez "nit" də adlanır. Rəsmi tərif səth elementinin (dS) müəyyən istiqamətdə yaydığı işıq intensivliyini (I) həmin səth elementinin həmin istiqamətə perpendikulyar müstəviyə proyeksiya olunan sahəsinə bölür. Formula belədir: L = dI / (dS · cos θ), burada θ baxış istiqaməti ilə səthə normal (perpendikulyar) bucaq arasındakı bucaqdır. LED çipi və ya işıqlı işıq işarəsi kimi düz işıq yayan səth üçün (θ=0°) birbaşa baxıldıqda, formula L = I / dS olaraq sadələşdirilir. Parlaq işıq altında olan ağ kağız yüksək parlaqlığa malikdir; eyni kağız qaranlıq otaqda aşağı parlaqlığa malikdir. LED tətbiqlərində luminans parıltını (görmə sahəsində çox yüksək parlaqlıq mənbəyi) qiymətləndirmək və displeylər, göstəricilərin dizaynı üçün vacibdir. Çip testlərində və LED şüalanmasının təhlükəsizliyinin qiymətləndirilməsində, görüntüləmə üsulları tez-tez istifadə olunur; burada kamera sistemi çipin səthindəki parlaqlığı ölçür, isti nöqtələri müəyyən edir və bərabər performansı təmin edir.
İlluminans nədir və necə hesablanır?
İşıqlandırma işıqlandırma dizaynında bəlkə də ən praktik və ən çox istinad olunan metrikdir. O, müəyyən bir səth sahəsinə düşən işıq axınının miqdarını ölçür. Sadə dillə desək, o, masanıza, anbarın döşəməsinə və ya futbol meydançasına nə qədər işığın düşdüyünü göstərir. Bu, işıqlandırılan obyekt və ya tapşırıq baxımından işıqlandırma sisteminin "son nəticəsidir". İşıqlandırma vahidi lüks (lx)-dir. Bir lüks hər kvadrat metrə bir lümen kimi təyin olunur (1 lx = 1 lm/m²). İşıqlanma (E) formulu E = dΦ / dS-dir, burada dΦ kiçik bir səth elementinə düşən işıq axınıdır. İşıqlanma bir neçə amildən asılıdır: işıq mənbəyinin intensivliyi, mənbədən səthə olan məsafə və işığın səthə düşmə bucağı. Bu, tərs kvadrat qanununa əməl edir, yəni işıq mənbəyindən məsafəni ikiqat artırsanız, işıqlandırma ilkin dəyərinin dörddə birinə düşür. O, həmçinin düşmə bucağının kosinusundan təsirlənir; işıq səthə 45 dərəcə bucaq altında düşəndə, işıq birbaşa perpendikulyar olaraq düşən işıqdan daha az işıq verir. Məsələn, oxu işığı kitabda 500 lük, yaxşı işıqlandırılmış ofisdə isə masalarda 300-500 lüks verə bilər. Təhlükəsizlik işığı yer üzərində 50 lüks təmin etməli ola bilər, peşəkar futbol stadionu isə yayım üçün 1500-2000 lüks tələb edir. İşıqlandırma təhlükəsizlik və tapşırıq yerinə yetirilməsi üçün kifayət qədər işıq təmin etmək üçün işıq standartları və qaydalarında əsas göstəricidir. Praktikada bu, təyyarəyə düşən işığı dəqiq tutmaq üçün kosinus korreksiyalı sensora malik işıqölçən ilə ölçülür.
Bu dörd ölçü bir-biri ilə necə əlaqəlidir?
İşıq axını, işıq intensivliyi, işıqlandırma və işıqlılıq arasındakı əlaqələri anlamaq işıqlandırma dizaynını mənimsəmək üçün əsasdır. Bunlar müstəqil anlayışlar deyil, eyni işıq fenomeninə fərqli baxışlardır. İşıq axını (lümenlər) ümumi başlanğıc nöqtəsidir — mənbənin yaydığı ümumi işıq. Bu axın sonra məkan daxilində paylanır. Paylanma hər istiqamətdə işıq intensivliyi (kandela) ilə təsvir olunur. Polar intensivlik diaqramı bu paylanmanı qrafik şəkildə göstərir. Bu paylanmış işıq məkan boyunca səyahət edib nəhayət səthə düşəndə, nəticəni həmin səthdə işıqlandırma (lux) kimi ölçürük. Masanın üzərinə qoyulan işıqölçən işıq ölçən işıq ölçür. Nəhayət, həmin işıqlı səth həmin işığın bir hissəsini müşahidəçinin gözünə əks etdirdikdə, səthin qəbul olunan "parlaqlığı" onun parlaqlığı (cd/m²) olur. Kameranın işıqölçən cihazı da bir növ parlaqlığı ölçür. Sadə bir nümunə bütün bunları birləşdirir: 5000 lümenli LED proyektor işığı (flux) mərkəzi şüasında maksimum intensivliyi 10,000 kandela ola bilər. Əgər həmin şüa 10 metr uzaqlıqdakı divara yönəlibsə, həmin şüanın mərkəzindəki işıqlandırma 100 lüks ola bilər. Əgər həmin divar ağ rəngə boyanıbsa və yüksək əks etdiriciliyə malikdirsə, onun parlaqlığı 30 cd/m² ola bilər və müşahidəçi üçün parlaq görünə bilər. Əgər divar qara rəngə boyanıbsa, onun parlaqlığı yalnız 3 cd/m² ola bilər və tünd görünə bilər, baxmayaraq ki, divardakı işıqlandırma eyni 100 lüksdür. Bu dörd metrika zəncir şəklində işləyir: mənbədən (axın, intensivlik) səthlərə təsirə (illuminans, luminance) qədər, işığı təsvir etmək və mühəndislik etmək üçün tam bir dil təmin edir.
LED parlaqlığı hesablamaları ilə bağlı tez-tez verilən suallar
Lumens və lux arasındakı fərq nədir?
Bu, tez-tez çaşqınlıq yaradan bir məqamdır. Lumenlər (lm) bir mənbədən yayılan ümumi işıq miqdarını ölçür. Lux (lx) isə səthə düşən işığın miqdarını ölçür. Bunu yağış kimi düşünün: lümens buluddan düşən ümumi yağışın miqdarıdır, lux isə həyətinizdəki gölməçənin dərinliyidir. 1000 lümenlik fənər yaxınlıqdakı divarda 1000 lümenlik tavan işığından daha yüksək lux oxunuşu verir, çünki fənərin işığı daha kiçik bir sahəyə cəmləşir.
Müəyyən məsafədə LED işığından gələn işıqlandırmanı necə hesablaya bilərəm?
Nöqtə mənbəyi üçün təxmini təxmin tərs kvadrat qanunu ilə aparıla bilər. İşıqlandırma intensivliyi (kandelada) səth istiqamətində olmalıdır. İşıqlandırma (E) təxminən intensivliyin (I) məsafənin (d) kvadratına bölünməsidir: E = I / d². Lakin, müəyyən şüa bucaqları olan real LED qurğuları üçün bu daha mürəkkəbdir. Ən dəqiq üsul, fotometrik məlumat fayllarından istifadə edərək sahə üzrə işıqlandırmanı hesablayan işıqlandırma dizayn proqramından istifadə etməkdir, şüa formasını və çoxlu qurğuları nəzərə alır.
Masa lampası almaq üçün dörd göstəricidən hansını daha vacib hesab edir?
Masa lampası üçün işıqlandırma ən praktik göstəricidir. İş səthinizə nə qədər işığın (lüksdə) düşəcəyini bilmək istəyirsiniz. Lakin istehsalçılar həmişə müəyyən məsafələr üçün işıqlandırma məlumatı vermədiyindən, ümumi işıq axını (lümenlər) yaxşı başlanğıc nöqtəsidir. 400-800 lümenli lampa adətən masa üçün kifayətdir. İşinizə işığı cəmləşdirmək üçün şüa bucağını da nəzərə almalısınız ki, işinizə işıq konsentrasiya etsin və gözünüzdə parıltı (həddindən artıq parlaqlıq) yaranmasın.
