LED Parlaqlığının Ölçülməsinin Dörd Sütununu Anlamaq
LED işığın nə qədər "parlaq" olduğundan danışanda, tez-tez müxtəlif kontekstlərdə fərqli mənalar verə bilən sadə bir termin istifadə edirik. Bu, lampadan axan ümumi işıq miqdarıdır? Bu, şüanın müəyyən bir nöqtəyə fokuslanmasının intensivliyidir? Yoxsa masanızdakı və ya futbol meydançasındakı işıqlandırma səviyyəsidir? İşıqlandırma dizaynerləri, mühəndislər və spesifikatorlar üçün bu fərqlər adi 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 illuminans. Bu göstəricilərin hər biri işığın performansı ilə bağlı fərqli bir suala cavab olaraq tapmacanın fərqli bir hissəsini təqdim edir. İşıq axını ümumi çıxışı göstərir, işıq intensivliyi istiqamət gücünü, işıqlandırma səthə nə düşür, parlaqlıq isə səthin necə göründüyünü göstərir. Bu dörd konsepti mənimsəmək, sadə masa lampasından tutmuş mürəkkəb stadion quraşdırmasına qədər işıqlandırma sistemlərinin dizaynı ilə məşğul olan hər kəs üçün vacibdir. Bu bələdçi bu dörd LED parlaqlığı 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 metrikasıdır. O, bir mənbənin zaman vahidində yaydığı görünən işığın ümumi miqdarını ölçür. Bunu lampanın getdiyi istiqamətdən asılı olmayaraq işığın ümumi "axını" kimi düşünün. Bu, bütün işıq çıxışının ölçüsüdür və işıq mənbəyinin ümumi gücünün ən birbaşa göstəricisidir. İşıq axının vahidi lümendir (lm). LED lampa alanda və ona "800 lümen" kimi işarələndiyini gördükdə, bu, lampanın bütün istiqamətlərə yaydığı ümumi işıq miqdarıdır. Lakin işıq axınının hesablanması göründüyündən daha mürəkkəbdir, çünki insan gözü işığın bütün dalğa uzunluqlarını bərabər qavramır. Biz ən çox 555 nm ətrafında yaşıl-sarı işığa həssasıq, dərin qırmızı və ya mavi işığa isə daha 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 faktorla vurmaqla hesablanır. Bu faktor nisbi spektral işıqlandırma effektivliyi kimi tanınır və V(λ) kimi göstərilir. İşıqlı axın (Φ) üçün formal formul belədir: Φ = Km ∫ Φ(λ) · V(λ) dλ, burada Φ(λ) spektral radiasiya axını, V(λ) nisbi spektral işıqlandırma effektivliyi, Km isə 555 nm pik həssaslıq dalğa uzunluğunda maksimum mümkün işıq effektivliyini təmsil edən sabit (683 lm/W) deməkdir. 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 lümenlik işıq çılpaq lampa kimi hər yerə püskürə bilər, ya da sıx fokuslanmış spot işığı ola bilər. İşıq intensivliyi işığın müəyyən istiqamətdə konsentrasiyasını təsvir edən metrikdir. Bu, mənbənin müəyyən bir istiqamətdə vahid bərk bucaq üçün yaydığı işıq axının miqdarı kimi müəyyən edilir. Bərk bucaq üçölçülü bucaqdır, steradianlarla (sr) ölçülür və bir nöqtədən yayılan işığın "konus"unu təsvir edir. 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 cəmləşir. İşıq intensivliyinin vahidi kandeladır (cd). 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 lümenli izotrop mənbənin intensivliyi hər 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 sizi yenidən ümumi işıqlandırma axınına qaytarır. İşıq intensivliyi şüa bucaqlarını, reflektorları və linzaları anlamaq və dizayn etmək üçün əsas göstəricidir.
Parlaqlıq (parlaqlıq) nədir və necə ölçülür?
Parlaqlıq texniki terminlərlə parlaqlıq adlanır. Söhbətlərdə tez-tez geniş istifadə olunsa da, luminansın dəqiq elmi tərifi var. Bu, müəyyən istiqamətdə səthdən yayılır, ötürülən və ya əks olunan işığın miqdarının ölçüsüdür. Başqa sözlə, o, müəyyən bucaqdan baxan müşahidəçi üçün səthin nə qədər "parlaq" göründüyünü ölçür. Bu, səthə düşən işığı ölçən işıqlandırmadan kritik fərqləndirir. Luminans həmin səthdən (və ya işıq mənbəyindən özündən) çıxıb gözə doğru gedən işığı ölçür. Parlaqlıq vahidi kvadrat metrə düşən kandeladır (cd/m²), tez-tez "nit" də adlandırılır. Formal tərif səth elementinin (dS) verilmiş 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 perpendikulyar normal bucaqdır. LED çipi və ya işıqlı lövhə kimi düz işıq yayan səth üçün birbaşa (θ=0°) baxıldıqda, formula L = I / dS olaraq sadələşdirilir. Parlaqlıq gözlərimizin əslində qavradığı şeydir. Parlaq işıq altında ağ kağız parçası yüksək parlaqlığa malikdir; Eyni kağız qaranlıq otaqda aşağı parlaqlığa malikdir. LED tətbiqlərində parıltı (görmə sahəsində çox yüksək parlaqlıq mənbəyi) qiymətləndirilməsi və displeylər, göstəricilərin dizaynı üçün parlaqlıq çox 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 dizaynında bəlkə də ən praktik və ən çox istinad olunan metrikdir. O, müəyyən səth sahəsinə düşən işıq axınının miqdarını ölçür. Sadə dillə desək, bu sizə masanıza, anbarın döşəməsinə və ya futbol meydançasına nə qədər işığın düşdüyünü göstərir. Bu, işıqlandırılan obyektin və ya tapşırığın baxış bucağından işıqlandırma sisteminin "son nəticəsidir". İşıqlanma vahidi lüks (lx)-dir. Bir lüks hər kvadrat metrə bir lümen kimi təyin olunur (1 lx = 1 lm/m²). İşıqlanma (E) düsturu E = dΦ / dS-dir, burada dΦ sahəsi dS olan kiçik səth elementinə düşən işıq axınıdır. İşıqlanma bir neçə amildən asılıdır: işıq mənbəyinin intensivliyi, mənbədən səthə olan məsafə və işığın səthə düşdüyü bucaq. Bu, tərs kvadrat qanununa əməl edir, yəni işıq mənbəyindən məsafəni ikiqat artırdıqda, işıqlandırma ilkin dəyərinin dörddə birinə düşür. O, həmçinin düşmə bucağının kosinusundan təsirlənir; 45 dərəcə bucaq altında səthə düşən işıq, ona birbaşa perpendikulyar düşən işıqdan daha az işıq verir. Məsələn, oxuma işığı kitabda 500 lüks verə bilər, yaxşı işıqlanmış ofis isə masalarda 300-500 lux verə bilər. Təhlükəsizlik işığı meydanda 50 lüks təmin etməli ola bilər, peşəkar futbol stadionu isə yayım üçün 1500-2000 lux tələb edir. İşıqlandırma, təhlükəsizlik və tapşırıq yerinə yetirilməsi üçün kifayət qədər işıq təmin etmək məqsədilə işıqlandırma standartları və qaydalarında əsas göstəricidir. Bu, praktikada işıqölçən cihaz vasitəsilə ölçülür, bu sensor müstəviyə düşən işığı dəqiq tutmaq üçün kosinus korreksiyalı sensora malikdir.
Bu dörd ölçü bir-biri ilə necə əlaqəlidir?
İşıqlandırma axını, işıq intensivliyi, işıqlandırma və işıqlandırma arasındakı əlaqələri anlamaq işıq dizaynını mənimsəmək üçün əsasdır. Onlar müstəqil anlayışlar deyil, eyni işıq fenomeninə fərqli baxışlardır. İşıq axını (lümenlər) ümumi başlanğıc nöqtəsidir — mənbədən yayılan ümumi işıq. Bu axın sonra məkan daxilində paylanır. Paylanma hər istiqamətdə işıq intensivliyi (kandela) ilə təsvir olunur. Polar intensivlik diaqramı bu paylanmanı göstərməyin qrafik üsuludur. Bu paylanmış işıq kosmosda hərəkət edib nəhayət səthə endikdə, nəticəni həmin səthdə işıqlandırma (lux) kimi ölçürük. Masanın üzərinə qoyulmuş işıqölçən işıqlandırmanı ölçür. Nəhayət, həmin işıqlı səth həmin işığın bir hissəsini müşahidəçinin gözünə əks etdirdikdə, səthin qəbul olunan "parlaqlığı" onun parlaqlığı (cd/m²) olur. Kameranın işıqölçəni həmçinin 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 müşahidəçiyə 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 lüks-dür. Bu dörd metrika mənbədən (axın, intensivlik) səthlərə təsirə (işıqlandırma, parlaqlıq) qədər zəncir üzrə işləyir və işığın təsviri və mühəndisliyi üçün tam dil təmin edir.
LED parlaqlığı hesablamaları ilə bağlı tez-tez verilən suallar
Lumens və lux arasındakı fərq nədir?
Bu, ümumi bir qarışıqlıq nöqtəsidir. Lümenlər (lm) mənbədən yayılan ümumi işıq miqdarını ölçür. Lux (lx) səthə düşən işığın miqdarını ölçür. Bunu yağış kimi düşünün: lumens buluddan düşən ümumi yağışın miqdarıdır, lux isə həyət yolundakı gölməçənin dərinliyidir. 1000 lümenlik fənər yaxınlıqdakı divarda 1000 lümenlik tavan işığından daha yüksək lüks oxunuşu verir, çünki fənərin işığı daha kiçik bir sahəyə cəmlənir.
Müəyyən məsafədə LED işığından gələn işıqlandırmanı necə hesablaya bilərəm?
Nöqtə mənbəyi üçün təxmini qiymətləndirmə tərs kvadrat qanunu ilə aparıla bilər. Səth istiqamətində işıq intensivliyi (kandela ilə) lazımdır. İşıqlanma (E) təxminən intensivliyin (I) məsafənin (d) kvadratına bölünməsidir: E = I / d². Amma müəyyən şüa bucaqları olan real LED qurğular üçün isə bu daha mürəkkəbdir. Ən dəqiq üsul, fotometrik məlumat fayllarından istifadə edərək sahə üzrə işıqlandırmanı hesablayan, şüa formasını və çoxsaylı qurğuları nəzərə alan işıqlandırma dizayn proqramından istifadə etməkdir.
Masa lampası almaq üçün dörd göstəricidən hansını daha vacib hesab edir?
Masa lampası üçün işıqlandırma ən praktik ölçüdür. İş səthinizə nə qədər işığın (lüksdə) düşəcəyini bilmək istəyirsiniz. Lakin istehsalçılar həmişə müəyyən məsafələr üçün işıqlandırma məlumatı vermədiyindən, ümumi işıqlandırma axını (lümenlər) yaxşı başlanğıc nöqtəsidir. 400-800 lümenli lampa adətən masa üçün kifayət edir. Şüa bucağını da nəzərə almalısınız ki, işinizə işığı cəmləşdirsin və gözünüzdə parıltı (həddindən artıq parlaqlıq) yaratmasın.
