Формула мощность светодиодной лампы: Мощность освещения и площадь помещения

Мощность освещения и площадь помещения

Степень освещенности помещения оказывает непосредственное влияние как на трудоспособность человека и здоровье глаз, так и на его психическое и эмоциональное состояние.

Для некоторых типов помещений норма мощности освещенности закреплена на уровне рекомендаций (СНиП). К таковым можно отнести: административные помещения, помещения учреждений, предоставляющие образовательные, медицинские услуги, помещения вокзалов и общепита. Нормируется также уровень освещенности в производственных, складских помещениях, на проезжей части и пешеходных зонах.

При этом учтено, что потребность в уровне освещения должна быть скорректирована с учетом назначения помещения.

Точно также, в жилом помещении, где человек проводит значительную часть своего времени важно учитывать степень освещения. Которая, в случае с частным жильем, зависит от площади помещения (особенно в Лофт интерьерах, отличающихся большими размерами) и предпочтения хозяев.

Расчет мощности освещения

Для того, чтобы рассчитать мощность освещения в зависимости от площади, целесообразно воспользоваться формулой:

Р = pS/N,
Где, Р – мощность осветительного прибора, Вт/м.кв;

р – удельная мощность освещения, Ватт;

S – площадь комнаты, м.кв;

N – число ламп.

При расчете необходимо учесть, что полученное значение нельзя считать прямым руководством к установке ламп. Его нужно скорректировать на вид лампы. Т.к. в зависимости от вида и конструкции они дают световые потоки разной яркости и интенсивности. При расчете учитывается также такой фактор, как цвет, который превалирует в интерьере. Например, при наличии темных цветов важно повысить уровень освещенности.

Для определения оптимального значения уровня освещенности можно воспользоваться предоставленной таблицей. Приведенные расчеты актуальны для ламп накаливания. При использовании люминесцентных лам значение следует откорректировать (в сторону понижения) в 5 раз, а светодиодных – в 10 раз.

Ориентировочные данные, по мощности освещения в зависимости от квадратуры комнаты приведены в таблицах.

— лампа накаливания:

— энергосберегающая лампа:

— светодиодная лампа:

В заключение отметим, что комбинирование разных источников освещения способно повысить уровень освещенности помещения.

Статьи

Как правильно выбрать светодиодную лампу? Каковы её основные параметры?

В данной статье мы внимательно разберём технические и конструктивные особенности LED ламп.

Цоколь светодиодной лампы

Первое, на что следует обратить внимание при выборе светодиодной лампы, это её цоколь. Наиболее распространённые цоколи светодиодных ламп: Е14 и Е27. Для светодиодных ламп направленного света – GU5.3 и GU10. Лампы с такими цоколями используются в большинстве бытовых и декоративных светильников.

В линейке светодиодных ламп ASD представлены модели LED-ламп со всеми наиболее распространёнными типами цоколей.

Колба светодиодной лампы

Стандартная колба светодиодной лампы, повторяющая форму обычной лампы накаливания – А60. Обычно лампы такой формы выпускаются с цоколем Е27. Примером такой светодиодной лампы может служить лампа серии LED-A60-econom марки ASD.

Другие широко распространённые варианты колбы светодиодных ламп – уменьшенные: P45 «шар» и C37 «свеча». Светодиодные лампы с такими колбами более компактны и могут использоваться в декоративных светильниках, люстрах, бра. Чаще всего, они выпускаются с цоколем Е14. Такие лампы также имеются в ассортименте светодиодных ламп марки ASD. Это серии LED-P45 и LED-C37.

Для светодиодных ламп направленного света характерна форма колбы MR-16 / JCDR. Серии ламп LED-JCDR и LED-JCDRC выпускаются именно с такой колбой.

Светодиодные лампы, заменяющие рефлекторные лампы (часто используются в софитах и даунлайтах), производятся с колбами R50 и R63. Могут иметь цоколь Е14 или Е27. Примером таких ламп могут служить светодиодные лампы LED-R50-econom и LED-R60-econom марки ASD.

Мощность светодиодных ламп

Теперь, когда мы определились с цоколем и габаритами светодиодной лампы, рассмотрим ключевой технический параметр — мощность. Мощность светодиодной лампы можно сопоставить с мощностью других типов ламп, используя следующие простые формулы:

1. Мощность светодиодной лампы, умноженная в 7-8 раз, эквивалентна мощности лампы накаливания.
2. Мощность светодиодной лампы, умноженная в 2 раза, эквивалентна мощности энергосберегающей лампы.

Ниже в таблице приведены данные соответствия мощностей различных ламп:

Световой поток светодиодной лампы

Второй важный параметр светодиодной лампы, на который необходимо обратить внимание, – показатель светового потока. Лампа LED со световым потоком в 600 люмен заменяет лампу накаливания мощностью 55-60 Вт.

Можно подсчитать эффективность светодиодной лампы, зная показатели светового потока и мощность лампы. Например, разделим 200 лм на энергопотребление лампы (5Вт). Получаем значение эффективности лампы: 40лм/Вт. Наиболее экономичным считается прибор с показателем эффективности не менее 90-100лм/Вт. Для сравнения, лампа накаливания имеет светоотдачу 10лм/Вт.

Световая температура светодиодной лампы

Следующий параметр – цветовая температура (ед. изм. – Кельвины). Цветовая температура в 6000 Кельвинов эквивалентна оттенку дневного солнечного света. Лампы с таким показателем чаще всего используют в промышленных помещениях и на улице.

Обычная лампа накаливания имеет цветовую температуру в районе 2600К (свет заходящего солнца). Но многие люди находят такой свет неприятным. Для использования в офисном или домашнем помещении наиболее комфортными для зрения человека будут лампы тёплого белого цвета (3000-4000К). Большинство моделей светодиодных ламп марки ASD выпускаются именно в этом диапазоне цветовых температур.

Ниже приведена таблица соответствия значений цветовой температуры человеческому восприятию:

Пульсация светодиодных ламп

Качественная светодиодная лампа не должна пульсировать. Пульсация лампы не заметна простым глазом, но сильно влияет на самочувствие человека. От покупки лампы с частой пульсацией лучше всего отказаться.

Светодиодные лампы марки ASD отличаются низким коэффициентом пульсации – менее 5%, что соответствует всем современным нормам САНПиН. Таким образом, светодиодные лампы ASD могут использоваться для установки в светильники не только в быту, но и в детских, дошкольных и медицинских учреждениях.

Все модели LED ламп ASD вы можете найти на нашем сайте в каталоге светодиодных ламп.

Расчет светодиодного освещения : Методика

При обустройстве практически любого помещения одним из главных задач является организация грамотного освещения. Правильно подобрав необходимую мощность и количество светильников, можно обеспечить не только приятную успокаивающую атмосферу жилых помещений, но и повысить продуктивность в офисах и рабочих кабинетах.

В случаях когда в качестве источников искусственного света используются обыкновенные традиционные лампочки накалывания, подобрать их в нужном количестве и мощностях довольно легко. Однако, если речь идет о более современном и экономичном светодиодном освещении, то привычные способы расчета становятся непригодными.

Но, несмотря на характерные особенности и совершенно новые алгоритмы методика светодиодного освещения на практике не так сложна как это может показаться на первый взгляд.

Следуя нескольким простым правилам можно самостоятельно рассчитать необходимую мощность и количество светодиодных ламп и светильником для каждого помещения.

Светодиодные лампы – светодиодные лампы расчет освещенности

Сегодня каждый интернет магазин светотехники в Москве предлагает покупателям довольно широкий ассортимент светодиодных устройств – от простых лампочек со стандартным типом цоколя, до декоративных светильников и ультратонких панелей.

Наибольшим спросом пользуются светодиодные лампочки, которыми все чаще заменяются как обыкновенные лампы накалывания, так и более передовые люминесцентные и галогенные аналоги, что, впрочем, неудивительно, ведь наименьшую потребляемую мощность при одинаковой силе света имеют именно светодиодные устройства.

Так, например, на замену ламе накалывания мощностью в 100Вт идеально подойдет светодиодная модель в 12-13ВТ, тогда как при выборе люминесцентной лампе мощность должна составлять как минимум 30ВТ. Однако, выбирать светодиодные лампы ориентируясь лишь на такой расчет не совсем верно.

Для организации освещения помещений стандартного типа (квадратные, прямоугольные) можно ориентировать на классическую таблицу расчета мощности (см.табл.1):

Ну а для более точного расчета необходимого уровня освещенности в помещениях с нестандартными формами и разной высотой потолка целесообразно использовать систему двухэтапного расчета:

Этап 1

Величину светового потока для освещения конкретного помещения можно рассчитать по довольно простой формуле X*Y*Z где:

X – стандартно принятая норма освещенности в Люксах (Лк)
Y – площадь помещения (м2)
Z – коэффициента на высоту потолков, который при высоте
до 2.7м =1
от 2.7 до 3м = 1.2
от 3 до 3.5 = 1.5
от 3.5 до 5.5 = 2

Что же касается норм освещенности, то данные показатели можно взять из таблицы. 2:

Таким образом, например, для освещения жилой комнаты площадью в 20 м2 и высотой потолков в 3 м понадобится световой поток в 150 * 20 * 1.5 = 4500 Лм.

Этап 2

Зная необходимую величину светового потока можно с легкостью определить количество необходимых светодиодных ламп. Световой поток каждой лампочки указан в ее технических характеристиках.

Для примера можно выбрать лампочки мощностью в 12 и 14 Вт величина светового потока которых равна 1100 и 1250 Лм. Таким образом в нашем примере понадобятся 3 лампочки в 12 и одна в 14 ВТ.

При желании конечно же можно подобрать и множество других комплектаций с номинальной мощностью в 4500 Лм, тем более, что сегодня вопрос какой мощности могут быть лед лампы уже не актуален, ведь на рынке можно найти устройства любых мощностей.

Однако следует учесть, что выбирая устройства с более низкой мощностью и, как следствие, с низкими световым потоком, номинальную величину следует увеличить.

Такова основная методика основного светодиодного освещения. Однако, зачастую, помимо основных устройств в освещении используются также и декоративные элементы, для которых используются уже иные расчеты.

Среди таких элементов особое место занимают светодиодные ленты, использование которых является одним из самых популярных методов организации декоративного освещения.

Светодиодная лента – выбираем по величине светоотдачи

В отличие от светодиодных ламп, светильников, панелей и прочих устройств обеспечивающих основное освещение, диодные ленты предназначены для декоративной подсветки.

Именно по этой причине методика расчета светодиодного освещения для светодиодных лент существенно отличается от стандартных способов расчета необходимой мощности и количества основных устройств освещения.

Норма освещения на 1 кв м в квартире для светодиодной ленты определяется исходя их нескольких ее характеристик.

Во-первых, количество необходимых устройств определяется в метрах. При этом, при одинаковой длине диодные ленты могут иметь различную интенсивность светового потока, которая и является решающим параметром при выборе конкретного устройства.

Зная сколько светодиодов определенного типа установлены на протяжении 1 метра ленты можно самостоятельно определить интенсивность светового потока (Лм), и выбрать модель нужной яркости.

Впрочем, тратить время на расчеты вряд ли придется, ведь данный параметр всегда указывается самим производителем.

Во-вторых, светодиодная лента чаще используется для дополнительной декоративной подсветки, а значит ее мощность должна быть значительно ниже основных устройств освещения, во избежание “конкуренции”.

Конечно же, в продаже можно найти и сверхъяркие устройства с мощными светодиодами, которые вполне могут обеспечить основное освещение, однако используются они уже для подсветки фасадов, рекламных щитов и витрин.

В закрытых же жилых помещениях с подсветкой вполне справятся и модели мощностью от 6.5 до 20-24Вт.

Таким образом, можно отметить, что методика расчета светодиодного освещения хоть и существенно отличается от привычных способов и имеет ряд специфических особенностей, она все же не так сложна как может показаться новым пользователям светодиодных устройств.

Ну а единожды подсчитав необходимую мощность и количество диодных устройств можно получить надежную систему освещения на долгие годы.

А выбрать и купить светодиодные лампы и ленты в Москве можно прямо сейчас. Наш интернет магазин светодиодного освещения предлагает своим покупателям самую качественную светодиодную продукцию по самым выгодным в Москве ценам.

Как определить необходимую мощность светодиодной лампы

Как определить необходимую мощность светодиодной лампы

При проектировании системы освещения, после ремонта или возведения офисного либо жилого помещения, необходимо произвести расчеты так, чтобы света было достаточно.

Не важно, используются ли обычные лампы накаливания, компактные люминесцентные лампы или светодиодные, требуется получить в результате такой световой поток, чтобы он обеспечил комфортные условия для человека.

Если речь о замене ламп накаливания на светодиодные, то в принципе нет никакой проблемы в том, чтобы подобрать светодиодные лампы по соответствующему световому потоку, для этого есть таблицы, поскольку средний световой поток для типичных ламп накаливания на каждый конкретный номинал известен, и световой поток светодиодных ламп также легко можно узнать, просто прочитав надпись на упаковке.

Но что же делать, если требуется получить современную систему освещения на базе светодиодов, позволяющую значительно экономить средства при оплате счетов за электричество? Как подобрать светодиодные лампы подходящей мощности, в подходящем количестве, и при этом не промахнуться с освещенностью? Сколько ламп и какой мощности установить в то или иное помещение? Как определить необходимую мощность светодиодной лампы для конкретного помещения?

Об этом и пойдет речь далее. Мы разберемся, как рассчитать мощность правильно, чтобы получить качественное и комфортное освещение.

Когда нужно обеспечить освещение комнаты или, скажем, офиса квадратной или прямоугольной формы, то расчеты довольно просты. Если же форма помещения представляет собой сложную фигуру, то просто разделите ее на прямоугольники, хотя бы примерно, и для каждой отдельной части просчитайте необходимую освещенность. Так вы получите довольно точную картину того, на какую мощность придется рассчитывать, покупая светодиодные лампы, и сколько этих ламп потребуется.

Напомним, что освещенность измеряется в люксах (Лк), а световой поток лампы — в люменах (Лм). Поэтому сначала вычисляют общий световой поток, опираясь на СНиП, где можно узнать нормативную освещенность в люксах для различных помещений, и на параметры помещения, такие как площадь и высота потолков, а затем световой поток распределяют между светодиодными лампами, и определяют мощность каждой из них.

Упрощенная формула для вычисления светового потока:

Ф = E*S*K,

где Ф — суммарный световой поток в люменах; E — нормативная освещенность в люксах; S — площадь помещения в квадратных метрах; K — коэффициент, связанный с высотой потолков.

Значение коэффициента К тем больше, чем выше потолки (чем выше над освещаемой поверхностью расположена лампа), поскольку световой поток с ростом площади под лампой рассеивается, и чем выше потолок, тем шире световой конус, тем больше диаметр светового пятна и его площадь. Так, в зависимости от высоты потолков, коэффициент К принимает следующие значения:

• К = 1 при высоте потолка от 2,5 до 2,7 метров;

• K = 1,2 при высоте потолка от 2,7 до 3 метров;

• К = 1,5 при высоте потолка от 3 до 3,5 метров;

• К = 2 при высоте потолка от 3,5 до 4,5 метров.

Нормативная освещенность E берется из СНиП 23-05-95 (изначально) «Естественное и искусственное освещение». Вот некоторые значения освещенности в люксах для жилых и офисных объектов:

• Е = 500 Лк — для офисов, где осуществляются чертежные работы;

• Е = 300 Лк — для офисов общего назначения с использованием компьютеров;

• Е = 300 Лк — для кабинетов и библиотек;

• Е = 200 Лк — для конференц залов, переговорных комнат, детских комнат;

• Е = 150 Лк — для жилых комнат и кухонь;

• Е = 100 Лк — для саун, бассейнов, лестниц, эскалаторов;

• Е = 75 Лк — для гардеробных, архивов, офисных коридоров и холлов;

• Е = 50 Лк — для санузлов, ванн, квартирных холлов и коридоров;

• Е = 20 Лк — для освещения лестниц.

Площадь S берется в квадратных метрах, применительно к тому помещению, которое будет освещаться светодиодными лампами, исходя из ваших потребностей.

В итоге, вычислив значение Ф, можно легко подобрать светодиодные лампы в нужном количестве, просто разделив Ф на световой поток каждой выбранной лампы, а по световому потоку каждой светодиодной лампы, определить ее мощность. Для этого приведена таблица. Сколькими лампами будет обеспечен суммарный световой поток, каждый решает сам, исходя из индивидуальных условий.

Давайте для примера рассмотрим следующую задачу. Гостиная имеет размеры 3 на 5 метров, то есть ее форма — прямоугольник, и площадь S = 3*5 = 15 квадратных метров. Высота потолка составляет 2,4 метра, соответственно принимаем К = 1. Освещенность принимаем равной 150 Лк, в соответствии с регламентом по СНиП.

Итак, имеем для нашего примера: E = 150; S = 15; K = 1. Итого: Ф = Е*S*К = 150*15*1 = 2250 Лм.

Зная суммарный световой поток в люменах, нетрудно подобрать светодиодные лампы. Например, мы решили использовать 6 ламп, тогда световой поток каждой из них должен быть равен 2250/6 = 375 Лм. Выбираем 5 ваттные светодиодные лампочки в количестве 6 штук, которые равномерно разместим по площади потолка.

Между тем важно помнить, что чем больше источников света размещено в помещении, тем более ровным и комфортным будет свет. Если освещение должно быть равномерным, то лампочки размещают на одинаковом расстоянии друг от друга. Если требуется получить более плотный свет в конкретной зоне, то лампочки комбинируют так, чтобы акцентировалась именно эта зона.

Справедливости ради отметим, что регламентированные СНиП нормативы не всегда дают результат, какой хотелось бы каждому. Например, кому-то света, рассчитанного по СНиП окажется мало, кто-то любит более яркий свет, кто-то — более тусклый. По этой причине, следует ориентироваться на свои предпочтения. Если любите чтобы было очень светло, то смело умножайте нормативное значение E на 2.

Для достижения более тонкой настройки для разного времени суток используйте зонирование освещения, либо применяйте диммируемые светодиодные лампы совместно со специальным диммером.

Читайте самые интересные истории ЭлектроВестей в
Telegram и Viber

Расчет освещенности помещения — прикидка на ходу

Данная статья не ставит перед собой целью дать строгое и исчерпывающее объяснение с точки зрения светотехники вопроса расчета освещенности помещений. Ее задача — в максимально понятном виде описать основные факторы и дать ориентировочную информацию, руководствуясь которой дизайнеры и рядовые покупатели смогут оценить, какой именно светильник выбрать.

Принципы грубой прикидочной оценки, которой на практике пользуются дизайнеры и архитекторы при подборе света в неспецефических случаях сводится к простой норме, изложенной в таблице ниже.

Таким образом, для получения представления о том, сколько ламп необходимо для освещения Вашей комнаты, Вам нужно умножить площадь комнаты (в квадратных метрах) на количество ватт (или Люмен, LM) из строчки таблицы, соответствующей типу вашей комнаты.

Далее, в ряде случаев, необходимо внести соответствующие поправки: 

1. Если высота потолков в комнате более 3 метров, общее число необходимых ватт нужно умножить минимум на 1,5

2. Если стены комнаты и мебель выдержаны в темных тонах с матовым характером поверхности, количесто света также нажо брать не по норме а с запасом. Привести конкретный коэфициент в данном случае невозможно

Как упоминалось выше, все значения в ваттах в таблице даны с ориентацией на обычную лампу накаливания. Если в светильниках, которые Вы планируете купить, установлены лампы другого типа, то следует иметь в виду следующие соотношения: 

Нужно осветить детскую комнату площадью 30 квадратных метров и высотой потолка 2,6 метра. Общую освещенность на квадратный метр берем из первой таблицы как 17W на квадратный метр. Получается, что общая освещенность должна быть примерно такой, какую обеспечат лампы накаливания суммарно, потребляющие 510W.

То есть, необходимо купить светильник (или светильники) в котором установлено 5 ламп накаливания мощностью 100W, или 8-9 ламп накаливания по 60W (в расчете получается 8, 5 лампы).

Если светильник будет не с обычными лампами накаливания, а галогеновыми, то расчет необходимо скорректировать. Вы можете пойти двумя путями, которые приведут к одной и той же цели:

1. Общую необходимую мощность делим на 1,5. Получается, что нам нужно не 510W а 340W. Это, например, 7 галогеновых ламп по 50W. Неудобство способа в том, что Вам придется помнить сразу несколько цифр общей освещенности — для галогеновых ламп, для накаливания, для энергосберегающих… 

2. Мы выяснили, что необходимо 8 ламп накаливания по 60W. С учетом коэфициента, это значит, что точно также подходят для освещения и 8 галогеновых ламп по 40W, или 8 энергосберегающих ламп по 11W. Этот способ оценки проще использовать, когда Вы привязаны к количеству ламп. Например, Вы хотели бы в комнате одну люстру на 5 рожков максимум, один торшер и одну бра с двумя лампочками. Вот и искомые 8 ламп. Остается только определить, какие они будут, а это станет ясно непосредственно в магазине, когда Вы будете смотреть люстры вживую. Если дома Вы приготовите себе шпаргалку, то в магазине с первого взгляда будет знать, какие люстры стоит смотреть, а на какие и время тратить не стоит.

Важно помнить, что ограничение на мощность лампы накладывает, как правило, не плафон, а установленный патрон. Он может быть пластмассовый — и тогда из чего бы не был сделан светильник, лампочку больше чем на 60W в него ставить нельзя.

Не стоит оценивать на глаз возможную максимальную мощность, исходя из того, стекло, пластик или ткань использованы для абажура — лучше уточните этот вопрос у продавца.

И последний совет: лучше не стремиться обеспечить всю необходимую освещенность комнаты одной люстрой. Используйте поддерживающий свет — бра, торшеры, настенные светильники. Это даст вам возможность варьировать освещенность, расставлять акценты и, в ряде случаев, экономить электроэнергию.

Статья обновлена 03.04.2019.   Первоначальное размещение 2009 г.

Почитать ещё:  
Основные типы ламп

Расчёт количества и мощности точечных светодиодных светильников

В этой статье я хочу поделиться методом расчёта освещения, который будет показан на примере моей кухни, где установлены точечные светодиодные светильники.

Введение. Основные формулы

Для начала немного информации для общего развития. Освещённость поверхности – величина, равная отношению светового потока, падающего на малый участок поверхности, к площади этой поверхности. Освещённость измеряется в люксах (лк) Ниже приведена формула:

• E – освещённость, лк
• Ф – световой поток, измеряется в люменах, лм
• S – площадь поверхности, кв. м

Тогда из данной формулы несложно выразить световой поток:

Именно на основании вышеуказанной формулы и будет производиться дальнейший расчёт.

Для расчёта количества светильников нам необходимо преобразовать формулу, чтобы учесть необходимые параметры. Вот как будет выглядеть нужная нам формула:

Мы видим, что в новой формуле добавились новые параметры, но и старые при этом сохранились:

• Ф_N в отличие от Ф – это световой поток от одного светильника, лм.
• N – количество светильников, шт.
• К, Z и η – коэффициенты, но о них немного позже.

То есть по данной формуле мы можем рассчитать световой поток одного светодиодного светильника, а затем выбрать его марку.

Световой поток измеряется в люменах (лм), но не всегда указывается на упаковке лампы, так что в некоторых случаях придётся искать информацию на сайте изготовителя, а также вы можете воспользоваться таблицей №1, в которой указан ориентировочный световой поток лампы в зависимости от её мощности

Определяемся с целью расчёта

Нам нужно определиться, что мы хотим рассчитать:

1. Мощность светильника, зная при этом количество, которое вы хотите поставить
2. Количество светильников, зная марку и характеристики конкретного светильника

Для решения первой задачи используем вышеуказанную формулу.

Для решения второй задачи выражаем N через остальные параметры:

Задача №1 — расчёт мощности светильника

Я столкнулся c первой задачей. То есть я решил, каким образом будут располагаться светильники и для осуществления моей задумки, я расположил девять светильников в виде буквы «П»:

Соответственно мне необходимо было определить, каким световым потоком должен обладать светильник, чтобы обеспечить требуемую освещённость на кухне, а по световому потоку выбрать марку и модель светильника.

Для расчёта требуемого количества светильников нам необходимо знать нормативную освещённость, которая устанавливается СНиП 23-05-95* — «Искусственное и естественное освещение». Согласно данного СНиПа для кухни Е_н=150 лк

Площадь моей кухни равна 5 кв.м, S=5

Количество светильников: N=9

Теперь осталось разобраться с коэффициентами:

К – коэффициент запаса, также как и нормативная освещённость принимается по СНиП 23-05-95 (для жилых помещений 1,4 – 1,5), я принял К=1,4

Z – коэффициент неравномерности, принимается в зависимости от типа ламп и находится в пределах 1,0-1,2, для светодиодных светильников допускается принять Z=1,0

η – коэффициент использования светового потока, зависит от индекса помещения, отражающих поверхностей и типа ламп. Вообще данный коэффициент принимается по специальным таблицам, их можно найти на сайтах производителей ламп. На данный момент, я смог найти таблицы только для люминесцентных и ртутных ламп, всё-таки светодиодные лампы только набирают обороты, и информации для расчётов практически нет, но при всём этом, одну из таких таблиц активно используют сайты, продающие светодиодное оборудование: вот один из них — http://diode-system.com/kak-rasschitat-kolichestvo-svetilnikov.html А если используют профессионалы, то почему бы не воспользоваться и нам?

Таблица коэффициентов использования светового потока:

Теперь нужно понять, как ей пользоваться. Мы видим, что коэффициент использования светового потока зависит от индекса помещения и от коэффициентов отражения поверхностей потолка, стен и пола. Для коэффициентов отражения приведены наиболее распространённые варианты. Например: схема 0,7-0,5-0,3 (четвёртый столбик таблицы) соответствует помещению с белым потолком, светлыми обоями, и напольным покрытием, которое темнее обоев (это наиболее распространённый вариант)

Примерные коэффициенты отражения приведены в таблице ниже:

Согласно таблицы, для моей кухни подойдёт схема 0,7-0,5-0,3

Теперь рассчитаем индекс помещения — i. Этот параметр напрямую зависит от габаритов помещения и высоты рабочей поверхности. Если рабочей поверхностью считают стол, то обычно hраб=0,8 м. Для кухни рабочей поверхностью является: стол, плита, столешница, мойка, а они, как правило, имеют высоту 0,8-1,0 м, поэтому я принимаю hраб=0,8 м

Теперь рассчитаем расчётную высоту. Расчётная высота – это расстояние от светильника до рабочей поверхности, в моём случае светильники точечные встраиваемые, то есть расчётная высота будет измеряться от плоскости потолка до рабочей поверхности:

Сам индекс помещения рассчитывается по формуле:

a и b – соответственно ширина и длина помещения.

Округляем индекс помещения в большую сторону из ряда: 0,6; 0,8; 1,00; 1,25 и т.д. (смотрите второй столбец таблицы). Соответственно я принимаю 0,8

Теперь у нас есть все данные, чтобы определить коэффициент использования светового потока, пользуемся таблицей и получаем, что η = 0,39

И так, подставляем все данные в формулу для определения светового потока одного светильника:

То есть световой поток одного светильника будет равен 299 люмен. Это ориентировочно светодиодные светильники мощностью 3,5-4 Вт (см. таблицу ниже)

То есть для моей кухни подойдёт 9 светодиодных ламп мощностью 3,5 — 4 Вт (≈ 299 лм). Заходим в интернет и находим светильники соответствующей мощности, на всякий случай смотрим такой параметр, как световой поток (чтобы он был не менее нашего расчётного).

Вот, что удалось найти сразу:

Самое главное не ошибитесь с типом лампы, её цоколем и патроном. В своих точечных светильниках я использовал лампы с типоразмером MR16 и цоколем GU-5.3

Задача №2 — расчёт количества светильников

Обратная задача. Как я уже говорил выше, может стоять другая задача, вы определились со светодиодными лампами, они вас устраивают по цене, вы знаете их характеристики, а вам нужно рассчитать кол-во таких ламп, чтобы обеспечить требуемую освещённость в помещении, тогда используйте формулу:

Только теперь вместо количества светильников, нам нужно подставить световой поток одного светильника.

Например, у вас в магазине появились дешёвые светодиодные лампы мощностью 3 Вт, световой поток которых 215 лм (лампа с такими параметрами действительно существует) и вы решили их приобрести. Пользуемся вышеуказанной формулой, все параметры остаются прежними:

Я думаю, что в данном случае можно округлить в меньшую сторону, то есть принять 12 ламп, чтобы расположить светильники в три ряда по четыре штуки.

Как перевести люмены в ватты

Еще десять лет назад выбрать нужную лампочку было проще, ведь лампы накаливания имели маркировку с максимальной мощностью. В настоящее время все большую популярность приобретают новые LED-лампы. Выбрать изделие нужной мощности в современную эпоху освещения сложнее, ведь LED-лампы, компактные люминесцентные и другие энергосберегающие лампы полностью изменили значения мощности. Теперь ориентироваться на ватты будет не совсем правильно, да и не всегда возможно. Если в обычном магазине специалист еще может помочь подобрать нужную лампочку, то совершая покупку через интернет, ватт в описании этой лампочки вы вряд ли найдете.

Рассчитать световой поток в лампе порой непросто

Что такое световой поток?

Ватты означают количество потребляемой энергии. Например, больше энергии использует лампочка мощностью 100 Вт, чем лампочка в 60 Вт. Это значение показывает то, сколько энергии будет тратиться – оно никак не показывает количество световых лучей, которое дает лампа. То, сколько света вы получаете от лампочки, показывает 1 люмен.

Люмен — это единица измерения светового потока в системе исчислений. Чем ярче лампочка, тем больше будет это значение. Например, обычная лампа накаливания мощностью 40 Вт обладает световым потоком 300 люмен. Перевести люмены в ватты не так просто, как кажется.

На упаковке каждого изделия обязательно должна быть информация о том, какое количество света дает данное изделие. Когда электроэнергия преобразовывается в световые лучи, часть ее теряется и поэтому большие значения не достигаются. Можно заметить, что этот показатель ламп накаливания равен 12 люмен к одному ватту, тогда как люминесцентные лампы дают 60 люмен к одному ватту. У светодиодных ламп максимальное освещение при минимальном потреблении энергии – до 90 люмен на ватт.

Воспользовавшись таким подходом, не всегда можно получить верные результаты, ведь даже у лампочек одного типа с одинаковой мощностью может быть разное отношение светового потока к энергетическим затратам, причем разница может быть довольно значительна. Ниже приведена таблица, которая позволяет осуществить перевод ватт в люмены для светильника при первом использовании. С ее помощью можно легко узнать, сколько люмен в лампе накаливания, например.

Сравнительная характеристика лампы накаливания, люминесцентных и светодиодных ламп

Из таблицы следует, что светодиодная лампа со световым потоком 600 лм не является эквивалентом лампы накаливания 60 Вт, а 1 000 лм – не эквивалент лампы накаливания 100 Вт.

Параметры, определяющие показатель светового потока и его расчет

Луч состоит из потока частичек – фотонов. Когда эти частички попадают человеку в глаза, возникают определенные зрительные ощущения. Чем больше фотонов попало на сетчатку глаза в определенный промежуток времени, тем более освещенным кажется нам предмет. Таким образом, лампы испускают световой поток из фотонов, которые, попадая в глаза, позволяют нам хорошо видеть предметы перед собой.

Глаз человека реагирует на количество попадающих на него фотонов

К сожалению, чем дольше лампочка используется, тем меньшую яркость она сможет давать. Ухудшить показатель освещенности может также сама лампа, ведь часто потери зависят от качества материала лампы. Самые большие потери светового потока наблюдаются у газоразрядных источников, у люминесцентных ламп эти потери могут составлять 20–30%, у ламп накаливания – 10–15%. Светодиодные лампы обладают наибольшей светоотдачей – световые потери составляют менее 5%.

Чтобы перевести в люмены световой поток лампы, используйте средние значения светоотдачи:

• для диодных изделий умножьте мощность на 80–90 лм/вт для лампочек с матовой колбой и получите светопоток;
• для диодных филаментных (прозрачные изделия с желтыми полосками) умножайте энергопотребление на 100 лм/вт;
• люминесцентные энергосберегающие лампы умножайте на 60 лм/вт;
• для лампы ДНаТ это значение будет 66 лм/вт для 70W; 74 лм/вт для 100W, 150W, 250W; 88 лм/вт у 400W;
• для дуговой ртутной лампы множитель будет 58 лм/вт;
• лампа накаливания мощностью 100 Вт дает поток примерно 1 200 люмен. Если мощность уменьшить до 40 Вт, поток достигнет 400 лм. А вот лампочка в 60 ватт имеет показатель около 800 лм.

Если необходимо точно определить световой поток, понадобится прибор люксометр. С его помощью можно вычислить, какой световой поток будет в выбранных точках помещения по известной методике.

Люксометр

Один люкс соответствует определенному световому потоку, попадающему на освещаемую поверхность площадью в один квадратный метр. Определить приблизительное значение светового потока, создаваемое определенным источником, можно, воспользовавшись формулой:

Ф = Е х S,
где S – это площадь всех поверхностей исследуемого вами помещения (в кв. метрах), а Е – это освещенность (в люксах).

Так если площадь поверхности 75 кв. метров, а освещенность 40 люкс, световой поток равен 3 000 люмен. Для точного расчета светового потока придется учитывать множество других пространственных факторов.

Если вы правильно, по всем параметрам подберете светодиодную лампу, при соблюдении всех требований завода-изготовителя она гарантированно прослужит долгие годы. В настоящее время наименее энергозатратные и обеспечивающие наибольшую освещенность изделия стоят недешево, но со временем они станут доступны всем потребителям.

Как выбрать источник питания для светодиодов »Easy Calculator

Для работы светодиодных ламп и прожекторов на 12 В от сети необходим источник питания или трансформатор. Как найти подходящий трансформатор из всех предлагаемых вариантов? Из этого руководства вы узнаете, что важно при выборе источника питания для светодиодов. Мы также покажем вам, как рассчитать требуемую выходную мощность и выбрать подходящий светодиодный трансформатор.

Размер блока питания для светодиодов

Помимо светодиодных светильников на 120 В, существуют также различные светодиодные прожекторы, прожекторы и другие источники света, которые работают от низкого напряжения .Обычные рабочие напряжения: 12В и 24В . Для работы низковольтных ламп от сети 120 В. требуется источник питания светодиодов. Это преобразует сетевое напряжение до требуемого напряжения светодиода. Вместо термина источник питания также используются следующие термины:

• Трансформатор
• Низковольтный трансформатор
• Источник питания светодиодов

Светодиодные трансформаторы доступны в широком диапазоне классов мощности .Однако нет смысла просто покупать трансформатор увеличенного размера, не рассчитав заранее фактическую потребляемую мощность. Многие трансформаторы имеют минимальную нагрузку и вообще не будут обеспечивать никакого напряжения, если нагрузка ниже этого предела. Поэтому вам следует подобрать трансформатор точно для вашего применения.

Расчет источника питания светодиодов

Требуемую мощность источника питания светодиодов можно легко рассчитать. Для большинства источников света и светодиодных прожекторов указана потребляемая мощность в ваттах (Вт).Вы найдете эту информацию как на упаковке, так и непосредственно на лампе. Например, если вы хотите использовать только одну низковольтную лампу мощностью 10 Вт, трансформатор также должен обеспечивать мощность не менее 10 Вт + запас мощности .

Работа нескольких ламп на одном трансформаторе также очень распространена и очень экономична. Здесь необходимо добавить к потребляемой мощности всех светодиодов .

Пример: расчет мощности для нескольких прожекторов

Должны работать шесть светодиодных прожекторов 12 В по 6 Вт каждое:

6 Вт · 6 (количество) = 36 Вт

Добавьте 20% запаса мощности:

36 Вт + (0.2 · 36) = 43,2 Вт

→ Блок питания мощностью 45 Вт будет здесь хорошим выбором.

Рассчитать мощность через потребление тока

В некоторых особых случаях потребляемая мощность светодиодов неизвестна. Вместо этого потребление тока указано в ампер (А). Тогда мощность может быть определена путем умножения напряжения и тока . Затем результат можно использовать для расчета трансформатора, как описано выше. Примеры расчета мощности по напряжению и току:

• 12В · 2.5А = 30Вт
• 24В · 0,8А = 19,2Вт

Рассчитать блок питания для светодиодных лент

Светодиодные ленты часто продаются пешком. Это приводит к следующей специальности. Поэтому потребляемая мощность в магазине или в технических данных обычно указывается в Вт на (Вт / фут). Например, если вы хотите использовать светодиодную ленту длиной 5 футов, трансформатор можно рассчитать следующим образом:

Пример: расчет источника питания для светодиодных лент

Светодиодная лента на 12 В и длиной 5 футов 14.4 Вт / фут:

14,4 Вт · 5 (фут) = 72 Вт

Добавьте 20% запаса мощности:

72 Вт + (0,2 · 72) = 86,4 Вт

→ Трансформатор на 90 Вт здесь будет хорошим выбором.

Расчет запаса мощности

Не рекомендуется постоянно эксплуатировать светодиодный трансформатор со 100% нагрузкой . С одной стороны, предохранитель блоков питания мог сработать от пускового тока ламп.Кроме того, блок питания может нагреваться выше среднего, что, вероятно, сократит его срок службы. Разумный резерв также предусматривает возможность расширения осветительной установки.

В большинстве случаев рекомендуется запас хода 20%. . Если в дальнейшем планируется добавить дополнительные прожекторы, следует соответственно увеличить резерв. Расчет мощности с запасом обычно дает кривые значения. Тогда желательно выбрать блок питания следующего более крупного размера.

Вычислитель источника питания светодиодов

Расчет мощности светодиодного трансформатора был подробно описан ранее. С онлайн-калькулятором это сделать еще проще. Здесь вы можете ввести потребляемую мощность всех светодиодных ламп, которые будут работать от источника питания, а также желаемый запас мощности. В качестве альтернативы, трансформатор также можно определить, введя рабочее напряжение светодиода и общий ток всех ламп.

Калькулятор источника питания для светодиодов

Инструменты на этом веб-сайте предоставляются «как есть» без каких-либо гарантий.

На что обратить внимание при использовании светодиодных блоков питания?

Расчетная мощность — важный критерий при выборе светодиодного трансформатора. Чтобы найти подходящий блок питания, следует также учитывать следующие моменты.

Светодиодный трансформатор или галогенный трансформатор?

Иногда возникает вопрос, может ли существующий галогенный трансформатор быть повторно использован при преобразовании в светодиод. Если рабочее напряжение светодиодных и галогенных ламп одинаково, на первый взгляд это кажется возможным.Однако это не рекомендуется, так как многие галогенные трансформаторы имеют по крайней мере одну из следующих проблем:

• Высокая минимальная нагрузка → светодиодные лампы остаются темными или мерцают
• Нет постоянного выходного напряжения → Пики напряжения повреждают светодиод
• Выходное напряжение переменного тока → см. Следующий раздел.

Если возможно, используйте трансформатор для светодиодов

AC или DC — переменное или постоянное напряжение?

Существуют светодиодные трансформаторы, которые вырабатывают переменного напряжения , а также есть варианты, которые обеспечивают постоянного напряжения на выходе.Большинство низковольтных светодиодных ламп имеют встроенный выпрямитель и могут работать как от трансформатора переменного, так и постоянного тока. Однако не всегда это видно снаружи. Поэтому трансформатор всегда следует выбирать в соответствии с вашим светодиодным источником света.

На источнике света или в техпаспорте всегда указывается, работает ли светодиод от постоянного или переменного напряжения.

Выберите трансформатор переменного / постоянного тока в зависимости от источника света светодиода

Диммируемые трансформаторы

Если яркость светодиодов должна регулироваться, светодиодный трансформатор можно подключить к диммеру.Но диммирование светодиодных ламп может быть проблематичным, если не все компоненты в цепочке рассчитаны на это. Если вы хотите уменьшить яркость низковольтных ламп на трансформаторе, оба светодиода, диммер и трансформатор должны быть предназначены для этой цели. Только тогда есть хороший шанс, что проблем не возникнет.

Регулировка яркости должна быть указана в описании продуктов для всех компонентов. Если нерегулируемый трансформатор подключен к диммеру, свет может оставаться темным, мигать или гудеть.

Выбрать диммируемый трансформатор при подключении к диммеру

Заключение

Рассчитать выходную мощность светодиодного трансформатора несложно. С помощью примеров и онлайн-калькулятора теперь вы можете определить параметры источника питания светодиодов для вашего приложения. Кроме того, вы знаете, какие дополнительные критерии важны при выборе светодиодного трансформатора.

Потребление электроэнергии светодиодной лампочкой

LED или светодиодная лампа — это хороший энергоэффективный вариант для освещения, часто превосходящий лампы CFL по энергоэффективности и долговечности по той же цене.Типичная дешевая светодиодная лампа (60 ватт, эквивалентная лампе накаливания) рекламируется как обеспечивающая 800 люменов, срок службы до 10 000 часов при мощности 10 Вт.

Нажмите кнопку «Расчет», чтобы узнать стоимость электроэнергии для одной светодиодной лампы, работающей на 10 Вт в течение 5 часов в день по 0,10 доллара США за кВтч . При необходимости вы также можете изменить поля ввода.

Часов в день: Введите, сколько часов устройство используется в среднем в день, если потребление энергии меньше 1 часа в день, введите десятичное число.(Например: 30 минут в день — 0,5)

Потребляемая мощность (Вт): Введите среднее энергопотребление устройства в ваттах.

Цена (кВтч): Введите стоимость, которую вы платите в среднем за киловатт-час, наши счетчики используют значение по умолчанию 0,10 или 10 центов. Чтобы узнать точную цену, проверьте свой счет за электроэнергию или взгляните на Глобальные цены на электроэнергию.

Сравнение светодиодных ламп, CFL и ламп накаливания:

* При условии 5 часов в день по цене 0,10 долл. США за кВтч.

Светодиодное освещение

стало очень распространенным явлением в последние несколько лет. В сочетании с государственными программами по сокращению потребления энергии в некоторых регионах, светодиодные лампы можно было приобрести по очень низкой цене со специальными скидками. Однако со снижением цен также наблюдается контроль качества и снижение долговечности.

В финансовом отношении покупка дорогих светодиодных лампочек со значительно более высоким сроком службы может не стоить хлопот, но в то же время они могут быть более экологичными.Выбор остается за вами, рекомендуем ознакомиться с отзывами и попробовать светодиодные лампочки самостоятельно. Общее светодиодное освещение — отличный вариант для экономии энергии и намного превосходит старые лампы накаливания.

Калькулятор энергопотребления светодиодной лампы

Чтобы использовать калькулятор энергопотребления светодиодной лампы для расчета энергопотребления вашей светодиодной лампы, ламповой лампы и правильной интерпретации результатов, вы должны понимать следующие термины.

Если вы знаете эти термины, прокрутите вниз, чтобы воспользоваться калькулятором энергопотребления светодиодных ламп.

• Что такое ватт (Вт) — Ватт — это единица измерения мощности. Это означает скорость, с которой электричество потребляется или производится устройством. Например, лампочка мощностью 10 Вт потребляет мощность со скоростью 10 Вт в час. не означает, что лампочка потребляет 10 единиц электроэнергии, это означает, что она будет потреблять мощность со скоростью 10 Вт каждый час.
• Что такое киловатт (кВт) — Киловатт также является единицей мощности. Киловатт (кВт) используется для больших устройств, которые потребляют больше энергии.Например кондиционер 1,5 кВт, лифт 6 кВт. Существуют более крупные единицы, такие как мегаватт (МВт), гигаватт (ГВт), чтобы описать большое энергопотребление или генерацию. Например, угольная электростанция мощностью 100 мегаватт (МВт). (1 кВт = 1000 Вт)
• Что такое киловатт-час (кВтч) — Единицы, описанные в счете за электроэнергию, или киловатт-час — это потребление энергии устройством. Например, 20-ваттная светодиодная лампа, работающая в течение 50 часов, будет потреблять 20 ватт x 50 часов = 1000 ватт-часов = 1 киловатт-час электроэнергии = 1 единица электроэнергии.(1 кВтч электроэнергии = 1 единица электроэнергии)
• Тариф на электроэнергию — Тариф на электроэнергию — это сумма, которую поставщик электроэнергии взимает с вас за одну единицу (кВтч) электроэнергии. Я живу в Мумбаи, Индия, здесь тариф на электроэнергию составляет 12 рупий / кВтч. Если вы не знаете, как рассчитать тариф, просто разделите общий счет на ежемесячное потребление электроэнергии, и вы получите свой тариф на электроэнергию.
• Что такое часы работы — Часы работы устройства относятся к тому, сколько часов устройство работает. Если вы включаете телевизор на 3 часа, то часы работы вашего телевизора составляют 3 часа.

Чтобы рассчитать энергопотребление вашей лампы накаливания, будь то LED, CFL или любой другой тип, просто введите мощность, часы работы и тариф на электроэнергию в калькуляторе ниже, и вы получите мощность, потребляемую вашей светодиодной лампой и счет за электричество, который вы получите за его использование.

Вы можете использовать приведенную выше таблицу, чтобы узнать мощность своего светодиода, или зайдите в Amazon, найдите свой светодиод и прочтите описание продукта.

Коэффициент мощности

: прямой выстрел

Коэффициент мощности: прямой выстрел

Джефф Роббинс, LC, MIES (из осеннего бюллетеня LDL 2012)

Коэффициент мощности

— это лишь один из многих критериев, используемых коммунальными предприятиями при оценке осветительной продукции, и он является одним из наиболее неправильно понимаемых. Например, минимальный коэффициент мощности 0,9 требуется для светильников, чтобы они соответствовали списку светодиодов LDL. Коэффициент мощности определяется промышленностью как потребляемая мощность в ваттах, деленная на произведение входного напряжения балласта / драйвера и входного тока балласта / драйвера (измеряется в амперах).Коэффициент мощности электрической системы — это число от 0 до 1 — отношение реальной мощности, протекающей к нагрузке, к полной мощности в цепи.

Уравнение представляет собой реальную мощность (ватты), деленную на полную мощность (вольт-амперы).

Коэффициент мощности нагрузки (например, люминесцентного балласта или драйвера светодиода) определяет, насколько эффективно входная мощность схемы преобразуется этой нагрузкой в ​​полезную мощность. Любая нагрузка с низким коэффициентом мощности потребляет больше тока, чем нагрузка с высоким коэффициентом мощности.Поскольку счета за электричество основаны на измеренных ваттах, а не на вольтах, чем ближе система к коэффициенту мощности 1,0, тем больше в счете будет отражено действительное оплачиваемое потребление электроэнергии.

Высокое содержание тока также увеличивает потери энергии в распределительной системе, требуя более толстых проводов, труб большего диаметра и т.д. (обычно меньше 0.9).

ПРИМЕР 1: Светодиодная лампа PAR38 номинальной мощностью 18 Вт (активная мощность) при измерении фактически потребляет 20 вольт-ампер (полная мощность). Коэффициент мощности для этой комбинации лампы и драйвера составляет 18 Вт / 20 ВА, что равно 0,9 и считается высоким.

ПРИМЕР 2: Лампа CFL номинальной мощностью 18 Вт (действительная мощность) при измерении фактически потребляет 30 вольт-ампер (полная мощность). Коэффициент мощности для этой комбинации лампы и балласта составляет 18 Вт / 30 ВА, что равно 0.6, и считается низким.

ПРИМЕЧАНИЕ. Коэффициент мощности часто путают с коэффициентом балласта, который сравнивает световой поток комбинации лампы и балласта с выходным световым потоком эталонного балласта с номиналом 1,0.

Учебное пособие по физике: новый взгляд на электрическую энергию

В предыдущем разделе Урока 3 подробно рассказывалась о зависимости тока от разности электрических потенциалов и сопротивления. Ток в электрическом устройстве прямо пропорционален разности электрических потенциалов, приложенной к устройству, и обратно пропорционален сопротивлению устройства.Если это так, то скорость, с которой это устройство преобразует электрическую энергию в другие формы, также зависит от тока, разности электрических потенциалов и сопротивления. В этом разделе Урока 3 мы вернемся к концепции мощности и разработаем новые уравнения, которые выражают мощность через ток, разность электрических потенциалов и сопротивление.

Новые уравнения мощности

В Уроке 2 было введено понятие электроэнергии.Электрическая мощность была определена как скорость, с которой электрическая энергия подается в цепь или потребляется нагрузкой. Уравнение для расчета мощности, подаваемой в цепь или потребляемой нагрузкой, было получено равным

.

P = ΔV • I

(Уравнение 1)

Две величины, от которых зависит мощность, связаны с сопротивлением нагрузки по закону Ома. Разность электрических потенциалов ( ΔV ) и ток ( I ) могут быть выражены в терминах их зависимости от сопротивления, как показано в следующих уравнениях.

Если выражения для разности электрических потенциалов и тока подставить в уравнение мощности, можно вывести два новых уравнения, которые связывают мощность с током и сопротивлением, а также с разностью электрических потенциалов и сопротивлением. Эти выводы показаны ниже.

Теперь у нас есть три уравнения для электрической мощности, два из которых получены из первого с использованием уравнения закона Ома.Эти уравнения часто используются в задачах, связанных с вычислением мощности на основе известных значений разности электрических потенциалов (ΔV), тока (I) и сопротивления (R). Уравнение 2 связывает скорость, с которой электрическое устройство потребляет энергию, с током в устройстве и сопротивлением устройства. Обратите внимание на двойную важность тока в уравнении, обозначенную квадратом тока. Уравнение 2 можно использовать для расчета мощности при условии, что известны сопротивление и ток.Если одно из них неизвестно, то необходимо будет либо использовать одно из двух других уравнений для расчета мощности, либо использовать уравнение закона Ома для расчета количества, необходимого для использования уравнения 2.

Уравнение 3 связывает скорость, с которой электрическое устройство потребляет энергию, с падением напряжения на устройстве и сопротивлением устройства. Обратите внимание на двойную важность падения напряжения, обозначенную квадратом ΔV. Уравнение 3 можно использовать для расчета мощности при условии, что известны сопротивление и падение напряжения.Если одно из них неизвестно, важно либо использовать одно из двух других уравнений для расчета мощности, либо использовать уравнение закона Ома для расчета количества, необходимого для использования уравнения 3.

Концепции на первом месте

Хотя эти три уравнения предоставляют удобные формулы для вычисления неизвестных величин в физических задачах, нужно быть осторожным, чтобы не использовать их неправильно, игнорируя концептуальные принципы, касающиеся схем.Чтобы проиллюстрировать это, предположим, что вам задали такой вопрос: если бы 60-ваттную лампу в бытовой лампе заменить на 120-ваттную лампу, то во сколько раз ток в цепи этой лампы был бы больше? Используя уравнение 2, можно предположить (ошибочно), что удвоение мощности означает, что количество I ² должно быть удвоено. Таким образом, ток должен увеличиться в 1,41 раза (квадратный корень из 2). Это пример неправильного рассуждения, поскольку он удаляет математическую формулу из контекста электрических цепей.Основное различие между лампочкой на 60 Вт и лампой на 120 Вт заключается не в токе в лампе, а в ее сопротивлении. У этих двух лампочек разные сопротивления; разница в токе — это просто следствие этой разницы в сопротивлении. Если лампы находятся в патроне лампы, который подключен к розетке в США, то можно быть уверенным, что разность электрических потенциалов составляет около 120 вольт. ΔV будет одинаковым для каждой лампы.Лампа мощностью 120 Вт имеет меньшее сопротивление; и, используя закон Ома, можно было бы ожидать, что он также имеет более высокий ток. Фактически, 120-ваттная лампа будет иметь ток 1 А и сопротивление 120 Ом; 60-ваттная лампа будет иметь ток 0,5 А и сопротивление 240 Ом.

Теперь, правильно используя уравнение 2, можно понять, почему удвоенная мощность означает, что будет удвоенный ток, поскольку сопротивление также изменяется при замене лампочки. Расчет тока ниже дает тот же результат, что и выше.

Проверьте свое понимание

1. Что будет толще (шире) — нить накала 60-ваттной лампочки или 100-ваттная? Объяснять.

2.Вычислите сопротивление и силу тока ночной лампочки 7,5 Вт, подключенной к розетке в США (120 В).

3. Рассчитайте сопротивление и силу тока электрического фена мощностью 1500 Вт, подключенного к бытовой розетке в США (120 В).

4. Коробка на настольной пиле показывает, что сила тока при запуске составляет 15 ампер. Определите сопротивление и мощность двигателя за это время.

5. На наклейке на проигрывателе компакт-дисков написано, что он потребляет ток 288 мА при питании от 9-вольтовой батареи. Какая мощность (в ваттах) у проигрывателя компакт-дисков?

6. Тостер на 541 Вт подключается к бытовой розетке на 120 В. Какое сопротивление (в Ом) тостера?

7.Цветной телевизор имеет ток 1,99 А при подключении к 120-вольтовой электросети. Какое сопротивление (в Ом) у телевизора? А какая мощность (в ваттах) у телевизора?

Как преобразовать люмен в ватт (Вт)

Как преобразовать световой поток из люменов (лм) в
электрическая мощность в ваттах (Вт).

Вы можете рассчитать мощность в ваттах по люменам и световой отдаче.Люмен и ватт представляют собой разные величины, поэтому вы не можете преобразовать люмены в ватты.

Люмен в ватт по формуле расчета

Мощность P в ваттах (Вт) равна световому потоку Φ _V
в люменах (лм), разделенных на световую отдачу η в люменах на ватт (лм / Вт):

P _(Ш) = Φ _{В (лм)} / η _{(лм / Ш)}

Так

Вт = люмен / (люмен на ватт)

или

Вт = лм / (лм / Вт)

Пример

Какова потребляемая мощность лампы со световым потоком 900 люмен и световой отдачей 15 люмен на ватт
(лм / Вт)?

P = 900 лм / 15 лм / Вт = 60 Вт

Таблица световой отдачи

Энергосберегающие лампы обладают высокой светоотдачей (больше люмен на ватт).

Люмен в ватт таблица

Расчет ватт в люмен ►

См. Также

9.6: Электроэнергия и мощность

ЦЕЛИ ОБУЧЕНИЯ

К концу этого раздела вы сможете:

• Выразить электрическую мощность через напряжение и ток
• Опишите мощность, рассеиваемую резистором в электрической цепи.
• Расчет энергоэффективности и рентабельности приборов и оборудования

В электрической цепи электрическая энергия непрерывно преобразуется в другие формы энергии.Например, когда в проводнике течет ток, электрическая энергия преобразуется в тепловую энергию внутри проводника. Электрическое поле, создаваемое источником напряжения, ускоряет свободные электроны, увеличивая их кинетическую энергию на короткое время. Эта увеличенная кинетическая энергия преобразуется в тепловую энергию в результате столкновений с ионами решетчатой ​​структуры проводника. Ранее мы определяли мощность как скорость выполнения работы силой, измеряемой в ваттах. Мощность также можно определить как скорость передачи энергии.В этом разделе мы обсуждаем скорость передачи энергии или мощности в электрической цепи.

Мощность в электрических цепях

Мощность ассоциируется у многих с электричеством. На ум могут прийти линии электропередач. Мы также думаем о лампочках с точки зрения их номинальной мощности в ваттах. Каково выражение для электроэнергии ?

Давайте сравним лампу мощностью 25 Вт с лампой мощностью 60 Вт (рисунок \ (\ PageIndex {1a} \)). Лампа на 60 Вт светится ярче, чем лампа на 25 Вт.Хотя это не показано, лампа мощностью 60 Вт также теплее, чем лампа мощностью 25 Вт. Тепло и свет производятся путем преобразования электрической энергии. Кинетическая энергия, теряемая электронами при столкновениях, преобразуется во внутреннюю энергию проводника и излучения. Как напряжение, ток и сопротивление связаны с электроэнергией?

Рисунок \ (\ PageIndex {1} \): (a) На изображении выше показаны две лампы накаливания: лампа мощностью 25 Вт (слева) и лампа мощностью 60 Вт (справа). Лампа мощностью 60 Вт обеспечивает более интенсивный свет, чем лампа мощностью 25 Вт.Электрическая энергия, подаваемая в лампочки, преобразуется в тепло и свет. (b) Эта компактная люминесцентная лампа (КЛЛ) излучает такой же световой поток, что и лампа мощностью 60 Вт, но при входной мощности от 1/4 до 1/10. (кредит a: модификация работ «Dickbauch» / Wikimedia Commons и Грега Вестфолла; кредит b: модификация работ «dbgg1979» / Flickr)

Для расчета электрической мощности рассмотрите разницу напряжений, существующую на материале (рисунок \ (\ PageIndex {2} \)). Электрический потенциал \ (V_1 \) выше, чем электрический потенциал в \ (V_2 \), а разность напряжений отрицательна \ (V = V_2 — V_1 \).Как обсуждалось в разделе «Электрический потенциал», между двумя потенциалами существует электрическое поле, которое указывает от более высокого потенциала к более низкому. Напомним, что электрический потенциал определяется как потенциальная энергия заряда, \ (V = \ Delta U / q \), и заряд \ (\ Delta Q \) теряет потенциальную энергию, перемещаясь через разность потенциалов.

Рисунок \ (\ PageIndex {2} \): Когда есть разность потенциалов в проводнике, присутствует электрическое поле, которое указывает в направлении от более высокого потенциала к более низкому потенциалу.

Если заряд положительный, на него действует сила электрического поля \ (\ vec {F} = m \ vec {a} = \ Delta Q \ vec {E} \). Эта сила необходима, чтобы заряд двигался. Эта сила не ускоряет заряд на всем расстоянии \ (\ Delta L \) из-за взаимодействия заряда с атомами и свободными электронами в материале. Скорость и, следовательно, кинетическая энергия заряда не увеличиваются в течение всего пути через \ (\ Delta L \), а заряд, проходящий через область \ (A_2 \), имеет ту же скорость дрейфа \ (v_d \), что и заряд, который проходит через область \ (A_1 \).Однако с зарядом работает электрическое поле, которое изменяет потенциальную энергию. Поскольку изменение разности электрических потенциалов отрицательное, электрическое поле оказывается равным

.

\ [E = — \ dfrac {(V_2 — V_1)} {\ Delta L} = \ dfrac {V} {\ Delta L}. \]

Работа, совершаемая над зарядом, равна произведению электрической силы на длину приложения силы,

\ [W = F \ Delta L = (\ Delta Q E) \ Delta L = \ left (\ Delta Q \ dfrac {V} {\ Delta L} \ right) \ Delta L = \ Delta Q V = \ Delta U.\]

Заряд движется со скоростью дрейфа \ (v_d \), поэтому работа, совершаемая с зарядом, приводит к потере потенциальной энергии, но средняя кинетическая энергия остается постоянной. Потерянная электрическая потенциальная энергия проявляется в материале как тепловая энергия. В микроскопическом масштабе передача энергии происходит из-за столкновений между зарядом и молекулами материала, что приводит к повышению температуры в материале. Потеря потенциальной энергии приводит к повышению температуры материала, которая рассеивается в виде излучения.2 / R \), эффект от приложения более высокого напряжения, возможно, больше, чем ожидалось. Таким образом, когда напряжение увеличивается вдвое до лампочки мощностью 25 Вт, ее мощность увеличивается почти в четыре раза и составляет примерно 100 Вт, что приводит к ее перегоранию. Если бы сопротивление лампы оставалось постоянным, ее мощность была бы ровно 100 Вт, но при более высокой температуре ее сопротивление также будет выше.

Пример \ (\ PageIndex {1} \): Расчет мощности в электрических устройствах

Двигатель лебедки постоянного тока рассчитан на 20,00 А при напряжении 115 В. Когда двигатель работает на максимальной мощности, он может поднимать объект весом 4900.00 N на расстояние 10,00 м, за 30,00 с, с постоянной скоростью.

1. Какая мощность потребляет двигатель?
2. С какой силой поднимается объект? Не обращайте внимания на сопротивление воздуха. (c) Предполагая, что разница в мощности, потребляемой двигателем, и мощности, используемой для подъема объекта, рассеивается в виде тепла за счет сопротивления двигателя, оценить сопротивление двигателя?

Стратегия

1. Мощность, потребляемая двигателем, может быть найдена с помощью \ (P = IV \).2 R \).

Решение

1. Мощность, потребляемая двигателем, равна \ (P = IV \), а ток равен 20,00 A, а напряжение составляет 115,00 В: \ [P = IV = (20,00 \, A) 115,00 \, V = 2300.00 \, W. \]
2. Мощность, используемая для подъема объекта, равна \ (P = Fv \), где сила равна весу объекта (1960 Н), а величина скорости равна \ [v = \ dfrac {10.00 \, m } {30,00 \, s} = 0,33 \ dfrac {m} {s} \] \ [P = Fv = (4900 \, N) 0.2R) \).

   Упражнение \ (\ PageIndex {1} \)

   Электродвигатели обладают достаточно высоким КПД. Двигатель мощностью 100 л.с. может иметь КПД 90%, а двигатель мощностью 1 л.с. может иметь КПД 80%. Почему важно использовать высокопроизводительные двигатели?

   Ответ

   Несмотря на то, что электродвигатели имеют высокий КПД, 10–20% потребляемой мощности тратится впустую, а не используется для выполнения полезной работы. Большая часть 10–20% потерянной мощности передается в тепло, рассеиваемое медными проводами, используемыми для изготовления катушек двигателя.Это тепло увеличивает тепло окружающей среды и увеличивает потребность электростанций, обеспечивающих электроэнергию. Спрос на электростанцию ​​может привести к увеличению выбросов парниковых газов, особенно если электростанция использует уголь или газ в качестве топлива.

   Предохранитель

   А (рисунок \ (\ PageIndex {3} \)) — это устройство, которое защищает цепь от слишком высоких токов. Предохранитель — это, по сути, короткий отрезок провода между двумя контактами. Как мы видели, когда ток проходит по проводнику, кинетическая энергия носителей заряда преобразуется в тепловую энергию в проводнике.Кусок проволоки в предохранителе находится под напряжением и имеет низкую температуру плавления. Проволока предназначена для нагрева и разрыва при номинальном токе. Предохранитель поврежден и подлежит замене, но он защищает остальную цепь. Предохранители срабатывают быстро, но есть небольшая задержка, пока провод нагревается и обрывается.

   Рисунок \ (\ PageIndex {3} \): Предохранитель состоит из отрезка провода между двумя контактами. Когда через провод проходит ток, превышающий номинальный, провод плавится, разрывая соединение.На фото — «перегоревший» предохранитель в месте обрыва провода, защищающего цепь (кредит: модификация работы «Шардайы» / Flickr).

   Автоматические выключатели также рассчитаны на максимальный ток и разомкнуты для защиты цепи, но могут быть сброшены. Автоматические выключатели реагируют намного быстрее. Работа автоматических выключателей выходит за рамки этой главы и будет обсуждаться в следующих главах. Еще один метод защиты оборудования и людей — прерыватель цепи замыкания на землю (GFCI), который широко используется в ванных комнатах и ​​кухнях.Торговые точки GFCI очень быстро реагируют на изменения тока. Эти выходы открываются при изменении магнитного поля, создаваемого токоведущими проводниками, что также выходит за рамки данной главы и рассматривается в следующей главе.

   Стоимость электроэнергии

   Чем больше электроприборов вы используете и чем дольше они остаются включенными, тем выше ваш счет за электроэнергию. Этот знакомый факт основан на соотношении энергии и мощности. Вы платите за использованную энергию.Поскольку \ (P = \ dfrac {dE} {dt} \), мы видим, что

   \ [E = \ int P dt \]

   — это энергия, используемая устройством, использующим мощность P в течение временного интервала t . Если мощность доставляется с постоянной скоростью, тогда энергия может быть найдена как \ (E = Pt \). Например, чем больше горело лампочек, тем больше использовалось P ; чем дольше они работают, тем больше т .

   Единицей измерения энергии в счетах за электричество является киловатт-час \ ((кВт \ cdot h) \), что соответствует соотношению \ (E = Pt \).6 \, J \).

   Потребляемая электрическая энергия ( E ) может быть уменьшена либо за счет сокращения времени использования, либо за счет снижения энергопотребления этого прибора или приспособления. Это не только снижает стоимость, но и снижает воздействие на окружающую среду. Улучшение освещения — один из самых быстрых способов снизить потребление электроэнергии в доме или на работе. Около 20% энергии, потребляемой в доме, идет на освещение, а для коммерческих предприятий это число приближается к 40%.Флуоресцентные лампы примерно в четыре раза более эффективны, чем лампы накаливания — это верно как для длинных трубок, так и для компактных люминесцентных ламп (КЛЛ), например, рисунок \ (\ PageIndex {1b} \). Таким образом, лампу накаливания мощностью 60 Вт можно заменить КЛЛ мощностью 15 Вт, которая имеет такую ​​же яркость и цвет. КЛЛ имеют изогнутую трубку внутри шара или спиралевидную трубку, все они подключены к стандартному привинчиваемому основанию, которое подходит для стандартных розеток лампы накаливания. (В последние годы были решены исходные проблемы с цветом, мерцанием, формой и высокими начальными вложениями в КЛЛ.)

   Теплопередача от этих КЛЛ меньше, и они служат до 10 раз дольше, чем лампы накаливания. В следующем примере рассматривается важность инвестиций в такие лампы. Новые белые светодиодные лампы (которые представляют собой группы небольших светодиодных лампочек) еще более эффективны (в два раза больше, чем у КЛЛ) и служат в пять раз дольше, чем КЛЛ.

   Пример \ (\ PageIndex {2 \): расчет рентабельности светодиодной лампы

   Типичная замена лампы накаливания мощностью 100 Вт — это светодиодная лампа мощностью 20 Вт.Светодиодная лампа мощностью 20 Вт может обеспечивать такое же количество света, как и лампа накаливания мощностью 100 Вт. Какова экономия затрат при использовании светодиодной лампы вместо лампы накаливания в течение одного года, если предположить, что 0,10 доллара за киловатт-час — это средний тариф на электроэнергию, взимаемый энергетической компанией? Предположим, что лампочка включена на три часа в день.

   Стратегия

   1. Рассчитайте энергию, используемую в течение года для каждой лампочки, используя \ (E = Pt \).
   2. Умножьте энергию на стоимость.

   Решение

   1. Рассчитайте мощность для каждой лампочки. \ [E_ {Incandescent} = Pt = 100 \, W \ left (\ dfrac {1 \, kW} {1000 \, W} \ right) \ left (\ dfrac {3 \, h} {day} \ right) (365 \, дней) = 109,5 \, кВт \ cdot ч \] \ [E_ {LED} = Pt = 20 \, W \ left (\ dfrac {1 \, kW} {1000 \, W} \ right) \ left (\ dfrac {3 \, h} {day} \ right) (365 \, days) = 21.9 \, кВт \ cdot h \]
   2. Рассчитайте стоимость для каждого. \ [cost_ {Incandescent} = 109,5 \, кВт \ cdot h \ left (\ dfrac {\ $ 0.10} {kW \ cdot h} \ right) = \ $ 10.95 \] \ [cost_ {LED} = 21.90 \, кВт \ cdot h \ left (\ dfrac {\ $ 0.10} {kW \ cdot h} \ right) = \ $ 2.19 \]

   Значение

   Светодиодная лампа потребляет на 80% меньше энергии, чем лампа накаливания, экономя 8,76 доллара по сравнению с лампой накаливания в течение одного года. Светодиодная лампа может стоить 20 долларов, а лампа накаливания мощностью 100 Вт может стоить 0,75 доллара, что следует учесть при расчетах. Типичный срок службы лампы накаливания составляет 1200 часов, а светодиодной лампы — 50 000 часов. Лампы накаливания хватило бы на 1.08 лет при 3 часах в день, а светодиодная лампа прослужит 45,66 года. Первоначальная стоимость светодиодной лампы высока, но стоимость для домовладельца составит 0,69 доллара за лампы накаливания по сравнению с 0,44 доллара за светодиодные лампы в год. (Обратите внимание, что светодиодные лампы дешевеют.) Экономия затрат в год составляет примерно 8,50 долларов США, и это только для одной лампы.

   Упражнение \ (\ PageIndex {2} \)

   Является ли эффективность различных лампочек единственным соображением при сравнении различных лампочек?

   Ответ

   Нет, эффективность — очень важный фактор для лампочек, но есть много других соображений.Как упоминалось выше, важными факторами являются стоимость лампочек и срок их службы. Например, лампы CFL содержат ртуть, нейротоксин, и их необходимо утилизировать как опасные отходы. При замене ламп накаливания, которые управляются диммером на светодиоды, может потребоваться замена диммера. Диммерные переключатели для светодиодных фонарей сопоставимы по цене с переключателями ламп накаливания, но это начальная стоимость, которую следует учитывать. Также следует учитывать спектр света, но существует широкий диапазон цветовых температур, поэтому вы сможете найти тот, который соответствует вашим потребностям.Ни одно из этих упомянутых соображений не предназначено для того, чтобы препятствовать использованию светодиодных или CFL лампочек, но они являются соображениями.

   Замена ламп накаливания на КЛЛ или светодиодные лампы — простой способ снизить потребление энергии в домах и на коммерческих объектах. Лампы CFL работают с совершенно другим механизмом, чем лампы накаливания. Механизм сложен и выходит за рамки данной главы, но здесь приводится очень общее описание механизма.Лампы CFL содержат пары аргона и ртути, заключенные в трубку спиральной формы. В лампах CFL используется «балласт», который увеличивает напряжение, используемое лампой CFL. Балласт производит электрический ток, который проходит через газовую смесь и возбуждает молекулы газа. Возбужденные молекулы газа излучают ультрафиолетовый (УФ) свет, который, в свою очередь, стимулирует флуоресцентное покрытие внутри трубки. Это покрытие флуоресцирует в видимом спектре, излучая видимый свет. Традиционные люминесцентные лампы и лампы CFL имели короткую временную задержку до нескольких секунд, пока смесь «нагревалась» и молекулы переходили в возбужденное состояние.Следует отметить, что эти лампы содержат ртуть, которая ядовита, но если лампа сломана, ртуть никогда не выделяется. Даже если колба сломана, ртуть имеет тенденцию оставаться во флуоресцентном покрытии. Количество также довольно невелико, и преимущество экономии энергии может перевесить недостаток использования ртути.

   Лампы CFL заменяются на светодиодные, где LED означает «светоизлучающий диод». Диод был кратко обсужден как неомический прибор, сделанный из полупроводникового материала, который позволяет току течь в одном направлении.Светодиоды — это особый тип диодов, изготовленных из полупроводниковых материалов, наполненных примесями в комбинациях и концентрациях, которые позволяют преобразовывать дополнительную энергию движения электронов во время электрического возбуждения в видимый свет. Полупроводниковые устройства будут объяснены более подробно в Физике конденсированного состояния.

   Коммерческие светодиоды быстро становятся стандартом для коммерческого и жилого освещения, заменяя лампы накаливания и КЛЛ. Они предназначены для работы в видимой области спектра и изготовлены из галлия, легированного атомами мышьяка и фосфора.Цвет, излучаемый светодиодом, зависит от материалов, используемых в полупроводнике, и от силы тока. В первые годы развития светодиодов маленькие светодиоды на печатных платах были красного, зеленого и желтого цветов, но теперь светодиодные лампочки можно запрограммировать на получение миллионов цветов света, а также множества различных оттенков белого света.

   Сравнение ламп накаливания, КЛЛ и светодиодных ламп

   Экономия энергии может быть значительной при замене лампы накаливания или лампы CFL на светодиодную.Лампочки оцениваются по количеству энергии, потребляемой лампочкой, а количество светового потока измеряется в люменах. Люмен (лм) — это производная от системы СИ единица светового потока и мера общего количества видимого света, излучаемого источником. Лампу накаливания мощностью 60 Вт можно заменить лампой CFL мощностью 13–15 Вт или светодиодной лампой мощностью 6–8 Вт, все три из которых имеют световой поток примерно 800 лм. Таблица светоотдачи для некоторых часто используемых лампочек представлена ​​в Таблице \ (\ PageIndex {1} \).

   Срок службы лампочек трех типов значительно различается. Срок службы светодиодной лампы составляет 50 000 часов, у CFL — 8 000 часов, а лампы накаливания — всего 1200 часов. Светодиодная лампа является самой прочной, легко выдерживает грубое обращение, такое как сотрясение и удары. Лампа накаливания плохо переносит такое же обращение, поскольку нить накаливания и стекло могут легко сломаться. Лампа CFL также менее долговечна, чем светодиодная лампа, из-за своей стеклянной конструкции.Количество выделяемого тепла составляет 3,4 БТЕ / ч для светодиодной лампы мощностью 8 Вт, 85 БТЕ / ч для лампы накаливания мощностью 60 Вт и 30 БТЕ / ч для лампы КЛЛ. Как упоминалось ранее, основным недостатком лампы CFL является то, что она содержит ртуть, нейротоксин, и ее необходимо утилизировать как опасные отходы. Из этих данных легко понять, почему светодиодные лампы быстро становятся стандартом в освещении.

   Таблица \ (\ PageIndex {1} \): Световой поток светодиодных ламп, ламп накаливания и КЛЛ

   Световой поток (люмен)	Светодиодные лампы (Вт)	Лампы накаливания (Вт)	Лампочки CFL (Вт)
   450	4-5	40	9−13
   800	6-8	60	13-15
   1100	9−13	75	18-25
   1600	16-20	100	23-30
   2600	25−28	150	30-55

   Сводка взаимосвязей

   В этой главе мы обсудили взаимосвязь между напряжением, током, сопротивлением и мощностью.2R \). Хотя все возможные комбинации могут показаться ошеломляющими, не забывайте, что все они представляют собой комбинации всего двух уравнений: закона Ома \ ((V = IR) \) и степени \ ((P = IV) \).

   Авторы и авторство

   • Сэмюэл Дж. Линг (Государственный университет Трумэна), Джефф Санни (Университет Лойола Мэримаунт) и Билл Мобс со многими авторами. Эта работа лицензирована OpenStax University Physics в соответствии с лицензией Creative Commons Attribution License (4.0).

   .