Introducción

El vataje y los lúmenes son dos medidas de salida de luz comúnmente utilizadas cuando se compran accesorios de iluminación. El vataje es una medida de la energía requerida por una lámpara para producir una cierta cantidad de luz, mientras que los lúmenes son una medida de la cantidad de luz que produce la lámpara. Lux es el efecto de iluminación logrado por la lámpara después de la instalación. Conocer la diferencia entre potencia y lúmenes, así como el lux calculado, puede ayudarlo a elegir el accesorio adecuado para su aplicación.

Los LED han despegado en el siglo XXI principalmente porque pueden producir la cantidad necesaria de luz con un menor vataje (consumo de energía). Cuando esté comprando lámparas LED, querrá mirar el vataje para determinar cuánta energía necesita la lámpara LED para producir luz. En términos generales, cuanto mayor sea el vataje, más brillante será la luz. Sin embargo, la potencia no te dice cuánta luz se está produciendo realmente, y ahí es cuando debes preocuparte por otra métrica: los lúmenes. Los lúmenes miden la cantidad de luz producida por un dispositivo LED y esto le permite comparar el brillo de diferentes dispositivos (bajo las mismas condiciones de uso). Finalmente, podemos comprobar el nivel de iluminancia del espacio iluminado a través de una simulación de iluminación o luxómetro. Estos parámetros creemos que son muy necesarios para ser bien estudiados.

¿Qué son los vatios?

Watt es una unidad de potencia que mide la energía consumida por los dispositivos de iluminación. Cuando yo era joven (siglo XX), la gente compraba luces mirando la potencia de la bombilla, por ejemplo, a menudo necesitábamos una incandescente de 100 W para iluminar nuestra sala de estar. En términos generales, cuanto mayor sea el vataje, mayor será el brillo de las lámparas tradicionales, como las lámparas incandescentes y fluorescentes, por lo que en ese momento el vataje se convirtió en una medida de brillo. En una lámpara incandescente, la corriente pasa a través del filamento dentro de la bombilla para generar calor y brillo, pero el calor representa una gran proporción y esto no es lo que necesitamos. Esto significa que la eficiencia de convertir la energía eléctrica en energía luminosa es muy baja para las lámparas incandescentes.

A medida que avanza la tecnología, estas bombillas se reemplazan por dispositivos de iluminación más eficientes y que ahorran energía, como LED (diodo emisor de luz) y CFL (luz fluorescente compacta). Funcionan de manera diferente a las lámparas tradicionales y tienden a usar menos calor mientras producen el mismo nivel de salida de luz. Por lo tanto, surgió la palabra “lumen”, y la elección de lámparas por vataje ya no es tan popular.

¿Qué son los lúmenes?

Lumen es una unidad física que describe el flujo luminoso. La física se interpreta como la luz de una vela (cd, Candela, unidad de intensidad luminosa) en un ángulo sólido (sobre una esfera unitaria de 1 metro de radio, el cono esférico correspondiente a la corona esférica de 1 metro cuadrado, que corresponde al ángulo central de la sección media es de unos 65°) para generar el flujo luminoso total emitido. Es una medida de la salida de brillo de un dispositivo de iluminación. Cuantos más lúmenes proporciona una luz, más brillante es la luz. Los lúmenes son una unidad de medida más precisa que el vataje, y pueden decirle de manera más directa cómo funcionará un dispositivo de iluminación (efectos de iluminación) en una aplicación.

Los LED han crecido rápidamente en las últimas décadas, brindando una forma eficiente de energía para iluminar cualquier espacio, incluidos hogares, negocios, carreteras, áreas públicas al aire libre y más. El rápido desarrollo del LED se debe a que tiene una mayor eficiencia de iluminación, es decir, produce el mismo flujo luminoso (Lumen output) y consume menos energía. Las luces LED están disponibles en una variedad de clasificaciones de eficacia, que van desde 20 lúmenes/vatio hasta 180 lúmenes/vatio, y algunas luces LED ahora ofrecen salidas de luz de hasta 200 lúmenes/vatio. Esto nos hace prestar más atención a los lúmenes al seleccionar las lámparas LED, en lugar de elegir las lámparas adecuadas en función de la potencia. Porque una farola de 100W, 160lm/W puede ser más brillante que una lámpara de 150W, 100lm/W, incluso más brillante que una lámpara HPS de 200W.

¿Qué es Lux?

1 lux se define como el equivalente a un lumen de luz distribuido en un área de un metro cuadrado. En otras palabras: una especificación en lux le indica cuántos lúmenes (salida total de lúmenes) necesita iluminar en un área medida determinada. Por ejemplo, su habitación necesita una iluminación promedio de 200 lux, y la habitación tiene 10 metros cuadrados, entonces el lumen que necesita = 200 lux * 10 m2 = 2000 lm. Cuando se divide por el factor de mantenimiento de 0,8, obtenemos que se necesitan 2500 lm (alrededor de una luz de dosel LED de 20 W) para iluminar su habitación. Puede ver en la fórmula de cálculo que si la habitación es grande, para obtener el mismo nivel de iluminación, debe aumentar la potencia o la cantidad de lámparas para lograr el nivel de lux que necesita.

En resumen, lux es el efecto de iluminación (nivel de iluminancia) de la lámpara en servicio. Para iluminar un área más grande al mismo nivel de lux, aumentamos los lúmenes de las luminarias o aumentamos la cantidad de luminarias.

¿Cómo convertir Watts a Lumens, y finalmente de Lumens a lux?

Aquí debemos introducir otro concepto: la eficacia luminosa, que se refiere a la relación entre el flujo luminoso emitido por la fuente de luz y el consumo de energía. La eficacia luminosa es un índice para medir la calidad de la luz visible producida por una fuente de luz. Eficacia luminosa = flujo luminoso/vatios de una lámpara, medidos en lúmenes por vatio en el Sistema Internacional de Unidades (SI). Según la fórmula, la eficiencia luminosa está determinada por dos factores: el flujo luminoso y la potencia. El primer parámetro está definido por la unidad lumen (lm), cuanto mayor sea el valor, mayor será la eficiencia de la luz. Al mismo tiempo, el segundo parámetro, la potencia, es igualmente importante. Cuanto menos potencia se requiera para generar un cierto flujo luminoso, mayor será la eficiencia de la luz. Para diferentes fuentes de luz emiten el mismo flujo luminoso, cuanto menor sea el consumo de energía, mayor será la eficiencia luminosa de esta lámpara. Cuanto mayor sea el valor de la eficiencia luminosa, mayor será la capacidad del equipo de iluminación para convertir la energía eléctrica en luz. Esto significa que el equipo de iluminación tiene un mayor rendimiento de ahorro de energía y es más respetuoso con el medio ambiente.

Por ejemplo, la emisión de luz total de una lámpara de bajo consumo de 12W es 1080LM y la eficacia luminosa = 1080lm/12W=90lm/W. A través de esto, podemos usarlo para juzgar la calidad de la lámpara.

Para la fórmula de conversión de vatios a lúmenes, es decir, lúmenes = vatios x eficacia luminosa

La siguiente tabla compara la eficacia luminosa de diferentes tipos de lámparas. Podemos ver que la eficacia luminosa de los diferentes tipos de lámparas difiere mucho. La eficacia luminosa de un mismo tipo de lámparas (como las LED) varía mucho también en diferentes épocas. Es por ello que no podemos elegir lámparas únicamente por potencia. A través de la siguiente tabla, probablemente podamos calcular los lúmenes por vataje. Por ejemplo, el flujo luminoso (lúmenes) de un alumbrado público LED de 50W es actualmente de aproximadamente 50w*150lm/w=7500lm.

Entonces, con el flujo luminoso (lumen), ¿cómo podemos obtener el nivel de iluminancia cuando la lámpara se aplica al proyecto? Con la ayuda del software de simulación de iluminación, podemos obtener fácilmente los resultados. Por supuesto, para los consumidores comunes, tenemos un método simple para cálculos preliminares. Mediante la fórmula Lux=Lumen*cantidad/área en metros cuadrados. Cuando la farola de 50W mencionada anteriormente se instala en una carretera con un ancho de 7 m, la distancia entre los postes de la luz es de 30 metros y el MF es de 0,8, obtendremos lux = 7500 lm * 0,8/30/7 = 28 lux. En base a esto, podemos juzgar preliminarmente si cumple con los requisitos de iluminación vial correspondientes.

¿Cómo mejorar la eficacia luminosa?

¿De qué depende la eficacia luminosa de la luz? La eficacia luminosa está determinada por dos factores: el flujo luminoso y la potencia de la lámpara. El primer parámetro está definido por la unidad lumen (lm), y cuanto mayor sea su valor a la misma potencia, mayor será la eficacia de la luz. Al mismo tiempo, cuanto menor sea la potencia necesaria para producir el mismo flujo luminoso, mayor será la eficacia luminosa. Por lo tanto, debemos aumentar el flujo luminoso de los chips o lámparas LED o reducir el consumo de energía innecesario que consumen los controladores LED u otros.

CCT

Al comparar el color de la luz emitida por una fuente de luz con el color de la luz irradiada por un cuerpo negro (como el platino) a una temperatura determinada, la temperatura del cuerpo negro en ese momento se expresa como la temperatura de color correlacionada de la luz. fuente (es decir, CCT). Es una unidad de medida que representa el componente de color contenido en la luz, expresado en Kelvin (K). La temperatura de color correlacionada puede afectar el estado de ánimo o la sensación de su espacio: la luz blanca fría puede sentirse fría y concentrada, mientras que la luz más cálida y ámbar puede sentirse más cálida y relajante. Los LED ofrecen una amplia gama de diferentes temperaturas de color según la aplicación. En términos generales, los chips LED con una temperatura de color correlacionada alta tendrán un flujo luminoso más alto que uno con un CCT bajo. Muchos proyectos ahora requieren que la temperatura de color correlacionada sea inferior a 4000 K, a veces incluso 2200 K, lo cual es otro dilema. Por lo tanto, debemos ajustar la temperatura del color para que se adapte a nuestros propios proyectos.

CRI

El índice de reproducción cromática (CRI) de una luminaria es una medida de la capacidad de una fuente de luz para mostrar el color de un objeto de forma real o natural. El índice se mide de 0 a 100, donde 100 significa que el color bajo la fuente de luz es el mismo que bajo la luz solar natural. En términos generales, cuanto mayor sea el índice de reproducción cromática, menor será la eficacia de la luz de los chips o lámparas LED. Esto nos obliga a elegir entre alto CRI y alta eficacia. Para la iluminación de interiores (como centros comerciales, supermercados), podemos elegir productos con un CRI de al menos 80, porque nos preocupamos por el color del objeto cuando seleccionamos productos. Para la iluminación exterior (como estadios, carreteras), podemos elegir proyectores o farolas con CRI>70, porque nos importa más si podemos ver claramente los objetos en esa situación. En este último caso, no necesitamos elegir chips LED de alto CRI para reducir la eficacia de la luz, lo que nos hará muy pasivos en la competencia. Por supuesto, eso no quiere decir que no podamos tener ambos, pero el costo es demasiado alto.

Bins

Cuando se fabrican chips LED, se agrupan según la temperatura de color, CRI, flujo luminoso (lúmenes) y voltaje directo. No introduciremos demasiado voltaje directo aquí, implica principalmente el diseño de lámparas, por ejemplo, el voltaje directo de Lumileds 3030 2D es de aproximadamente 5,8-6,0 V. Para la temperatura de color correlacionada y el CRI, puede consultar las dos secciones anteriores. El contenedor de flujo luminoso es el más importante que afecta directamente al rendimiento del producto. Por ejemplo, los LED se clasifican de acuerdo con el flujo luminoso, y los chips de LED con diferentes salidas de luz se clasifican en diferentes niveles de contenedores a través de esto. La siguiente es la tabla de Binning de Lumileds. Podemos ver que la salida de lúmenes de los chips LED con diferentes contenedores de flujo luminoso difiere mucho entre sí. Para obtener lámparas LED de alta eficiencia, debemos elegir chips Lumileds 3030 con Bin de Q, R o incluso S. Por supuesto, también podemos usar más chips LED con niveles de Bin relativamente más bajos. Porque con más chips LED, cuanto menor sea el vataje de un solo chip LED, menor será la corriente de accionamiento del LED. De esta forma conseguiremos una mayor eficacia luminosa de las lámparas.

Disipación de calor

En términos generales, la estabilidad y la calidad de las lámparas LED se ven muy afectadas por la disipación de calor del cuerpo de la lámpara. Los componentes principales de las lámparas LED son la fuente de luz (LED), la estructura de disipación de calor, el controlador, la lente, etc. Como parte importante, la estructura de disipación de calor afecta la vida útil de la lámpara. Deberíamos utilizar materiales conductores de calor fiables como el grafeno para la gestión térmica, que pueden evitar los graves efectos de autocalentamiento de las lámparas y reducir el impacto devastador de las altas temperaturas en el rendimiento y la fiabilidad de los chips LED. Por el contrario, si el calor se concentra en un chip de tamaño pequeño, la temperatura del chip aumentará y la alta temperatura durante mucho tiempo hará que la curva de decaimiento de la luz de la lámpara sea más pronunciada, es decir, la eficacia luminosa. disminuirá en poco tiempo. Mientras tanto, la alta temperatura aumenta considerablemente la probabilidad de falla del LED, lo que hace que la gestión térmica sea un problema que debe resolverse en las aplicaciones de LED de alto brillo.

Controlador LED

La eficiencia de un controlador LED es la relación entre la potencia de salida del controlador y la potencia que cuesta del cable (potencia de entrada). La propia fuente de alimentación LED también consume energía, que es la diferencia entre la potencia de entrada y la potencia de salida. Se puede ver que cuanto menor sea la proporción de energía consumida por la propia fuente de alimentación LED, mayor será su eficiencia de conversión. Por ejemplo, una lámpara LED de 100 W utiliza dos controladores LED diferentes que consumen 10 W y 20 W respectivamente, luego su potencia de salida es de 90 W y 80 W respectivamente. Cuando asumimos que la eficacia de la luz de los chips LED es de 150 lm/W, podemos obtener que la eficacia luminosa del primero es de 135 lm/W, mientras que la del segundo es de solo 120 lm/w. El uso de controladores LED de alta eficiencia está diseñado para consumir menos energía y ahorrar costos para aplicaciones que requieren una fuerte salida de luz.

Distribución de iluminación

La lente afecta en cierta medida a la eficacia luminosa. Por ejemplo, el material de PC y el material de PMMA tienen el mismo grosor y la transmisión de luz del último es un 2-3 % mayor. Además, la resistencia al envejecimiento del PMMA también es buena. Todos estos son útiles para mejorar la eficiencia de las lámparas LED. Además, una lente de diseño racional también puede lograr mejores niveles de iluminación en las aplicaciones. El principio básico es irradiar tanta luz como sea posible en el área objetivo. Para más detalles, ver blogs relacionados-Distribución luminosa de luminarias de exterior y sus aplicaciones. A través de estos, podemos mejorar la eficacia luminosa de las lámparas y ahorrar costos para la aplicación de su proyecto.

Etiqueta ErP

El etiquetado de eficiencia energética, también conocido como etiquetado de eficiencia energética, es una etiqueta de información adherida a los productos que consumen energía o su embalaje mínimo para indicar indicadores de rendimiento, como los niveles de eficiencia energética del producto. El propósito es brindar información necesaria para que los usuarios y consumidores tomen decisiones de compra. Orientar y ayudar a los consumidores a elegir productos energéticamente eficientes y que ahorren energía. Para ayudar a los consumidores de la UE a reducir sus facturas de energía y sus emisiones de carbono, a partir del 1 de septiembre de 2021, las bombillas y otros productos de iluminación ampliamente reconocidos adoptarán una nueva versión de la etiqueta energética de la UE. La razón principal de esto es que con el desarrollo de los LED, la eficiencia de la luz ha mejorado considerablemente, lo que significa que más y más lámparas han obtenido clasificaciones de etiqueta A o A de acuerdo con los estándares originales. Con la última versión, volveremos a la forma AG más simple y, al mismo tiempo, mejoraremos el efecto de luz correspondiente para adaptarnos a la tendencia de desarrollo. La siguiente figura muestra la diferencia entre ellos.

ZGSM Farola LED con diferente eficacia luminosa

Desde su establecimiento en 2005, ZGSM se ha comprometido con el desarrollo de lámparas LED de alta eficiencia. En la actualidad, nuestra empresa ha hecho un buen progreso en el desarrollo de farolas LED. A continuación, enumeramos las luces de calle LED ZGSM con diferente eficacia luminosa en diferentes períodos.

Resumen

Este artículo presenta los conceptos básicos de potencia, lúmenes y nivel de iluminancia (lux), que son los parámetros con los que entramos en contacto en la planificación de proyectos. Para los diferentes tipos de lámparas, un vataje alto no significa una salida de lúmenes alta, ni una salida de lúmenes alta significa un nivel de iluminancia alto. Para las luminarias LED, las mejoras en la tecnología de iluminación han resultado en cambios significativos en la eficiencia energética y la rentabilidad de las luminarias LED a lo largo de los años. Han hecho un gran progreso en la eficiencia y el espectro de la luz, y debemos prestar mucha atención a estos dos al elegir las lámparas LED. Por ejemplo, las etiquetas ErP pueden ayudar a los consumidores comunes a determinar si el producto satisface sus necesidades específicas (ahorro de energía, potencia), pero para algunas otras aplicaciones, como la iluminación de estadios y carreteras, debemos saber más sobre la eficiencia de la luz, la distribución de la iluminación, funciones de fuente de alimentación, etc. para comprender mejor y finalmente servir a sus propios proyectos. Póngase en contacto con nosotros para obtener más detalles.

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