Световой поток светодиодных ламп: измерение, коэффициент использования и мощность

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:

  • ФN 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.

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 Ен=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 помещенияi. 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.

Характеристика разных видом ламп

Световой поток — значимая величина для проведения различных расчетов освещенности дома, подсчетов энергоэффективности и выполнения электромонтажных работ. Что собой представляет, как его определить, какие бывают светоисточники, и какая у них мощность, как выглядит таблица светового потока ламп? Об этом и другом далее.

Что собой представляет

Световой поток является мощностью солнечного излучения или его электромагнитной энергии, проходящей через объект за конкретный период времени. Энергия солнечного света это волны электромагнитного вида, которые человек видит только в конкретном диапазоне длины. По-другому, светоотдача светодиодов лм вт — это общий объем выделяемой солнцем энергии, который не зависит от того, установлена вокруг светильника оптическая система или нет. То есть, лампа накаливания равна 420 люмен, вне зависимости от того, из какого материала был сделан абажур, украшающий источник.

Единица измерения мощности энергии это люмены. Один люмен равен одной канделе или одному стерадиану. Значение энергии в каждой разновидности источника разное.

Обратите внимание! В одном люмене 1/683 ватт при волновой длине в 555 ньютон на метр.

Как определить световой поток и мощность

Определение потока и мощности светильника может быть осуществлено с помощью специальной таблицы, которая дана ниже. Чтобы сделать самостоятельное измерение, можно воспользоваться сферическим фотометром или фотометрическим гониометром. Основной проблемой самостоятельного нахождения необходимых данных будет определение параметров луча, который движется одновременно в нескольких направлениях.

Благодаря сферическому фотометру, можно измерить энергию рассеянного луча, имеющего единичный коэффициент отражения, а затем сравнить полученный результат с эталоном. С помощью фотометрического гониометра, в котором находится люксметр, можно измерить освещенность по всей сфере источника. Полученные данные интегрируются в люмены.

Также измерение можно сделать самостоятельно люксметром. По окончанию процедуры, записываются данные освещенности и площади помещения, а затем эти сведения подставляются под формулу для вычисления луча: П=ОПл.

Таблица светового потока и мощности разных видов ламп

Сегодня в свободном доступе даны средние данные показания энергии с мощностью ламп, поэтому расчет по специальным формулам и с помощью других инструментов может быть необязателен. Согласно таблице, можно сделать сравнение светового потока лампы накаливания и светодиодных источников. Среди них большими показателями мощности обладают светодиодные источники. Световой поток светодиодных светильников по таблице больше.

Обратите внимание! Именно они являются самыми энергоэффективными светильниками из представленных разновидностей, благодаря которым можно значительно сэкономить на электричестве и получить качественное освещение дома или любого другого помещения.

Светодиодных

Светодиодные лампочки одни из самых распространенных, согласно таблице световые потоки ламп разных типов. Они максимально эффективно преобразуют электроэнергию в свет. Их отдача равна от 60 до 120 люменов на ватт. При этом в процессе усовершенствования технологий, этот показатель растет с каждой минутой. Из положительных свойств можно отметить рекордно высокую энергоэффективность светопередачи, благодаря чему производится экономия электроэнергии, длительный срок эксплуатации, надежность, эксплуатацию в жестких условиях и оптимальную цветовую температуру.

Накаливания

Лампочка накаливания создает освещение благодаря преобразованию тепловой энергии в свет. Бывает она вакуумной, аргоновой, криптоновой, ксеноновой, галогенной, двухколбовой галогенной, ксенон-галогенной и лампой накаливания, имеющей покрытие с ИК-излучением. Стоит отметить, что из всех разновидностей энергии больше всего у галогенных источников. Они отличаются, кроме того, мгновенным зажиганием в процессе включения, небольшими размерами и широким мощностным диапазоном.

Читайте также:  Заземление в частном доме: устройство контура, схема монтажа, материалы и порядок работ

Люминесцентных

Люминесцентные лампы — светоисточники, в которых электрозаряд в ртутных парах формирует ультрафиолетовый вид излучения. Он преобразуется в свет люминофором, смесью из галогена, фосфата и кальция. Что касается светового потока, у люминесцентных ламп его значение больше, чем у ламп накаливания, имеющих аналогичную мощность.

Обратите внимание! Точное значение будет зависеть от мощности.

В целом, световой поток — величина, которая представляет собой силу солнечного света и характерного излучения. На данный момент из всех представленных светильников у светодиодных моделей это значение больше. Определить величину можно при помощи специального измерительного прибора или же с помощью приведенной выше таблицы.


Расчет освещенности помещения светодиодными лампами

Наиболее актуальный вопрос при замене обыкновенных лампочек накаливания на светодиодные – как рассчитать необходимое количество светодиодных ламп. Для нас привычно, что в туалете светит лампочка на 60 Вт, а в зале три-четыре по 100 Вт. Но для светодиодов такие параметры неприменимы. При установке необходимо производить определение суммарного светового потока.

Расчёт освещенности помещений различного назначения

Для каждой комнаты уровень освещённости подбирается индивидуально и зависит от того, какие работы будут проводиться в помещении. В тех комнатах, где вы будите читать либо писать яркость должна быть максимальная, а для коридора достаточен уровень освещенности почти на порядок ниже.

Наиболее простой способ подобрать замену нитям накаливания по таблице их световых потоков.

Световой поток лампы накаливания
Лампа накаливания, мощность в ВтПриблизительный световой поток, Лм
20250
40400
60700
75900
1001200
1501800

Требуемое освещение помещения
Тип помещенияНеобходимый уровень освещения на 1м² (Люкс)
Прихожая80-100
Кухня200-250
Ванная комната200-250
Гостинная300-400
Спальня200-250

Возьмём в качестве примера гостиную комнату площадью 20 м.кв, в которой стоят четыре обыкновенных лампы накаливания по 100 Вт. Суммарный световой поток такой люстры составит 1200*4=4800 люмен. Делим световой поток на площадь помещения: 4800/20=220 люмен/м.кв (люкс).

Расчет освещения светодиодными светильниками

Здесь используются очень простые формулы:

Расчет количества светодиодных светильников по площади производим исходя из размеров комнаты и требуемого уровня освещения.

Световой поток одной лампы = уровень освещённости * площадь комнаты / количество ламп

Расчет светодиодного освещения на квадратный метр:

Уровень освещённости = количество ламп * световой поток лампы / площадь освещения

Сколько нужно светодиодных светильников на квадратный метр зависит от типа монтажа светильников. Если светодиоды устанавливаются в обычную люстру, их световой поток подбирается исходя из необходимого уровня интенсивности света. При монтаже точечных светильников по периметру – делим необходимый уровень на показатель светового потока ламп, которые мы планируем устанавливать.

Не следует забывать, что эффективный угол света светодиодов около 120 градусов, поэтому количество светильников на квадратный метр должно быть таким, что бы свет был равномерным, без перепадов. Это достигается увеличением количества источников света с пропорциональным уменьшением мощности каждого источника.

Следует учесть, что лампочки, расположенные в потолке, находятся на 20-30 см выше, чем в люстре, поэтому интенсивность света должна быть на 15-20% выше.

Онлайн калькулятор

Для определения количества источников света, можете использовать калькулятор расчета освещенности помещения светодиодными лампами:

Какие лампы выбрать для освещения

При выборе светодиодных лампочек следует обратить внимание на наиболее критические параметры, которые принципиальны для качества освещения.

  • Цветовая температура;
  • Тип рассеивателя;
  • Световой поток.

Цветовая температура

Цветовая температура светодиодов традиционно имеет три категории

  • WW— тёплый белый (цветовая температура 2500-3000 К);
  • W-белый (цветовая температура 3000-4200 К);
  • CW-холодный белый (цветовая температура выше 4500 К).

Визуально более высокая цветовая температура светят ярче. Так при одинаковой мощности визуальная яркость CW на четверть выше WW.

Тип рассеивателя

Рассеиватель может быть матовый либо прозрачный. Матовый рассеиватель обеспечивает более равномерное распределение светового потока, но потери интенсивности в нём могут достигать 25-30%. Для освещения относительно большой площади помещения более рационально использовать лампы с прозрачным рассеивателем, а вот в настольном светильнике однозначно матовый тип рассеивателя лучше.

Световой поток

При выборе лампочки обязательно обращайте внимание на её номинальный световой поток. Он зависит от типа и качества светодиодных матриц.

КитайТайваньЕвропа
Яркость, Лм240380-420До 500
Мощность, Вт4,84,84,8

Требуемая мощность светодиодной лампы зависит от рассмотренных выше параметров. При использовании тёплого света, номинальная мощность должна быть на 25-30% выше чем ламп холодного света.

Неточности и погрешности при расчёте светодиодного освещения

Часто замену обыкновенных лампочек на светодиодные производят во время планового ремонта. После, в процессе эксплуатации, оказывается, что света недостаточно.

Основная причина таких казусов – отсутствие учета коэффициента отражения поверхностей.

Переклейка более тёмных обоев, использование линолеума либо ламината тёмных оттенков, матовый подвесной потолок способны ощутимо уменьшить освещённость в помещении. В данном случае мы говорим об общей освещённости. Интенсивность света на письменном столе, над которым смонтирован светодиодный светильник, может быть достаточной. А вот попытка чтения любимой книги, лёжа на диване, будет вызывать дискомфорт, если стены будут мало отражать свет от потолочных светильников.

Для определения коэффициента отражения принято учитывать такие коэффициенты:

  • 70% — белый цвет поверхности;
  • 50% — светлый;
  • 30% — серый;
  • 10% — темный;
  • 0% — черный;

Существует множество поправочных таблиц для определения освещённости поверхности при различных коэффициентах отражения. Ради лёгкости расчёта можно использовать упрощённую формулу.

Общий коэффициент отражения = (КО потолка + КО стен + КО пола) / 3

Так мы получаем усреднённые, которые позволят заложить поправочный коэффициент в наши расчёты.

Пример:

В комнате белый потолок (КО 70%), персиковые обои (КО 50%) и светлый ламинат (КО 50%).

Средний коэффициент отражения = (0,7+0,5+0,5)/3*1,2 = 0,7

Если в комнате установлены светодиодные лампы с номинальным световым потоком 1400 люмен, при расчете светильников на помещение берем 1400*0,7 = 1000 люмен.

Расчет освещенности помещения — разъясняем суть

  • Зачем делать расчет освещенности помещения?
  • А также рассмотрим пошаговое выполнение расчёта освещённости на конкретном примере

Теперь, обо всем по порядку.

Зачем делать расчет освещения?

В первую очередь, данный расчет необходим, для создания достаточной освещенности помещения, которая в свою очередь обеспечивает благоприятные и комфортные условия для жизнедеятельности человека.

Недостаток освещения или его чрезмерность, вызывает сильное напряжение глаз, быструю утомляемость и оказывает ощутимый психологический дискомфорт, что неблагоприятным образом отражается на здоровье человека в целом.

Идеальным освещением для наших глаз, является естественный природный свет (дневное, утреннее или вечернее солнце, солнце за облаками).

Основной задачей расчета освещенности помещения, является максимальное приближение искусственного освещения к естественному. К искусственному освещению относиться такой свет, которым человек имеет возможность управлять.

Электрический свет, является искусственным, он получается в результате преобразование электрической энергии в один из видов электромагнитного излучения, которое воспринимается человеческим глазом как свет. Именно такое преобразование происходит внутри ламп установленных в корпусах осветительных электроустановок (светильники, люстры, бра, торшеры и так далее).

В строительно-проектировочной документации(СНиП) существуют специальные правила, в которых прописаны нормы освещенности для различных видов помещений. Ниже рассмотрен пример, пошагового выполнение расчета с подробными комментариями и пояснениями.

Расчет величины светового потока

Площадь помещения (м²)
Выберите тип помещения
Выберите высоту помещения

Световой поток (Люмен)

Рассчитаем мощность светодиодных ламп

Количество лампочек в люстре или источников света

Световой поток (Люмен) на лампочку

Далее обратитесь к таблице и выберите соответствующей мощности лампу

Расчет освещения, пример

Расчет освещенности помещения производиться по формуле:

Для удобства запишем ее так:

Фл = (Ен * S * k * z) / (N * η * n)

1. Фл – световой поток лампы,

2. Ен – норма освещенности

3. S – площадь помещения

4. k — коэффициент запаса

5. z – поправочный коэффициент

6. N – количество принятых светильников

7. η – коэффициент использования светового потока

8. n – число ламп в светильнике.

Как работает калькулятор

В основу работы заложена формула расчета величины светового потока (люмен).

Таблица №1 «Нормативы освещенности офисных и жилых объектов по СНиП»

Мы отклонились от этой таблицы, так как результаты полученные при подсчетах не соответствовали пожеланиям наших посетителей.

Коэффициенты были подобраны путем поиска в различных источниках: литературы, форумов и дискуссий профессионалов.

В любом случае, всегда советуем выводить 2-3 выключателя на комнату, разделяя зоны и количество светильников.

Какие данные необходимы для расчета уровня освещенности

Существует несколько способов, с помощью которых можно рассчитать количество и мощность светодиодных ламп. Прежде чем приступать к расчетам, необходимо разобраться, какие показатели будут в них участвовать.

Перечень переменных и постоянных величин, на основании которых производится расчет светодиодного освещения, состоит из следующих пунктов:

  • Площадь помещения, то есть произведение длины на ширину комнаты. Расчеты производятся исходя из того, что помещение имеет прямоугольную форму. При более сложной архитектуре, необходимо условно разделить пространство на правильные фигуры и сложить их площади.
  • Поправочный коэффициент, в котором учитывается высота потолков. Поскольку свет распространяется не только по площади, но и по всему объему помещения, яркость освещения напрямую зависит от высоты потолков. Пользуются специальной таблицей коэффициентов. Например, высота потолков от 2.5 до 2.7 м — это коэффициент 1, до 3 м — равен 1.2, до 3.5 м — 1.5, дальше используется корректировочный показатель — 2.
  • Еще один норматив — это уровень освещенности, для расчета которого также составлены специальные таблицы для жилых, подсобных, коммерческих и производственных помещений. Показатель измеряется в Лк (люксах).

Наиболее популярные показатели выглядят следующим образом:

  1. ванная, туалет, подвал, коридор приравниваются к подсобным помещениям, и уровень освещенности в них колеблется от 20 Лк (в подвале) до 50 Лк (в коридоре).
  2. жилые комнаты оцениваются в пределах от 150 до 300 Лк, минимальные показатели в спальной и кухне — 150 Лк, максимальный уровень в рабочем кабинете и детской комнате — 300 Лк.

Дополнительно при расчетах могут использоваться такие показатели, как:

  • чистота помещения (уровень запыленности);
  • отделочные материалы и потолки (темные, светлые, глянцевые).

Какие лампы выбрать для освещения

При выборе светодиодных лампочек следует обратить внимание на наиболее критические параметры, которые принципиальны для качества освещения.

  • Цветовая температура;
  • Тип рассеивателя;
  • Световой поток.

Цветовая температура

Цветовая температура светодиодов традиционно имеет три категории

  • WW— тёплый белый (цветовая температура 2500-3000 К);
  • W-белый (цветовая температура 3000-4200 К);
  • CW-холодный белый (цветовая температура выше 4500 К).

Визуально более высокая цветовая температура светят ярче. Так при одинаковой мощности визуальная яркость CW на четверть выше WW.

Тип рассеивателя

Рассеиватель может быть матовый либо прозрачный. Матовый рассеиватель обеспечивает более равномерное распределение светового потока, но потери интенсивности в нём могут достигать 25-30%. Для освещения относительно большой площади помещения более рационально использовать лампы с прозрачным рассеивателем, а вот в настольном светильнике однозначно матовый тип рассеивателя лучше.

Световой поток

При выборе лампочки обязательно обращайте внимание на её номинальный световой поток. Он зависит от типа и качества светодиодных матриц.

Требуемая мощность светодиодной лампы зависит от рассмотренных выше параметров. При использовании тёплого света, номинальная мощность должна быть на 25-30% выше чем ламп холодного света.

Расчет освещенности

Для расчёта необходимого количества осветительных приборов существует две основные формулы – простая и сложная, дающая более точный расчёт. На практике достаточно простой формулы. Она не требует серьёзных знаний и вполне решаема даже без калькулятора.

Шаг первый – рассчитать величину светового потока, требуемого для помещения (измеряется в Люменах).

Для этого стоит прибегнуть к простой формуле А * B * C, где:

  1. Норма освещённости выбранного объекта.
  2. Площадь объекта.
  3. Коэффициент высоты потолков. При высоте потолков от 2.5 до 2.7 метров он равен 1, от 2.7 до 3 метров – 1.2, от 3 до 3.5 метров – 1.5 и от 3.5 до 4.5 метров – равен 2.

Вторым шагом будет расчёт нужного количества ламп и их мощности. Для этого необходимо разделить полученное в первых расчётах число на величину светового потока указанную на лампах в подобранных осветительных приборах. При этом важно помнить, что чем больше используется приборов, тем равномернее освещение.

Пример расчёта 1

Дано: жилая комната площадью 20 квадратных метров с потолком высотой 2.7 метра и осветительными приборами, оснащёнными лампочками накаливания мощностью 60 Вт.

Сначала рассчитываем необходимый световой поток для данного помещения:

150 * 20 * 1 = 3000 Люмен.

Затем узнаем необходимое количество ламп для нормальной освещённости комнаты. Для этого сначала надо уточнить световой поток 60 Вт лампочки накаливания. В среднем они выдают от 600 до 800 Люмен.

Возьмём среднее значение в 700 Люмен:

3000 : 700 = 4.28571

Округляем в большую сторону – до 5 – это и будет необходимым количеством осветительных приборов, оснащённых одной лампочкой. Мощностью 60 Вт. Но стоит иметь ввиду, что большее количество менее мощных ламп позволяет получить более равномерную засветку.

Более сложная, но с этим и более точная формула требует перед началом расчётов собрать некоторое количество данных:

  1. Первым делом надо измерить комнату, для которой рассчитывается освещение. Необходимы такие параметры, как высота, длина и ширина комнаты.
  2. Затем по нормативам необходимо определить коэффициент отражения стен, потолка, и пола.
  3. Следующим шагом будет нахождение коэффициента применения. Для этого рассчитывается расстояние от рабочей поверхности до светильника. Также на этом этапе необходимо определиться с типом и мощностью установленной в нём лампочки.
  4. По таблице из СНиП определяем норму освещённости помещения.

Рассчитываем площадь помещения (S):

где:

a – длина помещения;

b – ширина помещения.

Рассчитываем индекс помещения (Ф):

Ф = S / (( h1 – h2 ) * ( a + b ))

где:

h1 – высота от пола до потолка;

h2 – высота от рабочего места до потолка.

Рассчитываем количество осветительных приборов (N):

N = ( E * S * 100 * Кз ) / ( У * p * Fi )

где:

E – освещённость помещения;

S – площадь помещения;

Кз – коэффициент запаса;

У – коэффициент использования ламп;

p – количество ламп;

Fi – поток света одной лампы.

Необходимый уровень освещения в разных комнатах

Пример расчёта 2

Дано: жилая комната размером 9 на 6 метров с потолком высотой 3.2 метра. Осветительными приборами были выбраны четыре люминесцентные лампы по 18 Вт каждая. Расстояние от рабочей поверхности до пола 0.8 метра, коэффициент запаса – 1.25, коэффициент отражения пола равен 10, стен – 30, потолка – 50.

Производим расчёт площади:

S = 9 * 6 = 54 кв. м

Далее узнаём индекс помещения:

Ф = 54 / (( 3.2 – 0.8 ) * ( 6 + 9 ) = 1.5

Коэффициент использования ламп в жилых комнатах – У – равен 51.

Производим дальнейшие, окончательные расчёты:

N = ( 300 * 54 * 100 * 1.25 ) / ( 51 * 4 * 1150 ) = 8.63

Всегда округляем в большее число – получаем 9. Это и есть необходимое для правильной организации освещения количество ламп.

2. Ен — нормированная освещенность

Измеряется в Люксах (Лк), является нормированной величиной, прописанной в своде правил строительной документации СНиП. Ниже представлена таблица норм освещенности.

Таблица №1. Рекомендуемые нормы освещенности жилых помещений, согласно СНиП

Помещение нашего примера — жилая комната. Согласно таблицы №1 нормируемая освещенность для данного вида помещений равна 150 Люкс (Лк).

Подставим значение в формулу:

Фл = (Ен * S * k * z) / (N * η * n)

Фл = (150 * S * k * z) / (N * η * n)

Блиц-советы

  • При проектировании и расчёте освещения стоит всегда закладывать большие параметры, ведь можно выключить часть светильников.
  • При выборе ламп современные тенденции диктуют использовать наиболее энергосберегающие решения. Отличным выбором будет использование светодиодных светильников – они потребляют меньше, при это довольно компактные и яркие.

4. k — коэффициент запаса

Коэффициент запаса (зависит от типа ламп и степени загрязненности помещения) Коэффициент запаса k учитывает запыленность помещения, снижение светового потока ламп в процессе эксплуатации. Значения коэффициента k приведены в таблице.

Таблица №2. Коэффициент запаса для жилых помещений для различных типов ламп

В нашей люстре планируется использование светодиодных ламп, выбираем коэффициент запаса равный 1.

Подставим значение в формулу:

Фл = (Ен * S * k * z) / (N * η * n)

Фл = (150 * 19,25 * * z) / (N * η * n)

Видео по теме

5. z – поправочный коэффициент (коэффициент неравномерности)

z — поправочный коэффициент, применяемый в помещениях где требуется освещенность больше чем нормируемая минимальная

Данный коэффициент следует применять в помещениях где планируется выполнение точной зрительной работы, например, читать или писать.

Для ламп накаливания и ДРЛ (ртутная газоразрядная лампа) z = 1,15, для люминесцентных и светодиодных ламп z = 1,1

В наш светильник будут установлены светодиодные лампы, используем поправочный коэффициент 1,1.

Вставляем данные в формулу:

Фл = (Ен * S * k * z) / (N * η * n)

Фл = (150 * 19,25 * 1 * 1,1) / (N * η * n)

6. N – количество принятых светильников

Освящать комнату будет один светильник, расположенный в центре помещения.

Световой поток

Мощность светового излучения, отдаваемая источником, – это поток света, который в состоянии воспринимать и оценивать человеческий глаз. Сила излучения разных источников света зависит от скорости электромагнитных волн. При выборе осветительных устройств часто возникает путаница в основных понятиях и обозначениях физических величин, характеризующих качество полученного освещения.

Что такое световой поток

Определить свойства и качественные характеристики света от излучателя поможет такое понятие, как световой поток. При помощи этой величины вычисляют значение силы света, попадающего на единицу площади. Выполняя расчёты систем освещения, используют эту меру. Существуют требования к освещённости различных помещений. Проще говоря, поток света – это мощность, с которой излучение действует на какую-либо поверхность. Система единиц (СИ) обозначает поток буквой Ф, единицу измерения – 1 люмен (лм; lm).

Отличие освещенности от светового потока

Когда поток света в 1 лм падает на освещаемый участок площадью в 1 м², получается освещённость в 1 лк. Освещённость обозначают буквой Е, измеряют в люксах (лк). Её можно рассчитать по формуле:

Е = Ф/S, где:

  • Ф – светопоток, лм;
  • S – площадь поверхности, мм2.

Разницу между этими двумя физическими величинами понимают так: 1 люкс = 1 лм/м² освещаемой поверхности.

Световой поток и яркость – не одно и то же

Обращаясь к определению яркости L, измеряемой в канделах на квадратный метр (Кн/м²), видно, что это количество отражённого поверхностью света.

Яркость источника – это соотношение силы его свечения и величины этой силы, приходящейся на единицу площади поверхности источника, которую видит глаз. Сила света измеряется в канделах, потому яркость обозначается буквой L и измеряется в Кн/м².

Если наблюдать издалека два источника света, имеющих разную площадь поверхности, но с одинаковой силой света, то меньшая поверхность будет выглядеть ярче. Увеличение угла, под которым смотрят на световой источник, уменьшает воспринимаемую глазом яркость. Яркость максимальна, когда плоскость, в которой лежит излучатель, перпендикулярна глазу.

Величина яркости изменяется от вида поверхности:

  • светоотражающая поверхность увеличивает яркость;
  • светопоглощающая или рассеивающая поверхность уменьшают значение L.

Важно! Световые потоки – это вся энергия излучения источника, яркость – только та доля, которая поступает в глаз или на предмет. В частности, оптический проектор в своих технических характеристиках имеет обозначение не яркости, а величины СП.

Как и в чем измеряется

С появлением ламп, у которых используемая мощность в ваттах стала отличаться от яркости, возник вопрос, как измерить потоки света.

Единицы измерений светового потока 1 люмен – это свет, отдаваемый излучателем с силой в 1 кд в рамках телесного угла в 1 стерадиан. Обозначается буквой Ф.

Для информации. Лампа с нитью накаливания в 100 Вт выдаст поток света, равный 1000 лм. Чем ярче светильник, тем он больше люмен выдаст.

Небольшой перечень приборов, которые применяются для измерения:

  • портативный люксметр;
  • сферический фотометр;
  • люксметр-пульсметр.

Самостоятельно проверить соответствие параметров приобретённого осветительного прибора можно люксметром CEM DT-1300. При помощи этого прибора определяют уровень освещения поверхности или помещения. В комплекте – выносной сенсор, который регистрирует интенсивность потока. Дисплей отображает показания в единицах – Lux или FC. На выполнение измерения необходимо 1,5 секунды.

Что касается точности измерения световых параметров, то сложность заключается в том, что световое излучение – это поток, движущийся во всех направлениях. В лабораторных условиях используют сферические фотометры. Источник помещают в сферу, имеющую высокое оптическое использование измерения.

Интересно. Любая лампочка при излучении имеет пульсацию. Завышенный коэффициент пульсации при тусклом освещении вызывает усталость глаз и со временем снижает зрение. Измерить пульсацию осветительных приборов можно с помощью люксметра – пульсметра.

Типовое значение светового потока для источников света

При приобретении осветительных устройств стоит обращать внимание на СП, который будет излучаться. На самих приборах и на упаковке не всегда проставлены значения этой величины. Всё зависит от фирмы изготовителя и достоверности информации. Лампочки накаливания продаются в картонном поясе и с численным обозначением напряжения и мощности на колбе. Сколько люмен выдаёт лампа, не написано. Однако присутствует связь между Р (Вт) и Ф (Лм).

Стандартные значения Ф для осветительных элементов

Лампа накаливания, мощность, ВтСветодиодная
лампа, мощность, Вт
Люминесцентная
лампа, мощность, Вт
Световой поток,
Лм
202-35-7≈ 250
404-510-13≈ 400
608-1015-16≈ 700
7610-1218-20≈ 900
10012-1520-30≈ 1200

К сведению. Получившие популярность светодиодные лампы, как показывает таблица, устанавливать выгодно. При низком, по сравнению с другими источниками, энергопотреблении они отдают света больше.

Освещенность и световой поток

Освещённость – это показатель силы светового потока, ложащегося на объект заранее известной площади. Связь между этими физическими величинами прослеживается при рассмотрении формулы:

Е=Ф/S, где:

  • Е – освещённость, Лк;
  • Ф – поток света, Лм;
  • S – площадь поверхности, м².

Из формулы видно, что освещённость зависит от силы светового потока.

Приступая к проектированию освещения в служебном помещении или квартире, сначала определяется необходимое значение освещённости рассматриваемой площади поверхности, потом выполняется расчёт необходимого светового потока:

Освещенность и требования стандартов

Там, где в дневное время недостаточно солнечного света, а также в вечерние и ночные часы, пользуются искусственными источниками. На предприятиях каждое рабочее место проходит аттестацию на соответствие допустимым санитарным нормам. В эти нормы укладывают и уровень освещённости. Неправильное освещение или его недостаток влияет на здоровье работников.

Основным нормативным документом, регламентирующим стандарты этого параметра, выступает СНИП 23-05-95 – это нормы, принятые к исполнению в 1995 году. Откорректированный его вариант в виде СП 52.13330.2011 от 20.05.2011 г. действует и поныне.

В перечне отражены границы степени освещённости для помещений:

  • производственных и складских;
  • рабочих площадок вне зданий;
  • жилых и общественных помещений;
  • уличного освещения населённых пунктов;
  • архитектурных подсветок;
  • витринной и рекламной иллюминации;
  • специального освещения.

Важно! Вреден как недостаток, так и избыток света. Яркие пятна люминесцентных реклам и витринных окон, выполненных с превышением требований, загрязняют световой фон улиц.

Ограничения на расчеты освещенности

При первичных расчётах учитываются следующие значения:

  • световой поток источников в светильнике;
  • нормируемая освещённость;
  • коэффициент запаса, зависящий от загрязнённости объекта и типа ламп;
  • поправочный коэффициент – отношение средней освещённости к освещённости нормируемой;
  • количество ламп;
  • коэффициент использования светового потока;
  • S помещения.

Теоретические расчёты содержат погрешность до 30%, значит, необходимы дополнительные измерения люксметром. При этом необходимо учитывать время суток и длительность пребывания человека в расчётном месте. Учитывается и конструктивное исполнение осветительного устройства: плафоны, крышки, стёкла. Защитные покрытия вносят искажения в характеристики ламп.

Особенности использования светодиодных ламп

Лидирующее место занимают LED-лампы, применяемые в современном освещении. В конструкцию входят от одного до нескольких светодиодов сразу. На первый взгляд это обычная лампа, но наличие электрической схемы и светоизлучающих элементов в сочетании с оптической системой обеспечивает иное качества излучения света. Изменяя количество светодиодов, можно менять мощность, применение разных оптических решений линзы позволяет фокусировать или рассеивать поток.

LED-лампы обладают рядом достоинств:

  • отсутствие ультрафиолетовой части спектра;
  • пульсация некоторых моделей менее 1%;
  • экономичность;
  • низкая теплоотдача;
  • срок службы 100 000 ч.;
  • минимальные размеры;
  • мгновенное включение в полноценный режим.

К недостаткам можно отнести следующие пункты:

  • стоимость;
  • спектр излучения требует тщательного подбора;
  • деградация кристалла;
  • нейтральный и холодный оттенки в некоторых случаях влияют на регуляцию сна.

Параметры дешёвых китайских изделий нарушают все допустимые нормы качества освещения. При выборе ЛЭД-ламп следует тщательно изучить характеристики и приобретать изделия проверенных производителей.

Нормы освещения помещений по использованию (СНиП)

Подробные нормы для различных зданий и объектов можно посмотреть в СП 52.13330.2011 от 20.05.2011 года. Для комфортного и безопасного освещения желательно знать, какие параметры должны иметь бытовые помещения. Некоторые из них отражены в таблице.

Грамотно подобранное искусственное освещение по своему спектру приближается к дневному солнечному свету. Знание физических характеристик светового потока позволяет правильно выбрать и разместить источники этого вида излучения для обеспечения комфортной среды обитания.

Видео

Световой поток светодиодных ламп: измерение, коэффициент использования и мощность

Основные методы светотехнического расчета

Светотехнический расчет освещения может выполняться разными методами:

  • Методом удельной мощности. Считается одним из самых простых, но имеет один главный минус – не дает точных значений. Рекомендован только для получения приближенных значений.
  • Точечным методом. Подходит для расчета местного освещения, в том числе на участках с затенением, перепадами высот или наклонными поверхностями. Для подсчета общего освещения метод достаточно сложен, поскольку не учитывает некоторые важные составляющие.
  • Коэффициента использования светового потока. Наиболее удобный и широко применяемый метод светотехнического расчета общего освещения. Идеален для помещений без перепадов высот по горизонтали. Имеет один минус – не позволяет определить затененные участки.

Расчет освещения по методу коэффициента использования

Светотехнический расчет промышленного здания можно произвести по методу коэффициента использования светового потока. В таком случае основной величиной, которую нужно вычислить, становится световой поток светильника – Fрасч.. Его вычисляют по следующей формуле:

Fрасч. = Eн · S · K3 · z/N · ƞ

Eн – нормативная степень освещенности (лк). Ее определяют по таблице 4.1 СП 52.13330.2016 (требования к освещению промышленных предприятий) в зависимости от характеристики зрительной работы. В качестве примера для светотехнического расчета промышленного здания можно взять работы наивысшей точности с объектом различения менее 0,15 мм при малом контрасте на темном фоне. Для них искусственная освещенность должна составлять 500 лк от общего освещения и 5000 лк всего.

S – площадь помещения (м2). Берется площадь помещения, для которого производится светотехнический расчет. Определяется по стандартной формуле S = A · B, где A – ширина, м, а B – длина, м.

K3 – коэффициент запаса. Зависит от степени запыленности производственного помещения. Значение коэффициента можно найти в таблице 3 СНиП 23-05-95*.

z – коэффициент неравномерности освещения или минимальной освещенности, отношение Eср/Eмин. Eср определяют по СП 52.13330.2016, а Eмин (наименьшее значение освещенности в помещении). Согласно п. 7.9 СНиП 23-05-95*, значение z составляет 1,3 для работ I-III категории в случае применения люминесцентных ламп, 1,5 – для других источников света, а для работ IV-VII разрядов – 1,5 и 2,0 соответственно. Если светильники можно установить только на колоннах, стенах или площадках, то допускается принимать z, равное 3,0.

N – количество светильников. Рассчитывается на основе выбранной схемы освещения помещения по формуле N = R · LR.

Для начала необходимо определить число рядов светильников R:

R = (A – x)/L,

где A – ширина помещения, м;

x – расстояние от края помещения до светильников, м;

L – расстояние между лампами в рядах и между рядами, м.

L определяют, исходя из условий L/Hр=1,0 для люминесцентных ламп и L/Hр = 0,6 для ламп накаливания, ДРЛ и светодиодных светильников.

Hр здесь представляет собой расстояние от лампы до рабочей поверхности: Hр = H – (hс + hр), где H – высота помещения (м), hс – высота свеса лампы от потолка, hр – расстояние от рабочей поверхности до пола (м).

Число светильников в ряду LR определяют по формуле: LR = (B – y)/L, где B – длины помещения (м), y – расстояние от края ряда (м).

Ƞ – коэффициент использования светового потока (%). Отношение светового потока ламп к потоку, падающему на рабочую поверхность. Для определения коэффициента необходимо воспользоваться справочной литературой. Значения параметра приведены в таблице.

Ссылка на основную публикацию