Расчет освещенности помещения со светодиодными светильниками

Популярность светодиодных источников света возрастает с каждым днем, что обусловлено сразу несколькими факторами – экономичностью, световым спектром, максимально приближенным к дневному излучению, ежемесячным снижением стоимости изделий и повышением тарифов на электроэнергию. Перед заменой одного оборудования на другое необходимо выполнить расчет светодиодного освещения, чтобы узнать, какое количество ламп и какой мощности заменят старые галогенки или экономки. Если при эксплуатации ламп накаливания использовалась продукция на 60/100 Вт, то в случае со светодиодами такие значения недопустимы. Также перед установкой нужно определить суммарный световой поток.

Для чего нужен расчет?

Он требуется для создания максимально комфортных условий проживания за счет качественного и оптимального освещения всей площади помещения. Чересчур сильный или слабый световой поток негативно сказывается на работе зрительного аппарата, приводит к чрезмерной переутомляемости, напряженности или нервозности. Подобный дискомфорт отразится на психическом состоянии человека, который станет более раздражительным и менее работоспособным.

Эталонным освещением принято считать солнечный дневной свет. При правильном расчете система искусственного освещения, состоящая из различных ламп, должна максимально приблизить свет к естественному. В СНиП указаны нормы освещенности для каждой отдельной комнаты. Важно при расчетах учитывать все эти значения.

Преимущества led технологий

Светодиодными лампами сейчас никого не удивишь. Изделия с хорошей светоотдачей, высоким коэффициентом полезного действия и низким энергопотреблением уверенно продолжают свой ход по планете семимильными шагами. Постепенно они вытесняют еще недавно популярные компактные люминесцентные лампы, а также приходят на замену лампам накаливания, эффективность которых уже давно стала вчерашним днем.

Едва ли не единственным недостатком светодиодок является их достаточно высокая стоимость. Однако их преимущества перед традиционными источниками фотонного излучения позволят им неоднократно окупить свою дороговизну.

К основным положительным качествам осветительных устройств типа led можно отнести:

• продолжительный срок эксплуатации (от 50 тыс. до 100 тыс. часов);
• отсутствие в составе паров ртути и других ядовитых веществ;
• надежность и безопасность использования;
• компактные размеры;
• стойкость к механическим вибрациям;
• отсутствие внешней пускорегулирующей аппаратуры;
• безопасность для экологии;
• возможность эксплуатации в условиях повышенной влажности;
• надежный запуск при низких температурах;
• хороший индекс цветопередачи;
• высокая эффективность светового потока (в современных образцах – от 60 до 140 Лм/Вт).

Нормы освещенности комнат

Интенсивность излучения в квартире изменяется в зависимости от предназначения комнаты. При создании одинаково яркого или более рассеянного освещения в каждом помещении существенно уменьшается комфорт проживания в доме.

Перечислим средние значения уровня освещенности для разных комнат в квартирах или частном доме с высотой потолка 2-2,5 м:

• гостиная – 150 лк;
• спальня – 200 лк;
• прихожая и коридор – 100-200 лк;
• рабочий кабинет – 300 лк;
• детская – 200 лк;
• кухня – 150-200 лк;
• санузел – 50-150 лк.

Это лишь приблизительные значения, поскольку для определения достаточной яркости требуется учитывать габаритные размеры комнаты (высоту, ширину, длину) и разновидность освещения (основное, дополнительное, функциональное или декоративная подсветка).

При использовании функциональной системы освещения яркость свечения прибора должна быть несколько выше. В случае с декоративной подсветкой эксплуатируются маломощные лампы.

Правильное расположение светильников

Прежде чем крепить светильники, нужно определиться с их расположением. В помещении ванной несколько функциональных зон, в каждой из которых учитывается:

Стоит отметить, что вариантов организации освещения в ванной комнате больших размеров существует множество. Однако сегодня наиболее актуально трёхуровневое освещение, которое предусматривает расположение светильников разного типа на разном расстоянии от пола.

Локальную (точечную) подсветку в ванной комнате формируют настенные бра или споты, расположенные вблизи зеркал или по периметру помещения. Их подключают от отдельного выключателя и используют для получения большей светоотдачи.

Третий уровень выполняет функцию декоративного освещения и необходим для создания расслабляющей интимной обстановки. Это могут быть готовые источники светодиодного света, встроенные в душевую кабинку, ванную. Или проекты, выполненные на основе светодиодных лент RGB, позволяющие задавать яркость и цвет излучения по собственному настроению.

Как добиться равномерного освещения?

Выбирая место установки светодиодных приборов, нужно ориентироваться на величину светового потока. Чем выше значение данного параметра, тем больше расстояние между светильниками. Для охвата всей площади помещения или конкретной зоны первоначально требуется рассчитать необходимое число ламп.

Чтобы сформировать равномерное освещение, нужно использовать осветительные приборы разных типов. Существует множество комбинаций:

1. В качестве центрального светильника устанавливают люстру. Световой поток дополнен точечными источниками, разбросанными по потолку по разным схемам.
2. К потолку крепят несколько основных источников света, которые дополняются декоративной подсветкой из гибкой ленты.
3. На потолок монтируют исключительно точечные приборы с наиболее подходящими характеристиками. Люстра не используется.

Правильное освещение производственного помещения

По видам производственное освещение помещения (как и любого другого) делится на естественное и искусственное.

Естественный свет – наиболее ценен: человеческий глаз максимально к нему приспособлен. Он поступает внутрь здания через окна и прочие прозрачные строительные конструкции (например, аэрационные фонари).

Естественное освещение

Виды искусственного освещения:

• общим;
• местным;
• комбинированным.

Местное освещение само по себе не используется, его применяют только в комбинации с общим. Подходящий для этого осветительный прибор может быть переносным или стационарным. Световое пятно от него не освещает даже прилегающие к нему площади.

Комбинированный метод освещенности здания

Комбинированное – требуется при выполнении рабочим высокоточных операций, не допускающих возникновения резких теней от каких-либо предметов.

Только комбинированное освещение может обеспечить соблюдение норм БЖД на предприятии

Общее – организуется в цехах с однотипными работами (например, в литейных). Встречаются случаи, когда комбинированное освещение просто нет возможности организовать.

Для максимальной экономичности, можно осветить технические или уличные территории приборами с датчиками движения для включения света.

Определение уровня освещенности

Рассмотрим, как рассчитать интенсивность свечения для конкретной комнаты. Формула выглядит следующим образом: Ф = R * S * L, где:

• R – освещенность на 1 кв. м;
• S – площадь помещения;
• L – коэффициент запаса.

Коэффициент запаса связан с высотой монтажа светильников и отражательной способностью стен, потолка и пола, на которые падает свет. В жилых комнатах при использовании светодиодов коэффициент запаса равняется 1,1.

Для примера рассмотрим расчет интенсивности свечения в спальне площадью 8 кв. м. Освещенность (R) берется из списка выше (глава «Нормы освещенности комнат»).

В качестве примера можно рассмотреть расчет светодиодного освещения спальни:

• Ф = 200 * 8 * 1,1 = 1760 лм

Исходя из полученного значения, приходим к выводу: суммарная величина светового потока всех используемых источников света должна быть приближена к 1760 лм. Напоминаем о негативном влиянии как избыточного, так и недостаточного освещения.

Как определить, сколько светильников надо под конкретную комнату

Даже используя базовую информацию, изложенную выше, можно посчитать, сколько точечных светильников потребуется в помещении. Для этого есть простые советы:

1. Определите площадь помещения, измерив длину и ширину.
2. По таблице определите норму освещенности на квадратный метр. Умножьте на площадь, чтобы получить ориентировочный результат.
3. Подберите светильники, после чего итоговое число из пункта выше разделите на мощность одного элемента. Если значение дробное, лучше округлить в большую сторону.
4. Если есть несколько вариантов с разной мощностью, стоит использовать менее мощные светильники и поставить их больше. Тогда свет будет равномернее и комфортнее для глаз.

Выделение рабочей зоны с помощью точечных светильников.

Какие данные необходимы для расчета уровня освещенности

Формула выше является общей и указывает на среднее значение освещенности, но для более точных расчетов нужно использовать несколько дополнительных параметров.

Перечислим основные переменные и постоянные величины, применяемые в формулах расчета освещенности конкретного помещения:

1. Площадь комнаты – длина, умноженная на ширину. Данная формула актуальна в том случае, если расчет выполняется для комнаты прямоугольной формы. Для подсчета площади помещения с более сложной архитектурой нужно мысленно разделить его на несколько зон, состоящих из правильных геометрических фигур, рассчитать площадь каждой и суммировать полученные значения.
2. Коэффициент поправки, который позволяет учесть при расчетах высоту потолков. Свет распространяется в разных направлениях – не только по площади, а по всему объему комнаты, поэтому яркость будет зависеть и от высоты потолков. Для этого была создана отдельная таблица поправочных коэффициентов. К примеру, в комнате с высотой потолка 2,5-2,7 м коэффициент равняется 1, до 3 м – 1,2, до 3,5 м – 1,5. Для более высоких помещений коэффициент поправки равен 2.
3. Уровень освещенности. Величина светового потока на 1 кв. м для конкретного помещения. Выше мы уже указали значения для разных жилых комнат. Измеряется в люксах (лк).

При общем рассмотрении наблюдается следующая зависимость:

• от 20 до 50 лк для подсобок, туалета, ванной, подвала и коридора;
• от 150 до 300 лк для остальных жилых комнат, при этом для спальни, как для комнаты отдыха, обязательно устанавливается минимальная планка.

Для максимально точного расчета можно использовать такие параметры, как уровень запыленности и оттенки отделочных материалов. Последние влияют на коэффициент запаса.

Особенности освещения натяжных потолков

Расчет количества светильников в натяжной потолок нужно проводить с учетом некоторых особенностей этого материала. Это связано с тем, что характеристики полотна отличаются от традиционных вариантов. Стоит учесть следующее:

1. Глянцевые поверхности отражают свет намного лучше любого другого потолочного покрытия. Это касается как светлых, так и темных вариантов. Светильники на таких основаниях обеспечивают отличное качество света, особенно если грамотно расположены.
2. Полотно плохо переносит перегревы, поэтому лучше не использовать лампы накаливания и галогенные варианты. Минимальное расстояние от натяжного потолка до перекрытия при использовании таких вариантов должно быть 20 см, что не очень хорошо, так как теряется много пространства.
3. Монтаж также отличается, так как основания под точечные светильники крепятся до укладки потолка. Нужно заранее сделать четкую схему и определить расположение, чтобы подвести провода и закрепить платформы подходящего размера.

Расчет освещенности помещений различного назначения

Учитывать освещенность по нормам СНиП мало, ведь конкретные значения зависят от индивидуальных предпочтений и того, в каких целях будет использоваться комната. Если вы собираетесь много писать и читать, то яркость должна быть максимально высокой, в то время как для коридора этот параметр менее важен.

При использовании ламп накаливания руководствуются данными из таблицы ниже:

Таким образом, вернувшись к нашему расчету в главе «Определение уровня освещенности» и вспомнив полученное значение интенсивности свечения для спальни площадью 8 кв. м (1760 лм), можно определить, сколько нужно ламп для качественного освещения данного помещения: семь ламп 20 Вт, четыре на 40 Вт, две на 75 Вт или одна на 150 Вт.

Требования и пожелания по устройству освещенности

Прежде, чем приступать к планированию и расчету осветительной системы помещения, необходимо сформулировать каким основным критериям она должна отвечать.

Основные из них — это:

• Комфортная освещенность, то есть достаточно светло для чтения, общения, домашних занятий, но не режет глаза. Данный показатель у каждого свой, так как он зависит от состояния зрения, привычек и предпочтений.
• Удобное размещение светильников, которые должны давать свет на всю площадь помещения, но уровень освещенности может отличаться в разных частях комнаты.
• Экономичность, а именно, сумма ежемесячной платы за электроэнергию, стоимость самих лампочек (за одну и за все количество), сроки службы лампочек (как часто их придется покупать).

Если учитывать все эти требования, то оптимальным решением станет выбор светодиодных ламп. Они по уровню света приравниваются к лампам накаливания, но потребляют значительно меньше электроэнергии и служат по несколько лет. По сравнению с энергосберегающими люминесцентными лампами светодиодные аналоги отличаются более компактной формой и приятным свечением. Теперь необходимо сделать расчет освещенности помещения светодиодными лампами, чтобы вычислить, сколько и какой мощности ламп необходимо для достаточного освещения.

Расчет освещения светодиодными светильниками

Светодиодные источники света существенно отличаются от своих аналогов. Здесь есть и печатная плата, отвечающая за систему управления, и драйвер, понижающий и стабилизирующий напряжение, входящее на led-диоды. Чтобы максимально упростить процесс перехода с ламп накаливания на светодиодные излучатели, производители стараются придерживаться классических форм. Самыми популярными сегодня являются разновидности типа «груша» и «кукуруза». «Свеча» применяется реже, но пользуется стабильным спросом.

Лампа «груша»

«Грушами» называются светодиодные излучатели, форма которых напоминает обычные лампы с нитью накала. Корпус изделия состоит из прозрачной полусферы (частично окрашенной, со слоем люминофора на поверхности) и ребристого непрозрачного пластика. Наличие ребер обеспечивает естественное охлаждение. В месте контакта двух частей находится диодная плата, направленная в одну сторону. Подобная конструкция и особенности светодиодов приводят к существенному сокращению угла рассеивания света до 180 град. вместо практически 360 у ламп накаливания («мертвая зона» этих приборов находится только вблизи цоколя).

Лампа «кукуруза»

Конструкция этой лампы подразумевает установку диодной платы перпендикулярно цоколю, вдоль оси. Изготавливается в форме пластины, трубки с круглым, квадратным или многоугольным сечением. Светодиоды располагаются на лицевой части, а электроника прячется внутри цоколя (рядом с ним или внутри трубки).

Свое название изделие получило за счет сходства платы, на которой установлены диоды, с початком кукурузы. В данном случае угол рассеивания существенно выше, поскольку «мертвые зоны» расположены лишь вблизи цоколя и на противоположном краю колбы. При размещении светодиодов на торце последняя «зона» может и вовсе отсутствовать.

Лампа «свеча»

«Свечу» нередко называют компромиссом между конструкцией «груши» и «кукурузы». По сравнению с «грушей» угол рассеивания значительно шире, но уменьшены мощность и габаритные размеры. В основном такие изделия эксплуатируют в настольных лампах и локальных системах освещения помещений/зон малой площади.

Почему светодиоды?

Еще несколько лет назад многие наши соотечественники стали использовать энергосберегающие лампы люминесцентного типа с цоколем E14 и Е27. Но теперь пришел черед более эффективным приборам — светодиодам, которые демонстрируют меньшее потребление энергии (по сравнению с лампами накаливания — в 10 раз, по отношению к люминесцентным осветительным приборам — в 3 раза).

Преимущества светодиодов

Неоспоримые преимущества светодиодных светильников обеспечили им популярность во всем мире. Такие лампы в разы эффективнее обычных ламп накаливания и приборов, излучающих люминесцентный свет.

Преимущества светодиодных ламп:

• экономия электроэнергии;
• создание света, максимально приближенного к дневному;
• возможность использования как внутри помещения, так и за его пределами (уличное освещение);
• более высокий размах напряжения — лампы будут работать в диапазоне от 80 до 230 Вольт;
• повышенный срок службы — до 25 лет;
• экологичность, поскольку они не выделяют в воздух вредных веществ;
• возможность управлять подсветкой при помощи ДУ-пульта;
• беззвучная работа в отличие от люминесцентных ламп.

Недостатками таких осветительных приборов можно считать повышенную цену и невысокий индекс цветопередачи, достигающий 85-90%.

Неточности и погрешности при расчете светодиодного освещения

Рассмотренные формулы нельзя назвать полными, поскольку существует намного больше факторов, оказывающих влияние на качество света. Некоторые мы перечислили выше, но они могут быть дополнены рядом других:

• коэффициент отражаемости различных отделочных материалов и поверхностей;
• физические и технические параметры конкретного светильника;
• наличие рассеивателей и отражателей;
• индекс помещения;
• КПД комнаты и т.д.

Стопроцентной точности при расчетах добиться невозможно. Даже если их выполняют высококвалифицированные инженеры, все равно придется вводить определенные предположения или использовать общепринятые усредненные значения. Да и нормы, записанные в СНиП, нельзя назвать строгими и обоснованными, поскольку всегда будет существовать разница между желаемым и возможным результатами.

Важен ли вид освещения и характеристика поверхности

Дизайнерское оформление помещений предполагает 3 вида освещения: акцентированное, функциональное, общее. Каждый из них в большей или меньшей степени влияет на освещенность. Зная особенности видов, рассчитывают необходимый показатель.

Акцентированное освещение применяется в интерьере для выделения объектов, создания желаемой атмосферы. Используются различные световые эффекты, оттенки, получаемые от экономных источников: светодиодных лент, маленьких светильников. Особые требования к уровню освещенности не предъявляются.

Функциональное освещение служит для дополнительной подсветки рабочего места на кухне, в мастерской, кабинете, у зеркала и т.п. Дизайнеры применяют его для зонирования комнат.

Назначение общего освещения — дать количество света, необходимое для помещения. Источники размещают на потолке, стенах, используют торшеры и т.д. Тип светильников роли не играет

Общее освещение используют при расчетах необходимого уровня, не принимая во внимание акцентированное, иногда учитывают местное

Иногда после всех расчетов оказывается, что освещенность недостаточная. Такое случается, когда не учитывают отражающую способность поверхностей. Если стены или пол комнаты темные, потолок матовый, освещенность уменьшается. Например, освещение над столом яркое, его достаточно для работы. Для чтения книги на диване интенсивности света мало, потому что лучи плохо отражаются от темных стен.

Формула для расчета коэффициента отражения.

Существует коэффициент отражения (КО), который зависит от цвета поверхности:

• белые стены и потолок отражают 70% света;
• светлые — 50%;
• серые — 30 %;
• темные — 10%.

Черные поверхности не отражают ничего, поглощая лучи. Определяют освещенность с учетом отражения, используя таблицы. Существует упрощенная формула, согласно которой усредненный отражающий коэффициент равняется сумме КО стен, потолка, пола, разделенной на 3. Этот коэффициент используют при расчетах.

Какие лампы выбрать для освещения

Критическими параметрами, от которых зависит качество освещения, являются:

• температура цвета;
• тип рассеивателя;
• световой поток.

Цветовая температура

Традиционно цветовую температуру можно разделить на три основных диапазона:

• теплый белый свет – 2500-3000 К;
• белый – 3000-4200 К;
• холодный белый – 4500 К и выше.

Чем выше температура цвета, тем более ярко светят лампы, при этом в спальне и комнатах отдыха не рекомендуется использовать чересчур холодные, а в местах чтения – теплые оттенки.

Тип рассеивателя

В светодиодных лампах применяют матовые или прозрачные рассеиватели. В первом случае свет распределяется максимально равномерно, но потери могут достигать 20-30 %. Рекомендации по применению просты: при необходимости осветить комнаты с большой площадью нужно использовать прозрачные рассеиватели, для настольных или настенных светильников – матовые.

Световой поток

Выбирая светодиодную лампу, обратите внимание на ее номинальный световой поток. Его значение зависит от ряда факторов и страны-производителя. В среднем для диодных изделий мощностью 4,8 Вт наблюдается следующая зависимость:

• лампы из Китая – 240 лм;
• Тайваня – 380-420 лм;
• Европы – 500 лм и выше.

Не забывайте, что мощность лампы с более теплым светом должна быть на 20-25 % выше, чем у источников с холодным белым светом.

Общая освещенность помещения, безусловно, зависит от числа светодиодных светильников, но это далеко не все параметры, которые нужны учитывать при выборе. Обязательно ориентируйтесь на температуру цвета, световой поток и мощность изделия. Для создания равномерного свечения с помощью светодиодов важно выполнить максимально точные расчеты, чтобы не получилось так, что одна комната освещена слишком ярко, а в другой катастрофически не хватает света.

Семь раз подумай перед просчётом освещения

Зачем нужны подсчёты по свету и что следует знать

Комфортная среда нахождения в доме для человека создаётся искусственным светом от ламп. При недостаточности или излишках ощущения света возникает дополнительное напряжение зрения и раздражение глаз, появляется потребность в очках, снижаются ресурсы с упадком сил, ухудшается самочувствие. Поэтому делается обязательный расчёт освещения помещения, определяется соответствие установленным санитарным нормам, подбирается оптимальный вариант источников света близкий к естественному освещению.

По оформлению и способам распределения необходимого в доме, в помещениях света, везде электроосвещение подразделяют на 3 вида: общее, акцентированное, местное. Бывает сложно разобраться с вычислениями общего освещения светодиодными лампами для жилого дома. При расчёте потребуется понимание основных параметров и определений объекта-света.

Основные световые характеристики, единицы измерения

Свет можно измерить и описать, как и многое другое на «свете». В физике освещённость – есть величина «интегральная», определяемая многими параметрами, изучаемыми наукой фотометрией.

Таблица 1. Используемые физические понятия света, обозначения и единицы измерения:

Основные параметры светоизлучения Источник infourok.ru

Люмены потока света – энергия волн от источника, излучаемая по всем направлениям, воспринимаемая как «яркость» по зрительному ощущению. Световые потоки по распределению лучей света бывают отражёнными, рассеянными, прямыми. Определяется тем большее число люменов, чем больше весь учитываемый поток света.

Сила света (I) похожа на плотность в пространстве потока света, его интенсивность. При определении I световой поток (Ф) делится на телесный угол (ꭥ) в стерадианах по направлению потока.

Понятие освещённости связывает количество света (светового потока) приходящегося на площадь освещаемой поверхности (E=Ф/S). Величина люксов прямо зависит от силы света источника и обратно пропорционально от квадрата расстояния до источника (при условии перпендикулярности потока к поверхности).

Прослеживается при определении величин света их взаимосвязь и качественное различие: что сам светильник ярче при больших люменах, а поверхность освещена больше при достаточно высоких величинах люксов.

Источник характеризуется эффективностью преобразования электроэнергии в свет (световая отдача Н). Она измеряется в люменах на ватт.

Светотехнические величины Источник rusenergetics.ru

Смотрите также: Каталог компаний, что специализируются на электротехнических работах любой сложности

Обмен энергией (излучением света) между электрическим источником и внешним помещением (по яркости) – по сути, работа в физическом представлении (1 Джоуль = 1 Ватт * 1 сек). Работой считается мощность излучения, умноженная на время. При известном усреднённом значении световой отдачи (Н) лампы можно примерно определить световой поток. Более ярким будет источник света при большей мощности освещения. Из источников с равной силой света (I) потребляют меньшую электрическую мощность светодиодные лампы.

Сравнение по светоотдаче источников:

1. Вакуумная лампа накаливания с вольфрамовой нитью – от 8 до 10 лм/Вт..
2. Галогеновая лампа – от 12 до 15 лм/Вт.
3. Люминесцентная лампа с преобразованием напряжения в цоколе – от 50 до 70 лм/Вт.
4. Светодиодные современные светильники – от 100-120 лм/Bт.

Для визуального понимания предмета каждому человеку важно воздействие света и цвета (особенно для художников). Определённое восприятие зрительным нервом конкретного установленного цвета спектра и фиксирует понятие цвета.

Цветовая температура (К) обозначает цветность излучения света. Обычная температура и цветовая температура – разные понятия; у неба зимой, в мороз, цветовая температура составляет 12000К, у зажжённой свечи в 10 раз меньше – 1200К.

Цветовая температура Источник ds04.infourok.ru

Применяют в практике определения цветности белого света:

• дневного света – более 5000 К,
• нейтрального – от 3300 до 5000 К,
• тёплого – менее 3300 К.

Глаз так устроен, что наличие синих оттенков в излучении источника снижает яркость его визуального восприятия.