Как рассчитать мощность освещения по площади. Расчеты для разных ламп

Вечером с наступлением сумерек, а при неудачном положении окон и днем, приходится включать лампы, и возникает вопрос, как рассчитать освещенность помещения , чтобы экономить на электроэнергии и не сидеть в темноте.

Как рассчитать освещенность помещения правильно?

Комфорт в доме – это не только приятный микроклимат, радующий взгляд интерьер и потрескивающий в углу камин. Очень большое значение при создании уюта имеет правильное распределение ламп с тем, чтобы обеспечить не утомляющее глаза освещение или мягкий полумрак. В большой комнате возможно зонирование с помощью источников света, в маленькой может быть достаточно распределения их по уровням высоты, например: торшер, бра и люстра . Но, в любом случае, в каждый прибор обязательно нужно вставить наиболее подходящую по мощности лампочку. Выбирать ее придется из десятка различных вариантов, с тем, чтобы она не оказалась слишком яркой или тусклой.

При выборе оптимального уровня освещения комнат следует опираться на такие факторы, как наличие или отсутствие зеркал, цветовая гамма отделки помещения, цвет меблировки (темный или светлый). Даже высота потолков при выборе лампочек для люстры будет играть определенную роль. Также следует помнить о том, что освещение должно соответствовать назначению помещения. В спальне наилучшим вариантом будет приглушенный свет, в рабочем кабинете яркая лампочка понадобится только в районе письменного стола, в гостиной лучше использовать разные варианты. Мощность иллюминации обычно принимается на квадратный метр, пример можно увидеть в таблице далее.

Общепринятые нормы освещенности при высоте потолка помещения не более 3 м

Простейший способ, как рассчитать освещенность помещения, заключается в формуле P = (p . S)/N , в которой p является удельной мощностью, как правило принимаемое за 20 Вт/м 2 , S – площадь помещения, а N – количество ламп. Однако эта формула даст лишь приблизительную цифру и не покажет достоверно необходимость добавить или, наоборот, убавить яркость света. Начать с того, что удельная мощность для каждой комнаты своя, и может изменяться в зависимости от того, какого типа лампочка вставлена в патрон. Убедиться в этом можно, заглянув в таблицу.

Что нужно учесть при вычислении необходимой яркости ламп?

Итак, мы рассмотрели наиболее простой метод вычисления возможной мощности иллюминации в помещении. Но, опять же, это суммарная мощность. Можно вкрутить 2 лампочки по 100 Вт или 4 лампочки по 50, распределив их более широким фронтом. Что изменится? Количество источников света. Логично, что разместив двухрожковую и очень яркую люстру в центре комнаты, сидя к ней спиной за столом, вы будете видеть свою тень на рабочей поверхности. И несложно догадаться, что размещение 4 ламп с суммарной мощностью, идентичной предыдущему варианту по разным зонам помещения, включая и рабочую, даст куда больший эффект.

До того, как рассчитать количество светильников, следует учесть высоту потолка и рабочей поверхности. Выше приведена таблица норм яркости освещения комнаты для потолков до 3 метров. А если они гораздо выше? Тогда те же показатели следует умножить на 1.5, а после 4 метров – на 2. В идеале следовало бы учитывать при вычислениях и естественные источники освещения, то есть , но пересчитать количество проникающих через них люмен вряд ли представляется возможным. А вот для ламп это вполне осуществимо, если воспользоваться таблицей.

Источник	Мощность (Ватт)	Световой поток (люмен) (Ф л)	Средний срок службы (часы)
Лампа накаливания теплый белый свет	15 25 40 60 75 100	90 230 430 730 960 1380	1000
Галогеновая лампа 12 В теплый белый свет	20 35 50 75	340 670 1040 1280	2000 - 4000
Галогеновая лампа 220 В теплый белый свет	100 150 200 300 400 500	1650 2600 3200 5000 6700 9500	2000 - 4000
Люминисцентная лампа теплый белый свет холодный белый свет нейтральный белый свет	4 6 8 13 15 16 18 36 58	120 240 450 950 950 1250 1350 3350 5200	7500 - 8500
Ртутная лампа теплый белый свет нейтральный белый свет	50 80 125 250 400	2000 4000 6500 14000 24000	8000 - 12000
Натриевая лампа желтый свет	35 50 70 100 150 250 400	2000 3500 5600 9500 15500 30000 51500	8000 - 10000
Металлогалогеновая лампа теплый белый свет холодный белый свет	39 75 150	3000 5100 12500	6000 - 9000

Поэтому обратим внимание не на внешние факторы, а на внутренние, то есть на свет ламп и его взаимодействие с отделкой. Матовое покрытие мебели и стен имеет свойство поглощать световые лучи, а глянцевое, как известно, отражает их . То же самое и с цветами, более темные требуют яркого освещения и наоборот. Удельную мощность из приведенной ранее формулы нужно брать, исходя из всех перечисленных факторов, и в этом поможет следующая таблица.

Помещение

Средняя мощность

Прямое освещение

Смешанное освещение

Отраженное освещение

Отделка помещения

светлая

темная

светлая

темная

светлая

темная

Для ламп накаливания

Прихожая

Кабинет, гостиная

Спальня

Ванная, кухня

Кладовая

Подвал, чердак

Для люминесцентных ламп

Прихожая, лестница

Ванная, кухня, гостиная

Кладовая, подвал, чердак

Как рассчитать количество светильников на комнату?

Итак, мы знаем высоту потолка, допустим, 3.2 метра, в кабинете у нас стоит стол высотой 80 сантиметров. Как определить, сколько потребуется источников света? Здесь уже не обойтись простым методом, а потому воспользуемся более сложным вариантом, для которого потребуется ряд формул. А оперировать придется помимо Ватт такими единицами измерения, как люкс и люмен. Прежде всего, высчитываем площадь комнаты по стандартному пути S = a . b , где a и b – длины сопредельных сторон помещения. Допустим, требуемое значение будет 12 м 2 .

Далее нужно узнать коэффициент использования осветительного прибора, для чего нам понадобится индекс помещения и коэффициенты отражения различных поверхностей. Формула для получения первого показателя используется следующая: φ=S/((h1 - h2) ∙ (a + b)). Здесь добавляются две новых переменных, h1 и h2 , представляющие собой высоту от потолка до пола и от потолка до освещаемой рабочей поверхности стола. Что же касается коэффициентов, то они зависят от того, из какого материала выполнена поверхность, какую имеет и текстуру. Подходящие значения можно выбрать из таблицы.

Характер отражающей поверхности	Коэффициент отражения r, %
Поверхности из материалов с высокой степенью отражаемости; белый мрамор
Побеленный потолок; побеленные стены с окнами, закрытыми белыми шторами; белая фаянсовая плитка
Обои белые, кремовые, светло-желтые
Побеленные стены при незанавешенных окнах; побеленный потолок в сырых помещениях; чистый бетонный и светлый деревянный потолок; сосновая древесина светлая
Дерево фанера
Дерево дуб светлый
Бетонный потолок в грязных помещениях; деревянный потолок; бетонные стены с окнами; стены, оклеенные светлыми обоями; серые поверхности
Обои темные
Стены и потолки в помещениях с большим количеством темной пыли; сплошное остекление без штор; красный кирпич не оштукатуренный; стены с темными обоями
Красный кирпич
Оконное стекло (толщина 1-2 мм)

Обычно принято брать коэффициенты отражения для потолка, стен и пола (преобразуются они в десятичные дроби, то есть значение 50 соответствует 0.5). По ним и результату вычисления индекса помещения не сложно найти еще одну переменную – индекс использования освещения U , который нам понадобится для дальнейших расчетов. Очередной коэффициент определяется по таблицам, которые существенно различаются в зависимости от использования той или иной марки лампы. Возьмем, к примеру, светильники с типом КСС М, то есть широким спектром освещения в пределах 180 градусов излучения максимальной яркости. Это как раз обычная бытовая лампочка.

	Значение U, %
	При r потолка = 0.7, r стен = 0.5, r пола = 0.3 и φ равном:						При r потолка = 0.7, r стен = 0.5, r пола = 0.1 и φ равном:
	0.6	0.8	1.25	2	3	5	0.6	0.8	1.25	2	3	5
М	35	50	61	73	83	95	34	47	56	66	75	86
	При r потолка = 0.7, r стен = 0.3, r пола = 0.1 и φ равном:						При r потолка = 0.5, r стен = 0.5, r пола = 0.3 и φ равном:
	0.6	0.8	1.25	2	3	5	0.6	0.8	1.25	2	3	5
М	26	36	46	56	67	80	32	45	55	67	74	84
	При r потолка = 0.5, r стен = 0.5, r пола = 0.1 и φ равном:						При r потолка = 0.5, r стен = 0.3, r пола = 0.1 и φ равном:
	0.6	0.8	1.25	2	3	5	0.6	0.8	1.25	2	3	5
М	31	43	53	63	72	80	23	36	45	56	65	75
	При r потолка = 0.3, r стен = r пола = 0.1 и φ равном:						При r потолка = r стен = r пола = 0.1 и φ равном:
	0.6	0.8	1.25	2	3	5	0.6	0.8	1.25	2	3	5
М	17	29	38	46	58	67	16	28	38	45	55	65

Узнав значение U , затем подставляем его в формулу N=(E∙S∙100∙K з)/(U∙n∙Ф л) . В числителе у нас появились новые переменные: Е – минимальная освещенность, выражающаяся в люксах (лк), и К з – коэффициент запаса, учитываемый исходя из старения лампочек в процессе эксплуатации. Последний является, по сути, константой, которую можно найти в СНиП, но в среднем этот показатель соответствует 1.5 для люминесцентных ламп и 1.3 для ламп накаливания. В знаменателе нам неизвестна n – количество источников света в электроприборе и Ф л – излучение одной лампы, выражающееся в люмах (лм). Значение минимальной освещенности рассчитывается по формуле Е = Ф л / S . Используя все параметры, приведенные в таблицах, а также результаты второстепенных формул, найти количество светильников N на комнату не составит труда.

Сколько бы лампочек ни было в люстре, на всю комнату она светить не способна, где-то обязательно останутся более темные участки, поэтому разумнее распределить источники освещения по всему помещению.

С ростом цены на электроэнергию, популяризацией экологических тенденций в мире, а также снижением цены светодиодов, LED-освещение приобретает все большую популярность. Благодаря низкому потреблению энергии, долговечности, безопасности и широкому ассортименту представленной продукции, этот вид осветительных приборов стремительно укрепляет позиции на рынке и занимает должное место в большом количестве домов.

В силу того, что характеристики LED-приборов отличаются от классических ламп накаливания и газоразрядных устройств, при переходе на них часто возникает вопрос, . Сложности добавляет и засилие в продаже бюджетных диодных ламп, которые обладают низкой мощностью. Как следствие, некоторые пользователи могут сформировать ложное мнение о технологии в целом, недооценивая реальный ее потенциал. Исправить сложившуюся ситуацию и призван этот материал. Его цель – помочь выяснить, как рассчитать площадь освещения светодиодных ламп , определиться с наиболее подходящим типом светильников и понять, чего нам часто недоговаривают китайцы, формируя некорректное мнение о LED.

Принципиальные отличия LED от классических технологий

Краткий экскурс в историю

Светодиодные приборы были изобретены более восьмидесяти лет назад, параллельно несколькими инженерами (среди них – и русский физик Олег Лосев). За счет особых свойств отдельных полупроводников учеными был достигнут эффект их свечения при прохождении электрического тока. Однако первые образцы отличались высокой стоимостью изготовления, имели очень низкую яркость и такой же срок службы. Позже, в 50-80-х годах XX века, первые светодиоды, которые могли использоваться на практике, были созданы в США и Японии. Учеными были разработаны красные, зеленые, синие, белые, а также ультрафиолетовые и инфракрасные полупроводниковые источники света. Лишь в 70-х годах технология стала относительно доступной, до этого стоимость каждого диода могла составлять сотни долларов.

В 90-х, когда появились сравнительно недорогие LED-элементы и оборудование для их массового тиражирования (тысячами и миллионами экземпляров), стало возможным внедрение их в качестве источников бытового освещения. До этого они применялись, в основном, как индикаторы в различной электротехнике. И только в 2000-х, когда массовое производство дешевых светодиодов наладили во всем мире, а главное, в Китае, стоимость мощной LED-лампы (достаточно яркой, чтобы служить в качестве основного источника света в доме) снизилась с десятков долларов до единиц. После этого и начался бум на LED-светильники в мире.

Устройство светодиодной лампы

Конструкция светодиодной лампы принципиально отличается от других источников света. Главное отличие – это многоэлементная компоновка. «Лампочка Ильича» испускает свет в видимом диапазоне за счет накала до сверхвысоких температур (около 3000 °C) вольфрамовой нити. Газоразрядный (люминесцентный) светильник делает это благодаря свечению слоя люминофора, нанесенного на внутренние стенки стеклянной трубки, заполненной газом, при пропускании тока через него. Оба вида таких осветительных приборов объединяет то, что источник видимого излучения в их конструкции, как правило, один. Масштабирование мощности достигается за счет увеличения размеров прибора или использования параллельно нескольких ламп. На этом фоне LED-светильники сильно отличаются, так как являются, по сути, сборкой из десятков миниатюрных светодиодов. За счет изменения их количества и модификации управляющей электроники становится возможным создание ярких источников света в компактном корпусе. С традиционными видами освещения это невозможно, так как рост яркости приводит к значительному увеличению габаритов.

Особенности компоновки LED-ламп предоставляют ряд преимуществ, но накладывают и ряд ограничений, которые важно учесть перед тем, . Для соединения между собой десятков элементов требуется специальная печатная плата, также в корпусе необходимо разместить и блок управляющей электроники. Поэтому светодиодные лампы имеют существенные отличия от аналогов.

Как рассчитать светодиодное освещение: виды ламп

В силу наличия печатной платы с управляющей системой, тело лампы частично светонепроницаемо. Желая сохранить совместимость с обычными люстрами, торшерами, бра, настольными лампами производители стараются придерживаться классического форм-фактора. Наиболее популярными являются разновидности, получившие в просторечии наименования «груша» и «кукуруза». «Свеча» является несколько менее распространенной.

Лампа “груша”

«Грушей» называют вид светодиодных светильников, форма которых повторяет таковую у обычной лампы накаливания. Тело подобной LED-лампы наполовину состоит из непрозрачного пластика с ребрами для улучшения охлаждения. Вторая ее часть прозрачная, затененная или окрашенная слоем люминофора полусфера. На границе этих частей располагается плата с диодами, направленными в одну сторону. В силу такой конструкции угол рассеивания света составляет не почти 360° (как у ламп накаливания, «мертвая зона» которых приходится только на участок с цоколем), а всего лишь 180° или немногим больше.

Лампа “кукуруза”

В «кукурузе» плата с размещенными диодами расположена перпендикулярно цоколю, по продольной оси лампочки. Она может быть выполнена в форме пластины, трубки круглого, квадратного или многоугольного (от 3 до 8) сечения. LED-элементы расположены на лицевой ее части, в то время как электроника спрятана в цоколе, зоне возле него или внутри трубки. За счет сходства платы, на которой размещены полупроводники, с кукурузным початком, этот вид светильников и получил свое просторечное название. Такие лампы отличаются большим углом охвата, так как две «слепые зоны» находятся лишь в районах цоколя и на противоположном конце колбы. Последняя может и вовсе отсутствовать, если диоды присутствуют и на торце.

Лампа “свеча”

«Лампа-свеча», за счет удлиненного корпуса, является компромиссом между «грушей» и «кукурузой». Она предоставляет более широкий, чем первая, угол свечения, но ограничена по размеру и мощности. Основная область применения «свечей» — настольные лампы и локальное освещение небольших площадей.

Как выбрать светодиодные лампы по форме

Перед тем, как рассчитать светодиодное освещение на помещение , необходимо определиться с типом используемых лампочек. В значительной степени, он зависит от того, будет использоваться имеющееся осветительное оборудование (люстры, плафоны, торшеры), или же проектируется новая электропроводка.

В первом случае стоит уделить особое внимание площади и углу рассеивания света. В зависимости от того, какой тип светильников установлен в комнате, определяется и тип LED-приборов.

• Висячий плафон или люстра , в которой лампы направлены вниз, оптимально сочетаются со светильниками типа «груша», которые будут рассеивать свет по всей площади и стенам. «Слепая зона» такого LED-освещения придется на пространство под потолком, которое обычно не используется. «Кукуруза» с диодами на торце тоже отлично подходит для висячего плафона, так как освещает и пол, и стены, и потолочное пространство.
  
• Точечные светильники , установленные в конструкцию подвесного потолка, тоже удачно сочетаются с «грушами». Цоколь лампы и непрозрачная ее часть будут скрыты декоративным слоем отделочного материала, зато свет, излучаемый рабочей частью прибора, равномерно заполнит все пространство. А вот «кукурузу» ставить в такие приборы не стоит – значительная часть диодов будет направлена в подпотолочное пространство.
  
• Люстра, в которой патроны направлены вверх с «грушами» несовместима! Исключение составляют только помещения с зеркальным потолком. Свет такой диодной лампы будет направлен вверх, а под ней образуется затененный участок. Хуже всего будет освещаться центральная часть комнаты, где даже зеркальный потолок не сможет полностью компенсировать недостатка яркости.
  
• Точечные светильники и бра , установленные на стенах, оптимально сочетаются с продолговатыми лампами «кукурузами». Свет, излучаемый ими, направлен и вниз, и вверх, и на стены. Ориентация патрона (цоколем вверх, вниз или параллельно земле) в данном случае практически не имеет функционального значения.
  
• Точечные светильники, утопленные в толщу стены, с «кукурузами» сочетаются хуже. Здесь ситуация подобна потолочным аналогам: «полезный» свет излучает только торец лампы (где диодов мало), а боковые LED-элементы освещают нишу, в которой расположен прибор.
  
• Для настольных ламп , бра, торшеров , где патрон «смотрит» вниз , желательно приобретать «груши» или «свечи». Задача таких осветительных конструкций – эффективное освещение участка с малой площадью, и «груша», прикрытая по бокам плафоном, справится с ней лучше всего. «Кукуруза» тоже подойдет, но, опять же, часть света будет утеряна на подсветку стенок плафона (которые далеко не всегда обладают хорошими отражающими характеристиками).
• Потолочные светильники, в которых патрон размещается параллельно полу , сочетаются лучше всего с «кукурузами». «Груша» подойдет только в случае, если нужно сконцентрировать максимум света в одной части комнаты, а другой можно пренебречь. Но и в этой ситуации дефицита света в центральной части помещения не избежать.
  

Если освещение конструируется с нуля, и поставлены определенные цели (например, равномерное яркое заполнение светом всего пространства комнаты, или же концентрация его на отдельных участках), можно подобрать вид приборов под тип ламп, а не наоборот. Перед тем, как рассчитать освещение в комнате, светодиодное оборудование достаточно проанализировать на предмет наличия и расположения «мертвых зон», чтобы купить те модели ламп, которые подойдут оптимально. В остальном же все, сказанное в предыдущем абзаце, применимо и в данном случае.

Перед тем, как рассчитать светодиодное освещение на помещение , важно учитывать и тот факт, что диоды боятся перегрева. Если комната большая (более 20 м2), а лампы будут установлены в компактном и закрытом (частично или полностью) корпусе, одной центральной люстры может быть мало. Вызвано это тем, что мощная лампа, установленная в такую конструкцию, выделяет много тепла, которое не будет эффективно рассеиваться, приводя к перегреву LED-полупроводников. Это тепловыделение хоть и в разы меньше, чем у «лампочки Ильича», но лампа накаливания специально рассчитана на сверхвысокие температуры, а вот процесс деградации диодов ускоряется даже при температурах менее 100 °C. Выходом из сложившейся ситуации является использование многоламповых люстр или установка дополнительных светильников в отдаленных углах помещения.

Как рассчитать площадь освещения светодиодных ламп

Основной единицей измерения яркости светового потока, принятой производителями осветительных приборов, является люмен (лм). Связанная с ней кандела (кд) тоже популярна, но применяется реже, так как оперировать с ней сложнее. В СНиП, регулирующих норму освещения, применяется единица, производная от люмена – люкс (лк).

1 лк =1 лм/м2

Таким образом, перед тем, как рассчитать светодиодное освещение на помещение , нужно знать его площадь, а также учитывать функциональное предназначение комнаты.

В силу того, что наибольшей популярностью в качестве бытового источника света уже много лет пользуются лампы накаливания, мощностью от 40 до 100 Вт, а также для уменьшения количества «сухих» цифр и большей наглядности процесса, в качестве ориентира можно использовать именно их характеристики.

В 2011 властями Российской Федерации был принят закон, запрещающий продажу ламп накаливания, мощностью 100 и более ватт. В силу того, что точное значение этого параметра зависит от напряжения в сети (которое в разное время суток, особенно в промышленных районах, может варьироваться от 200 до 250 В), а также индивидуальных особенностей конкретного экземпляра лампы, детальный подсчет мощности невозможен. Производители ламп, для обхода запрета, стали маркировать 100-ваттные продукты, как 99, 95 или 90 Вт (что, при определенном напряжении, правда), но сами приборы изменений не претерпели. Поэтому расчеты, где за ориентир яркости принята лампа на 100 Вт, применимы и к аналогам на 90-99 Вт.

Согласно нормативам, световой поток лампы накаливания на 40 ватт составляет от 415 люмен, 60 Вт – 710 лм, 75 Вт – 935 лм и 100 Вт – от 1340 лм. Как видно из приведенных данных, чем мощнее лампа – тем она экономичнее относительно яркости, но прожорливее в целом. LED приборы такого недостатка лишены, так как каждый диод потребляет фиксированный ток, и общий расход почти прямо пропорционален количеству полупроводниковых элементов. В зависимости от ценовой категории лампы, он составляет 70-150 лм/Вт (против 13-16 лм/Вт у лампы накаливания на 100 Вт), то есть, в целом LED-приборы эффективнее в 5-11 раз.

Немного о китайцах

В последнее время в продаже часто можно встретить дешевые светодиодные лампы, стоимостью 100-200 рублей. Нередко они могут комплектоваться картонной упаковкой с русскоязычными надписями, но иногда поставляются в простой, так называемой OEM, упаковке, или коробке без подписей на русском. Это, как правило, продукция китайских заводов, которая поставляется напрямую из КНР или через российских OEM-производителей.

Продукция из Поднебесной часто может комплектоваться упаковкой, на которой указаны несоответствующие действительности характеристиками. Это – вина или недобросовестных производителей, или российских их заказчиков, желающих снизить себестоимость реализуемой продукции. В описаниях ламп, которые представлены в продаже, часто можно встретить громкие заявления вида «потребляет в 10/15/20 раз меньше обычной лампочки!». При выборе такой продукции следует помнить, что данный показатель нередко округлен в большую сторону, с точностью до 5 или 10. На самом деле LED-лампа, ценой 100-200 рублей, просто физически не может быть аналогичной по качеству продукту всемирно известного бренда, вроде того же Philips. Такие компании знают о конкуренции и дорожат репутацией, поэтому необоснованно накручивать сотни процентов прибыли не станут.

Примерно так выглядят дешевые китайские лампы

Заявлениям продавцов, утверждающих, что LED-лампа на 5 Вт, стоимостью 100 рублей, эквивалентна «лампочке Ильича» на 75 или 100 Вт, доверять не стоит. Практика показывает, что реальное соотношение их яркости примерно 1 к 5, в лучшем случае, 1 к 7. То есть, 1 Ватт светодиодного светильника по яркости эквивалентен 5-7 Вт лампы накаливания. Важно учесть это перед тем, бюджетной категории.

Покупать или не покупать дешевые лампы решать пользователям. Стоит только отметить, что устройства, продающиеся совсем за бесценок (в районе 100 рублей), могут также иметь управляющую электронику. В лучшем случае, они просто перегорят в скором времени, в худшем – будут мерцать и постепенно терять первоначальные качества, приводя к хронической усталости глаз. Поэтому при покупке дешевой лампы лучше сразу протестировать ее в магазине или в пункте доставки.

Расчет мощности LED-ламп

Согласно нормам СНиП, действующим на территории России, для помещений следующих типов утверждены такие нормы освещенности:

• Офис, в котором осуществляется работа за компьютерами – 300 лк (300 лм/м2).
• Офис, в котором производятся чертежные работы – 500 лк.
• Конференц-зал – 200 лк.
• Лестницы офисов – 50-100 лк.
• Лестницы жилых домов – от 20 лк.
• Проходные помещения (коридоры, холлы, вестибюли), подсобки, кладовые и архивы, ванные, санузлы, раздевалки и гардеробные – от 50 до 75 лк.
• Спальни, кухни, детские и другие жилые помещения – 150-200 лк.
• Рабочий кабинет, библиотека – 200 лк.

Учитывая, что мощность дешевой LED-лампы составляет до 80-90 лм/Вт, для обеспечения достаточной освещенности спальни, площадью 10 м2нужно от 1500 лм, и сделать это способна лампа накаливания на 100 Вт, бюджетная LED-лампа от 18 Вт или 3 таких прибора по 6 Вт. При использовании брендовой продукции светоотдача будет выше – от 100 лм/Вт. Для той же спальни на 10 м2 требуется светодиодная лампочка на 14-15 Вт.

Если освещение с помощью ламп накаливания, давно используемое в помещении, устраивает в плане яркости, а переход на LED вызван желанием сэкономить на оплате «коммуналки»/внести вклад в защиту окружающей среды/идти в ногу со временем/изменить цветовую температуру света (у каждого причина может быть своя) – можно просто произвести расчет, отталкиваясь от имеющихся параметров. Так, лампа накаливания на 100 Вт может быть заменена «светодиодкой» на 13-16 Вт, альтернативой «семьдесятпятке» станет LED на 10 Вт, а «сороковку» заменит качественный LED-светильник на 3 Вт.

Выбор цветовой температуры

Есть у светодиодных LED-ламп еще один параметр, который важно учесть перед тем, . Это – цветовая температура, которая определяет оттенок излучаемого света. Измеряется она в кельвинах (К). Чем выше этот показатель, тем ближе к белому и голубому оттенкам будет излучение. У ламп накаливания этот показатель составляет от 2000 К (25 Вт) до 2800 К (100 Вт) и соответствует светло-желтому или светло-оранжевому цвету.

Цветовая температура светодиодных источников освещения варьируется от 2500 до 7000 К.

• 2500-3000 К. Теплый желтый свет, близкий к свету лампы накаливания.
• 3000-4000 К. Теплый белый, с оттенками желтизны, близкий к дневному.
• 4000-5000 К. Нейтральный белый, близкий к дневному.
• 5000-7000 К. Холодный белый, с оттенками голубизны у верхней границы.

Какой из них выбрать – в значительной степени зависит от вкусовых предпочтений. Однако следует учитывать, что специалисты рекомендуют для разных видов помещений разную цветовую температуру.

Теплые оттенки (до 4000 К) предпочтительны для спален, гостиных, кухонь. Нейтральные и холодные цвета оптимально подходят для ванной, подвала, рабочего кабинета, холла, прихожей, санузла. Физиологи отмечают, что именно при освещении с температурой 4000-6000 К человеческий организм демонстрирует максимальную производительность труда и лучше всего воспринимает информацию.

Большой поклонник качественной китайской техники, любитель четких экранов. Сторонник здоровой конкуренции между производителями. Чутко следит за новостями в мире смартфонов, процессоров, видеокарт и другого железа.

Хорошо обустроенное освещение - это не только здоровье вашего зрения, но еще и комфорт в комнате. Для таких целей важно произвести точный расчет освещенности помещения светодиодными лампами, так как именно они сегодня являются альтернативным источником света.

Для того чтобы оценить освещение пользуются данными силы света, его яркости и освещенности. Физическая величина освещенности обозначается в люменах и обязательно используется в формулах расчета.

Разбирать инструкцию будем на примере комнаты с размерами 12 кв. м. Важно заметить, что это помещение разделено на три зоны. По центру потолка установим основной светильник. Рабочая зона будет освещаться светодиодными лентами. Такой вариант считается идеальным в качестве дополнительного освещения.

Совет! Используя светодиодные лампочки, вам удастся создать равномерное освещение по всей площади помещения.

Исходные данные:

• норма СНИП на данную площадь освещения составляет 150 Люкс;
• площадь комнаты 12 кв. м;

Приступаем к вычислениям.

1. Берем обе эти величины и перемножаем между собой, получается 1800 Люкс. Данный показатель обеспечит равномерную и полноценную освещенность всего помещения.
2. Теперь находим требую мощность светильников, если 1 Ватт светильника выдает 86 люкс света.
3. Определяем сумму мощностей всех ламп способом деления. Для этого: 1800/86= 20, 93 Вт.
4. Данное значение округляем и добавляем к нему еще три единицы. Окончательное значение 24 Ватта.
5. Теперь приобретаем светильники (4 по 4 Вт, 1 на 9 Вт). Этого количества приборов будет достаточно, чтобы разместить их равномерно по потолку и создать уютное освещение всей комнаты. Помните, самый мощный светодиод должен располагаться в центре потолка.

Светодиодная лента: нужен ли расчет?

Обычно LED-ленты применяются для отдельных случаев, чаще всего в качестве подсветки. В таком случае, расчеты освещенности не требуются, так как одна лента способна обеспечить хорошим световым потоком необходимую зону.

Чаще всего комфортность освещения зависит от того, каким цветом выбран светильник. Например, зеленые, красные и синие лампочки подходят для затемненных зон в комнате. Лампочки белого тона отлично подойдут для просторных комнат.

Если необходимо осветить большое пространство лентами светодиодного типа, можно воспользоваться программами в интернете, которые за несколько минут помогут рассчитать количество таких светильников.

Точечные светодиоды: полу опытный метод расчета

В зависимости от требований, установленных к помещению в СНИП, не всегда используются точные расчеты мощности и числа необходимых лампочек. Прежде чем их использовать, необходимо определиться с целью освещения, где оно будет располагаться.

Для самостоятельного метода определения вам пригодиться только значение силового потока. Такой параметр часто имеется в инструкции к прибору. Если такой информации не предоставляется можно определить самостоятельно, учитывая то, что стандартная лампа накаливания мощностью 100 Вт передает световой поток до 1200 Лм. Значит нам нужна светодиодная лампочка с потребностью 9 Ватт, она горит с аналогичной яркостью с традиционной лампочкой. Тем не менее выбрать светильники с определенной мощностью, можно без каких-либо расчетов.

Технические характеристики светодиодных светильников

Светоизлучающие диоды стали популярными благодаря множеству положительных характеристик. Такие средства обладают:

Важно! Совершая покупку светодиодного светильника, обязательно обратите внимание на первые четыре характеристики. От этого зависит эффективность эксплуатации LED-освещения.

Расчет освещения светодиодными светильниками часто делают по формуле. О том, как получить точное значение смотрите в нашей

Оценки освещённости, и других фотометрических величин – выполняются с учетом восприятия излучения человеческим глазом.

Как известно, глаз человека воспринимает электромагнитное излучение, длина волны которого находится в диапазоне 380 нм — 780 нм.

Причем чувствительность человеческого глаза (отношение энергии излучения по оценке воспринимающим свет человеком и объективно измеренной энергии) зависит от длины волны. При длине волны 555 нм (зелёный свет) чувствительность глаза к световому излучению максимальна.

Световой поток - это величина, характеризующая мощность потока светового излучения по восприятию его неким усредненным человеческим глазом с его (глаза) чувствительностью к излучению с конкретной частотой. В настоящее время для учета последнего параметра используются таблицы, приведённые в немецком стандарте DIN 5031. Световой поток измеряется в люменах.

Сила света (I) – это световой поток, распространяющийся в рамках какого-либо направления, то есть частное от деления светового потока на телесный угол, внутри которого этот поток распространяется (измеряется в канделах).

Освещенность (Ev) - это световой поток, деленный на значение площади, на которую он (поток) падает. Измеряется освещенность в люксах, лк (1 люкс равен 1 люмен / 1 квадратный метр).

Яркость – это отношение силы света, создаваемого источником, к площади этого источника.

В системе СИ – семь основных единиц, в том числе – кандела. Один Ватт электромагнитного (светового) излучения при длине волны 555 нм воспринимается глазом как 683 люмена. Константа Km, равная 683 лм / Вт, называется коэффициентом фотометрического эквивалента излучения.

ЛЮКСМЕТР TESTO 545. Прибор для измерения освещенности

Какой должна быть освещенность

При расчете освещения в помещении необходимо определить требования по освещенности в конкретных точках помещения. Эти требования содержатся в нормативных документах:

• СанПиН 2.21/2.1.1/1278-03;
• СП 52.13330.2011.

Важно понимать, что освещение помещений может быть не только искусственным, но и естественным. Однако в наших расчетах естественное освещение мы рассматривать не будем. Вопрос, конечно, очень важный, особенно при проектировании энергоэффективных зданий. Но это вопрос скорее строительного проектирования. Количество, мощность и расположение светильников (даже при наличии окон) все равно определяются при условии отсутствия естественного освещения.

Требования к освещённости некоторых типичных видов помещений находятся в таблице 1.

Виды источников света

Кроме требований по освещённости следует учитывать качество излучения осветительных приборов. Для наших глаз самое приятное и комфортное освещение – природное (дневной солнечный свет). И главной задачей создания является максимальное его приближение к естественному.

Важная характеристика источника света – цветовая температура (см. таблицу 2).

Технические характеристики некоторых видов ламп показаны в таблице 3. Электрическая мощность лампы – это потребляемая от сети электрическая мощность. Световой поток – это «световая мощность» лампы, т. е. мощность, оцениваемая с учетом спектральной чувствительности человеческого глаза. Отношение этих величин называется «световой отдачей».

Подбор осветительного оборудования

Для расчета освещённости чаще всего применяют профессиональную бесплатную программу Dialux. Для тех, кто пользуется этой программой нечасто, в стандартной установке есть «лайт» версия.

Однако эта программа и квалификация для её использования не всегда в наличии. Кроме того, для её использования необходимы файлы описания используемых светильников в формате IES Photometric Data File. Он поддерживается не только Dialux. Большинство профессиональных программ, которые используются для расчета освещения помещений (семейство программ 3D Studio, Lightscape, Relux, CINEMA 4D и др.), также используют этот стандартизованный фотометрический формат представления информации о светильниках.

Для расчета освещения вручную используются:

1. метод удельной мощности,
2. метод коэффициента использования,
3. точечный метод.

Метод удельной мощности

Это самый простой метод, применение его вполне оправдано для оценки общего освещения.

Для определения необходимой суммарной мощности светильников надо умножить нормативную удельную мощность (на единицу площади) на площадь помещения.

При определении нормативных параметров учитываются назначение помещения, тип источников света, распределение светильников по горизонтали и вертикали (примеры – в таблице 4).

Количество светильников и их расположение определяются исходя из рассчитанной общей суммарной мощности, мощности выбранных светильников и условия создания освещённости наиболее разумной конфигурации.

Метод коэффициента использования светового потока

При проектировании общего освещения применение этого метода вполне оправдано.

Вначале выполняется предварительное определение положений источников света. При этом учитываются конфигурация помещения, возможность отражения света от поверхностей ограждений.

Необходимый световой поток одного светильника Ф рассчитывается по формуле:

Ф=ЕнSKзапZ / N η,

где Ен – нормативная освещенность, лк (по требованиям СП и СанПиН); S – площадь, кв. м; Кзап – коэффициент запаса (величина Кзап зависит от состояния светильников, ограждающих поверхностей, подробнее – в таблице 5); Z – коэффициент минимальной освещенности (ориентировочно, для люминесцентных ламп Z = 1,1 для ламп накаливания Z = 1,15); N – количество светильников (обычно приближенно оценивается на основании анализа особенностей помещения до проведения уточняющих расчётов); η – коэффициент использования светового потока.

Коэффициент η зависит от типа светильника, индекса помещения i и коэффициентов отражения: потолка rп, стен rс, пола rр.

Типовые значения коэффициентов отражения составляют:

• для офисов: rп = 70%, rс = 50%, rр = 30%.
• для обычных производственных помещений и цехов: rп = 50%, rс = 30%, rр = 10%.
• для цехов с повышенной запылённостью: rп = 30%, rс = 10%, rр = 10%.

Индекс помещения i определяется так:

где А, В, h – горизонтальные и вертикальный размеры помещения.

В таблице 6 приведены значения η для светильника с люминесцентными лампами:

Выполнив расчёт по формуле, мы можем подобрать светильник. Если задача выбора светильника не решается сразу, повторяем итерации, изменяя исходные данные, пока не подберём то, что нужно.

Точечный метод

Метод – достаточно универсальный и может быть использован при любом взаимном расположении освещаемых поверхностей и источников света. Для выполнения расчета используются оценки освещенности в нескольких точках, на которые попадает свет от светильников.

Расположение точечных светильников и графики для круглосимметричных источников света

Светильники могут быть расположены каким угодно образом, могут образовывать любую правильную или неправильную геометрическую фигуру. Для контроля оценивается освещённость в характерных важных для Вас точках.

Применение точечного метода оправдано в помещениях с оборудованием, темными стенами и потолком, со сложной конфигурацией. Если нужно применять точечный метод, то может оказаться, что освоение и использование специализированного программного обеспечения позволит сэкономить время и силы.

Расположение светильников на первом рисунке лампами накаливания на втором — люминесцентными лампами

Теоретическая формула для расчета освещённости поверхности в точке имеет вид:

E = Iα cos(α) / r2,

где Iα - сила света в направлении от источника к точке (определяется по кривым или таблицам для выбранного светильника), кд; α - угол между перпендикуляром к поверхности и направлением на источник света; r - расстояние между источником и точкой, м.

При оценке освещённости точки горизонтальной плоскости потолочным светильником, расположенным на высоте h от поверхности, приведённую формулу можно переписать в следующем виде, приспособленном для технических расчётов:

E = Iα cos3(α) µ / h2 Kзап,

где — коэффициент µ введен для учета влияния отраженного светового потока и удаленных светильников (обычно µвыбирается в диапазоне 1,05 — 1,2).

Коэффициент запаса Kзап мы уже обсуждали, рассматривая метод коэффициента использования. Определение освещенности выполняется с привлечением справочной информации, как правило, используются графики пространственных изолюкс (т. е., линий, соединяющих равноосвещенные точки), а также вспомогательные таблицы.

Правильный выбор уровня освещенности помещения считается одним из условий комфортного пребывания и четко нормируется нормативными документами по охране труда, рядом ГОСТов и, конечно, сводом строительных норм и правил № 23-05-95 . Расчет освещенности помещения в доме выполняется специалистами на этапе проектирования, а в ходе приемки новостройки показатель может контролироваться приемной комиссией. На самом деле знать уровень освещенности в доме важно еще потому, что от этого зависит здоровье человека и состояние его зрения.

Как выполняется теоретическое определение уровня освещения

Методика расчета освещения сводится к получению значения потребного светового потока одной лампы, используемой для освещения помещения в конкретных условиях, с заранее известными характеристиками. Проще говоря, составляют упрощенную модель - лампочка под потолком в пустой комнате. На основании модели, зная из рекомендаций СНиПа уровень освещенности для данной категории помещений, определяют световой поток лампы и ее мощность.

Для расчета освещения и светового потока потребуется знать:

• Норму освещенности для конкретного типа помещений, обычно в справочниках освещённость обозначается индексом Е н , измеряется в люксах, Лк;
• Общая площадь комнаты - S , единица измерения в м 2 ;
• Три поправочных коэффициента - k — норма запаса, z — поправка на неравномерность источника света, n c — коэффициент эффективности использования потока света;
• Количество световых приборов N , и число лампочек в одном приборе - n .

Для того чтобы правильно рассчитать световой поток лампы, необходимо взять данные из справочных таблиц, использовать сведения о геометрии помещения и характеристики источника света, подставить их в известную формулу, определяющую величину светового потока.

Формула светового потока выглядит так:

Ф л =(Е н ∙S∙k∙z)/(N∙n∙n c) .

Совет! При использовании старых справочников обращайте внимание на размерность приведенных величин.

После вычисления по формуле получим величину светового потока для одной лампы в люменах. Остается только правильно подобрать требуемый вариант источника света. Аналогичным способом решается обратная задача расчета освещенности, а именно — по известным данным светового потока Ф л для конкретной лампочки, зная остальные характеристики и коэффициенты, можно рассчитать освещение для конкретных условий по формуле:

Е н =(Ф л ∙N∙n∙ n c)/(S∙k∙z) .

Вариант вычисления освещенности в помещении

В том, как выполняется расчет значения количества свет и освещения, нет ничего сложного, необходимо только точно соблюдать рекомендации и правильно выбирать данные из справочных таблиц. Для примера возьмем обычную комнату площадью в 20 м 2 со стандартной высотой потолка в 250 см. Для упрощения будем считать, что потолок белый, матовый, а стены имеют однотонное покрытие без глянца, бежевого цвета. Все эти данные нужны для расчета освещенности или освещения.

В качестве осветительного прибора используется потолочный светильник из пяти лампочек, каждая из которых закрыта рассеивающим белым плафоном. Плоскость ламп находится на высоте 2,3 м.

Для расчета освещения потребуются следующие справочные данные:

1. Табличные сведения по коэффициенту использования светильника;
2. Расчет коэффициента использования светового потока;
3. Поправку на неравномерность;
4. Коэффициент запаса.

Первый пункт при определении величины освещенности придется взять из таблицы, остальные получают коррекцией или простеньким вычислением по характеристикам комнаты.

Как подобрать коэффициенты для расчета освещенности

Наиболее простым является подбор поправки на неравномерность и коэффициент запаса. Последний параметр используется, чтобы в расчете освещенности учесть снижение плотности светового потока лампы из-за оседания слоя пыли. Для жилых помещений, с содержанием пыли в воздухе менее 1мг на куб объема, для расчета принимается значение, равное 1,2 для наэлектризованных люминесцентных лампочек. Для обычных накаливания 1,1 и для наиболее холодных низковольтных светодиодных приборов коэффициент берут равным 1.

Поправка на неравномерность используется для того, что учесть характер работы в помещении. Для ламп с нитью накаливания он равен 1,15, для светодиодов принимают 1,1.

Коэффициент эффективности использования потока определяется расчетом индекса по формуле:

I=S/((a+b)∙h),

где S — площадь пола комнаты, a, b, h - длина, ширина и высота соответственно. Для нашего случая расчет индекса дает значение в 0,9 единиц. Зная индекс освещенности комнаты, процент отражения - для белой поверхности потолка- 70%, для бежевых стен -50% и серого пола - 30%, расположение светильника на потолке, определяем из таблиц необходимый для расчета коэффициент эффективности использования потока n c =0,51.

Выполним подбор лампы для освещения

Зная необходимые числовые значения коэффициентов, подставляем их в формулу светового потока для нашего случая Ф л =(Е н ∙S∙k∙z)/(N∙n∙n c)=(150 * 20,0 * 1 * 1,1)/(1 * 0.51 * 5)=3176,25/2,55=1245 Лм . Это значит, для выбранного нами помещения, при норме освещенности Е н =150 люкс, световой поток одной светодиодной лампы должен составлять 1245 Лм. Чтобы для завершения расчета правильно подобрать источник света, потребуется сравнить несколько вариантов осветительных приборов с разными температурами света, от наиболее теплого в 2750К до холодного белого в 4500К.

Этот этап расчета является наиболее трудоемким. В номенклатуре современных источников света существуют четыре основных типа:

• Галогеновые лампочки;
• Лампы с ниткой накаливания;
• Люминесцентные приборы;
• Светодиодные источники света.

Существуют условные таблицы соответствия светоотдачи или плотности светового потока и потребляемой мощности. В нашем примере использовались данные таблиц. Наиболее распространенная лампа с нитью дает относительно мягкий теплый свет, но имеет низкую светоотдачу. По расчету освещенности для того, чтобы обеспечить поток в 1245Лм, можно взять лампочку в 100 Вт, которая выдает световой поток 1300 Лм. Среди галогеновых лампочек ближайшая по характеристикам в 75 Вт выдает 1125 Лм, что явно недостаточно. Более близкими характеристиками обладают люминесцентная лампа в 20 Вт и 1170 Лм, светодиодная в 12 Вт и 1170 Лм.

Выбираем последний вариант и выполняем расчет освещенности в помещении по приведенной выше формуле Е н =(Ф л ∙N∙n∙n c)/(S∙k∙z) . В результате получаем значение, равное 141 люкс, что допускается нормами СНиП. Для гостиной и спальни величина освещенности должна составлять от 100 до 200 люкс, для кухни 200-300 люкс, для ванной и санузла 50-150 люкс. При желании, используя приведенную методику, можно пересчитать самые разные варианты освещенности при различных источниках света. Самым экономичным получился светодиодный вариант, при потреблении 12х5=60 Вт светильник выдавал 5850 Лм, что соответствует мощности 500 Вт лампы накаливания.

Самое примитивное вычисление можно выполнить, руководствуясь правилом — для 1 м 2 требуется источник освещения мощностью в 20 Вт. Но такое определение мощности прибора освещения может быть выполнено только для квадратного помещения с белыми стенами и потолком, с потолочным расположением светильника. Для остальных случаев погрешность составит более 20%.

Заключение

Методика расчета освещения, указываемая в СНиП и основанная на статистическом материале, составлялась в эпоху, когда кроме ламп накаливания и люминесцентных приборов, других вариантов не существовало. Если руководствоваться только этими правилами, то наиболее выгодными и комфортными должны быть светодиодные светильники с максимальной температурой освещенности в 4-5 тыс. К. На практике такие лампы оказываются очень раздражающими и слепящими при длительном пользовании, поэтому нередко хозяева сознательно идут на использование более теплых ламп накаливания, как более комфортных. Расчет освещенности этого не учитывает.