Световой расчет. Как рассчитать освещение с помощью светодиодных светильников

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.

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.

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.

Р асчёт светодиодного освещения позволяет организовать эффективную осветительную систему. Одна из главных особенностей таких ламп заключается в высокой яркости света, а, кроме того, они характеризуются направленным излучением, что при определенных условиях является плюсом, в других – недостатком. Чтобы помещение было освещено диодными светильниками как можно более равномерно, следует воспользоваться некоторыми хитростями.

Нормы освещенности комнат

Эффективность светового излучения в квартире должна быть разной. Если в любой из комнат свечение будет одинаково ярким, направленным или, наоборот, рассеянным, то уровень комфорта заметно снизится.

Нормы освещенности помещений

Поэтому в помещениях разного целевого назначения СНиП предусматривает несколько уровней освещенности:

• прихожая квартиры – 100-200 лк;
• домашний кабинет – 300 лк;
• гостиная – 150 лк;
• спальня – 200 лк;
• кухня – 150-300 лк;
• детская – 200 лк;
• санузел – 50-200 лк.

Площадь комнаты и ее высота – ключевые факторы при определении достаточной яркости света. Многое зависит от типа освещения: основной свет; локальное; функциональное; декоративная подсветка. В нормах указываются разные показатели освещенности для некоторых комнат.

При создании функциональной осветительной системы светильник должен излучать более яркий свет. Декоративная подсветка предполагает необходимость монтажа ламп невысокой эффективности. Названные показатели освещенности подходят для жилых помещений высокой 2,5-3 м.

Как добиться равномерного освещения?

Если будут задействованы светодиодные излучатели, то следует продумать их расположение, приняв во внимание основной параметр – световой поток. Чем ярче излучение светильников, тем дальше они устанавливаются друг от друга.

Чтобы охватить всю площадь комнаты или отдельную зону, рекомендуется предварительно рассчитать достаточное количество ламп.

Равномерный потолочный свет организуется посредством монтажа разнотипных осветительных элементов. Можно выбрать различные комбинации: центральный светильник (люстра) и точечные излучатели, установленные по разным схемам; несколько потолочных приборов основного света и декоративный свет; точечные излучатели в нужном количестве и с подходящими характеристиками, используемые при организации основного света без применения люстры.

Определение уровня освещенности

Общая интенсивность свечения ламп для комнат разного целевого назначения определяется так:

• Ф = Е*S*kз,
• где Е – освещенность 1 кв. м;
• S – площадь;
• Kз – коэффициент запаса.

Последний из названных параметров напрямую зависит от высоты установки светильников и отражательной способности разных поверхностей (стен, потолков, пола). Для жилья, но только при условии установки ламп на базе диодов, этот показатель равен 1,1.

Уровни яркости

В качестве примера можно рассмотреть расчет светодиодного освещения детской:

Ф = 200*6*1,1= 1 320 лм.

Соответственно, в таких условиях необходимо задействовать излучатели, которые характеризуются световым потоком нужного значения, чтобы в совокупности можно было получить значение – 1 320 лм.

Сколько нужно светильников

Существуют разные формулы расчета количества ламп и приборов. Многое зависит от их типа. Например, в точечных моделях обычно установлен всего один источник света, соответственно, чтобы рассчитать количество таких приборов, нужно разделить общую освещенность (Ф) на показатель светового потока одного излучателя.

Если стоит другая задача: определить, сколько потребуется светильников с несколькими лампочками, то рекомендуется применить следующую формулу:

• N = (Е*S*kз*z*100)/(n*Ф*ɳ),
• где Е – нормируемая освещенность, лк (табличная величина);
• S – площадь комнаты, кв. м;
• kз – коэффициент запаса (1,1);
• z – значение неравномерности освещения (для диодных ламп равно 1);
• Ф – световой поток излучателя, лм;
• ɳ - коэффициент осветительного элемента (равен 1);
• n – количество осветительных элементов в одном приборе.

В результате можно максимально точно рассчитать нужный уровень освещенности и узнать, сколько нужно установить осветительных приборов. В любом случае всегда лучше руководствоваться приблизительными данными, чем организовывать освещение «на глаз».

Следует учесть также тип используемых лампочек. Они могут отличаться по цоколю (резьбовой, штырьковой), цветовой температуре (от теплых до холодных оттенков), мощности.

В частности, диодные излучатели для дома характеризуются небольшой нагрузкой на сеть: от 3 до 15 Вт. Этого достаточно, чтобы обеспечить яркий свет для жилых помещений.

Таким образом, от количества приборов будет зависеть общая освещенность помещения. Но, кроме этого, должны быть учтены параметры ламп: температура цвета, световой поток, мощность. Чтобы получить равномерное свечение, используя светодиодные приборы, нужно руководствоваться расчетами, иначе некоторые участки помещения могут быть недостаточно хорошо освещены, а другие, наоборот – слишком ярко освещены.

Можно выбрать любую из существующих схем освещения. Наиболее часто используемые варианты: с люстрой и точечной подсветкой; без основного осветительного прибора, функциональный свет обеспечивают точечные светильники.

Если Вы решили сделать освещение в доме, используя споты, один из основных этапов, который нужно выполнить правильно – посчитать их точное количество на потолок. Существует несколько основных методик расчета – по формуле, через либо опираясь на оптимальное значение. Далее мы расскажем читателям сайта , как рассчитать количество точечных светильников в помещении.

Способ №1 – Общепринятый стандарт

Уже давно существует так называемый оптимальный уровень освещения для одного квадратного метра комнаты. Согласно общепринятому стандарту, на 1 м 2 нужно рассчитать 20 Вт мощности . Этот метод нельзя назвать самым точным и рекомендуемым, но все же если Вам лень выполнять подсчеты по формулам, можете просто опираться на эти цифры.

К примеру, если у Вас гостиная 3*4 (12 квадратов), то необходимо набрать столько точечных светильников, чтобы их суммарная мощность составляла не менее 240 Вт.

Способ №2 – Формула

Можно также узнать, сколько требуется спотов, выполнив расчет по площади помещения. Расчетная формула выглядит следующим образом:

N=(S*W)/P;

• N – необходимое количество спотов;
• S – площадь комнаты, м 2 ;
• W – удельная мощность светового потока, (Вт/м 2);
• P – мощность одного точечного светильника.

Первый вопрос, который у Вас возникнет – «где взять значение W?». Это табличная величина, которая как раз и помогает нам выбрать подходящую освещенность для помещения. Чтобы рассчитать количество точечных светильников, используйте данную таблицу:

Если Вы решили установить светодиодные лампочки, тогда пользуйтесь следующими значениями:

Обращаем Ваше внимание на то, что данная формула подойдет только для грубых бытовых расчетов т.к. в ней не учитывается высота потолка, его материал (подвесной, натяжной или реечный), тип освещения (основное либо дополнительное), отделка и цвет стен и другие немаловажные факторы. Вы также можете принять свою удельную мощность, выбрав более яркие либо более тусклые лампочки в кухню, ванную или же гостиную!

N = (10*1)/5= 2 штуки;

Как Вы видите, согласно расчету нам требуется 2 спота для нормального

Задумывались ли вы, почему в одних помещениях сразу клонит в сон, а в других — так и хочется развить бурную деятельность? Оказывается, все дело в освещенности комнаты! Яркий свет способствует бодрости и активности, а приглушенный настраивает на умиротворение и отдых. К тому же уровень освещения может быть продиктован необходимостью: в рабочих зонах света требуется гораздо больше, чем в местах для отдыха. Давайте разберемся, как правильно рассчитать необходимую мощность освещения!

Разложим по полочкам

Прежде чем приступить к расчетам, задумайтесь, какие функции выполняют комнаты в вашем доме. Самое яркое освещение требуется в детской комнате, а также в кабинете и на кухне — здесь происходят игры и рабочие процессы. Достаточно яркий свет следует обеспечить в гостиной и ванной комнате. Чуть более мягкое освещение подойдет для спальни, а самого приглушенного будет достаточно в прихожей, туалете или кладовой.

В детской и кабинете кроме общего света важно предусмотреть освещение рабочих зон.

Учтите также, что одно и то же помещение может выполнять различные функции в зависимости от времени дня и ситуации. Например, в гостиной, когда все домашние в сборе или пришли гости, необходим яркий свет; в вечернее же время, когда вы смотрите телевизор или готовитесь ко сну, комфортнее будет при приглушенном свете. В детской и кабинете кроме общего света важно предусмотреть освещение рабочих зон. Продумайте и рассчитайте каждый из сценариев освещения в отдельности — чтобы иметь возможность менять их по необходимости.

Предварительный расчет

Теперь, когда вы понимаете, какой свет требуется каждой комнате, можно приступить непосредственно к цифрам. Степень освещения, о которой шла речь выше, выражается в величине мощности на единицу площади P (Вт/м 2 ). Ее значение колеблется от 9 до 40 Вт/м 2 и даже выше, за среднее же принимается 20 Вт/м 2 . Чтобы вычислить суммарную мощность освещения Pr (Вт) для каждой комнаты, нужно умножить величину мощности P (Вт/м 2 ) на площадь помещения S (м 2) .

В результате этих несложных вычислений получим таблицу значений необходимой суммарной освещенности Pr (Вт) для комнат различных площадей:

Для грубого расчета достаточно полученное значение для каждого сценария освещения и каждой комнаты разделить на число источников света N — и вы получите значение мощности для каждой лампочки в доме.

Корректировка по типам источников света

При подборе источников света не забудьте принять во внимание, что разные типы ламп характеризуются не только мощностью, но и световым потоком , измеряемым в люменах (лм) . Этот параметр, как и мощность, указывается на упаковке лампы. Например, обыкновенная лампа накаливания мощностью 100 Вт испускает световой поток в 1350 лм.

При равных мощностях разные типы ламп дают разное количество света, что необходимо иметь в виду при расчетах.

Именно световой поток позволяет сравнивать эффективность лампочек разного типа (накаливания, энергосберегающие, люминесцентные, галогенные) и правильно подбирать их. При равных мощностях разные типы ламп дают разное количество света, что необходимо иметь в виду при расчетах.

Также важно учитывать, освещенность поверхности, которая измеряется в люксах (лк) , зависит от удаленности источника света и уменьшается обратно пропорционально квадрату расстояния до него. То есть чем дальше место в комнате находится от источника света, тем меньше освещенность будет в нем. По эргономическим нормам оптимальная общая освещенность в помещении должна быть порядка 200 лк, рабочее же место требует освещенности примерно в 500 лк.

Учитываем погрешность

При более точном расчете освещения необходимо делать поправки на форму и размер комнаты, количество мебели, цветовую гамму, количество естественного освещения. Например, наши предварительные расчеты верны для помещений с высотой потолков не больше трех метров. Если же потолки выше, то полученные значения рекомендуется увеличить в полтора раза.

В помещениях площадью больше 15 квадратных метров вместо одного светильника по центру комнаты эффективнее размещать несколько равных источников света, равномерно распределенных по потолку, — этот прием поможет добиться более равномерной освещенности комнаты.

Если в интерьере преобладают темные тона или в комнате много мебели, стоит несколько увеличить количество светильников и общую мощность освещения.

Выбирая энергосберегающие лампы, помните, что на восприятие влияет цвет света — теплый желтый или холодный голубой.

Максимальная эффективность освещения

Чтобы добиться максимально сбалансированного и равномерного освещения вашего дома, используйте источники света разного рода: общие потолочные светильники и местные или декоративные — торшеры, бра, настольные лампы, лампы под навесными шкафами на кухне или на зеркале в ванной комнате. Пользуйтесь диммерами для плавной регулировки мощности освещения.

Выбирайте люстры с плафонами из матового стекла — они равномерно рассеивают смягченный свет по всей комнате.

Выбирайте люстры с плафонами из матового стекла — они равномерно рассеивают смягченный свет по всей комнате, включая самые темные и недоступные уголки. В местных светильниках же приветствуются отражающие поверхности для более интенсивного точечного освещения.

Выполняя расчеты, лучше немного завышать количество и мощность ламп, создавая дополнительный резерв освещения.

Весь расчет – 2 минуты, 2 шага. Все быстро и просто!

Уважаемые читатели, в данной статье мы не будем приводить детальные сложные методики расчета освещенности помещений, не будем заставлять Вас внимательно всматриваться в СНИПы и таблицы в поисках нужных коэффициентов. Мы расскажем, как можно приблизительно, с помощью упрощенной быстрой методики, рассчитать необходимую освещенность помещения (комнаты), а также как рассчитать необходимое для комфортного освещения количество ламп.

Для начала нам нужно знать, что освещенность измеряется в люксах (Лк), а величина светового потока - в люменах (Лм). Опять же, данный метод расчета освещенности позволяет нам не разбираться во взаимосвязях и хитросплетениях этих величин. Подойдем к этому просто - нам нужно это знать для того, чтобы выбрать правильные светильники и количество ламп для помещения (комнаты).

Этапы расчета:

1. Расчет необходимого светового потока на комнату (количесто Лм на все помещение).
2. Расчет необходимого количества ламп на комнату (помещение).

1. Расчет необходимого светового потока на комнату (помещение).

Формула расчета светового потока в люменах (Лм):
Световой поток (люмен) = А * Б * В;

Где:
А - нормативное значение освещенности помещения (комнаты), представлено ниже в таблице;
Б - площадь помещения (комнаты) в м.кв.;
В - коэффициент высоты потолка (до 2,7 м - 1,0; 2,7-3,0 м - 1,2; 3,0-3,5 м - 1,5; 3,5-4,0 - 2,0);

2. Расчет необходимого количества ламп на комнату (помещение).

Итак, мы определили необходимую величину светового потока(количество люмен). Теперь мы можем рассчитать необходимое количество ламп на комнату (помещение). Ниже представлена таблица, в которой вы можете подобрать количество ламп для помещения (комнаты) и сравнить основные популярные типы ламп по их характеристикам светового потока и соотношению мощностей.

Все эти расчеты приблизительны и подходят для подбора люстры или светильника размещенного в центре комнаты.

Если же вы хотите понять сколько нужно точечных светильников со светодиодными лампочками, лучше исходить из расчета один светильник мощностью 5-7 W (450-550 Лм) на 1,2-1,5 кв.м

Таблица №1: Нормативные значения освещенности помещений/комнат, согласно СНиП:

Таблица №2: Усреднённый световой поток по типу лампочек (количество люмен).

Данные, представленные в таблице приблизительные, в зависимости от производителя, они могут отличаться.

Еще несколько небольших советов по расчету светового потока и выбору количества ламп:

1. Помните, что СНиПы разрабатывались в советские времена. В то время о здоровье граждан (имеются в виду глаза) не очень-то заботились, не говоря уже о комфорте нахождения в помещении или работе в нем. Так что не лишним будет добавить небольшой коэффициент запаса в расчет вашей освещенности (светового потока).
2. Если у Вас в комнате больше ламп, чем нужно – Вы всегда сможете отключить некоторые из них. А что Вы будете делать, если света не хватает, и как это будет выглядеть?
3. Помните о том, что поверхности имеют свойство отражать свет. Чем светлее поверхность – тем больше света она отражает, чем темнее – тем меньше света от нее отбивается. Свет, который отражается от поверхности, тоже свет, т.е. отраженный свет тоже освещает помещение. Если у вас в комнате или помещении преобладают темные тона – стоит увеличить значение светового потока при подборе ламп, так как темные поверхности помещения поглотят большое количество света.

Таблица №3: Коэффициент отражения света.

Если Вам нужно рассчитать освещенность и количество ламп для нестандартного помещения (с очень высокими потолками или замысловатой формы), или Вам нужно подобрать качественные осветительные приборы для комнаты, дома или офиса, позвоните нам и наши специалисты предоставят исчерпывающую информацию и предложат решение.