Введение. Основные формулы
Для начала немного информации для общего развития. Освещённость поверхности – величина, равная отношению светового потока, падающего на малый участок поверхности, к площади этой поверхности. Освещённость измеряется в люксах (лк) Ниже приведена формула:
- E – освещённость, лк
- Ф – световой поток, измеряется в люменах, лм
- S – площадь поверхности, кв. м
Тогда из данной формулы несложно выразить световой поток:
Именно на основании вышеуказанной формулы и будет производиться дальнейший расчёт.
Для расчёта количества светильников нам необходимо преобразовать формулу, чтобы учесть необходимые параметры. Вот как будет выглядеть нужная нам формула:
Мы видим, что в новой формуле добавились новые параметры, но и старые при этом сохранились:
- ФN в отличие от Ф – это световой поток от одного светильника, лм.
- N – количество светильников, шт.
- К, Z и η – коэффициенты, но о них немного позже.
То есть по данной формуле мы можем рассчитать световой поток одного светодиодного светильника, а затем выбрать его марку.
Световой поток измеряется в люменах (лм), но не всегда указывается на упаковке лампы, так что в некоторых случаях придётся искать информацию на сайте изготовителя, а также вы можете воспользоваться таблицей №1, в которой указан ориентировочный световой поток лампы в зависимости от её мощности
Расчет освещенности
Для расчёта необходимого количества осветительных приборов существует две основные формулы – простая и сложная, дающая более точный расчёт. На практике достаточно простой формулы. Она не требует серьёзных знаний и вполне решаема даже без калькулятора.
Шаг первый – рассчитать величину светового потока, требуемого для помещения (измеряется в Люменах).
Для этого стоит прибегнуть к простой формуле А * B * C, где:
- Норма освещённости выбранного объекта.
- Площадь объекта.
- Коэффициент высоты потолков. При высоте потолков от 2.5 до 2.7 метров он равен 1, от 2.7 до 3 метров – 1.2, от 3 до 3.5 метров – 1.5 и от 3.5 до 4.5 метров – равен 2.
Вторым шагом будет расчёт нужного количества ламп и их мощности. Для этого необходимо разделить полученное в первых расчётах число на величину светового потока указанную на лампах в подобранных осветительных приборах
При этом важно помнить, что чем больше используется приборов, тем равномернее освещение
Пример расчёта 1
Дано: жилая комната площадью 20 квадратных метров с потолком высотой 2.7 метра и осветительными приборами, оснащёнными лампочками накаливания мощностью 60 Вт.
Сначала рассчитываем необходимый световой поток для данного помещения:
150 * 20 * 1 = 3000 Люмен.
Затем узнаем необходимое количество ламп для нормальной освещённости комнаты. Для этого сначала надо уточнить световой поток 60 Вт лампочки накаливания. В среднем они выдают от 600 до 800 Люмен.
Возьмём среднее значение в 700 Люмен:
3000 : 700 = 4.28571
Округляем в большую сторону – до 5 – это и будет необходимым количеством осветительных приборов, оснащённых одной лампочкой. Мощностью 60 Вт. Но стоит иметь ввиду, что большее количество менее мощных ламп позволяет получить более равномерную засветку.
Более сложная, но с этим и более точная формула требует перед началом расчётов собрать некоторое количество данных:
- Первым делом надо измерить комнату, для которой рассчитывается освещение. Необходимы такие параметры, как высота, длина и ширина комнаты.
- Затем по нормативам необходимо определить коэффициент отражения стен, потолка, и пола.
- Следующим шагом будет нахождение коэффициента применения. Для этого рассчитывается расстояние от рабочей поверхности до светильника. Также на этом этапе необходимо определиться с типом и мощностью установленной в нём лампочки.
- По таблице из СНиП определяем норму освещённости помещения.
Рассчитываем площадь помещения (S):
S = a * b
где:
a – длина помещения;
b – ширина помещения.
Рассчитываем индекс помещения (Ф):
Ф = S / (( h1 – h2 ) * ( a + b ))
где:
h1 – высота от пола до потолка;
h2 – высота от рабочего места до потолка.
Рассчитываем количество осветительных приборов (N):
N = ( E * S * 100 * Кз ) / ( У * p * Fi )
где:
E – освещённость помещения;
S – площадь помещения;
Кз – коэффициент запаса;
У – коэффициент использования ламп;
p – количество ламп;
Fi – поток света одной лампы.
Необходимый уровень освещения в разных комнатах
Пример расчёта 2
Дано: жилая комната размером 9 на 6 метров с потолком высотой 3.2 метра. Осветительными приборами были выбраны четыре люминесцентные лампы по 18 Вт каждая. Расстояние от рабочей поверхности до пола 0.8 метра, коэффициент запаса – 1.25, коэффициент отражения пола равен 10, стен – 30, потолка – 50.
Производим расчёт площади:
S = 9 * 6 = 54 кв. м
Далее узнаём индекс помещения:
Ф = 54 / (( 3.2 – 0.8 ) * ( 6 + 9 ) = 1.5
Коэффициент использования ламп в жилых комнатах – У – равен 51.
Производим дальнейшие, окончательные расчёты:
N = ( 300 * 54 * 100 * 1.25 ) / ( 51 * 4 * 1150 ) = 8.63
Всегда округляем в большее число – получаем 9. Это и есть необходимое для правильной организации освещения количество ламп.
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:
| Мощность лампы накаливания, Вт | Световой поток, лм |
|---|---|
| 20 | 250 |
| 40 | 400 |
| 60 | 700 |
| 75 | 900 |
| 100 | 1200 |
| 150 | 1800 |
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.
Способы расчёта
Их можно выделить два:
- По электрической мощности (в Ваттах).
- По световой (в Люменах).
Для каждого варианта предусмотрены свои нормы, формулы и единицы измерения. Оба имеют свои достоинства и недостатки. Рассмотрим их более детально.
Считаем в Ваттах
Этот способ рассчитать освещённость помещения самый простой, привычный, но не самый точный. Для его применения необходимы следующие данные:
- площадь комнаты;
- требуемая мощность на квадратный метр.
Площадь находим по простой школьной формуле S=a*b. Далее, берём данные о необходимом количестве Ватт на 1 м2 — в среднем это 20 Вт — и множим на площадь. Математически это будет выглядеть так: P=S*p, где P — общая мощность, p — номинальная для 1 м2. Теперь можно высчитать количество лампочек в помещении. Просто делим общую мощность на этот же показатель для одной лампы. То есть, если вы хотите осветить помещение, которое требует в общем 300 Вт с помощью лампочек в 75 Вт, то: 300/75=4 — именно столько источников света вам понадобится.
Рациональное использование источников освещённости позволит улучшить атмосферу в помещении
Следует отметить, что норма 20 Вт — очень приблизительна. И чтобы повысить точность, желательно использовать отдельные показатели по каждому типу помещения:
- гостиная — 10–35 Вт;
- кухня — 12–40 Вт;
- ванная комната — 10–30 Вт;
- спальня — 10–20 Вт.
Все данные о мощностях мы умышленно привели для обычных ламп накаливания, как самых распространённых в наших краях. Производители более дорогих и в то же время экономичных видов зачастую указывают на упаковке какой по мощности лампе накаливания соответствует этот экземпляр.
Считаем в Люменах
Этот способ, с одной стороны, более точный, с другой — менее привычный. Хотя, если разобраться в единицах измерения, то ничего сложного в нём нет. Сложность заключается в том, что большинство из нас ассоциирует всё связанное с освещением с Ваттами. Но на самом деле эта единица измерения показывает лишь сколько ваша лампа потребляет электрической энергии. А сколько она при этом даёт света, её световой поток, измеряется в Люменах (Лм). В свою очередь, освещённость помещения измеряется уже в Люксах (Лк). 1 Лк равен 1 Лм на 1 м2. Объясняем проще. Если с помощью светового потока в 1 Лм осветить поверхность площадью в 1 м2 — такая освещённость будет равна 1 Лк.
Дальше действуем по тому же алгоритму. Берём общую площадь, множим её на необходимую освещённость для 1 квадратного метра и получаем мощность светового потока, которая нужна для освещения всего помещения. Формула почти такая же, как и раньше: P=S*E. Где S по-прежнему площадь, P — общая мощность (теперь в Лм), а E — освещённость 1 м2 в Лк.
Помните об эффективности каждого источника освещения
Чтобы воплотить эту формулу в жизнь понадобятся нормы по освещённости того или иного типа помещения. По разным нормативным документам они составляют:
- гостиная — 100–200 Лк;
- кухня 150–300 Лк;
- ванная комната — 50–200 Лк;
- спальня — 100–200 Лк.
Осталось произвести расчёт количества светильников. Для этого общую мощность (P) делим на световой поток от одного источника (F) — n=P/F. Здесь тоже потребуются определённые цифры. А именно световая мощность разных видов ламп. Почти всегда эти сведения можно найти на упаковке. Но на всякий случай основные из них приведём и здесь:
| Тип лампы | Потребляемая мощность (Вт) | Мощность светового потока (Лм) |
| Лампа накаливания | 15 25 40 60 75 100 | 90 230 430 730 960 1380 |
| Галогенная лампа 12 В | 20 35 50 75 | 340 670 1040 1280 |
| Галогенная лампа 220 В | 100 150 200 300 400 500 | 1650 2600 3200 5000 6700 9500 |
| Светодиодная лампа | 2–3 4–5 8–10 10–12 12–15 18–20 25–30 | 250 400 700 900 1200 1800 2500 |
| Люминесцентная лампа | 4 6 8 13 15 16 18 36 58 | 120 240 450 950 950 1250 1350 3350 5200 |
Подставив данные из таблицы в формулу над ней, вы сможете рассчитать количество источников света при использовании разных типов ламп.
Как мы и говорили, если внимательно отнестись к единицам измерения и не путать Люмены и Люксы — сам расчёт ничего сложного собой не представляет. При достаточном уровне ответственности и внимания произвести его сможет каждый. Но если эта информация вас немного озадачила — можем предложить произвести подсчёт онлайн. Для этого используйте специальный калькулятор освещённости помещения.
Световой поток и яркость – не одно и то же
Обращаясь к определению яркости L, измеряемой в канделах на квадратный метр (Кн/м²), видно, что это количество отражённого поверхностью света.
Таблица мощности энергосберегающих ламп
Яркость источника – это соотношение силы его свечения и величины этой силы, приходящейся на единицу площади поверхности источника, которую видит глаз. Сила света измеряется в канделах, потому яркость обозначается буквой L и измеряется в Кн/м².
Если наблюдать издалека два источника света, имеющих разную площадь поверхности, но с одинаковой силой света, то меньшая поверхность будет выглядеть ярче. Увеличение угла, под которым смотрят на световой источник, уменьшает воспринимаемую глазом яркость. Яркость максимальна, когда плоскость, в которой лежит излучатель, перпендикулярна глазу.
Величина яркости изменяется от вида поверхности:
- светоотражающая поверхность увеличивает яркость;
- светопоглощающая или рассеивающая поверхность уменьшают значение L.
Важно! Световые потоки – это вся энергия излучения источника, яркость – только та доля, которая поступает в глаз или на предмет. В частности, оптический проектор в своих технических характеристиках имеет обозначение не яркости, а величины СП
Оптический проектор
Параметры, определяющие показатель светового потока и его расчет
Луч состоит из потока частичек – фотонов. Когда эти частички попадают человеку в глаза, возникают определенные зрительные ощущения. Чем больше фотонов попало на сетчатку глаза в определенный промежуток времени, тем более освещенным кажется нам предмет. Таким образом, лампы испускают световой поток из фотонов, которые, попадая в глаза, позволяют нам хорошо видеть предметы перед собой.
Глаз человека реагирует на количество попадающих на него фотонов
К сожалению, чем дольше лампочка используется, тем меньшую яркость она сможет давать. Ухудшить показатель освещенности может также сама лампа, ведь часто потери зависят от качества материала лампы. Самые большие потери светового потока наблюдаются у газоразрядных источников, у люминесцентных ламп эти потери могут составлять 20–30%, у ламп накаливания – 10–15%. Светодиодные лампы обладают наибольшей светоотдачей – световые потери составляют менее 5%.
Чтобы перевести в люмены световой поток лампы, используйте средние значения светоотдачи:
- для диодных изделий умножьте мощность на 80–90 лм/вт для лампочек с матовой колбой и получите светопоток;
- для диодных филаментных (прозрачные изделия с желтыми полосками) умножайте энергопотребление на 100 лм/вт;
- люминесцентные энергосберегающие лампы умножайте на 60 лм/вт;
- для лампы ДНаТ это значение будет 66 лм/вт для 70W; 74 лм/вт для 100W, 150W, 250W; 88 лм/вт у 400W;
- для дуговой ртутной лампы множитель будет 58 лм/вт;
- лампа накаливания мощностью 100 Вт дает поток примерно 1 200 люмен. Если мощность уменьшить до 40 Вт, поток достигнет 400 лм. А вот лампочка в 60 ватт имеет показатель около 800 лм.
Если необходимо точно определить световой поток, понадобится прибор люксометр. С его помощью можно вычислить, какой световой поток будет в выбранных точках помещения по известной методике.
Люксометр
Один люкс соответствует определенному световому потоку, попадающему на освещаемую поверхность площадью в один квадратный метр. Определить приблизительное значение светового потока, создаваемое определенным источником, можно, воспользовавшись формулой:
Ф = Е х S,
где S – это площадь всех поверхностей исследуемого вами помещения (в кв. метрах), а Е – это освещенность (в люксах).
Так если площадь поверхности 75 кв. метров, а освещенность 40 люкс, световой поток равен 3 000 люмен. Для точного расчета светового потока придется учитывать множество других пространственных факторов.
https://youtube.com/watch?v=qrLnsb3Lyy8
Если вы правильно, по всем параметрам подберете светодиодную лампу, при соблюдении всех требований завода-изготовителя она гарантированно прослужит долгие годы. В настоящее время наименее энергозатратные и обеспечивающие наибольшую освещенность изделия стоят недешево, но со временем они станут доступны всем потребителям.
Определяющие формулы
Если имеется монохроматическое излучение с длиной волны λ {\displaystyle \lambda } , поток излучения которого равен Φ e ( λ ) {\displaystyle \Phi _{e}(\lambda )} , то в соответствии с определением световой поток такого излучения Φ v ( λ ) {\displaystyle \Phi _{v}(\lambda )} выражается равенством:
Φ v ( λ ) = K m ⋅ V ( λ ) ⋅ Φ e ( λ ) . {\displaystyle \Phi _{v}(\lambda )=K_{m}\cdot V(\lambda )\cdot \Phi _{e}(\lambda ).}
где V ( λ ) {\displaystyle V(\lambda )} — относительная спектральная световая эффективность монохроматического излучения, имеющая смысл нормированной в максимуме на единицу чувствительности среднего человеческого глаза при дневном зрении, а K m {\displaystyle K_{m}} — коэффициент, величина которого определяется используемой системой единиц. В системе СИ этот коэффициент равен 683 лм/Вт.
Световой поток излучения с дискретным (линейчатым) спектром получается суммированием вкладов всех линий, составляющих спектр излучения:
Φ v ( λ ) = K m ∑ i = 1 N V ( λ i ) ⋅ Φ e ( λ i ) , {\displaystyle \Phi _{v}(\lambda )=K_{m}\sum _{i=1}^{N}V(\lambda _{i})\cdot \Phi _{e}(\lambda _{i}),}
где λ i {\displaystyle \lambda _{i}} — длина волны линии с номером «i
», аN — общее количество линий.
В случае немонохроматического излучения с непрерывным (сплошным) спектром малую часть всего излучения, занимающую узкий спектральный диапазон d ( λ ) {\displaystyle d(\lambda )} , можно рассматривать как монохроматическое с потоком излучения d Φ e ( λ ) {\displaystyle d\Phi _{e}(\lambda )} и световым потоком d Φ v ( λ ) {\displaystyle d\Phi _{v}(\lambda )} . Тогда для связи между ними будет выполняться
d Φ v ( λ ) = K m ⋅ V ( λ ) ⋅ d Φ e ( λ ) . {\displaystyle d\Phi _{v}(\lambda )=K_{m}\cdot V(\lambda )\cdot d\Phi _{e}(\lambda ).}
Интегрируя данное равенство в пределах видимого диапазона длин волн (то есть от 380 до 780 ), получаем выражение для светового потока всего рассматриваемого излучения:
Φ v = K m ⋅ ∫ 380 n m 780 n m V ( λ ) ⋅ d Φ e ( λ ) . {\displaystyle \Phi _{v}=K_{m}\cdot \int \limits _{380~nm}^{780~nm}V(\lambda )\cdot d\Phi _{e}(\lambda ).}
Если использовать спектральную плотность потока излучения Φ e , λ {\displaystyle \Phi _{e,\lambda }} , характеризующую распределение энергии излучения по спектру и определяемую как d Φ e ( λ ) d λ {\displaystyle {\frac {d\Phi _{e}(\lambda )}{d\lambda }}} , то выражение для светового потока приобретает вид:
Φ v = K m ⋅ ∫ 380 n m 780 n m V ( λ ) ⋅ Φ e , λ ⋅ d λ . {\displaystyle \Phi _{v}=K_{m}\cdot \int \limits _{380~nm}^{780~nm}V(\lambda )\cdot \Phi _{e,\lambda }\cdot d\lambda .}
Интегрирующий сферический фотометр (Шар Ульбрихта)
Сколько люменов в светодиодной лампочке
Характеристика световой мощности – вот что такое люмен. Перед тем, как открыть упаковку светодиодной лампочки, стоит поинтересоваться этой величиной, указанной на ней.
Внимание! Светоотдача прибора напрямую влияет на светопоток. Она показывает, насколько эффективно светодиоды, входящие в конструкцию прибора, преобразуют электрическую энергию в световую
Отдача света источником характеризуется отношением Лм/Вт и обозначается буквой Ƞ. Её формула:
Ƞ = Ф/P, где P – мощность, (Вт).
На основании этого можно найти, сколько люмен в светодиодной лампочке. К примеру, качественная 15-ваттная светодиодная лампа, с матовым колпаком, имеет Ƞ = 55,7 Лм/Вт. Если выразить Ф из формулы, получится:
Ф = Ƞ* P = 55,7*15 = 835,5 Лм.
Принцип работы и основные характеристики
Производство LED светильников можно разделить на три этапа:
- выращивание кристалла при помощи метода металлоорганической эпитаксии;
- создание чипа методом планарной обработки пленок;
- сортировка чипов с помощью бинирования;
- сборка всех частей светодиода.
Принцип функционирования LED лампы
Принцип работы светодиода можно описать как взаимодействие двух противоположно заряженных полупроводников, создающих p-n-переход (контакт электронов). В процессе взаимообмена электронами на его границе создается световое излучение.
Основные характеристики, позволяющие оценить качество светодиодного светильника:
- мощность (количественное измерение потребляемой электроэнергии);
- цветовая температура (цвет света, испускаемого элементом);
- световой поток (количество производимого света).
Алгоритм расчета освещенности
С общими понятиями разобрались, теперь можно приступить к расчету нашей условной кухни.
Предположим у нас кухня общей площадью 12 м2, разделенная на условные 3 зоны:
— зона отдыха (бирюзовый цвет)
— общая зона (оранжевый цвет)
— рабочая зона (розовый цвет)
Будем на всей кухне применять светодиодное освещение. По центру установим общий светильник, а по потолку разместим точечные светильники. Над рабочей зоной, по желанию, можно смонтировать светодиодную ленту. Как дополнительное освещение она подходит идеально.
В целом для рабочей зоны отдельное освещение не является обязательным условием, но так намного удобней работать, поскольку стоящий около столешницы загораживает сам себе основной свет с потолка. К тому же дизайн интерьера от такого решения только выиграет.
Применяя светильники потолочные светодиодные, можно не только избавиться от слишком мощных лампочек на основной люстре по центру, но и распределить свет по всей площади равномерно. Такой параметр тоже учитывается в профессиональных расчетах, поэтому, распределив поток света равномерно, мы этот параметр можем упустить.
Согласно нашей выписке со СНиП, норма освещенности кухни 150 Люкс на 1 м2.
Общая площадь: 12 м2.
Высчитываем: 150 Лк * 12 м2 = 1800 Лк
Следовательно, для освещения указанной площади необходимо добиться освещенности равной 1800 люксов.
Зная, что 1лк = 1лм и ориентируясь на приведенные выше значения, рассчитаем нужную суммарную мощность всех светодиодных ламп.
1 Ватт дает освещения: 3440/40 = 86 лм = 86 лк.
Следовательно, мощность всех ламп для 12 м2 составляет: 1800 лк/86 лк = 20,93 Вт
Округляем в пользу большего значения и накидываем еще 3 Вт для компенсации поглощения света стенами и отбивание от поверхностей 20,93+ 3 = 23,93 Вт, окончательно нужно принять 24 Вт.
Теперь размещаем светильники по потолку. Ставим над зоной отдыха 2 точечных светильника по 4 Вт. Для указанных на схеме 3,0 м2 этого вполне достаточно. Один основной светодиодный светильник мощностью 9 Вт по центру. Он будет оснащен матовым плафоном, поэтому цифру немного увеличим, чтоб компенсировать потерю света. Еще размещаем 2 точечных светильника между рабочей зоной и основным плафоном. По 4 Вт каждый.
Подведем итог наших основных расчетов.
Для полного, равномерного и качественного освещения, нужно применить 25 Вт светодиодной подсветки для кухни площадью 12 м2.
Светодиодная лента как дополнительное освещение
По желанию для рабочей зоны можно применить диодную ленту. Для декоративного эффекта и усиления локального освещения она подходит идеально. В магазине выбрали ленту, например, SMD3528. Как правило, она продается мотками по 5 метров и потребляет 4,8 Вт на один свой метр длины. Допустим, мы приняли длину 3 метра. Отрезаем лишнее и устанавливаем ленту над рабочей зоной.
Мощность нашей ленты составляет: 4,8 Вт*3м = 14,4 Вт. Нужное для ленты напряжение составляет 12 В, поэтому применение ленты подразумевает установку блока питания. Трансформаторы создают дополнительные неудобства в покупке и монтаже конструкции, но если учесть ее еще на стадии проектировки, то проблем возникнуть не должно.
Мощность блока питания принимаем на 20% больше расчетной, для запаса: 14,4+20%=17,28 Вт. Зная мощность, блок выбирается по каталогу с числом приближенным найденному. Но не меньше!
В итоге мы имеем кухню со следующей схемой размещения светильников и мощностей.
Пользуясь предоставленным алгоритмом и основными показателями о нормах и параметрах, можно рассчитать своими руками освещение для любой комнаты. Не стоит тратить дополнительные деньги на заказ проекта освещения и на неэффективное его применение.
Видео на тему «как определить качественную светодиодную лампу»:
Метод расчета равномерного освещения
Существует такое понятие, как коэффициент использования светопотока. Его применяют для расчета равномерного освещения горизонтальных плоскостей поверхности внутри помещения. Данный метод позволяет рассчитать коэффициент освещенности каждой комнаты отдельно. Он основан на светоотражении разных материалов отделки. Основными отражателями света являются стены, потолок и пол. Второстепенными отражателями, влияющими на коэффициент, являются мебель, оборудование и другие объекты, находящиеся в помещении
На коэффициент светоотражения надо обратить особое внимание, потому что его светопоток может иметь одинаковую мощность с прямым потоком света, идущего от прибора освещения. Если этому не уделить внимание, рассчитывая коэффициент для конкретного помещения, световой фон может быть нарушен
Чтобы правильно рассчитать коэффициент светопотока любых ламп, используется таблица с процентным показанием отражения света от поверхности разных цветов. Чем темнее поверхность, тем слабее отражаемый светопоток и меньше коэффициент.
При расчете принимаются во внимание нормы рекомендуемых уровней освещения, указанных в таблице
Коэффициент светопотока позволяет определить другие параметры светильников с любым источником света, будь то светодиодная или обычная лампа накаливания:
- рассчитать общую мощность используемых ламп для достижения требуемой нормы освещенности, с учетом предварительного определения месторасположения осветительных приборов, их количества и моделей;
- рассчитать месторасположение, а также количество приборов освещения, зависящее от моделей светильников и мощности используемых источников света.
Существуют другие способы расчета освещения, например, по удельной мощности и точечному методу. Они требуют использования формул, номограмм, таблиц и специальных графиков. Такое определение коэффициента является трудоемким, но считается более точным.
https://youtube.com/watch?v=_iD5pCfCxl0
Калькулятор люмены в канделы и канделы в люмены
См. также: Оценка максимума эффективности белого света
Лю́мен (обозначение: лм, lm) — единица измерения светового потока в СИ.
Количество люмен указывает, сколько света испускает лампа во всех направлениях. Чем больше число люмен, тем больше света.
Один люмен равен световому потоку, испускаемому точечным изотропным источником, c силой света, равной одной канделе, в телесный угол величиной в один стерадиан (1 лм = 1 кд × ср). Полный световой поток, создаваемый изотропным источником, с силой света одна кандела, равен 4π люменам.
Канде́ла (обозначение: кд, cd) — единица измерения силы света в СИ (от латинского candela, свеча).
Количество кандел указывает, сколько света испускает лампа в одном направлении, в котором она светит наиболее интенсивно.
Одна кандела — сила света в данном направлении от источника монохроматического излучения с частотой 540*1012 Гц, (555 нм, зеленый цвет) имеющего интенсивность излучения в этом направлении равную 1 / 683 Вт в телесном угле равном одному стерадиану.
Калькулятор для перевода люмен в канделы
Пересчет ведется по формуле: Fv=I*2π(1-cos(α)), где Fv — световой поток Iv — сила света α — угол половинной яркости Для расчета введите угол и силу света (световой поток). Учтите, результаты расчета зависят от оптических параметров светодиода и дают ориентировочный результат!
| Канделы в люмен | Люмен в канделы | ||
| Сила света, мкд | Угол половинной яркости | Cветовой поток, млм | Угол половинной яркости |
| Световой поток, млм: | Сила света, мкд: |
Световой поток типовых источников света
Приведены сравнительные параметры некоторых источников света, значения приблизительные, только для сравнительной оценки.
| Тип источника света | Световой поток (люмен) | Сила света (кандел) | лм/ватт |
| Лампа накаливания 40 Вт | 415 | 35 | 10 |
| Лампа накаливания 100 Вт | 1550 | 1300 | 15 |
| Люминесцентная лампа 40 Вт | 2500 | 2200 | 60 |
| Газоразрядная лампа 35 Вт (ксенон с учетом оптики фары) | 3000 | 15000 | 90 |
| Светодиод Cree XLamp XP-L 6 Вт | 1226 | 550 | 200 |
Мощность излучения, взаимосвязь энергии света (Ватты) и светового потока (люмен)
Важным параметром для оценки энергоэффективности светодиодного излучателя считается соотношение между излучаемой мощностью и мощностью, выделяемой в виде тепла.
Излучаемый светодиодом свет, как известно, обладает определенной энергией и энергия света зависит от длины волны. Однако сила света не пропорциональна энергии светового излучения, а зависит от чувствительности человеческого глаза. Иначе говоря, сила света — это мощность светового излучения, которое доступно для восприятия человеческим глазом. Чтобы пересчитать излучаемую энергию (Ватты) в световой поток (люмены), нужно знать длину волны излучения и кривую чувствительности человеческого глаза. Нетрудно догадаться, что для монохромного излучения эта задача решается легко, а для светодиода белого цвета, необходимо еще знать спектр его излучения и выполнить довольно сложное интегрирование.
| Цвет излучения | Формула пересчета светового потока в энергию излучения | Опт. мощность при Fv = 100 люмен, Вт | Сила света при P = 1 Вт, лм |
| зеленый 555 нм | Р = Fv/683 Вт/лм | 0.15 | 683 |
| красный 650 нм | Р= Fv/68,3 Вт/лм | 1.46 | 68.3 |
| красный 625 нм | Р= Fv/222 Вт/лм | 0.45 | 222 |
| синий 465 нм | Р= Fv/68,3 Вт/лм | 1.46 | 68.3 |
| белый | Р= Fv/243 Вт/лм | 0.41 | 243 |
Можно оценить, что белый светодиод мощностью 1 Вт с эффективностью 100 лм/Вт излучает в виде света 0,4 Вт и 0,6 Вт рассеивает в виде тепла, а лампа накаливания из потребляемых 100 Вт излучает в видимой области спектра только 6 Вт (0,06 Вт на 1 Вт).
Энергия, потребляемая источником света от сети питания, не полностью преобразуется в излучение. Особенно это актуально для светодиодных ламп. Кроме потерь энергии в самом светодиоде, мощность теряется в преобразователе питания, часть света задерживается оптикой — отражателями, рассеивателями, линзами. При использовании светодиода с эффективностью 100 lm/Вт, эффективность лампы редко достигает 80 lm/Вт, а для наиболее распространённых изделий бывает 60-70 lm/Вт. В итоге, современные лампы массового производства примерно в 10 раз эффективнее лампы накаливания.
Большие люминесцентные лампочки
К большим относятся люминесцентные трубки длиной 47см и 120см от потолочных и настенных светильников. Обозначаются T5 и T8, цоколь у них G13, G23. Наиболее популярны на 18 вт и 36 вт
При замене на светодиодные трубки учитывайте, что у них может быть матовый рассеиватель. Изготовитель запросто может указать светопоток без этого рассеивателя, на котором теряется 10-20%. Влияет и количество слоёв люминофора на стенках, от него зависит цветовая температура.
Таблица для простых
| Люминесцентные | LED аналог, Ватт | Люмены |
| 10 вт | 5 | 400 |
| 15 вт | 8 | 700 |
| 16 вт | 9 | 800 |
| 18 вт | 11 | 900 |
| 23 вт | 15 | 1350 |
| 30 вт | 20 | 1800 |
| 36 вт | 23 | 2150 |
| 38 вт | 25 | 2300 |
| 58вт | 35 | 3350 |
| Информация получена с официального сайта Osram для серии Стандарт |
Кроме недорогих бюджетных моделей производятся и дорогие улучшенные. Цена отличается значительно, но это окупается повышенной светоотдачей, которая больше на 50%. Светоотдача улучшенных моделей на 58вт получается, как у светодиодов, 90 лм/вт. Недостатком является высокое реактивное потребление энергии, которое зависит от показателя «коэффициент мощности».
Таблица для улучшенных
| Люминесцентные | LED аналог, Ватт | Люмены |
| 10 вт | 7 | 650 |
| 15 вт | 10 | 950 |
| 16 вт | 14 | 1250 |
| 18 вт | 15 | 1350 |
| 23 вт | 20 | 1900 |
| 30 вт | 25 | 2400 |
| 36 вт | 35 | 3350 |
| 38 вт | 35 | 3300 |
| 58 вт | 55 | 5200 |
| Информация получена с официального сайта Osram для серии Стандарт |
Срок службы обычных 15-20 тыс. часов, но есть модели со сроком работы в 75.000 – 90.000 часов, например из серии Osram LUMILUX XXT T8.
Для потолочных светильников Армстронг обычно указывают потребление энергии и световой поток, например 36W и 2800лм. Производитель умалчивает, что 2800лм это светопоток ламп без самого светильника. Ведь в нём одна сторона трубки светит в корпус, другая в помещение. Чтобы свет на стенке не терялся, ставят отражатель. Но он расположен близко к трубке, поэтому корпус трубки затеняет часть отраженного света от 15 до 20%. Поэтому реальное количество люмен для светильника Армстронг ниже, вместо 2800лм будет только 2200лм.
У светодиодных трубок T5 T8 такой проблемы нет, отражатель не требуется. Светодиоды установлены с одной стороны и светят только в сторону помещения.
Норма освещенности жилого помещения
Освещенность помещений разного назначения неодинакова и может различаться на порядок. Количество люмен на квадратный метр по типам жилых помещений таково:
- кабинет, библиотека, мастерская — 300;
- детская комната — 200;
- кухня, спальня — 150;
- баня, сауна, бассейн — 100;
- гардероб, коридор — 75;
- холл, коридор, ванная, санузел — 50;
- лестница, подвал, чердак — 20.
Расчет освещенности для помещений
Для определения освещенности помещения необходимо знать следующие параметры:
- Е — нормативное значение освещенности (сколько люменов нужно на 1 м²).
- S — площадь помещения.
- k — коэффициент высоты:
- k = 1 при высоте потолка 2.5 — 2.7 м;
- k = 1.2 при высоте потолка 2.7 — 3.0 м;
- k = 1.5 при высоте потолка 3.0 — 3.5 м;
- k = 2 при высоте потолка 3.5 — 4.5 м;
Формула для расчета простая:
Ф = E•S•k.
Зная освещенность, можно подобрать требуемый световой поток и мощность осветительных ламп с учетом их различий по технологиям производства и принципу работы. Следует учитывать особенность зрения человека, для которого источники света с синеватым оттенком (начиная с цветовой температуры 4700К и выше) кажутся менее яркими.
Освещение жилого помещения
Освещение в доме, имеет важное значение, как и интерьер. В первую очередь, разделяют всё пространство на области, которые отличаются не только по габаритам, но и по функциональности
А именно:
- Прихожая – её расположение подразумевает отсутствие естественного освещения, поэтому в прихожей создают искусственное. Для этого применяют осветительные приборы направленного света с широкими углами рассеивания.
- Гостиная (холл) – помещение с множеством функций. Поэтому и освещением добиваются максимальной функциональности, комбинируя общее с точечным.
- Кухня – область, имеющая отдельные рабочие зоны, в которых к общему, добавляют точечную подсветку.
- Спальня – предназначена непосредственно для отдыха и сна. Для спален подбирают мягкие и тёплые тона искусственного света. Так же, для них имеет смысл регулировка интенсивности освещения.
- Санузел – как и в предыдущих случаях, к основному добавляют локальное освещение.
Нормы освещенности для определенного помещения можно найти в специальной таблице, которая есть в интернете
Правильное освещение в квартире поможет, не только подчеркнуть или выделить определённую область, но и стереть визуальные границы.
Методы расчета
Вычислить требуемый и достаточный световой поток удастся одним из трех методов:
- Удельной мощности. Используется для оценивания общего освещения. Для просчета полной мощности требуется перемножить нормативные данные (удельную мощность) на площадь комнаты. Чтобы верно определить нормативный показатель необходимо учитывать: тип ламп, предназначение помещения, распределение ламп на стене и потолке. При этом после расчетов определяется удобная и комфортная для человека конфигурация и условия освещенности.
- Коэффициента применения. Для начала определяется расположение источников света с оглядкой на конфигурацию помещения и возможность отражения или поглощения света. По формуле предусматривается умножение норматива освещенности на площадь комнаты на коэффициент запаса и на коэффициент min освещенности. Все это разделить на перемноженные между собой количество светильников и коэффициент использования светового потока.
- Точечный. Данный метод считается подходящим для любого помещения, может использоваться, для просчета источников света на улице. Для получения результатов осуществляется оценка освещенности в отдельных точках, на которые попадает свет. При этом осветительные приборы могут размещаться как угодно. Оценка проводится в ключевых для пользователя точках. Особенно актуальная такая методика в комнатах, где на стенах темная отделка и сложный по конфигурации потолок.
Эти методы в реализации не очень сложные, но все же есть способ значительно проще, представлен он ниже.
