При ремонте квартиры к вопросам расчёта освещения обычно относятся без особой ответственности, и устанавливают светильники, как хочется, прикидывая яркость света "на глаз". Однако освещение это важная часть любой стройки, как с дизайнерской, так и с инженерной точки зрения. Более того, существуют государственные документы, нормирующие эти вопрос, как например, СНИП 23-05-95 "Естественное и искусственное освещение".

В этой статье пойдет речь о том, как рассчитать светодиодное освещение для дома. Хотя расчеты для производственных и других типов помещений, а также с применением других типов источников света, в общем аналогичны.

Освещенность и световой поток

Целью расчётов и проектирования освещения является достижение нормированной освещенности для определённого помещения. Для каждого помещения есть свой норматив освещенности. Её можно вычислить исходя из класса зрительной работы, то есть из того как много и с деталями какой величины вы будете работать, какой цвет фона на котором располагается деталь, цвет самой детали и другие факторы.

Обычно это пугает людей далёких от темы, но не переживайте мы не будем углубляться в такие дебри. Есть таблицы с усредненными, типовыми значениями освещенности для, каждого из типов помещений, поэтому можно ими воспользоваться, ниже приведена одна из таких таблиц.

Но знать необходимую освещенность недостаточно.

Во-первых, освещенность это величина светового потока на 1 кв. м. освещаемой площади. Она измеряется в Люксах (Лк). Есть и закон обратных квадратов, который гласит, что при удалении источника света на определённое расстояние освещенность освещаемой поверхности снижается в квадрат раз. Т.е. если настольную лампу поднять над столом на высоту 2 метра, то освещенность стола снизится в 2 в квадрате раза или в четыре раза.

где E - освещенность, Ф - световой поток, S освещаемая площадь.

Во-вторых, в технической документации или на упаковках источников света (ламп, светильников) указывают величину в Люменах (Лм) - так измеряют световой поток.

Типы, схемы освещения

Освещение может быть искусственным и естественным. Если на естественное освещение мы слабо можем влиять, то на искусственное - легко. В свою очередь, искусственное делят на три типа, иногда говорят три схемы освещения:

1. Общее. Когда нормированная освещенность на высоте рабочей поверхности достигается по площади всего помещения. Преимуществом этого типа является то, что вы получаете яркий свет во всей комнате, в некоторых случаях это же может являться и недостатком.

К недостаткам относят высокую первоначальную стоимость, ведь светильники и лампы такой мощности и в таких (в зависимости от площади) количествах нужно для начала купить, обслуживание (любые лампы рано или поздно сгорают и их нужно менять), а также энергопотребление мощной системы освещения.

2. Местное. Здесь нормированная освещенность достигается только по площади рабочей поверхности.

3. Комбинированное. Такой компромисс, когда рабочие поверхности освещаются местными светильниками, типа брат, настольных ламп и прочего, а проходы, остальное пространств комнаты освещается в разы слабее потолочными светильниками (люстрами, если говорить о жилой комнате).

Расчёт освещенности

Точность расчетов освещения, как обычно, зависит от их сложности, но в большинстве случаев можно пользоваться описанным ниже методом расчёт освещения по коэффициенту использования светового потока . Также стоит отметить, что на количество светильников влияет не только излучаемый ими световой поток, но и форма распределения света.

Если рассуждать просто, то парой направленных источников света вы не добьетесь равномерного освещения, в лучшем случае получите пару мощных пучков света и отраженный от стен рассеянный свет. А вот если светильники дают рассеянный примерно равномерный свет во все стороны, то добьетесь очень легко и равномерной освещенности.

Допустим, что мы рассчитываем освещение гостиной, из таблицы, приведённой в начале статьи видно, что нормированная освещенность должна быть 450 Лк. Для гостиной лучше использовать общую схему освещения, ведь локальные пересветы вряд ли добавят интерьеры красоты, а освещению функциональности.

Исходя из формулы:

Выразим необходимый световой поток:

А так также введем два коэффициента, один поправочный, связанный с высотой потолков, а второй тоже поправочный, но связанный с типом источников света.

Если высота потолков до 2.7 метров - то Кз1 = 1, если от 2.7 до 3 - то Кз1=1.2. Для светодиодных ламп Кз2=1.1-1.2, возьмем 1.2, этот коэффициент предусматривает снижение светового потока от светодиодных ламп в течение срока их эксплуатации.

Допустим, что наша гостиная следующих размеров - 3х4м с потолками высотой в 2.7 метра. Тогда:

Ф=450Лк*12кв.м*1*1.2 = 6480 Лм

То есть нам нужен такой источник света, чтобы обеспечить световой поток 5400 Лм. У в среднем светоотдача находится на уровне 80-120 Лм/Вт, возьмем усреднено 100 лм/Вт, тогда нам нужно 54 Вт светодиодного света.

С первого взгляда может показаться, что это много, но фактически вы можете добиться, установив 5 ламп на 12-14 Вт в люстру с пятью рожками. А ведь согласитесь, что в гостиной таких размеров, такая люстра отлично впишется, и будет создавать достаточное количество света.

Мы привели пример на первой попавшейся нам люстре. Однако для подбора количества светильников и количества ламп в них есть и другой, более технический метод.

Примем за N - количество светильников, n - количество ламп.

1. Если вы будете вешать готовые светильники, где лампы не заменяются, то нужно посмотреть документацию на него, или найти такой же в любом интернет магазине и посмотреть его световой поток, также это должно быть написано на упаковке. Для примера возьмем вот такие врезные светильники, их заявленная мощность 12Вт, а световой поток при этом 1000 Лм.

Тогда: N = Фобщее/Фсветильника

N = 6480/1000 = 6.48 светильников

Здесь лучше округлить в большую сторону, тогда нужно приобрести и установить 7 светодиодных светильников.

2. Если у вас уже есть люстра с несколькими рожками, например с пятью, то вы можете рассчитать, лампы, какой мощности нужно вкрутить в неё:

w = Фобщ/(кол-во рожков*100)

Фобщ - общий световой поток, который мы рассчитали выше - 6480, w - мощность лампы, 100 - это количество Лм/Вт выдаваемые светодиодами

W = 6480/5*100 =12.96

В принципе, мощность ламп совпала, выше мы примерно указали 12-14 Вт. Расчеты верны.

В приведенных расчетах мы не учитывали коэффициентов отражения, это приблизительные величины позволяющие оценить примерное количество света которое нужно для ламп. Я нарочно опустил эту информацию, исходя из того, что вряд ли кто-то будет так серьезно подходить к расчету освещения для дома, а выбрать светильник и лампы такой расчет поможет.

Автоматизация расчетов освещения

В 21 век, большую часть проектной работы автоматизировали, для ПК есть большое количество программного обеспечения. Его называют «системы автоматизированного проектирования» или сокращенно САПР.

И для освещения есть отличные решения, например, программа Dialux поможет рассчитать светодиодное и другие типы освещения, кроме того в ней есть примеры готовых проектов, сильной стороной этой программы является визуализация примерного итогового результата, если вам интересно, пишите в комментариях и мы сделаем подробный обзор этого ПО. В этом видео продемонстрирована работа в Dialux.

Для проверки расчетов можно использовать онлайн-калькулятор. Их множество в сети.

Кстати, наши расчеты оказались достаточно точны, и количество светильников совпало, я выбрал подобные светильники тем, что приведены в примере.

Постараюсь очень кратко и просто изложить метод ручного расчета освещения в помещениях, которому меня научили на курсе «Расчет освещения» школы светодизайна LiDS.

Какой должна быть освещенность
При планировании освещения, в первую очередь нужно определить соответствующую нормам целевую освещенность и посчитать общий световой поток, который должны давать светильники в помещении.
С нормативами определиться просто – либо ищем свой тип помещения в таблицах СанПиН 2.21/2.1.1/1278-03 «Гигиенические требования к естественному, искусственному и совмещенному освещению жилых и общественных зданий» и СП 52.13330.2011 «Естественное и искусственное освещение» , либо соглашаемся с основным требованием по освещенности жилых помещений – 150лк или офисных помещений с компьютерами – 400лк.

Грубая оценка необходимого светового потока
По умолчанию расчет освещенности делается в программе Dialux . Но результат хотя бы приблизительно нужно знать заранее, чтобы сверить данные с оценкой «на глазок».
Как написано даже в Википедии, средняя освещенность поверхности - это отношение падающего на нее светового потока к площади. Но в реальном помещении часть светового потока светильника рабочих плоскостей не достигает, пропадая на стенах. Освещенность в помещении – это отношение общего светового потока светильников к площади помещения с поправочным коэффициентом «η».

Долю света «η», который доходит до рабочих поверхностей, можно оценить на глазок. В самом общем приближении для некоего очень среднего помещения с какими-то там светильниками до рабочих поверхностей доходит примерно половина света, а значит для очень грубой оценки можно использовать коэффициент η = 0,5.
Например, в комнате площадью 20м 2 светильник со световым потоком 700лм (эквивалент лампы накаливания 60Вт) создаст освещенность Е = 0,5 × 700лм / 20м 2 = 18лк. А это значит, что для достижения норматива в 150лк, нужно F = 700лм × (150лк / 18лк) =5800лм, или эквивалент 8-ми лампочек накаливания по 60Вт!
(Полкиловатта ламп накаливания на небольшую комнату! Понятно, почему нормы освещенности для жилых помещений гораздо ниже, чем для учреждений, и почему учреждения уже давно никто лампами накаливания не освещает.)

Более точный метод ручного расчета
Но так как помещения бывают с разными стенами, разной формы, с высокими или низкими потолками, поправочный коэффициент не обязательно равен 0,5 и для каждого случая свой: на практике, от 0,1 до 0,9. При том, что разница между η = 0,3 и η = 0,6 уже означает разбег результатов в два раза.
Точное значение η нужно брать из таблиц коэффициента использования светового потока, разработанных еще в СССР. В полном виде с пояснениями таблицы привожу в отдельном документе . Здесь же воспользуемся выдержкой из таблиц для самого популярного случая. Для стандартного светлого помещения с коэффициентами отражения потолка стен и пола в 70%, 50%, 30%. И для смонтированных на потолок светильников, которые светят под себя и немного вбок (то есть имеют стандартную, так называемую, «косинусную» кривую силы света).

Табл. 1 Коэффициенты использования светового потока для потолочных светильников с косинусной диаграммой в комнате с коэффициентами отражения потолка, стен и пола – 70%, 50% и 30% соответственно.

В левой колонке таблицы указан индекс помещения, который считается по формуле:

, где S - площадь помещения в м 2 , A и B - длина и ширина помещения, h - расстояние между светильником и горизонтальной поверхностью, на которой рассчитываем освещенность.
Если нас интересует средняя освещенность рабочих поверхностей (стола) в комнате площадью 20м 2 со стенами 4м и 5м, и высоте подвеса светильника над столами 2м, индекс помещения будет равен i = 20м 2 / ((4м + 5м) × 2,0м) = 1,1. Удостоверившись, что помещение и лампы соответствуют указанным в подписи к таблице, получаем коэффициент использования светового потока – 46%. Множитель η = 0,46 очень близок к предположенному навскидку η = 0,5. Средняя освещенность рабочих поверхностей при общем световом потоке 700лм составит 16лк, а для достижения целевых 150лк, потребуется F = 700лм × (150лк / 16лк) = 6500лм.
Но если бы потолки в комнате были выше на полметра, а комната была не «светлым», а «стандартным» помещением с коэффициентами отражения потолка, стен и пола 50%, 30% и 10%, коэффициент использования светового потока η составил бы (см. расширенную версию таблицы) η = 0,23, и освещенность была бы ровно вдвое меньше!

Проверяем расчеты в диалюксе
Построим в диалюксе комнату 4 × 5м, высотой 2,8м, с высотой рабочих поверхностей 0,8м и теми же коэффициентами отражения, что и при ручном счете. И повесим 9шт мелких светильников с классической косинусной диаграммой по 720лм каждый (6480лм на круг).

Рис. 1 Взятый для примера светильник Philips BWG201 со световым потоком 720лм, и его классическое «косинусное» светораспределение

Получится ли у нас средняя освещенность рабочих поверхностей в 150лк, как мы оценили вручную? Да, результат расчета в Dialux – 143лк (см. рис2), а в пустой комнате без мебели и человеческой фигуры – 149лк. В светотехнике же значения, различающиеся менее чем на 10% считаются совпадающими.

Рис. 2 Результат расчета в диалюксе – средняя освещенность рабочей поверхности (при коэффициенте запаса 1,0) составила 143лк, что соответствует целевому значению 150лк.

Рис. 3 Красивые картинки, в которые верят люди.

Заключение:
На грубую оценку примитивным методом по формуле E = 0.5 × F / S потребуется 1 минута времени, на уточнение коэффициента использования по таблицам – еще 3 минуты, на проект в диалюксе после некоторого обучения – около 20 минут и еще 20 минут, если хочется «навести красоту». Диалюкс выдает очень красивые картинки (см. рис. 3), которые стоят потраченного труда, потому что в них верят люди. Но по соотношению эффективности и трудозатрат оценка освещенности врукопашную вне конкуренции. Ручной счет прост, надежен и эффективен как саперная лопатка, дает уверенность и понимание.

Правильное освещение в квартире - это залог не только комфорта и красоты вашего жилища, но и создание условий, не влияющих пагубно на ваше здоровье. Поэтому данному вопросу следует уделить пристальное внимание, что мы и постараемся сделать в этой статье.

Мы детально разберем вопросы: сколько и какого освещения нужно в каждой комнате, как правильно рассчитать освещение, выбрать лампы и грамотно выполнить схему освещения.

Для того чтобы создать правильную сеть освещения в комнате, доме или вообще в любом помещении, у нас должен быть детальный план расположения мебели, декоративных элементов и отдельных зон. Без всего этого создать именно правильное освещение нереально. Поэтому в наших дальнейших разъяснениях мы исходим из того, что вы имеете такой план.

Более подробно о расчете освещения узнайте из этого видео!

Выбор мощности светильников

Одним из основных критериев выбора правильного освещения, является правильный подбор светильников и мощности ламп. Для этого существует два основных метода расчетов – точечный метод и метод коэффициентов использования. Первый из них больше предназначен для расчета местного освещения в отдельной точке, а второй больше подходит для расчета общего освещения.

Оба эти метода мы уже разбирали на страницах нашего сайта. Они содержат множество параметров, коэффициентов, и требуют для расчета специфических знаний. Поэтому в нашей статье мы рассмотрим другой пример расчета, который хоть и не является таким уж точным, но дает достаточно правильные результаты.

• Итак, проект освещения квартиры начинается с выбора количества и мощности ламп. Для этого нам необходимо знать площадь помещения, и необходимую освещённость в каждой отдельной комнате. И если с площадью помещения все более или менее понятно, то с нормами освещения давайте разберемся отдельно.

• Нормы освещения устанавливает СНиП 2-4-79. Согласно нему, минимальная освещенность в жилых комнатах должна составлять 150лк. Для коридоров, ванных комнат и уборных этот норматив ниже, и составляет всего 50лк.
• Но в нормативном документе указаны именно минимальные требования. Даже сам документ имеет массу оговорок по этому поводу, в котором рекомендует для людей старше 45 лет, для детей, а также в некоторых других случаях, увеличивать эту норму.
• И даже во всех официальных расчетах, этот норматив увеличивают на 20 – 30% — за счет коэффициентов загрязнения светильников, коэффициентов запаса и других переменных.

• Исходя из этого, если вам нужен мягкий свет, то мы рекомендуем создавать сеть освещения до 150лк. Ярким считается свет в 300лк. И очень ярким — свет в 500лк.
• Имея необходимые данные по освещенности и площади комнаты, мы можем рассчитать необходимый световой поток ламп. Для этого достаточно освещенность умножить на площадь помещения. В итоге, если мы имеем помещение в 9м 2, и создаем яркое освещение в 300лк, то получим необходимый световой поток в 2700лм.

• Теперь нам необходимо выбрать необходимое количество ламп. Каждая лампа имеет информацию, какой световой поток она обеспечивает. Например, обычная 100Вт лампочка обеспечивает световой поток в 1350лм. То есть, для данного помещения нам потребуется 2-3 таких лампы.

Обратите внимание! Учитывая, что мы расчет ведем не по минимальным параметрам, то при расчетах количества можно принимать как ближайшее большее, так и ближайшее меньшее количество ламп.

• Таким нехитрым расчетом мы можем достаточно точно определить необходимое нам количество ламп. Его конечно сложно назвать точным, но для упрощенных расчетов его вполне можно применять.

Расположение светильников

Итак, с количеством и мощностью светильников мы определились. Теперь необходимо создать план освещения квартиры. И здесь есть несколько вариантов.

• Одним из лучших в плане создания общего освещения, является равномерное расположение точечных светильников, дающих рассеянный свет по всей комнате. Это практически идеальный вариант, который при правильном подходе позволяет даже обыгрывать мебель, расположенную в неудачных местах.

• Вариант с люстрой так же вполне подходит для небольших по площади и примерно квадратных помещений. Если же помещение длинное или имеет большую площадь, то таких люстр может потребоваться несколько.

• Еще одним очень удачным вариантом, является так называемое отраженное освещение. Это когда свет от светильников направлен в потолок и отражаясь от него разливается по всей комнате. Этот вариант создает действительно равномерное освещение, которое наиболее близко к естественному, но цена такого варианта, конечно, выше. Да и мощность светильников должна быть немного больше в связи с потерями на отражение даже на самых лучших поверхностях.

• Но высота потолков далеко не всегда позволяет создать качественное верхнее освещение. В этом случае, вам придётся рассматривать вариант бокового освещения. Он является наименее предпочтительным, потому что дает огромное количество теней. Чтобы исключить их образование, вам придётся устанавливать как можно большее количество светильников на всех стенах. Причем каждый отдельный светильник желательно сделать как можно меньшей мощности, дабы он не «бил» по глазам.

• Для таких низких помещений, в некоторых случаях возможно применение варианта с отраженным от потолка освещением. Только в этом случае светильники, направленные в потолок, устанавливаются не под потолком, а на уровне пола. Но сразу отметим, такой вариант применим далеко не во всех помещениях, и он требует тщательной проработки.

Совмещенное освещение

Ну вот, мы выбрали светильники и лампы, определили места их расположения. Казалось бы, следует двигаться дальше, но мы вернемся немного назад. Ведь мы делали расчет исходя из того, что никакого другого освещения кроме как искусственного у нас нет.

А между тем, днем у нас есть естественное освещение. Но к сожалению, его далеко не всегда хватает. Поэтому иногда возникает необходимость создания совмещенного освещения.

• Для того, что определить, необходимо ли нам совмещенное освещение, необходимо знать нормы естественного освещения в квартире. В этом вопросе мы вновь обратимся к СНиП.

• Он дает нам четкие ответы, что КЕО для жилых зданий в вечной мерзлоте должен составлять 0,4, а для остальных районов нашей страны 0,5. Но думаю такой ответ дает больше вопросов чем ответов. Поэтому давайте разберемся, что такое КЕО.

• КЕО – это коэффициент естественного освещения. Он является соотношением естественной освещенности в определённой точке в помещении, к естественной освещенности вне помещения, на незатененном пространстве.
• То есть, исходя из приведенных выше значений, естественная освещенность внутри нашей комнаты должна составлять 50% от естественной освещенности на улице. Осталось только определить то самое расчетное место.

• Как говорит инструкция, для жилых зданий этой точкой является расстояние в метре от стены противоположной окну. Именно здесь естественная освещенность должна быть не меньше 50% освещенности на улице.

• Закономерно возникает вопрос, как это определить? Сделать это можно либо с помощью специальных приборов, либо методом расчета. И тот, и другой вариант достаточно проблематичен, но если вопрос стоит ребром, то вполне осуществим. Расчет в принципе можно сделать и своими руками, хотя и придётся повозится. Ну а если есть прибор – люксметр, то все еще проще.
• Если вы определились, что естественное освещение в вашей комнате недостаточное, то вы имеете два варианта решения проблемы. Либо увеличить окна, для достижения необходимого КЕО, либо создать дополнительное искусственное освещение.

• Дабы не создавать дополнительную сеть освещения, в качестве совмещенного можно использовать уже существующую сеть общего освещения. Только задействовать для него не все светильники, а только часть — в той части помещения, где КЕО является недостаточным.

Другие аспекты выбора освещения

Но и это еще далеко не все. Проектирование освещения квартиры предполагает учет еще целой группы факторов, о которых мы поговорим в данном разделе.

	Прежде всего, рассмотрим такой параметр, как равномерность освещения. О нем мы уже упоминали вскользь выше, но теперь остановимся подробнее. Дело в том, что соотношение между наиболее и наименее освещенными участками в помещении не должна превышать 1 к 40. Именно поэтому светильники следует располагать равномерно по комнате, а для общего освещения использовать светильники с рассеивателями.
	Следующий важный параметр — это ослепленность освещения. Мы не будем вдаваться в подробности расчета этого показателя, но скажем лишь одно – он напрямую зависит от высоты установки и мощности лампы. Поэтому, если высота установки лампы менее чем 2,5 метра, желательно лампы устанавливать в светильниках из молочного (матового) стекла. Либо использовать лампы накаливания мощностью до 60Вт, либо лампы, эквивалентные по световому потоку.
	Проектирование освещения в квартире обязательно должно учитывать и такой фактор, как цветопередача. Ведь если для коридоров или санузла этот параметр не так важен, то для кухни, макияжных мест, залов этот параметр может быть очень важным. И вот в этом плане люминесцентные лампы сильно проигрывают обычным лампам накаливания. Поэтому, еще на стадии проектирования следует учесть этот момент и предусмотреть установку либо обычных ламп накаливания. В крайнем случае — качественных диодных ламп.
	Учитывать стоит и такой фактор как температура света. С ее помощью можно выгодно обыгрывать архитектуру комнаты. Делая одну комнату холодной белой, а другую теплой с желтоватым оттенком.
	Правила освещения квартиры обязательно требуют позаботиться о таком параметре, как коэффициент пульсации лампы. Дело в том, что при покупке некачественных ламп вы можете заметить такой эффект как мерцание лампы. Он очень негативно сказывается на зрении, и вообще физиологии человека. Поэтому нормативы даже устанавливают норму коэффициента пульсации, которая составляет 15 – 20%.

Обратите внимание! Производители зачастую пытаются скрыть высокие коэффициенты пульсации своих ламп. Но проверить это можно просто при помощи видео с камеры мобильного телефона. Для этого достаточно навести камеру телефона на светильник и посмотреть на монитор телефона. Если вы видите черные полосы, то коэффициент пульсации у такой лампы достаточно велик. Если вы не видите полос, то он скорее всего находится в норме.

Правила монтажа сети освещения в квартире

Ну и напоследок поговорим о том, как должна выполняться разводка освещения в квартире. Мы не будем рассказывать, как монтировать провода и выполнять подключение, мы поговорим о принципах построения системы управления, и подскажем несколько удачных решений, которые некоторые просто не знают.

• Итак, прежде всего начнем с расположения выключателей. Выключатель общего и декоративного освещения должен располагаться на стене у входа в помещение. Это должна быть сторона, ближняя к дверной ручке.
• Местное освещение должно включаться в зоне его использования — обычно рядом со светильником или на нем. Зональное освещение должно включаться на входе в данную зону. Если таких входов два, то с обеих сторон.

• Кстати, об управлении освещением из нескольких мест. Реализовать такую схему достаточно просто при помощи проходных и перекрестных выключателей, либо при помощи импульсного реле. Принципы монтажа таких схем вы найдете у нас на сайте.

• Несколько слов хотелось бы уделить такому коммутационному аппарату как регулятор освещения в квартире — или как их еще называют: диммерам. Не все знают, что с их помощью можно регулировать яркость далеко не всех ламп. Например, диодные или люминесцентные лампы вообще не поддаются регулировке.
• Да и сами регуляторы бывают нескольких типов, и некоторые могут давать достаточно сильные помехи. Поэтому прежде чем выбирать такие приборы познакомьтесь с информацией о них на страницах нашего сайта.
• При выборе выключателей не забывайте о таком его номинальном параметре, как ток. Он должен соответствовать нагрузке вашей сети. На данный момент выпускаются выключатели на ток до 6 или 10А. Что примерно соответствует нагрузке 1300Вт или 2000Вт соответственно.

• Теперь уже, что касается непосредственно разводки. Современные сети освещения обычно потребляют достаточно небольшой ток. Поэтому, соблюдения минимального требования ПУЭ к групповому проводу будет достаточно. Согласно норм ПУЭ, сечение такого провода должно быть не менее 1,5 мм 2 . Для жилых помещений — это только медный провод.
• Ну и напоследок обратим ваше внимание на максимально допустимое количество светильников для одного выключателя. Обратите внимание: именно светильников, а не ламп. Это число должно быть не более 25 штук.

Вывод

Проектирование освещения квартиры – дело, в общем-то, несложное, но оно требует детальной проработки каждой мелочи. Разложить все по полочкам в рамках одной статьи просто нереально. Поэтому нашей целью было дать вам общее понимание принципа построения сети освещения в доме или квартире. Более же детальную информацию по каждому из факторов и принципах их расчетов, вы найдете на других страницах нашего сайта.

Светодиодные осветительные установки являются самыми молодыми из всех, однако бурный всплеск их развития, имеющий место в двадцать первом веке, позволил им оставить всех конкурентов далеко позади. Безусловно, технология led (light emitting diode) сегодня является наиболее перспективной и способна заменить любые другие источники света в частном доме или квартире.

Какими бы совершенными осветительными приборами не было оснащено жилище, желаемого эффекта можно достичь только в случае их правильного применения. Грамотно организованное расположение светильников поможет обеспечить благоприятные условия для здоровья зрительного аппарата человека и создаст комфортную атмосферу для жизнедеятельности хозяев. Поэтому очень важно ответственно подойти к проектированию и расчету основных светотехнических параметров помещения.

При оценке необходимого освещения принимаются во внимание такие параметры, как освещенность (измеряется в люменах), яркость (оценивается в люксах) и сила света (единицей измерения является кандела). Первая величина считается наиболее важной и зависит от значения светового потока, который распределяется по рабочей плоскости.

Преимущества led технологий

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

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

К основным положительным качествам осветительных устройств типа led можно отнести:

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

Основные виды светодиодного освещения

Под светотехническим расчетом в широком смысле слова, предполагается совокупность математических операций, которые связывают параметры осветительной установки (число, мощность и расположение светильников) и количественную меру светотехнических показателей.

Прежде чем рассмотреть расчет, стоит сказать существующих видах освещения, от которых напрямую зависят предъявляемые к нему требования. В светотехники традиционно выделяют три вида освещения:

• акцентированное,
• местное (функциональное),
• общее.

Первое зачастую используется для оформления интерьера, создания в комнате определенной атмосферы, интересной игры оттенков, дополнения комнаты уникальными визуальными эффектами. К данному виду не предъявляется особых требований, и он потребляет мало электроэнергии. Как правило, акцентированный тип выполняется компактными светодиодными светильниками направленного света и led-полосами различной длины и формы.

Группа местного освещения применяется для создания достаточного количества света на рабочей плоскости. К примеру, это может быть письменный или кухонный стол в квартире, фрезерный станок на заводе, конвейерная линия по сборке бытовой техники на фабрике и др. Также оно может применяться для зонирования комнаты.

Общий тип используется для поддержания определенного уровня света во всей квартире или помещения значительной площади.

Нормирование освещения и основные принципы расчета

В нашей стране существуют средние нормированные значения освещенности для различных классов помещений. Регламентируются они Строительными нормами и правилами (СНиП). Эти данные удобно будет представить в виде таблицы.

Тип помещения	Необходимый уровень освещенности на 1м²
Прихожая	100 люкс
Лестничная площадка	100 люкс
Рабочий кабинет	300 люкс
Учебная аудитория	300 люкс
Спортивный зал	400 люкс
Пункт общественного питания	200 люкс
Офисные помещения	380-490 люкс
Гостиная комната	450 люкс
Спальня	200 люкс

Представленные выше значения освещенности соответствуют величине светового потока, которая приходится на 1 квадратный метр освещаемой площади и является достаточной для зрительного комфорта человека. При этом следует учесть, что приведенные данные берутся для помещений с высотой потолка 2,5-3,0 метра. Если же этажное перекрытие находится выше, то уровень освещенности в люксах можно принять в 1,5-1,7 раза больше. Обусловлено это тем, что освещенность изменяется прямо пропорционально квадрату расстояния до освещаемого объекта. Поэтому, чем ближе к рабочей плоскости будет расположена люстра с лампами, тем эффективнее будет использоваться полезный поток, излучаемый светодиодкой.

Пример расчета

Руководствуясь данными таблицы, выполнить расчет освещения дома светодиодными лампами не составит труда. В техническом паспорте каждого устройства led содержится информация о величине производимого им светового потока. Тогда, для того, чтобы определить требуемую величину освещения, достаточно будет умножить количество квадратных метров комнаты на нормированное СНиПом значение освещенности, а затем разделить полученное произведение на световой поток одной led лампочки в люменах.

Например, если имеется осветительное устройство со значением светового потока 400 люмен, то для спальной комнаты площадью 12 квадратных метров нужно 6 таких изделий:

(12м 2 х 200 люкс)/400 люмен=6 шт.

Либо 3 со световым потоком в 800 люмен:

(12м 2 х 200 люкс)/800 люмен=3 шт.

К сведению! Стандартная светодиодная лампочка с мощностью в 11 Вт имеет световой поток в 700-800 люмен и приравнивается к лампе накаливания на 75 Вт.

Таким образом, можно будет узнать, сколько лампочек потребуется для создания комфортного уровня света в помещении. Как правило, данное число получается не целым и нуждается в округлении в большую или меньшую сторону.

Неточности и погрешности: с чем они связаны

Предложенный выше способ оценки освещенности квартиры светодиодными источниками является упрощенным и не может учесть всех факторов, влияющих на качество света. К таким показателям относятся:

• коэффициенты светоотражения различных поверхностей,
• параметры светильников, рассеивателей и отражателей,
• индекс комнаты,
• КПД помещения и пр.

Однако даже квалифицированные инженеры не могут выполнить оценку требуемого уровня led освещения со стопроцентной точностью, потому как даже вычисления с применением точных методов предполагает введение ряда предположений и общепринятых усредненных множителей.

Кроме того, сами нормы освещенности не являются строго обоснованными, поэтому компромисс между желаемым и возможным результатом всегда сохраняется на определенном участке шкалы освещенностей.

Вконтакте

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.