Расчет освещенности: как рассчитать количество светильников самостоятельно

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.

Особенности использования светодиодных ламп

Лидирующее место занимают LED-лампы, применяемые в современном освещении. В конструкцию входят от одного до нескольких светодиодов сразу. На первый взгляд это обычная лампа, но наличие электрической схемы и светоизлучающих элементов в сочетании с оптической системой обеспечивает иное качества излучения света. Изменяя количество светодиодов, можно менять мощность, применение разных оптических решений линзы позволяет фокусировать или рассеивать поток.

LED-лампы обладают рядом достоинств:

• отсутствие ультрафиолетовой части спектра;
• пульсация некоторых моделей менее 1%;
• экономичность;
• низкая теплоотдача;
• срок службы 100 000 ч.;
• минимальные размеры;
• мгновенное включение в полноценный режим.

К недостаткам можно отнести следующие пункты:

• стоимость;
• спектр излучения требует тщательного подбора;
• деградация кристалла;
• нейтральный и холодный оттенки в некоторых случаях влияют на регуляцию сна.

Параметры дешёвых китайских изделий нарушают все допустимые нормы качества освещения. При выборе ЛЭД-ламп следует тщательно изучить характеристики и приобретать изделия проверенных производителей.

Светодиодные лампы

Отличие освещенности от светового потока

При этом многие путают единицы измерения Люмены с Люксами. Запомните, в люксах измеряется именно освещенность.

Как наглядно объяснить их разницу? Представьте себе давление и силу. С помощью всего лишь маленькой иголки и небольшой силы, можно создать высокое удельное давление в отдельно взятой точке.

Также и с помощью слабого светового потока, можно создать высокую освещенность в отдельно взятом участке поверхности.

1 Люкс – это когда 1 Люмен попадает на 1м2 освещаемой площади.

Допустим, у вас есть некая лампа со световым потоком в 1000 Лм. Внизу этой лампы стоит стол.

На поверхности этого стола должна быть определенная норма освещенности, чтобы вы могли комфортно работать. Первоисточником для норм освещенности служат требования сводов правил СП 52.13330

Для обычного рабочего места это 350 Люкс. Для места, где производятся точные мелкие работы – 500 Лк.

Данная освещенность будет зависеть от множества параметров. К примеру, от расстояния до источника света.

От посторонних предметов рядом. Если стол находится около белой стены, то и люксов соответственно будет больше, чем от темной. Отражение обязательно скажется на общем итоге.

Любую освещенность можно замерить. Если у вас нет специальных люксометров, воспользуйтесь программами в современных смартфонах.

Правда заранее приготовьтесь к погрешностям. Но для того, чтобы сделать навскидку первоначальный анализ, телефон вполне сгодится.

А как узнать примерный светопоток в люменах, вообще без измерительных приборов? Здесь можно воспользоваться значениями светоотдачи и их пропорциональной зависимости к потоку.

для светодиодных ламп с матовой колбой — мощность лампы умножьте примерно на 80лм/Вт и узнаете сколько в ней люмен

для филаментных – умножайте мощность лампы на 100

энергосберегайки КЛЛ – на 60лм/Вт

Безусловно, свет от разных источников распространяется не равномерно. Один светильник бьет очень узким пучком света, а другой наоборот максимально широким.

Но если сравнить их паспортные данные, оба они могут иметь одновременно одинаковое количество люмен.

Именно поэтому ориентироваться только на люмены, в корне не правильно.

Например, при покупке светильника через интернет, можно получить вовсе не то освещение, на которое изначально рассчитывали.

Еще раз запомните, световой поток показывает только КОЛИЧЕСТВО света, без учета направления его распространения.

Поэтому здесь еще нужно учитывать и другую характеристику – силу света. Что это такое?

Это величина светового потока разделенного на телесный угол, внутри которого он распространяется.

Проще говоря, если световой поток это количество света, то сила света – это его ”плотность”.

Измеряется сила света в канделах – Кд.

1 кандела – это 1 люмен распространяющийся в пределах конуса с углом в 65 градусов.

Чтобы визуально представить себе силу в 1 канделу, посмотрите опять же на обыкновенную свечу. Именно поэтому определение кандела произошло от латинского слова ”candela” – что в переводе означает свеча.

Кстати, теоретически человеческий глаз может увидеть свет от такого источника на расстоянии почти 50км!

Однако из-за кривизны поверхности земли, данное расстояние фактически сокращается до 5км.

Выбор качественного светильника

Поэтому большинство производителей в конкурентной борьбе выбирают экономию. Монтируют меньше светодиодов, и в итоге мы имеем в светильнике максимально от 80 до 90 Лм/Вт.

Показатели от 100 Лм/Вт и выше являются очень хорошими данными и свидетельствуют о качественном светильнике.

Как показывает практика, в конечном итоге дешевле применять дорогие светодиоды, как бы это абсурдно и не звучало.

Величина «денежной отдачи»: Люмен (световой поток )/ рубль (цена светодиода) это хорошо подтверждает.

очень сильный нагрев

из-за нагрева нужно увеличивать площадь радиаторов охлаждения

ну и само собой – меньший световой поток

И это все при одинаковой мощности у качественного и дешевого изделия.

Не все производители указывают данные светоотдачи в параметрах своих светильников. Чтобы сделать расчет самостоятельно, просто возьмите из паспорта или посмотрите на упаковке 2 величины:

световой поток (в люменах)

мощность (в ваттах)

и разделите эти параметры.

После чего достаточно сравнить ту или иную покупку и делать соответствующий выбор.

Мощность светового потока

Световой поток характеризуется большой колючестью видимого света, который образуется при работе LED источника света. Складывается он из следующих показателей:

• светоотдача;
• мощность;
• используемые химические составы;
• качество линзы.

Основные формулы для вычисления светового потока

Яркость лампы диодного типа уменьшается в течение срока эксплуатации. Также он может теряться по мере прохождения через линзу или накладку, защищающую источник света. При этом потери остаются в пределах 5%.

Как определить порядок измерения

Световой поток представляет собой световое излучение, распространяющееся во всех направлениях, длину волн которого может воспринимать человеческий глаз. Единица измерения потока света лампы накаливания – люмен (Лм).

Светодиодный источник света излучает электромагнитные волны разной длины. Световой поток измеряется суммарным значением видимых глазом световых волн, а также волн инфракрасного и ультрафиолетового излучения, с учетом усредненной кривой чувствительности человеческого глаза к восприятию световых волн. По его значению определяется поток света светодиодных светильников.

Узнать больше можно просмотрев видео от всемирноизвестного производителя Philips. В видеоролике подробно рассказано о том, что такое люмен и как он поможет выбрать наиболее подходящий осветительный элемент.

Хозяйкам важно знать, что светодиодные лампы не так эффективны для выращивания цветов, как люминесцентные светильники для растений

Светоотдача светодиода

Сила света определяет интенсивность освещения источником света во множественных точках пространства. Единицей ее измерения является кандела (кд), зависящая от эталонного источника освещения. Световой поток светодиодной лампы рассчитывается как отношение потока света, равномерно распределенного в его пределах, к телесному углу.

Рекомендуем Вам также более подробно прочитать о том, как рассчитать освещенность помещения.

Подробнее о технических характеристиках светодиодных ламп читайте здесь.

Среди множества светодиодных светильников выделяют следующие виды:

• для домашнего освещения (например длинные светодиодные лампы);
• промышленные (светодиодные лампы используются для производственных площадей);
• офисные (для общественных и торговых мест);
• уличные.

Таблица яркости света

В таблице приведены соотношение мощности и уровня светоотдачи некоторых моделей диодных светильников.

Таблица – Характеристика яркости для LED-светильников

Тип (цоколь, назначение)	Мощность, Вт	Световой поток, Лм
Е27/14 (домашний)	5	430 – 440
Е27/14 (домашний)	10	910
GX70 (домашний)	10	760 – 800
СПДК18 (производственный)	18	1836
СДГ 120 / СДГ 150 / СДГ 180 (производственные)	120 – 180	12000 – 18000
СДП128 (производственные)	128	14900 – 17135
СДО30 (офисные)	30	3000
СДО44 (офисные)	44	4400
СДОТ10 (офисные)	10	340
СДУУ64 (уличные)	64	4500
СДУ 80 (уличные)	80	7850

Сравнение дальности и яркости свечения ламп галогенного и LED типов

Сравнение светодиодных и люминесцентных ламп

ЛЕД лампы превосходят по техническим характеристикам энергосберегающие лампы, в том числе и по яркости. Убедиться в этом поможет следующая таблица.

Таблица – Сравнение яркости люминесцентной и ЛЕД лампочек

Cветодиодная лампа	Люминесцентная лампа
Мощность Вт	Световой поток Лм	Мощность Вт	Световой поток Лм
5	450	15	450
9	700	20	700
12	900	25	1000
15	1200	30	1200
20	1800	50	1800
30	2500	80	2500

По приведенным выше сравнительным данным, можно сделать вывод, что светодиодные светильники более экономичны в потреблении электроэнергии. Световой поток таких источников света наиболее эффективен в применении в различных областях освещения.

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

Сравнительная характеристика лампы накаливания и светодиодной

Разница «в возрасте» этих типов ламп составляет почти сотню лет. Тем не менее, «старушка» с вольфрамовой нитью в колбе до сих пор остается самой востребованной на рынке.

Светодиодные лампы Navigator Filament

Давайте проведем небольшой сравнительный анализ основных технических характеристик двух типов ламп – накаливания и светодиодной. Ведь не только мощностью отличаются равные по световому потоку изделия.

Светоотдача

Светоотдача лампы определяется как отношение светового потока к мощности. Измеряется этот параметр в Лм/Вт. Светоотдача лампы накаливания колеблется в пределах 8-10 Лм/Вт. Ее светодиодный сородич имеет диапазон 90-110 Лм/Вт. Следовательно, эффективность последнего явно выше.

Цветовая температура

При проектировании освещения дома или офиса специалисты рекомендуют руководствоваться следующей таблицей:

Площадь помещения, кв. м	Требуемая мощность лампы, Вт
Накаливания	Светодиодная
Менее 6	150	18
10	250	28
12	300	33
20	500	56
30	700	80

Теплоотдача

Не менее важной характеристикой, подлежащей сравнению, является теплоотдача от изделия. Лампы накаливания могут разогреваться до 250 градусов

Лампы накаливания могут разогреваться до 250 градусов.

Правда, в основном этот параметр держится в пределах 170 градусов.

Разогретая стеклянная колба является потенциальным источником пожара, поэтому при монтаже осветительной сети в деревянном доме использовать традиционную лампочку не рекомендуют.

В этом плане светодиодная ламп находится в более выигрышном положении: она может нагреться не выше 50 градусов. Следовательно, никаких ограничений в ее применении не существует.

В этой статье речь идет об общих случаях. Для помещений категории повышенной взрыво-пожароопасности выпускаются соответствующая продукция, имеющая высокую степень защищенности.

Срок службы

Светодиодные лампы характеризуются отменной живучестью. Производители утверждают, что прослужить их изделие может более 50 тысяч часов. Лампы накаливания живут намного меньше – всего 1000 часов. Поэтому гораздо выгоднее один раз купить дорогую лампочку, которая прослужит несколько лет, чем каждые 3 месяца менять дешевую.

Типы светодиодных ламп

Однако долговечность светодиода не отражает одного прискорбного факта: со временем интенсивность его свечения снижается. Примерно через 4000 часов работы свет от него заметно потускнеет.

Деградация светодиода тем выше, чем ниже его качество. Много нареканий в этом плане возникает у потребителей к китайской продукции.

КПД

Коэффициент полезного действия ламп освещения говорит о том, какой процент потребленной электроэнергии превращается в свет, а какой – в тепловую энергию. КПД светодиодов составляют примерно 90%, лампа накаливания может похвастаться лишь семью-девятью процентами.

Thomson Filament — светодиодные лампы нового поколения

Цена

В интернете бурно спорят противники и сторонники светодиодов. Предмет их спора – стоимость. Ведь стоят светодиодные лампы более чем в 10 раз выше обычных. В пользу первых говорит малая мощность, а, следовательно, низкое энергопотребление.

Для наглядности сведем показатели экономичности ламп разного типа в таблицу:

Наименование показателя	Лампа накаливания	Люминесцентная	Светодиодная
Мощность, Вт	60	12	5
Стоимость изделия, руб.	30	150	300
Энергопотребление за год, кВт*ч	175	35	14
Стоимость потребленной энергии*, руб./год	526	105	44

Таблица составлена на основе следующих исходных данных: в среднем лампочка горит около 8 часов в сутки или 8 х 365 = 2920 часов; стоимость 1 кВт*ч принята за 3 рубля.

Из таблицы видно, что даже без учета долговечности ламп светодиодная по сравнению с лампой накаливания занимает явно выигрышное положение.

Прочие характеристики

• силе тока;
• механической прочности;
• цветовой температуре и некоторым другим показателям.

Давайте сравним две лампы:

• светодиодную мощностью 9 Вт;
• накаливания на 60 Вт.

Результаты сравнения сведем в таблицу:

Наименование параметра	Светодиодная, 9 Вт	Накаливания, 60 Вт
Сила тока, А	0,072	0,27
Эффективность светоотдачи, Лм/Вт	53,4	10,3
Световой поток, Лм	454,2	612
Цветовая температура, К	5500-7000	2800
Рабочая температура, С	70	180
Чувствительность к низким температурам	отсутствует	Присутствует у некоторых ламп
Чувствительность к влажности	отсутствует	Присутствует у некоторых
Механическая прочность	Высокая – можно трясти	Низкая – при сотрясении может оборваться нить или лопнуть стекло
Тепловое излучение, БТЕ/ч	3,4	85

Все вышеприведенные таблицы позволяют составить общее представление о преимуществах и недостатках светодиодов и лампочек накаливания.

Для чего нужно делать расчет освещенности?

Расчет количества светильников и выбор их мощности производится с целью создания комфорта для человека, находящегося в условиях искусственного освещения. Дело в том, что чрезмерно яркий свет или наоборот его недостаток вынуждают наши глаза напрягаться. Частое напряжение зрительных органов приводят к утрате зрения. Кроме того, ученые доказали, что плохое освещение негативно влияет на психоэмоциональное состояние человеческого организма.

Идеальный свет для наших глаз несут природные источники освещения (утренний, дневной и вечерний свет). Ключевой задачей проектирования систем освещения выступает создание условий, при которых искусственный свет в помещении будет максимально приближен к естественному.

Результаты преобразования электрической энергии в электромагнитное излучение воспринимается нашим зрительным органом как свет. В СНиП присутствуют правила, согласно которым подбираются осветительные приборы для различных типов помещений.

Нюансы освещения помещений

Для подсвечивания комнат ориентируются на площадь помещения, выбранную схему размещения светильников (к примеру, с люстрой и точечными светодиодными лампами) и мощность осветительных приборов. Свет должен равномерно рассеиваться по квартире или офису.

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.

Приборы для замеров освещенности

Для проведения измерения уровня освещенности применяют люксметры. Конструкция самых простых приборов включает фотоэлемент, предназначенный для преобразования световой энергии в электрическую. Потом измеренный сигнал пересчитывается и отображается на стрелочной шкале или на цифровом жидкокристаллическом дисплее в люксах.

Показания прибора зависят от светового спектра. Поэтому при замерах уровня освещенности в помещениях или на открытом воздухе они могут быть неточными. Погрешность приборов простой конструкции — более 10%. При замерах в разных условиях применяются поправочные коэффициенты.

У приборов для измерения освещенности высокого класса более сложная конструкция. В них применяются специальные светофильтры, приближающие чувствительность устройства к чувствительности человеческого глаза. Также используются насадки для точности измерения освещенности, создаваемой источником света, расположенным под углом, или контрольные насадки для проверки самого прибора.

Существуют приборы для измерения яркости света — яркомеры. Могут выпускаться комбинированные устройства, совмещающие возможности люксметра и яркомера.

Профессиональные фотографы используют специализированные приборы:

• для определения освещенности сцены и выбора экспопары для съемки применяются экспонометры;
• для измерения мощности вспышки и длительности ее импульса используются флэшметры.

При измерении освещенности нужно учитывать, что освещение может быть естественным, искусственным и комбинированным, включая естественное, которое дополнено искусственным.

При расчете количества источников света для создания искусственного освещения принимается во внимание коэффициент пульсации. Для человеческого глаза пульсация, создаваемая источником света, незаметна, но длительное нахождение в условиях повышенной пульсации может негативно сказываться на здоровье, вызывать быструю утомляемость и головные боли

Для замеров коэффициента пульсации применяются комбинированные приборы, совмещающие в одном корпусе люксметр, пульсметр и яркомер. Пример — radex lupin.