Розрахунок світлодіодного освітлення за площею приміщення, методи та формули
Осяжним світ навколо стає завдяки природному впливу світла на око людини (видимої малої частки спектра електромагнітного випромінювання). Звичайне світло сонячним днем – найкраще мірило освітлення для людей. Непродумана установка світлових приладів у будинку негативно впливає на зір та здоров'я, спотворює дизайнерські ідеї облаштування. Якщо правильно виконано розрахунок освітлення площею приміщення, то досягається рівномірне сприйняття оком освітленості всього навколишнього простору. Розглянемо властивості освітленості, які є особливості та переваги у світлодіодних ламп, методи розрахунків їх числа.
Сім разів подумай перед прорахунком освітлення
Навіщо потрібні підрахунки по світу та що слід знати
Комфортне середовище знаходження у будинку для людини створюється штучним світлом від ламп. При недостатності чи надлишках відчуття світла виникає додаткова напруга зору та подразнення очей, з'являється потреба в окулярах, знижуються ресурси із занепадом сил, погіршується самопочуття. Тому робиться обов'язковий розрахунок освітлення приміщення, визначається відповідність встановленим санітарним нормам, підбирається оптимальний варіант джерел світла, близький до природного освітлення.
За оформленням та способами розподілу необхідного в будинку, у приміщеннях світла, скрізь електроосвітлення поділяють на 3 види: загальне, акцентоване, місцеве. Буває складно розібратися з обчислення загального освітлення світлодіодними лампами для житлового будинку. При розрахунку знадобиться розуміння основних параметрів та визначень об'єкта-світла.
Основні світлові характеристики, одиниці виміру
Світло можна виміряти і описати, як і багато іншого на світлі. У фізиці освітленість є величина «інтегральна», яка визначається багатьма параметрами, що вивчаються наукою фотометрією.
Таблиця 1. Використовувані фізичні поняття світла, позначення та одиниці виміру:
| Характеристика | Позначення | Одиниця виміру |
| Світловий потік | Ф | Лм люмен |
| Сила світла | I | Kд кандела, «свічка» |
| Яскравість | L | Kд/м² нит (нт) |
| Освітленість | E | Лк люкс |
| Світлова температура | K | Кельвін |
| Світлова віддача | H | лм/Вт. |
Люмени потоку світла – енергія хвиль від джерела, що випромінюється за всіма напрямами, сприймається як «яскравість» за зоровим відчуттям. Світлові потоки щодо розподілу променів світла бувають відбитими, розсіяними, прямими. Визначається тим більше число люменів, чим більше весь потік світла, що враховується.
Сила світла (I) схожа на щільність у просторі потоку світла, його інтенсивність. При визначенні I світловий потік (Ф) ділиться на кут тілесний (ꭥ) в стерадіанах у напрямку потоку.
Поняття освітленості пов'язує кількість світла (світлового потоку) припадає на площу поверхні, що освітлюється (E=Ф/S). Величина люксів прямо залежить від сили світла джерела і обернено пропорційно від квадрата відстані до джерела (за умови перпендикулярності потоку до поверхні).
Простежується щодо величин світла їх взаємозв'язок і якісне відмінність: що світильник яскравіше при великих люменах, а поверхня освітлена більше за досить високих величинах люксів.
Джерело характеризується ефективністю перетворення електроенергії на світло (світлова віддача Н). Вона вимірюється у люменах на ват.
Обмін енергією (випромінюванням світла) між електричним джерелом та зовнішнім приміщенням (за яскравістю) – по суті, робота у фізичному уявленні ( 1 Джоуль = 1 Ватт * 1 сек ). Роботою вважається потужність випромінювання, помножена на якийсь час. При відомому середньому значенні світлової віддачі (Н) лампи можна приблизно визначити світловий потік. Яскравішим буде джерело світла при більшій потужності освітлення. З джерел із рівною силою світла (I) споживають меншу електричну потужність світлодіодні лампи.
Порівняння по світловіддачі джерел:
- Вакуумна лампа розжарювання з вольфрамовою ниткою – від 8 до 10 лм/Вт.
- Галогенова лампа – від 12 до 15 лм/Вт.
- Люмінесцентна лампа із перетворенням напруги у цоколі – від 50 до 70 лм/Вт.
- Світлодіодні сучасні світильники – від 100-120 лм/Bт.
Для візуального розуміння предмета кожній людині важлива дія світла та кольору (особливо для художників). Певне сприйняття зоровим нервом конкретного встановленого кольору спектра фіксує поняття кольору.
Температура кольору (К) позначає кольоровість випромінювання світла. Звичайна температура та колірна температура – різні поняття; у неба взимку, в мороз, колірна температура становить 12000К, у запаленої свічки в 10 разів менше – 1200К.
Застосовують у практиці визначення кольоровості білого світла:
- денного світла – понад 5000 К,
- нейтрального - від 3300 до 5000 К,
- теплого - менше 3300 До.
Око так влаштоване, що наявність синіх відтінків у випромінюванні джерела знижує яскравість його візуального сприйняття.
Норми освітленості для різних приміщень
У житловому будинку кілька видів приміщень, призначених для відпочинку та роботи, різноманітних дій людини. За гігієнічними вимогами регламентуються норми освітленості всередині окремих приміщень. Для крайньої півночі та полярних станцій розроблено окремі норми та стандарти.
Просто вважати освітленість за нормами БНіП недостатньо. Важливо враховувати для використання призначена кімната. Потрібна максимальна яскравість під час читання, письма, креслярських роботах, де необхідна дрібна деталізація предметів.
Таблиця 2. Нормативні величини освітлення житлових кімнат:
| Тип приміщення | Необхідне освітлення на 1м² (люкс) |
| Передпокій | Від 80 до 100 |
| Кухня | Від 200 до 250 |
| Ванна кімната | Від 200 до 250 |
| Вітальня | Від 300 до 400 |
| Дитяча | 200 |
| Спальня | Від 200 до 250 |
| Кладовка | 200 |
При визначенні потужності освітлення на 1 м² у приміщенні вимірюються не Ват світильника, а потік (Ф) у Люменах на майданчик в 1 кв. м. Значення таблиці показують середні нормативні величини освітлення 1 м² площі. Висвітлення для перевірки відповідності нормам вимірюється приладами з фотодатчиками.
Дані заповнені для кімнат висотою 250-300 см (джерело на рівні стелі). За меншої відстані від світильника до горизонтальної поверхні потік світла яскравіший.
Розрахунок світла за площею в кімнаті зі світлодіодними світильниками
Лампи на світлодіодах мають високу функціональність та такі переваги:
- У led-ламп невеликі витрати електроенергії. Світловіддача світлодіодних ламп у десятки разів більша порівняно з іншими видами світильників (>100-120 лм/Bт).
- Нагрів у led-ламп незначний (великий ККД).
- Нешкідливі, у них немає ртуті, без ультрафіолету.
- У великих світильників створюється менше тіней.
- Період служби ламп становить до 25 років.
Способи виконати розрахунок люменів для приміщення та числа ламп
Розрахунок за світловою потужністю
Освітленість у приміщенні - приватна від поділу (Ф) від світильників на (S), Е = Ф / S . Тоді встановлення рівня освітленості служить формула розрахунку освітленості приміщення: Ф = ЕxSxk . Е – норма освітленості 1 кв. м приміщення із т.2 (лк), а S – площа. Коефіцієнт k у звичному розрахунку – 11/10 (при висоті 2,5-2,7 м). Отримаємо потужність світлового потоку (лм). Далі розраховується число ламп, що підбирається, за їх потужністю (Лм). Прораховану потужність світлового потоку Люменах ділимо на величину світлового потоку однієї обраної лампи з табл.3.
Залежить від характеру відбиття від стін, стелі, поверхонь світла в приміщенні (у спеціальних таблицях) і висоти підвішування джерела світла. Якщо стеля і лампа вище, кількість люксів в таблиці 2 слід збільшити (за коефіцієнтом).
Корисне відео
Розраховуємо за потужністю електрики, що витрачається.
Метод не зовсім точний, але простий у обчисленні. На освітлення 1 м2 поверхні усереднено потрібно 20 Вт. Площа освітлення світлодіодного світильника множимо на кількість необхідних ватів. Результат є загальна потужність. Вона поділяється на потужність самої лампи визначення числа ламп.
Завжди слід орієнтуватися на норми освітленості для житлових приміщень, що діють, і на маркування ламп виробника.
Таблиця 3. Світлові потоки за потужністю світлодіодних ламп
| Потужність світлодіодної лампи, Ватт | Величина світлового потоку, Люмен |
| 3-4 | 250-300 |
| 4-6 | 300-450 |
| 6-8 | 450-600 |
| 8-10 | 600-900 |
| 10-12 | 900-1100 |
| 12-14 | 1100-1250 |
| 14-16 | 1250-1400 |
Для комплексної системи освітлення з допомогою кількох світлодіодних ламп слід розраховувати сумарний потік складових елементів. Якість освітленості залежить від рівномірного розташування освітлювальних ламп.
Користувачі Інтернету без зусиль зможуть виконати розрахунок світлодіодних світильників за площею приміщення в калькуляторі, розробленою сервісною програмою. Після введення основних вихідних даних програми прорахується автоматично необхідний результат без додаткових пошуків нормативних даних і методів розрахунку. Дробний результат округляється у велику сторону.
Висновок
Санітарні норми щодо освітленості встановлюються для охорони здоров'я та безпеки людини, тому при установці ламп обов'язково звіряються з ними. Точнісінько виміряти потік світла складно і довго, для спрощення використовуються в розрахунках довідкові, порівняльні таблиці з усередненими даними.
Світлодіодні лампи доцільніші у застосуванні майже за всіма вимогами. Вища вартість окупиться на енергозбереженні.
