Формула расчета освещенности помещения. Освещенность и световой поток. Коэффициент отражения r, %

Падение стоимости светодиодных ламп и значительное повышение цены на электричество делают их с каждым днем все более популярными. Такие светильники предоставляют возможность не только значительно сокращать расходы по электричеству, они позволяют организовывать в помещениях освещение, достаточно близкое дневному по световому спектру. Поэтому расчет светодиодных светильников по площади помещения при планировании заменить стандартные лампочки с нитями накаливания является сегодня наиболее актуальным.

Все привыкли, что в туалете, к примеру, достаточно одной лампочки накаливания мощностью 60 Вт, в гостиной в подвесную потолочную люстру нужно вкрутить четыре аналогичные лампочки мощность 100 Вт каждая. Для светодиодных элементов подобные параметры неприемлемы. При организации системы освещения с помощью светодиодных источников требуется расчет суммарного потока света.

В этой статье:

Нормы освещенности для разных помещений

Как правило, освещенность в зависимости от предназначения комнаты должна быть разной. Яркий свет необходим для выполнения каких-либо работ, а вот для комфортного отдыха он не подходит.

Степень освещенности комнат в квартире разного предназначения согласно нормам СНиП:

прихожая - 100-200 Лк/м 2 ;
зал - 150 Лк/м 2 ;
детская - 200 Лк/м 2 ;
спальня - 200 Лк/м 2 ;
кабинет - 300 Лк/м 2 ;
кухня - 150-300 Лк/м 2 ;
санузел - 50-200 Лк/м 2 .

Расчет окупаемости светодиодных светильников в первую очередь зависит от площади помещения, высоты потолка. Также нужно учитывать такой фактор, как тип освещения: основное или дополнительное, функциональное или декоративное.

Важно! Если планируется организация функциональной системы освещения, тогда от осветительных приборов требуется достаточная яркость светового потока. При необходимости организации декоративной подсветки стоит использовать светодиодные элементы меньшей яркости.

Пример расчета освещения светодиодными лампами

X - определенная степень освещенности помещения зависимо от его предназначения (Лк).
Y - площадь помещения (м 2).
Z - коэффициент (поправка) на высоту потолка. Его значение принимается за единицу, если высота потолка помещения составляет 2,5-2,7 м; за 1,2 при высоте потолка 2,7-3 м; за 1,5 при 3-3,5 м; за 2 при высоте более 3,5 м.

Величина светового потока светодиодов в зависимости от мощности:

Мощность, Вт	Световой поток, Лм
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

Пример расчета

К примеру, сделаем расчет светодиодных светильников по площади помещения для зала, площадь которого составляет 25 м 2 , высота потолка - 2,8 м.

Подставляем значения в формулу = X*Y*Z = 150Лн/м 2 х25м2х1,2 = 4500 Лм

Теперь из вышеприведенной таблицы выбираем светодиодные лампочки для потолочной люстры на четыре патрона. В нашем случае это лампы мощностью по 12 Вт каждая со световым потоком 1100 люменов. В сумме они обеспечат необходимую освещенность помещения.

Также для выполнения подобного расчета можно воспользоваться онлайн-калькулятором в интернете.

Важно помнить! При организации основного освещения любого помещения достаточно важно достичь равномерного распределения светового потока по всей площади.

Например, при необходимости создания декоративного освещения в комнате с использованием нескольких потолочных светодиодных осветителей оптимальный вариант - равномерно разместить на потолке встраиваемые устройства освещения в количестве 8 штук со светодиодными элементами мощностью 5 Вт каждый.

В произведенных расчетах использовались нормы СНиП для российского государства, которые приняты уже достаточно давно. На практике для эффективного освещения помещения рассчитанного количества осветительных приборов по этим нормам может быть недостаточно. Поэтому рекомендуется полученные значения увеличивать в 1,5 раза.
При использовании для организации осветительной системы множества осветительных устройств малой мощности рекомендуется устанавливать несколько выключателей, чтобы можно было одновременно использовать не все сразу светильники. При необходимости более яркого освещения соответственно включается второй выключатель.

Расчет светодиодных источников освещения для теплицы на загородном земельном участке или парника на даче производится похожим способом. Примеры расчета можно свободно найти в интернете.

При всех достижениях современной науки наилучшее освещение до сих пор предоставляет природа. Человеку остаётся только стремиться максимально приблизиться к показателям естественного света, которые обеспечивают нам солнце, и по возможности подражать. Именно поэтому к такому, казалось бы, банальному делу, как расчёт освещённости помещения, желательно подойти со всей ответственностью. Лучше, чем надо - всё равно не получится.

Правильное распределение света - залог уюта в комнате

Сам расчёт освещения состоит из (электрической или световой), количества светильников, а также количества ламп и мощности каждой из них. А вот факторов, которые могут повлиять на эти расчёты, довольно много.

Что нужно учитывать при расчёте

Сосредоточимся на тех характеристиках, которые могут быть учтены самостоятельно. Это:

тип помещения (гостиная, рабочий кабинет и т. д.);
высота потолка;
цвет напольного покрытия, мебели или стен;
наличие или отсутствие зеркал.

Уровень освещённости разных типов комнат зависит от их целевого назначения. То, что в гостиной или кухне будет нормой - для спальни уже слишком ярко, и наоборот. Высота потолка тоже имеет определённое значение. Стандартом при вычислениях считается высота до 3 м. Если она находится в пределах от 3 до 4 м - все результаты нужно умножить на 1,5, если больше - на 2.

Прежде всего, следует исходить из типа помещения

Учёт цветовой гаммы и наличия зеркал производится с помощью специальных коэффициентов и индексов. Если пытаться учесть абсолютно всё, то можно надолго застрять в этом процессе. В основном сложности возникают при выполнении зонирования помещения с помощью света. Но, с другой стороны, это больше касается сложных дизайнерских планировок, и такие данные входят в дизайн-проект. Постараемся дать , которые пригодятся в большинстве случаев.

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

требуемая мощность на квадратный метр.

Площадь находим по простой школьной формуле S=a*b. Далее, берём данные о необходимом количестве Ватт на 1 м 2 - 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 м 2 . 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 м 2 . Объясняем проще. Если с помощью светового потока в 1 Лм осветить поверхность площадью в 1 м 2 - 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 м 2 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:

Подставив данные из таблицы в формулу над ней, 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.

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.

Покупка новой квартиры или ремонт старого жилья - это замечательный способ пересмотреть свое отношение к теме освещения, отказаться от традиционных массивных люстр и лампочек накаливания.

Дизайн современного жилья и возможности строительных технологий позволяют придумать и осуществить любые схемы освещения в зависимости от назначения помещения. Основное удовольствие состоит в том, что каждый может подобрать тип, количество и мощность осветительных приборов под свои требования по уровню освещенности.

Но кроме наших желаний, существуют нормы и требования, которых необходимо придерживаться.

Требования и пожелания по устройству освещенности

Прежде, чем приступать к планированию и расчету осветительной системы помещения, необходимо сформулировать каким основным критериям она должна отвечать.

Основные из них - это:

Комфортная освещенность, то есть достаточно светло для чтения, общения, домашних занятий, но не режет глаза. Данный показатель у каждого свой, так как он зависит от состояния зрения, привычек и предпочтений.
Удобное размещение светильников, которые должны давать свет на всю площадь помещения, но уровень освещенности может отличаться в разных частях комнаты.
Экономичность, а именно, сумма ежемесячной платы за электроэнергию, стоимость самих лампочек (за одну и за все количество), сроки службы лампочек (как часто их придется покупать).

Если учитывать все эти требования, то оптимальным решением станет выбор светодиодных ламп. Они по уровню света приравниваются к лампам накаливания, но потребляют значительно меньше электроэнергии и служат по несколько лет. По сравнению с энергосберегающими люминесцентными лампами светодиодные аналоги отличаются более компактной формой и приятным свечением. Теперь необходимо сделать расчет освещенности помещения светодиодными лампами, чтобы вычислить, сколько и какой мощности ламп необходимо для достаточного освещения.

Какие данные необходимы для расчета уровня освещенности

Существует несколько способов, с помощью которых можно рассчитать количество и мощность светодиодных ламп. Прежде чем приступать к расчетам, необходимо разобраться, какие показатели будут в них участвовать.

Перечень переменных и постоянных величин, на основании которых производится расчет светодиодного освещения, состоит из следующих пунктов:

Площадь помещения, то есть произведение длины на ширину комнаты. Расчеты производятся исходя из того, что помещение имеет прямоугольную форму. При более сложной архитектуре, необходимо условно разделить пространство на правильные фигуры и сложить их площади.
Поправочный коэффициент, в котором учитывается высота потолков. Поскольку свет распространяется не только по площади, но и по всему объему помещения, яркость освещения напрямую зависит от высоты потолков. Пользуются специальной таблицей коэффициентов. Например, высота потолков от 2.5 до 2.7 м - это коэффициент 1, до 3 м - равен 1.2, до 3.5 м - 1.5, дальше используется корректировочный показатель - 2.
Еще один норматив - это уровень освещенности, для расчета которого также составлены специальные таблицы для жилых, подсобных, коммерческих и производственных помещений. Показатель измеряется в Лк (люксах).

Наиболее популярные показатели выглядят следующим образом:

ванная, туалет, подвал, коридор приравниваются к подсобным помещениям, и уровень освещенности в них колеблется от 20 Лк (в подвале) до 50 Лк (в коридоре).
жилые комнаты оцениваются в пределах от 150 до 300 Лк, минимальные показатели в спальной и кухне - 150 Лк, максимальный уровень в рабочем кабинете и детской комнате - 300 Лк.

Дополнительно при расчетах могут использоваться такие показатели, как:

чистота помещения (уровень запыленности);
отделочные материалы и потолки (темные, светлые, глянцевые).

Самый простой способ расчета освещенности помещения светодиодными лампами

Проще всего сделать расчет освещенности помещения светодиодными лампами следующим способом:

Рассчитаем нужную величину светового потока (в люменах).

Для этого просто перемножим известные величины:

площадь помещения × норму освещенности × корректировочный коэффициент по высоте потолка.

Например, площадь помещения - 15 м², высота потолков - 2.5 м, а значит коэффициент равен единице, помещение - кухня, для которой норма освещенности составляет 150 Лк

В результате получаем:

15 × 150 × 1 = 2250 люмен (лм).

Второй шаг в расчете - это вычисление количества и мощности светодиодных лампочек. Здесь можно поступить двумя противоположными способами.

Разделить общий световой поток на мощность ламп, чтобы получить их количество. При этом мощность светового потока обычно указывается на упаковке лампочки, и она не равняется мощности. Например, лампа мощностью 10 Вт дает поток 800 люмен. То есть, в результате получаем 2250 / 800= 2.8 или 3 лампы.
Более обоснован другой способ расчета. Расчет строится исходя из количества точек освещения, установленных в помещении. Например: 2250/6 ламп = 375 люмен. Такой поток дают лампы мощностью 5 Вт.

При последнем варианте помещения увеличение количества ламп меньшей мощности приводит к более равномерному распределению света по помещению.

Более сложный и точный расчет освещенности

В профессиональных расчетах используют более сложный способ расчетов, который применяется для ламп всех видов. Общие принципы вычисления в обоих способах совпадают, но для большей точности учитывают дополнительные коэффициенты, такие как:

k - коэффициент запаса, который учитывает запыленность светильников и ухудшение их возможности пропускать свет, снижение уровня светового потока от лампы с течение времени, ухудшение состояния отражающей способности стен и потолка. Поскольку светодиодные светильники обладают длительным периодом службы без ухудшения качества, то для них коэффициент запаса составляет 1.1.
z - показатель соотношения среднего освещения к минимальному Eср/Emin, то есть неравномерность уровня освещения. У светодиодных ламп благодаря ровному свечению этот показатель равен 1.
Φ - световой поток светодиодных ламп, Лм, который узнается на упаковке или из сопроводительной документации к лампам освещения.
η - коэффициент использования светового потока, то есть КПД источника освещения. В высокоэффективных светодиодных лампах он практически равен 1.
E - норма освещенности в Лк, из таблиц или непосредственно из СНиП.

Также в сложном расчете более точно вычисляют корректирующую высоту потолка. Для ее расчета определяют:

h - общую высоту помещения
h1 - длину или высоту подвеса у потолочного светильника
h2 - высота от пола до основной рабочей поверхности (стол, кровать)

Такой сложный расчет производится исходя из того, что в большинстве случаев источник освещения располагается ниже потолка, а наибольший уровень освещения необходим не на уровне пола, а на высоте рабочей поверхности.

Формула расчета имеет следующий вид:

hp = (h – (h1 + h2)) , где hp - расчетная высота помещения, нуждающаяся в освещении

Данный показатель наравне с длиной, шириной и общей площадью участвует в расчете индекса помещения, то есть геометрических характеристик помещения.

Формула индекса (i) помещения рассчитывается следующим образом:

i = S / (hp × (a + b)) , где a и b - длина и ширина, а S площадь.

В итоге общая формула для расчета освещенности помещения светодиодными лампами и определения необходимого количества ламп выглядит следующим образом:

N = (E × S × k × z × 100)/(n × Ф × η)

Такие сложные расчеты обычно производят в ходе проектирования помещения и разработки его технических характеристик. В быту используют методы попроще.

Калькулятор расчет освещения светодиодными светильниками

Чтобы без хлопот и затруднений определить количество светодиодных ламп и их мощность для конкретного помещения, можно использовать калькулятор «расчет освещения светодиодными светильниками». После команды рассчитать программное обеспечение самостоятельно произведет все необходимые расчеты и выдаст готовые результаты. С полученными данными можно отправляться в магазин за лампами или оформить заказ здесь же на сайте.

Калькулятор находится в разработке, надеемся на ваше понимание!

Видео по теме

С ростом цены на электроэнергию, популяризацией экологических тенденций в мире, а также снижением цены светодиодов, LED-освещение приобретает все большую популярность. Благодаря низкому потреблению энергии, долговечности, безопасности и широкому ассортименту представленной продукции, этот вид осветительных приборов стремительно укрепляет позиции на рынке и занимает должное место в большом количестве домов.

В силу того, что характеристики LED-приборов отличаются от классических ламп накаливания и газоразрядных устройств, при переходе на них часто возникает вопрос, . Сложности добавляет и засилие в продаже бюджетных диодных ламп, которые обладают низкой мощностью. Как следствие, некоторые пользователи могут сформировать ложное мнение о технологии в целом, недооценивая реальный ее потенциал. Исправить сложившуюся ситуацию и призван этот материал. Его цель – помочь выяснить, как рассчитать площадь освещения светодиодных ламп , определиться с наиболее подходящим типом светильников и понять, чего нам часто недоговаривают китайцы, формируя некорректное мнение о LED.

Принципиальные отличия LED от классических технологий

Краткий экскурс в историю

Светодиодные приборы были изобретены более восьмидесяти лет назад, параллельно несколькими инженерами (среди них – и русский физик Олег Лосев). За счет особых свойств отдельных полупроводников учеными был достигнут эффект их свечения при прохождении электрического тока. Однако первые образцы отличались высокой стоимостью изготовления, имели очень низкую яркость и такой же срок службы. Позже, в 50-80-х годах XX века, первые светодиоды, которые могли использоваться на практике, были созданы в США и Японии. Учеными были разработаны красные, зеленые, синие, белые, а также ультрафиолетовые и инфракрасные полупроводниковые источники света. Лишь в 70-х годах технология стала относительно доступной, до этого стоимость каждого диода могла составлять сотни долларов.

В 90-х, когда появились сравнительно недорогие LED-элементы и оборудование для их массового тиражирования (тысячами и миллионами экземпляров), стало возможным внедрение их в качестве источников бытового освещения. До этого они применялись, в основном, как индикаторы в различной электротехнике. И только в 2000-х, когда массовое производство дешевых светодиодов наладили во всем мире, а главное, в Китае, стоимость мощной LED-лампы (достаточно яркой, чтобы служить в качестве основного источника света в доме) снизилась с десятков долларов до единиц. После этого и начался бум на LED-светильники в мире.

Устройство светодиодной лампы

Конструкция светодиодной лампы принципиально отличается от других источников света. Главное отличие – это многоэлементная компоновка. «Лампочка Ильича» испускает свет в видимом диапазоне за счет накала до сверхвысоких температур (около 3000 °C) вольфрамовой нити. Газоразрядный (люминесцентный) светильник делает это благодаря свечению слоя люминофора, нанесенного на внутренние стенки стеклянной трубки, заполненной газом, при пропускании тока через него. Оба вида таких осветительных приборов объединяет то, что источник видимого излучения в их конструкции, как правило, один. Масштабирование мощности достигается за счет увеличения размеров прибора или использования параллельно нескольких ламп. На этом фоне LED-светильники сильно отличаются, так как являются, по сути, сборкой из десятков миниатюрных светодиодов. За счет изменения их количества и модификации управляющей электроники становится возможным создание ярких источников света в компактном корпусе. С традиционными видами освещения это невозможно, так как рост яркости приводит к значительному увеличению габаритов.

Особенности компоновки LED-ламп предоставляют ряд преимуществ, но накладывают и ряд ограничений, которые важно учесть перед тем, . Для соединения между собой десятков элементов требуется специальная печатная плата, также в корпусе необходимо разместить и блок управляющей электроники. Поэтому светодиодные лампы имеют существенные отличия от аналогов.

Как рассчитать светодиодное освещение: виды ламп

В силу наличия печатной платы с управляющей системой, тело лампы частично светонепроницаемо. Желая сохранить совместимость с обычными люстрами, торшерами, бра, настольными лампами производители стараются придерживаться классического форм-фактора. Наиболее популярными являются разновидности, получившие в просторечии наименования «груша» и «кукуруза». «Свеча» является несколько менее распространенной.

Лампа “груша”

«Грушей» называют вид светодиодных светильников, форма которых повторяет таковую у обычной лампы накаливания. Тело подобной LED-лампы наполовину состоит из непрозрачного пластика с ребрами для улучшения охлаждения. Вторая ее часть прозрачная, затененная или окрашенная слоем люминофора полусфера. На границе этих частей располагается плата с диодами, направленными в одну сторону. В силу такой конструкции угол рассеивания света составляет не почти 360° (как у ламп накаливания, «мертвая зона» которых приходится только на участок с цоколем), а всего лишь 180° или немногим больше.

Лампа “кукуруза”

В «кукурузе» плата с размещенными диодами расположена перпендикулярно цоколю, по продольной оси лампочки. Она может быть выполнена в форме пластины, трубки круглого, квадратного или многоугольного (от 3 до 8) сечения. LED-элементы расположены на лицевой ее части, в то время как электроника спрятана в цоколе, зоне возле него или внутри трубки. За счет сходства платы, на которой размещены полупроводники, с кукурузным початком, этот вид светильников и получил свое просторечное название. Такие лампы отличаются большим углом охвата, так как две «слепые зоны» находятся лишь в районах цоколя и на противоположном конце колбы. Последняя может и вовсе отсутствовать, если диоды присутствуют и на торце.

Лампа “свеча”

«Лампа-свеча», за счет удлиненного корпуса, является компромиссом между «грушей» и «кукурузой». Она предоставляет более широкий, чем первая, угол свечения, но ограничена по размеру и мощности. Основная область применения «свечей» — настольные лампы и локальное освещение небольших площадей.

Как выбрать светодиодные лампы по форме

Перед тем, как рассчитать светодиодное освещение на помещение , необходимо определиться с типом используемых лампочек. В значительной степени, он зависит от того, будет использоваться имеющееся осветительное оборудование (люстры, плафоны, торшеры), или же проектируется новая электропроводка.

В первом случае стоит уделить особое внимание площади и углу рассеивания света. В зависимости от того, какой тип светильников установлен в комнате, определяется и тип LED-приборов.

Висячий плафон или люстра , в которой лампы направлены вниз, оптимально сочетаются со светильниками типа «груша», которые будут рассеивать свет по всей площади и стенам. «Слепая зона» такого LED-освещения придется на пространство под потолком, которое обычно не используется. «Кукуруза» с диодами на торце тоже отлично подходит для висячего плафона, так как освещает и пол, и стены, и потолочное пространство.
Точечные светильники , установленные в конструкцию подвесного потолка, тоже удачно сочетаются с «грушами». Цоколь лампы и непрозрачная ее часть будут скрыты декоративным слоем отделочного материала, зато свет, излучаемый рабочей частью прибора, равномерно заполнит все пространство. А вот «кукурузу» ставить в такие приборы не стоит – значительная часть диодов будет направлена в подпотолочное пространство.
Люстра, в которой патроны направлены вверх с «грушами» несовместима! Исключение составляют только помещения с зеркальным потолком. Свет такой диодной лампы будет направлен вверх, а под ней образуется затененный участок. Хуже всего будет освещаться центральная часть комнаты, где даже зеркальный потолок не сможет полностью компенсировать недостатка яркости.
Точечные светильники и бра , установленные на стенах, оптимально сочетаются с продолговатыми лампами «кукурузами». Свет, излучаемый ими, направлен и вниз, и вверх, и на стены. Ориентация патрона (цоколем вверх, вниз или параллельно земле) в данном случае практически не имеет функционального значения.
Точечные светильники, утопленные в толщу стены, с «кукурузами» сочетаются хуже. Здесь ситуация подобна потолочным аналогам: «полезный» свет излучает только торец лампы (где диодов мало), а боковые LED-элементы освещают нишу, в которой расположен прибор.
Для настольных ламп , бра, торшеров , где патрон «смотрит» вниз , желательно приобретать «груши» или «свечи». Задача таких осветительных конструкций – эффективное освещение участка с малой площадью, и «груша», прикрытая по бокам плафоном, справится с ней лучше всего. «Кукуруза» тоже подойдет, но, опять же, часть света будет утеряна на подсветку стенок плафона (которые далеко не всегда обладают хорошими отражающими характеристиками).
Потолочные светильники, в которых патрон размещается параллельно полу , сочетаются лучше всего с «кукурузами». «Груша» подойдет только в случае, если нужно сконцентрировать максимум света в одной части комнаты, а другой можно пренебречь. Но и в этой ситуации дефицита света в центральной части помещения не избежать.

Если освещение конструируется с нуля, и поставлены определенные цели (например, равномерное яркое заполнение светом всего пространства комнаты, или же концентрация его на отдельных участках), можно подобрать вид приборов под тип ламп, а не наоборот. Перед тем, как рассчитать освещение в комнате, светодиодное оборудование достаточно проанализировать на предмет наличия и расположения «мертвых зон», чтобы купить те модели ламп, которые подойдут оптимально. В остальном же все, сказанное в предыдущем абзаце, применимо и в данном случае.

Перед тем, как рассчитать светодиодное освещение на помещение , важно учитывать и тот факт, что диоды боятся перегрева. Если комната большая (более 20 м2), а лампы будут установлены в компактном и закрытом (частично или полностью) корпусе, одной центральной люстры может быть мало. Вызвано это тем, что мощная лампа, установленная в такую конструкцию, выделяет много тепла, которое не будет эффективно рассеиваться, приводя к перегреву LED-полупроводников. Это тепловыделение хоть и в разы меньше, чем у «лампочки Ильича», но лампа накаливания специально рассчитана на сверхвысокие температуры, а вот процесс деградации диодов ускоряется даже при температурах менее 100 °C. Выходом из сложившейся ситуации является использование многоламповых люстр или установка дополнительных светильников в отдаленных углах помещения.

Как рассчитать площадь освещения светодиодных ламп

Основной единицей измерения яркости светового потока, принятой производителями осветительных приборов, является люмен (лм). Связанная с ней кандела (кд) тоже популярна, но применяется реже, так как оперировать с ней сложнее. В СНиП, регулирующих норму освещения, применяется единица, производная от люмена – люкс (лк).

1 лк =1 лм/м2

Таким образом, перед тем, как рассчитать светодиодное освещение на помещение , нужно знать его площадь, а также учитывать функциональное предназначение комнаты.

В силу того, что наибольшей популярностью в качестве бытового источника света уже много лет пользуются лампы накаливания, мощностью от 40 до 100 Вт, а также для уменьшения количества «сухих» цифр и большей наглядности процесса, в качестве ориентира можно использовать именно их характеристики.

В 2011 властями Российской Федерации был принят закон, запрещающий продажу ламп накаливания, мощностью 100 и более ватт. В силу того, что точное значение этого параметра зависит от напряжения в сети (которое в разное время суток, особенно в промышленных районах, может варьироваться от 200 до 250 В), а также индивидуальных особенностей конкретного экземпляра лампы, детальный подсчет мощности невозможен. Производители ламп, для обхода запрета, стали маркировать 100-ваттные продукты, как 99, 95 или 90 Вт (что, при определенном напряжении, правда), но сами приборы изменений не претерпели. Поэтому расчеты, где за ориентир яркости принята лампа на 100 Вт, применимы и к аналогам на 90-99 Вт.

Согласно нормативам, световой поток лампы накаливания на 40 ватт составляет от 415 люмен, 60 Вт – 710 лм, 75 Вт – 935 лм и 100 Вт – от 1340 лм. Как видно из приведенных данных, чем мощнее лампа – тем она экономичнее относительно яркости, но прожорливее в целом. LED приборы такого недостатка лишены, так как каждый диод потребляет фиксированный ток, и общий расход почти прямо пропорционален количеству полупроводниковых элементов. В зависимости от ценовой категории лампы, он составляет 70-150 лм/Вт (против 13-16 лм/Вт у лампы накаливания на 100 Вт), то есть, в целом LED-приборы эффективнее в 5-11 раз.

Немного о китайцах

В последнее время в продаже часто можно встретить дешевые светодиодные лампы, стоимостью 100-200 рублей. Нередко они могут комплектоваться картонной упаковкой с русскоязычными надписями, но иногда поставляются в простой, так называемой OEM, упаковке, или коробке без подписей на русском. Это, как правило, продукция китайских заводов, которая поставляется напрямую из КНР или через российских OEM-производителей.

Продукция из Поднебесной часто может комплектоваться упаковкой, на которой указаны несоответствующие действительности характеристиками. Это – вина или недобросовестных производителей, или российских их заказчиков, желающих снизить себестоимость реализуемой продукции. В описаниях ламп, которые представлены в продаже, часто можно встретить громкие заявления вида «потребляет в 10/15/20 раз меньше обычной лампочки!». При выборе такой продукции следует помнить, что данный показатель нередко округлен в большую сторону, с точностью до 5 или 10. На самом деле LED-лампа, ценой 100-200 рублей, просто физически не может быть аналогичной по качеству продукту всемирно известного бренда, вроде того же Philips. Такие компании знают о конкуренции и дорожат репутацией, поэтому необоснованно накручивать сотни процентов прибыли не станут.

Примерно так выглядят дешевые китайские лампы

Заявлениям продавцов, утверждающих, что LED-лампа на 5 Вт, стоимостью 100 рублей, эквивалентна «лампочке Ильича» на 75 или 100 Вт, доверять не стоит. Практика показывает, что реальное соотношение их яркости примерно 1 к 5, в лучшем случае, 1 к 7. То есть, 1 Ватт светодиодного светильника по яркости эквивалентен 5-7 Вт лампы накаливания. Важно учесть это перед тем, бюджетной категории.

Покупать или не покупать дешевые лампы решать пользователям. Стоит только отметить, что устройства, продающиеся совсем за бесценок (в районе 100 рублей), могут также иметь управляющую электронику. В лучшем случае, они просто перегорят в скором времени, в худшем – будут мерцать и постепенно терять первоначальные качества, приводя к хронической усталости глаз. Поэтому при покупке дешевой лампы лучше сразу протестировать ее в магазине или в пункте доставки.

Расчет мощности LED-ламп

Согласно нормам СНиП, действующим на территории России, для помещений следующих типов утверждены такие нормы освещенности:

Офис, в котором осуществляется работа за компьютерами – 300 лк (300 лм/м2).
Офис, в котором производятся чертежные работы – 500 лк.
Конференц-зал – 200 лк.
Лестницы офисов – 50-100 лк.
Лестницы жилых домов – от 20 лк.
Проходные помещения (коридоры, холлы, вестибюли), подсобки, кладовые и архивы, ванные, санузлы, раздевалки и гардеробные – от 50 до 75 лк.
Спальни, кухни, детские и другие жилые помещения – 150-200 лк.
Рабочий кабинет, библиотека – 200 лк.

Учитывая, что мощность дешевой LED-лампы составляет до 80-90 лм/Вт, для обеспечения достаточной освещенности спальни, площадью 10 м2нужно от 1500 лм, и сделать это способна лампа накаливания на 100 Вт, бюджетная LED-лампа от 18 Вт или 3 таких прибора по 6 Вт. При использовании брендовой продукции светоотдача будет выше – от 100 лм/Вт. Для той же спальни на 10 м2 требуется светодиодная лампочка на 14-15 Вт.

Если освещение с помощью ламп накаливания, давно используемое в помещении, устраивает в плане яркости, а переход на LED вызван желанием сэкономить на оплате «коммуналки»/внести вклад в защиту окружающей среды/идти в ногу со временем/изменить цветовую температуру света (у каждого причина может быть своя) – можно просто произвести расчет, отталкиваясь от имеющихся параметров. Так, лампа накаливания на 100 Вт может быть заменена «светодиодкой» на 13-16 Вт, альтернативой «семьдесятпятке» станет LED на 10 Вт, а «сороковку» заменит качественный LED-светильник на 3 Вт.

Выбор цветовой температуры

Есть у светодиодных LED-ламп еще один параметр, который важно учесть перед тем, . Это – цветовая температура, которая определяет оттенок излучаемого света. Измеряется она в кельвинах (К). Чем выше этот показатель, тем ближе к белому и голубому оттенкам будет излучение. У ламп накаливания этот показатель составляет от 2000 К (25 Вт) до 2800 К (100 Вт) и соответствует светло-желтому или светло-оранжевому цвету.

Цветовая температура светодиодных источников освещения варьируется от 2500 до 7000 К.

2500-3000 К. Теплый желтый свет, близкий к свету лампы накаливания.
3000-4000 К. Теплый белый, с оттенками желтизны, близкий к дневному.
4000-5000 К. Нейтральный белый, близкий к дневному.
5000-7000 К. Холодный белый, с оттенками голубизны у верхней границы.

Какой из них выбрать – в значительной степени зависит от вкусовых предпочтений. Однако следует учитывать, что специалисты рекомендуют для разных видов помещений разную цветовую температуру.

Теплые оттенки (до 4000 К) предпочтительны для спален, гостиных, кухонь. Нейтральные и холодные цвета оптимально подходят для ванной, подвала, рабочего кабинета, холла, прихожей, санузла. Физиологи отмечают, что именно при освещении с температурой 4000-6000 К человеческий организм демонстрирует максимальную производительность труда и лучше всего воспринимает информацию.

Большой поклонник качественной китайской техники, любитель четких экранов. Сторонник здоровой конкуренции между производителями. Чутко следит за новостями в мире смартфонов, процессоров, видеокарт и другого железа.