Расчет светового потока – Калькулятор освещенности помещения светодиодными светильниками

Содержание

Измерение коэффициента использования светового потока и единицы светопотока

Мощность светового излучения, отдаваемая источником, – это поток света, который в состоянии воспринимать и оценивать человеческий глаз. Сила излучения разных источников света зависит от скорости электромагнитных волн. При выборе осветительных устройств часто возникает путаница в основных понятиях и обозначениях физических величин, характеризующих качество полученного освещения.

Оптический поток

Что такое световой поток

Определить свойства и качественные характеристики света от излучателя поможет такое понятие, как световой поток. При помощи этой величины вычисляют значение силы света, попадающего на единицу площади. Выполняя расчёты систем освещения, используют эту меру. Существуют требования к освещённости различных помещений. Проще говоря, поток света – это мощность, с которой излучение действует на какую-либо поверхность. Система единиц (СИ) обозначает поток буквой Ф, единицу измерения – 1 люмен (лм; lm).

Формула светового потока

Отличие освещенности от светового потока

Когда поток света в 1 лм падает на освещаемый участок площадью в 1 м², получается освещённость в 1 лк. Освещённость обозначают буквой Е, измеряют в люксах (лк).

Её можно рассчитать по формуле:

Е = Ф/S, где:

  • Ф – светопоток, лм;
  • S – площадь поверхности, мм2.

Разницу между этими двумя физическими величинами понимают так: 1 люкс = 1 лм/м² освещаемой поверхности.

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.

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

Как и в чем измеряется

С появлением ламп, у которых используемая мощность в ваттах стала отличаться от яркости, возник вопрос, как измерить потоки света.

Единицы измерений светового потока 1 люмен – это свет, отдаваемый излучателем с силой в 1 кд в рамках телесного угла в 1 стерадиан. Обозначается буквой Ф.

Для информации. Лампа с нитью накаливания в 100 Вт выдаст поток света, равный 1000 лм. Чем ярче светильник, тем он больше люмен выдаст.

Небольшой перечень приборов, которые применяются для измерения:

  • портативный люксметр;
  • сферический фотометр;
  • люксметр-пульсметр.

Самостоятельно проверить соответствие параметров приобретённого осветительного прибора можно люксметром CEM DT-1300. При помощи этого прибора определяют уровень освещения поверхности или помещения. В комплекте – выносной сенсор, который регистрирует интенсивность потока. Дисплей отображает показания в единицах – Lux или FC. На выполнение измерения необходимо 1,5 секунды.

Что касается точности измерения световых параметров, то сложность заключается в том, что световое излучение – это поток, движущийся во всех направлениях. В лабораторных условиях используют сферические фотометры. Источник помещают в сферу, имеющую высокое оптическое использование измерения.

Интересно. Любая лампочка при излучении имеет пульсацию. Завышенный коэффициент пульсации при тусклом освещении вызывает усталость глаз и со временем снижает зрение. Измерить пульсацию осветительных приборов можно с помощью люксметра – пульсметра.

Типовое значение светового потока для источников света

При приобретении осветительных устройств стоит обращать внимание на СП, который будет излучаться. На самих приборах и на упаковке не всегда проставлены значения этой величины. Всё зависит от фирмы изготовителя и достоверности информации. Лампочки накаливания продаются в картонном поясе и с численным обозначением напряжения и мощности на колбе. Сколько люмен выдаёт лампа, не написано. Однако присутствует связь между Р (Вт) и Ф (Лм).

Стандартные значения Ф для осветительных элементов

Лампа накаливания, мощность, ВтСветодиодная
лампа, мощность, Вт
Люминесцентная
лампа, мощность, Вт
Световой поток,
Лм
202-35-7≈ 250
404-510-13≈ 400
608-1015-16≈ 700
7610-1218-20≈ 900
10012-1520-30≈ 1200

Распространённые источники света

К сведению. Получившие популярность светодиодные лампы, как показывает таблица, устанавливать выгодно. При низком, по сравнению с другими источниками, энергопотреблении они отдают света больше.

Освещенность и световой поток

Освещённость – это показатель силы светового потока, ложащегося на объект заранее известной площади. Связь между этими физическими величинами прослеживается при рассмотрении формулы:

Е=Ф/S, где:

  • Е – освещённость, Лк;
  • Ф – поток света, Лм;
  • S – площадь поверхности, м².

Из формулы видно, что освещённость зависит от силы светового потока.

Приступая к проектированию освещения в служебном помещении или квартире, сначала определяется необходимое значение освещённости рассматриваемой площади поверхности, потом выполняется расчёт необходимого светового потока:

Ф=Е*S.

Освещенность и требования стандартов

Там, где в дневное время недостаточно солнечного света, а также в вечерние и ночные часы, пользуются искусственными источниками. На предприятиях каждое рабочее место проходит аттестацию на соответствие допустимым санитарным нормам. В эти нормы укладывают и уровень освещённости. Неправильное освещение или его недостаток влияет на здоровье работников.

Основным нормативным документом, регламентирующим стандарты этого параметра, выступает СНИП 23-05-95 – это нормы, принятые к исполнению в 1995 году. Откорректированный его вариант в виде СП 52.13330.2011 от 20.05.2011 г. действует и поныне.

В перечне отражены границы степени освещённости для помещений:

  • производственных и складских;
  • рабочих площадок вне зданий;
  • жилых и общественных помещений;
  • уличного освещения населённых пунктов;
  • архитектурных подсветок;
  • витринной и рекламной иллюминации;
  • специального освещения.

Важно! Вреден как недостаток, так и избыток света. Яркие пятна люминесцентных реклам и витринных окон, выполненных с превышением требований, загрязняют световой фон улиц.

Освещённость

Ограничения на расчеты освещенности

При первичных расчётах учитываются следующие значения:

  • световой поток источников в светильнике;
  • нормируемая освещённость;
  • коэффициент запаса, зависящий от загрязнённости объекта и типа ламп;
  • поправочный коэффициент – отношение средней освещённости к освещённости нормируемой;
  • количество ламп;
  • коэффициент использования светового потока;
  • S помещения.

Теоретические расчёты содержат погрешность до 30%, значит, необходимы дополнительные измерения люксметром. При этом необходимо учитывать время суток и длительность пребывания человека в расчётном месте. Учитывается и конструктивное исполнение осветительного устройства: плафоны, крышки, стёкла. Защитные покрытия вносят искажения в характеристики ламп.

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

Нормы освещения помещений по использованию (СНиП)

Подробные нормы для различных зданий и объектов можно посмотреть в СП 52.13330.2011 от 20.05.2011 года. Для комфортного и безопасного освещения желательно знать, какие параметры должны иметь бытовые помещения. Некоторые из них отражены в таблице.

Таблица параметров

Грамотно подобранное искусственное освещение по своему спектру приближается к дневному солнечному свету. Знание физических характеристик светового потока позволяет правильно выбрать и разместить источники этого вида излучения для обеспечения комфортной среды обитания.

Видео

amperof.ru

3.2 Расчет освещения по методу коэффициента использования светового потока

Этот метод применяют при расчете общего равномерного освещения горизонтальных плоскостей закрытых помещений с симметрично размещенными светильниками при условии отсутствия в помещении громоздкого оборудования, затеняюще­го рабочие места. Метод определяет освещенность поверх­ности с учетом как светового потока, падающего от светильников непо­средственно на освещаемую поверхность

ФП, так и отраженного от стен, потолков и самой освещаемой поверхности ФОТР:

ФР = ФП + ФОТР (3.1)

где Фр  суммарный световой поток, падающий на освещаемую по­верхность.

На горизонтальную рабочую поверхность падает не весь световой поток от ламп, размещенных в освещаемом помещении, так как некото­рая часть светового потока поглощается осветительной структурой, сте­нами и потолком. Следовательно, Фр < п • ФЛ

.

Коэффициентом использования светового потока осветительной установки  отношение светового потока, падающего на гори­зонтальную поверхность, равную площади освещаемого помещения, к суммарному световому потоку всех источников света, размещенных в этом помещении:

КИ = Фр/п • ФЛ. (3.2)

Из (3.2): коэффициент использования светово­го потока всегда меньше единицы и зависит от типа и КПД светильника, высоты подвеса, окраски стен, пола и потолка, площади и геомет­рических размеров помещения.

Каждый тип светильника характеризуется кривой си­лы света. Чем большая часть светового потока, излучаемая светильником, падает на освещаемую поверхность, тем меньше света поглощается стенами и потолком  следовательно, коэффициент исполь­зования возрастает.

С увеличением КПД потери светового потока в светильнике уменьшаются, а коэффициент использования возрастает. Чем выше подвешены светильники над рабочей поверхностью, тем ниже коэффициент использования. Чем светлее окраска стен и потолка, тем выше значения коэффици­ента отражения, растет и коэффициент использования.

Зависимость коэффициента использования от геометрических раз­меров помещения учитывается индексом (показателем) помещения i. Для прямоугольных помещений ин­декс i определяет эмпирическая формула:

i = LL LB / НР (LL + LB) (3,3)

где LL и LB  длина и ширина помещения, м.

Для каждого типа светильника в зависимости от индекса помеще­ния и коэффициентов отражения потолков, стен и расчетной поверхности вычислены коэффициенты использования светового потока, приведенные в таблицах (Приложения П1 и П2). В таблицах 2.132.15 даны характе­ристики светильников.

Средняя освещенность ЕСР горизонтальной поверхности:

ЕСР = (Фр/S) = КИ n  ФЛ / S. (3,4)

Строительные нормы и правила (СНиП) устанавливают наимень­шие величины освещенности рабочих поверхностей. Поэтому при расче­те необходимо обеспечить нормированную минимальную, а не среднюю освещенность. Так как Ecp > Emin, то вводится поправочный коэффициент Z, пред­ставляющий собой отношение средней освещенности к минимальной:

Z = Ecp /Emin. (3.5)

Поправочный коэффициент Z зависит от типа светильника и относительного рас­стояния между светильниками. Значения Z для некоторых стандартных светильников приведены в таблица 3.1

При расчете осветительных установок с люминес­центными лампами коэффициент Z может быть ориентировочно принят в пределах 1,11,2. С течением времени освещенность от осветительной установки за счет загрязнения снижается. Для учета этого в расчетную формулу вводится коэффициент запаса КЗАП > 1. В таблице 3.2 приведены рекомендуемые величины КЗАП в зависимо­сти от степени загрязнения освещаемого помещения и периодичности чистки светильников с лампами накаливания и люминесцентными

Таблица 3.1 Значения поправочного коэффициента Z

Тип светильника

Отношение L/HР

0,8

1,2

1,6 2,0

Значения Z

Универсаль без затемнителя

1,2

1,15

1,25

1,5

Глубокоизлучатель эмалированный

1,15

1,1

1,2

1,4

Люцегга цельного стекла

1,0

1,0

1,2

2,2

Шар молочного стекла

1,0

1,0

1,1

1,3

Лампа зеркальная

1,2

1,4

1,5

1,8

СК-300

1,0

1,0

2,2

1,3

Пм

1,0

1,0

1,1

1,2

Из (3.5) EСР = ZЕMIN; введя коэффициент запаса КЗАП, после преобразований из (3.4) получим основное расчетное уравнение для определения светового потока каждой лампы освещаемого помещения

ФЛ = ЕMINZ КЗАПS / КИ n . (3.6)

По вычисленному значению светового потока ФЛ, выбирают стан­дартную лампу с ближайшим значением светового потока Ф0. После это­го проверяют фактическую освещенность [лк] при выбранных лампах

ЕФАКТ = Ф0 ЕMIN / ФЛ . (3.7)

Таблица 3.2 Значения коэффициентов запаса K3АП

Характеристика объекта

Коэффициент запаса

Сроки чистки

светиль­ников

Люминес­центные лампы

Лампы накали­вания

Помещения с большим выделением пы­ли, дыма, копоти (цементные заводы, литейные цеха, дробильные корпуса ОФ, дозировочные отделения и пр.)

2,0

1,7

4 раза в месяц

Помещения со средним выделение пыли, дыма, копоти (прокатные цеха, механо­сборочные цеха, флотомагнитообогатительные фабрики и пр.)

1,8

1,5

3 раза в месяц

Помещения с малым выделением (машино- и приборостроительные заводы, конторы, конструкторские бюро и пр.)

1,5

1,3

2 раза в месяц

Открытые пространства

1,5

1,3

Общественные и жилые здания

1,5

1,3

Пример 1. Определить число светильников и мощность ламп для освещения электроремонтного цеха длиной А = 72 м, шириной Б = 48 м и высотой Н = 12 м. Стены, потолок и пол имеют коэффициенты отражения соответственно Sc = 30 %, Sп = 50 % и Sр = 10 %. Размещение светильника приведено на рисунке 3.1

hС = 1,2 м

Н НР

hР = 0,8 м

Рисунок 3.1 Размещение светильников

Решение. Учитывая разряд зрительной работы (таблица 1.1, п.36) и большую высоту помещения, принимаем для освещения цеха газоразрядные лампы типа ДРЛ. По таблице 1.1 устанавливаем норму осве­щенности в цехе, которая при газоразрядных лампах составляет 300 лк на уровне h1= 0,8 м от пола. Для освещения цеха принимаем светильники типа СДДРЛ.

В соответствии с рисунком 3.1 определяем высоту подвеса светильника над рабочей поверхностью: Нр=Нhр hс = 12  0,8 – 1,2 = 10 м.

По формуле (3.3) определяем индекс помещения:

i = АВ/ НР (А + Б) = 72  48 / 10 (72 + 48) = 3456 / 1200 = 2,88 = 3

По таблице П2 находим коэффициент использования светового пото­ка Ки.

При Sп = 50 %, Sc =30 %, Sp =10 % и i = 3 коэффициент использования Ки = 0,74.

Применяя формулу (3.6) при n = 1, находим суммарный световой поток, необходимый для создания освещенности в ЕMIN = 300 лк:

ФЛ СУММ = ЕMINZ КЗАПS / КИ n =

= 300  1,5  1,1 72  48 / 0,74 1 = 1541189 лм.

Принимаем для освещения лампу ДРЛ мощностью 700 Вт и по табл. 2.7 находим ее световой поток ФЛ = 40000 лм.

Необходимое число ламп определяем как частное от деления ФЛ СУММ

на световой поток одной лампы ФЛ = 40000 лм:

n Л = ФЛ СУММ / ФЛ0 =1541189 / 40000 = 38,6 = 40 шт.

Распределяем эти лампы по длине цеха в 4 ряда по 10 ламп в каж­дом ряду.

Пример 2. Рассчитать освещение учебной аудитории вуза, которая имеет: длину А = 15 м, ширину В = 6 м, высоту Н = 4 м. Коэффициенты отражения потолка, стен и пола имеют значе­ния соответственно Sп = 70 %, Sс = 50 % и Sр = 10 %. Расчеты выполнить для двух вариантов: для ламп накаливания и люминесцентны­х ламп.

Решение. Вариант 1. Светильники размещаем на вершинах треугольника (Рисунок 3.2). Освещение аудитории осуществляется лампами нака­ливания. Используются светильники типа ПО02 (шар молочного стекла). Норма освещенности согласно таблицы 1.5 при использовании ламп накали­вания составляет ЕMIN = 150 лк на уровне рабочей поверхности hP = 0,8 м от пола.

При указанном размещении светильников их общее количество в аудитории будет равно пСВ = 14 шт, в каждом по одной лампе пЛС = 1 шт, итого число ламп; пЛ = пСВпЛС = 14  1 = 14 шт.

Высота подвеса светильника над рабочим столом:

Нр = Нhс hр = 4  0,4 – 0,8 = 2,8 м.

Индекс помещения по формуле (3.3) составит:

i = LL LB / НР (LL+ LB) = 15  6/ 2,8 (15 + 6) = 1,53 = 1,5

По табл. ПI для светильника ПО02 (шар) находим коэффициент использования светового потока, который равен КИ = 0,36 . По формуле (3.6) рассчитываем световой поток лампы, необходимый для освещения:

ФЛ СУММ = ЕMINZ КЗАПS / КИ n =

= 150  1,3  1 15  6 / 0,36 14 = 3482 лм.

LCT LCB

LCT

hC

LB

H HP

hP

LL

Рисунок 3.2 Схема размещения светильников в аудитории

H = 4 м; hC = 2,8 м; LB = 6 м; LL = 15 м; LСТ = 1,5 м; LСВ = 3 м

В этой формуле КЗАП = 1,3 (для ламп накаливания) и Z = 1 в соответ­ствии с таблицей 3.1.

В соответствии с расчетным световым потоком ФЛ =3482 лм по таблице 2.1 выбираем лампу типа Г300 мощностью 300 Вт со световым по­током 4600 лм. С этой лампой освещенность будет выше нормативной:

ЕФАКТ = ФЛ0 ЕMIN / ФЛ = (4600150/3482) = 198,16. [лк]

Если поставить лампу мощностью 200 Вт со световым потоком Ф= 2920 лм, то фактическая освещенность составит согласно формуле (3.7):

ЕФАКТ = ФЛ0 ЕMIN / ФЛ = (2920150/3482) = 126 , [лк]

что меньше ЕMIN= 150 лк.

Мощность Р, затрачиваемая на освещение аудитории лампами нака­ливания, составит: Р = пЛРЛ = 14300 = 4200 Вт = 4,2 кВт .

Вариант 2. Освещение аудитории выполняется люминесцентными лампами со светильниками типа ЛДО. Норма освещенности при исполь­зовании газоразрядных ламп составляет ЕMIN= 300 лк (таблица 1.5). Раз­мещение светильников аналогично первому варианту. Коэффициент ис­пользования светового потока для светильников ЛДО, по таблице П2, составляет КИ= 0,57. Тогда световой поток будет равен:

ФЛ СУММ = ЕMINZ КЗАПS / КИ nСВ=

= 300  1,5  1,1 15  6 / 0,57 14 = 5583 лм.

Коэффициент запаса К3 = 1,5 и Z = 1,1 для газоразрядных ламп.

По световому потоку ФЛ СУММ = 5583 лм выбираем мощность

люминес­центных ламп. Принимаем лампу типа ЛБ-40-4 мощностью PЛ = 40 Вт со све­товым потоком Ф = 2850 лм. В светильнике ЛДО устанавливаются две таких лампы, тогда Ф = 5700 лм. Фактическая освещенность составит:

ЕФАКТ = ФЛ0 ЕMIN / ФЛСУММ = (5700300/5583) = 306 . [лк]

Мощность P, затрачиваемая на освещение аудитории люминесцент­ными лампами будет равна ; P = пСВ пЛС PЛ =14  2 40 = 1120 Bт = l,12 кВт .

Второй вариант наиболее экономичен.

studfiles.net

Расчет освещенности

Правильный выбор уровня освещенности помещения считается одним из условий комфортного пребывания и четко нормируется нормативными документами по охране труда, рядом ГОСТов и, конечно, сводом строительных норм и правил № 23-05-95. Расчет освещенности помещения в доме выполняется специалистами на этапе проектирования, а в ходе приемки новостройки показатель может контролироваться приемной комиссией. На самом деле знать уровень освещенности в доме важно еще потому, что от этого зависит здоровье человека и состояние его зрения.

Как выполняется теоретическое определение уровня освещения

Методика расчета освещения сводится к получению значения потребного светового потока одной лампы, используемой для освещения помещения в конкретных условиях, с заранее известными характеристиками. Проще говоря, составляют упрощенную модель – лампочка под потолком в пустой комнате. На основании модели, зная из рекомендаций СНиПа уровень освещенности для данной категории помещений, определяют световой поток лампы и ее мощность.

Для расчета освещения и светового потока потребуется знать:

  • Норму освещенности для конкретного типа помещений, обычно в справочниках освещённость обозначается индексом Ен, измеряется в люксах, Лк;
  • Общая площадь комнаты – S, единица измерения в м2;
  • Три поправочных коэффициента – k— норма запаса, z— поправка на неравномерность источника света, nc— коэффициент эффективности использования потока света;
  • Количество световых приборов N, и число лампочек в одном приборе – n.

Для того чтобы правильно рассчитать световой поток лампы, необходимо взять данные из справочных таблиц, использовать сведения о геометрии помещения и характеристики источника света, подставить их в известную формулу, определяющую величину светового потока.

Формула светового потока выглядит так:

Фл=(Ен∙S∙k∙z)/(N∙n∙nc).

Совет! При использовании старых справочников обращайте внимание на размерность приведенных величин.

После вычисления по формуле получим величину светового потока для одной лампы в люменах. Остается только правильно подобрать требуемый вариант источника света. Аналогичным способом решается обратная задача расчета освещенности, а именно — по известным данным светового потока Фл для конкретной лампочки, зная остальные характеристики и коэффициенты, можно рассчитать освещение для конкретных условий по формуле: 

Ен=(Фл∙N∙n∙ nc)/(S∙k∙z).

Вариант вычисления освещенности в помещении

В том, как выполняется расчет значения количества свет и освещения, нет ничего сложного, необходимо только точно соблюдать рекомендации и правильно выбирать данные из справочных таблиц. Для примера возьмем обычную комнату площадью в 20 м2 со стандартной высотой потолка в 250 см. Для упрощения будем считать, что потолок белый, матовый, а стены имеют однотонное покрытие без глянца, бежевого цвета. Все эти данные нужны для расчета освещенности или освещения.

В качестве осветительного прибора используется потолочный светильник из пяти лампочек, каждая из которых закрыта рассеивающим белым плафоном. Плоскость ламп находится на высоте 2,3 м.

Для расчета освещения потребуются следующие справочные данные:

  1. Табличные сведения по коэффициенту использования светильника;
  2. Расчет коэффициента использования светового потока;
  3. Поправку на неравномерность;
  4. Коэффициент запаса.

Первый пункт при определении величины освещенности придется взять из таблицы, остальные получают коррекцией или простеньким вычислением по характеристикам комнаты.

Как подобрать коэффициенты для расчета освещенности

Наиболее простым является подбор поправки на неравномерность и коэффициент запаса. Последний параметр используется, чтобы в расчете освещенности учесть снижение плотности светового потока лампы из-за оседания слоя пыли. Для жилых помещений, с содержанием пыли в воздухе менее 1мг на куб объема, для расчета принимается значение, равное 1,2 для наэлектризованных люминесцентных лампочек. Для обычных накаливания 1,1 и для наиболее холодных низковольтных светодиодных приборов коэффициент берут равным 1.

Поправка на неравномерность используется для того, что учесть характер работы в помещении. Для ламп с нитью накаливания он равен 1,15, для светодиодов принимают 1,1.

Коэффициент эффективности использования потока определяется расчетом индекса по формуле:

i=S/((a+b)∙h),

где S — площадь пола комнаты, a, b, h – длина, ширина и высота соответственно. Для нашего случая расчет индекса дает значение в 0,9 единиц. Зная индекс освещенности комнаты, процент отражения – для белой поверхности потолка- 70%, для бежевых стен -50% и серого пола – 30%, расположение светильника на потолке, определяем из таблиц необходимый для расчета коэффициент эффективности использования потока nc=0,51.

Выполним подбор лампы для освещения

Зная необходимые числовые значения коэффициентов, подставляем их в формулу светового потока для нашего случая Фл=(Ен∙S∙k∙z)/(N∙n∙nc)=(150 * 20,0 * 1 * 1,1)/(1 * 0.51 * 5)=3176,25/2,55=1245 Лм. Это значит, для выбранного нами помещения, при норме освещенности Ен=150 люкс, световой поток одной светодиодной лампы должен составлять 1245 Лм. Чтобы для завершения расчета правильно подобрать источник света, потребуется сравнить несколько вариантов осветительных приборов с разными температурами света, от наиболее теплого в 2750К до холодного белого в 4500К.

Этот этап расчета является наиболее трудоемким. В номенклатуре современных источников света существуют четыре основных типа:

  • Галогеновые лампочки;
  • Лампы с ниткой накаливания;
  • Люминесцентные приборы;
  • Светодиодные источники света.

Существуют условные таблицы соответствия светоотдачи или плотности светового потока и потребляемой мощности. В нашем примере использовались данные таблиц. Наиболее распространенная лампа с нитью дает относительно мягкий теплый свет, но имеет низкую светоотдачу. По расчету освещенности для того, чтобы обеспечить поток в 1245Лм, можно взять лампочку в 100 Вт, которая выдает световой поток 1300 Лм. Среди галогеновых лампочек ближайшая по характеристикам в 75 Вт выдает 1125 Лм, что явно недостаточно. Более близкими характеристиками обладают люминесцентная лампа в 20 Вт и 1170 Лм, светодиодная в 12 Вт и 1170 Лм.

Выбираем последний вариант и выполняем расчет освещенности в помещении по приведенной выше формуле Ен=(Фл∙N∙n∙nc)/(S∙k∙z). В результате получаем значение, равное 141 люкс, что допускается нормами СНиП. Для гостиной и спальни величина освещенности должна составлять от 100 до 200 люкс, для кухни 200-300 люкс, для ванной и санузла 50-150 люкс. При желании, используя приведенную методику, можно пересчитать самые разные варианты освещенности при различных источниках света. Самым экономичным получился светодиодный вариант, при потреблении 12х5=60 Вт светильник выдавал 5850 Лм, что соответствует мощности 500 Вт лампы накаливания.

Самое примитивное вычисление можно выполнить, руководствуясь правилом — для 1 м2 требуется источник освещения мощностью в 20 Вт. Но такое определение мощности прибора освещения может быть выполнено только для квадратного помещения с белыми стенами и потолком, с потолочным расположением светильника. Для остальных случаев погрешность составит более 20%.

Заключение

Методика расчета освещения, указываемая в СНиП и основанная на статистическом материале, составлялась в эпоху, когда кроме ламп накаливания и люминесцентных приборов, других вариантов не существовало. Если руководствоваться только этими правилами, то наиболее выгодными и комфортными должны быть светодиодные светильники с максимальной температурой освещенности в 4-5 тыс. К. На практике такие лампы оказываются очень раздражающими и слепящими при длительном пользовании, поэтому нередко хозяева сознательно идут на использование более теплых ламп накаливания, как более комфортных. Расчет освещенности этого не учитывает.

bouw.ru

Расчет светового потока Лм. (Киров, Россия)

 

Мы рас­­смот­рим от­ве­ты на по­­пу­­ляр­­ные воп­­ро­сы о свето­­ди­од­­ных све­­тиль­­ни­­ках и раз­­ве­ем ми­­фы во­­круг по­­ня­­тия “лю­­мен”.

 

В последнее время мы все чаще слышим вопросы:

— Сколько люмен в лампе накаливания?

— Сколько люмен в лампочке?

— Сколько люмен у светильника?

— Сколько люмен в светодиодной лампе?

— Сколько люмен в 1 Вт светодиодной лампы?

— Как определить световой поток лампы?

— Какие светодиодные ламы  являются аналогами ламп накаливания?

 

Давайте попробуем разобраться. Для начала ответим на вопрос: что такое люмен?

Люмен – это единица измерения светового потока источника света, в нашем случае источником света будет являться светодиодная лампа, лампа накаливания, сам светодиод или любой другой светильник.

Мы подготовили сравнительную таблицу соотношения светового потока (люмен) к мощности светильника (Вт) для светодиодных ламп, ламп накаливания и люминесцентных ламп.

 

Лампа накаливания,
 мощность в Вт

Люминесцентная лампа,
 мощность в Вт

Светодиодная лампа,
 мощность в Вт 

Световой поток, Лм

20 Вт

5-7 Вт

2-3 Вт

Около 250 Лм

40 Вт

10-13 Вт

4-5 Вт

Около 400 Лм

60 Вт

15-16 Вт

8-10 Вт

Около 700 Лм

75 Вт

18-20 Вт

10-12 Вт

Около 900 Лм

100 Вт

25-30 Вт

12-15 Вт

Около 1200 Лм

150 Вт

40-50 Вт

18-20 Вт

Около 1800 Лм

200 Вт

60-80 Вт

25-30 Вт

Около 2500 Лм

  

Как видно из таблицы, в среднем светодиодные лампы эффективнее ламп накаливания в 10 раз, а люминесцентных —  в 2 раза.

Стоит отметить, что светодиод, а, следовательно, и светодиодная лампа, испускает направленный свет, в отличие от ламп накаливания и люминесцентных ламп, и значит, на прямой освещенность от светодиодной лампы будет выше. При использовании светодиодных светильников в качестве точечного освещения эффективность такого освещения будет выше по сравнению с аналогами.

Сколько люмен в 1 Вт светодиодной лампочке?

Световой поток у современных светодиодов варьируется от 80 до 150 Лм  с 1 Вт. Обусловлено это различиями в системах охлаждения и вольт-амперными характеристиками самих светодиодов. 

У экспериментальных светодиодов световой поток может доходить до 220 Лм / Вт, но на практике светильники с такими показателями пока не производятся.

Как определить, сколько же люмен в нашей лампочке или светильнике?

Световой поток указывается на коробке или в спецификации к товару. Можно так же воспользоваться сравнительной таблицей выше.

Если мы хотим определить сами, то нужно воспользоваться люксметром и определить освещенность в каждой точке помещения. Люкс — это отношение количества люмен на освещаемую площадь (1 люкс — 1 люмен на квадратный метр). Полный световой поток, создаваемый изотропным источником, с силой света 1 кандела, равен 4π люменам.

Что такое люкс?

Люкс – это единица измерения освещенности. Люкс равен освещенности поверхности площадью 1 кв.м. при световом потоке от источника в 1 лм.

На практике основное значение имеет показатель освещенности на рабочей поверхности, измеряемый в Лк (Люкс) с помощью специального прибора — люксметра. Более того, освещенность рабочих поверхностей и помещений для различных сфер деятельности должна соответствовать государственным нормативам, указанным в СНиП 23.05.2010.

 

 

Сколько люмен в светильнике с лампой ДРЛ, Днат и светодиодами?

Светильник, в отличие от лампы, имеет оптическую систему для более эффективного использования светового потока. В дешевых светильниках, не имеющих специальных отражателей и качественных рассеивателей, световой поток при использовании мощных ламп ДРЛ и Днат значительно ниже и может упасть до 50-60 % от общего светового потока отдельной лампы, тогда как у светодиодных светильников, имеющих более направленный световой поток, эти потери будут значительно меньше — до 5% в зависимости от оптической системы.

Светильник с лампой ДРЛ

Светильник с лампой Днат

Светодиодный светильник

Световой поток, Лм

125 Вт

70 Вт

30-40 Вт

Около 3 500 Лм

250 Вт

100 Вт

40-60 Вт

Около 8 000 Лм

400 Вт

150 Вт

80-120 Вт

Около 12 000 Лм

700 Вт

250 Вт

140-160 Вт

Около 20 000 Лм

1000 Вт

400 Вт

180-200 Вт

Около 30 000 Лм

 

elektro-sn.ru

12) Расчет осветительной установки методом коэффициента использования светового потока

Применяемые в настоящее время приемы расчета освещенности ос­нованы на двух формулах, связывающих полученную освещенность с харак­теристиками светильников:

Принципиальная разность между формулами в том, что первая в не­дифференциальной форме определяет среднюю освещенность на площадке, а вторая показывает освещенность в конкретной точке.

Метод расчета осветительных установок (ОУ), основанный на средней освещенности, назван методом коэффициента использования светового пото­ка (КИСП). Метод расчета ОУ, основанный на второй формуле, носит назва­ние точечного метода. Недостатком второго метода является недостаточно полный учет отраженного света от потолков, стен и других поверхностей. Наиболее точные результаты дает использование обоих методов: метода КИСП для расчета ОУ и точечного метода для проверки освещенности в со­мнительных точках.

Применяется для расчета общего равномерного осве­щения горизонтальных поверхностей внутри помещения с учетом отражений от потолков, стен и рабочих поверхностей.

Метод неприменим при расчете: 1)локализированного освещения; 2) местного освещения; 3) освещения наклонных плоскостей.

Световой поток Ф, достигающий освещаемой поверхности, очевидно будет меньше светового потока ламп светильника, поэтому должен быть скорректирован при помощи кпд светильника, а также коэффициента использо­вания светового потока обусловленного особенностями помещения, коэффи­циентом отражения от стен, потолка, рабочих поверхностей и кривой силы света светильника.

где Фрп — световой поток, достигающий рабочей поверхности, Фс — световой поток светильника (источника). Освещенность при этом определяется по следующей формуле:

где Фс — световой поток светильника; N-число светильников в помещении; и – КИСП; S — площадь помещения, м2 ; К3 — коэффициент запаса.

Освещенность в помещении зависит:

  1. от окраски и чистоты потолков, стен, рабочих поверхностей;

  2. от КСС светильников: чем уже КСС тем больше и;

  1. от высоты подвеса светильников;

  2. от размеров освещаемой площадки.

Расчет ОУ ведется не по средней, а по минимальной освещенности:

z при расчете ОУ принимают в пределах z-1,1… 1,2, тогда необходимый световой поток для освещения помещения на уровне Ен определяется по формуле:

или

Для нахождения и=сn определяют рс, рn, рр, КСС светильника.

— индекс помещения.

Порядок расчета ОУ методом КИСП

  1. Проверяют применимость метода.

  2. Выбирают тип ОП и ИС.

  3. Выбирают по нормативам Ен.

  4. Определяют Нр и N=NANB шт. осветительных приборов.

  5. Определяют c; n; р; i; КСС; Z.

  6. По справочнику определяют с и n.

  7. Вычисляют Флр.

  8. Выбирают 0,90Фр Фст1,2Фр.

  9. Определяют Pуст=NPл.

13) Проектирование электроосвещения. Методы расчета освещенности.

Целью светотехнического расчета является определение потребной мощности источников света для получения необходимого уровня освещенно­сти. Прежде чем приступить к решению этой задачи, исходя из характера выполняемых работ и условий окружающей среды у освещаемого объекта, необходимо, пользуясь нормативными документами, определить следующие параметры:

  1. уровень нормируемой освещенности ЕН;

  2. виды и систему освещения;

  3. тип источника света;

  4. напряжение питания и тип светильника с учетом условий окру­жающей среды;

  5. размещение светильников;

  6. выбрать показатели качества света: К- коэффициент пульса­ции, PL— уровень блескости и М – уровень дискомфорта.

По результатам расчета определяют световой поток светильников, по которому из справочных таблиц находят мощность ближайшей стандартной лампы выбранного выше типа. При выборе мощности источника света счита­ется допустимым, если световой поток выбираемой стандартной лампы от­личается от расчетного не более чем на — 10 или +20%, т.е. 0,9ФРФл1,2ФР, если расхождение между стандартным источником света по световому пото­ку превышает указанные пределы, следует повторить расчет, изменив чис­ло светильников, не сильно отклоняясь от наивыгоднейшего их расположе­ния, чтобы получить более близкое совпадение световых потоков стандарт­ной и расчетной ламп.

Иногда возникает необходимость выполнить проверочный расчет при известном расположении светильников и их мощности, т.е. проверяется, соответствует ли получаемая освещенность нормативной.

Светотехнические расчеты в настоящее время достаточно унифици­рованы и проводятся с использованием большого объема справочных мате­риалов, значительно облегчающих расчеты.

На практике светотехнических расчетов наиболее часто используется метод коэффициента использования светового потока и точечный метод. Оба метода имеют свою область применения. Причем, где неприемлем один метод, в полной ме­ре пригоден другой. В простейших случаях пользуются методом удельной мощности

Освещенность определяется по следующей формуле:

где Фс — световой поток светильника; N-число светильников в помещении; и – КИСП; S — площадь помещения, м2 ; К3 — коэффициент запаса.

Освещенность в помещении зависит:

  1. от окраски и чистоты потолков, стен, рабочих поверхностей;

  2. от КСС светильников: чем уже КСС тем больше и;

  1. от высоты подвеса светильников;

  2. от размеров освещаемой площадки.

Расчет ОУ ведется не по средней, а по минимальной освещенности:

studfiles.net

1.3 Расчет и выбор мощности источников света методом коэффициента использования светового потока

Метод применяют для расчета равномерного освещения.

Для расчета локализованного освещения, освещения наклонных и вертикальных поверхностей использовать его нельзя из-за большой погрешности получаемых расчетов.

В основу расчета положена формула

, (7)

где Fл– световой поток лампы, установленной в светильнике, лм;

N– число светильников над освещаемой поверхностью;

 – коэффициент использования светового потока;

z– коэффициент минимальной освещенности;

А– площадь освещаемой поверхности, м2;

k– коэффициент запаса.

Формулу (7) используют для определения освещенности при проверочных расчетах. При прямом расчете из формулы (7) находят световой поток лампы, которую необходимо установить в светильник, чтобы на расчетной поверхности была создана освещенность не ниже нормированной E min

,лм. (8)

Коэффициент использования светового потока выбирают по справочным данным в зависимости от типа светильника, его КПД и характера светораспределения, коэффициентов отражения потолка, стен и рабочей поверхности и от размеров и формы помещения, которые учитывают индексом /4,6/. Индекс помещения определяют по формуле

(9)

где hp– расчетная высота, м;

a, b–длина и ширина помещения, м.

Приближенные значения коэффициентов отражения для различных помещений приведены в справочных таблицах /4,6/.

Последовательность расчета осветительной установки методом коэффициента использования светового потока:

  • определение нормированной освещенности;

  • выбор типа и числа светильников;

  • место размещения светильников на плане;

  • определение коэффициентов отражения элементов помещения;

  • расчет индекса помещения;

  • выбор по справочным таблицам коэффициента использования светового потока, коэффициентов запаса и минимальной освещенности;

  • определение по формуле (8) светового потока лампы;

  • выбор по справочным таблицам ближайшей стандартной лампы, световой поток которой отличается от расчетного не более чем на –10% … +20 %;

  • вычисление мощность выбранной лампы;

  • расчет электрической мощности всей осветительной установки.

Пример расчета осветительной установки методом коэффициента использования светового потока.

В помещении с малым выделением пыли, размерами a=21м,b=12 м ,h=4,2 м,h=0,8 м и коэффициентами отражения потолкап=50 %, стенс=30 %, расчетной поверхностир.п.=10 % определить методом коэффициента использования светового потока освещение светильниками “Астра” с лампами накаливания для создания освещенностиE=50 лк.

Решение:

В помещении с малым выделением пыли осветительную установку с лампами накаливания рассчитывают при коэффициенте запаса k=1,3 /1, 2/.

В светильнике “Астра” косинусное светораспределение /4,6/, поэтому оптимальное относительное расстояние между светильниками следует взять 1,6 /6/.

Приняв высоту свеса светильников hc=0,5 м, получим расчетную высотуhp=4,2-0,8-0,5=2,9 м и расстояние между светильниками

L=2,91,6=4,64 м.

Число рядов светильников в помещении

nb=b/L=12/4,64=2,58.

Число светильников в ряду

n’а=а/L=21/4,64=4,56.

Округляем эти числа до ближайших больших n’а=5 иn’b=3.

Определяем общее число светильников

N= nа nb=53=15.

Размещаем окончательно светильники. По ширине помещения расстояние между рядами Lb=4,6 м, а расстояние от крайнего ряда до стен чуть больше 0,3L, а именно 1,4 м. В каждом ряду расстояние между светильниками примем также La=4,6 м, а расстояние от крайнего светильника до стены будет

(21-4,64)/2=2,6/2=1,3 м. Это составляет 0,28L.

Рассчитываем индекс помещения

i=2112/[2,9(21+12)]=252/(2,93,3)=2,63.

Интерполяцией справочных данных /4/ определяем коэффициент использования светового потока =0,6.

Так как расстояние между светильниками практически равно оптимальному, то принимаем коэффициент минимальной освещенности Z=1,15 /1/.

Определяем необходимый световой поток лампы

F=501,152521,3/(150,6)=2093 лм.

Выбираем по приложению 5 /4/ ближайшую стандартную лампу Г215-225-150, имеющую поток Fл=2090 лм, что меньше расчетного значения наF = (2090-2093)100/2093 = -0,14 %.

studfiles.net

Световой поток и освещенность

Содержание:
  1. Сила света
  2. Физические свойства светового потока
  3. Световой поток и освещенность

Любой человек периодически приобретает какие-либо осветительные приборы. На всех светильниках имеются надписи, обозначающие технические характеристики изделия, в том числе и световой поток. Данная физическая величина используется в светотехнике для определения мощности, переносимой излучением в определенном направлении. С помощью светового потока рассчитывается освещенность помещений, установленная государственными стандартами. Выполнение этих расчетов направлено на сохранение зрения, предупреждение негативных последствий недостаточной освещенности. Конкретные показатели для того или иного объекта устанавливаются строительными правилами и санитарными нормами.

Сила света – основной показатель

Сила света относится к одной из первичных характеристик любого излучателя в установленном оптическом диапазоне. Она точно определяет, какое количество мощности переносится в тех или иных направлениях, ограниченных условным телесным углом. Поэтому на графическом изображении конфигурация силы света не будет иметь вид прямой линии.

Вершина телесного угла располагается в центре сферы. Единицей измерения этого угла служит стерадиан. Для его вычисления необходимо площадь воображаемого шара соотнести с квадратом радиуса. Поэтому стерадиан является безразмерной величиной, как и сам телесный угол. Согласно определения, на площадь сферы помещается 12,56 стерадиана или 4 Пи.

Телесный угол является объемным и выглядит в виде конуса, вершина которого расположена в центре воображаемого шара. Однако его основание нельзя считать плоскостью, поэтому сравнение телесного угла и конуса будет не совсем корректным. В качестве основания рассматривается та часть сферы, которая отсекается боковой поверхностью. Вместе с тем, следует отметить, что сила света для проведения практических расчетов используется крайне редко. Вместо него стали пользоваться таким интегральным параметром как световой поток, значение которого наносится на все этикетки приборов освещения.

Физические свойства светового потока

Физическая величина светового потока указывает на количество мощности, падающей на какую-либо поверхность, независимо от телесного угла. Именно световой поток имеется в виду, когда сравниваются свечения разных источников света при различном потреблении мощности. Например, светодиод, потребляющий 9 ватт, светит ярче, нежели обычная лампочка накаливания, мощностью 60 ватт.

Единицей измерения светового потока является люмен, равный мощности, испускаемой изотропным источником света, заключенной в границах телесного угла величиной в один стерадиан. При рассмотрении различных типов источников света, следует учесть, что светодиодную лампу нельзя рассматривать в качестве изотропного излучателя. На это факт косвенно указывает маркировка изделия, на которой величина угла рассеивания составляет 2400. Этот угол соответствует условному конусу, ограничивающему часть сферы.

Световой поток может рассеиваться в зависимости от того, в какой плоскости расположен прибор. Определенное влияние оказывает люстра, направляя световой поток в неизменном виде в границах плафона. В других направлениях остаточная часть угла рассеивания излучается равномерно с учетом воздействия стекла. С помощью светового потока оцениваются отражающие свойства различных поверхностей. Например, его величина, при отражении от объектов, окрашенных в белый цвет, значительной выше, чем от поверхностей темного цвета.

Световой поток и освещенность

Понятие светового потока в чистом виде соответствует полной мощности, излучаемой источником в оптическом диапазоне. Однако на практике распределение мощности по поверхностям помещения происходит неравномерно. В связи с этим было введено понятие освещенности, используемое различными стандартами, нормами и требованиями.

Для измерения данной величины используется люкс, представляющий собой отношение светового потока к площади, на которой он распределяется. Теоретическое толкование освещенности обычно не вызывает проблем, в отличие от использования этого понятия в практической деятельности. Основные сложности связаны с неудобством совместного использования при расчетах светового потока и угла рассеивания.

Сами расчеты освещенности с целью получения максимально точных результатов, должны выполняться по определенным правилам. Например, освещенность помещений будет различной в определенное время дня. Поэтому световой поток и освещенность должны разбиваться на части в соответствии со своим временем. Кроме того, должна учитываться конструкция установленного прибора освещения. Например, матовый плафон способствует потере освещенности, а рефлектор карманного фонарика, наоборот, направляет усиленный поток света в нужную сторону. Поэтому величина светового потока во многом зависит от осветительных приборов, установленных в помещении.

electric-220.ru

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о