Расчет светодиодного освещения: просто о сложном

На фото — светодиодное освещение крытого склада
На фото — светодиодное освещение крытого склада

Сегодня нам предстоит научиться выполнять расчет освещения светодиодными светильниками. Мы ознакомимся с санитарными нормами освещения и со световым потоком, характерным для светодиодного освещения на единицу мощности. Но сначала — пара слов об особенностях интересующего нас класса светильников.

Почему светодиоды

А в самом деле, чем светодиоды превосходят привычные нам лампы накаливания, галогенки и энергосберегающие лампы, и в чем проигрывают им?

Преимущества

  • Первое и главное преимущество светодиодов — небольшой расход электроэнергии на единицу светимости. Чтобы не быть голословными, приведем конкретные значения для популярных видов светильников:
Изображение Описание и светимость на ватт потребляемой мощности

Лампа накаливания
Лампа накаливания
Лампа накаливания: вакуумная колба с вольфрамовой спиралью, нагретой до белого свечения. Отдает 8-10 люменов на ватт.

Галогенка под стандартный патрон Е27
Галогенка под стандартный патрон Е27
Галогенная лампа: колба заполнена парами брома или йода. Галогены препятствуют оседанию испарившихся атомов вольфрама на колбе и тем самым помогают повысить температуру спирали, одновременно увеличив срок службы лампы. Светоотдача достигает 12-15 люменов на ватт.

Компактный люминесцентный светильник с преобразователем питания в цоколе
Компактный люминесцентный светильник с преобразователем питания в цоколе
Компактная люминесцентная (она же энергосберегающая) лампочка — классическая люминесцентная лампа с встроенным в цоколь компактным драйвером. Светоотдача достигает 50-70 лм/Вт.

Led-лампочка
Led-лампочка
Светодиодный светильник — объединенные в одном корпусе светодиоды, распаянные на жесткой подложке, и драйвер (преобразователь питания). Светоотдача современных led-светильников превышает 100-120 лм/Вт.

Заметьте: светимость отдельно взятых светодиодов последних поколений вплотную подходит к 200 люменам на ватт. Показатели бытовых и промышленных светильников уступают этим значениям из-за потерь на преобразователе питания.

  • Нагрев светодиодного светильника заметно ниже, чем компактного люминесцентного или галогенного, не говоря уже о старой доброй лампочке Ильича. Логично: чем больше КПД, тем меньше энергии выделяется в виде тепла. Отсюда — возможность монтажа светильников в условиях ограниченной вентиляции и внутри плохо переносящих нагрев конструкций (натяжных и пластиковых подвесных потолков, гипсокартонных ниш и т.д.);
Врезной led-светильник для подвесного или натяжного потолка
Врезной led-светильник для подвесного или натяжного потолка
  • Благодаря значительной площади мощные светильники и светодиодные ленты дают меньше теней. Это важно при работе с мелкими деталями, при наборе текста, в работе визажиста и парикмахера;
Тени? Не, не слышали
Тени? Не, не слышали
  • Срок службы ламп и светильников оценивается в 30-50 тысяч часов. Лампы накаливания служат около 1000 часов, галогенки — 3-5 тысяч, люминесцентные светильники — 10-12.

Темная сторона светодиода

Нет-нет, мы не имеем в виду обсуждение структуры подложки led-кристалла. Увы, светодиодное освещение имеет пару… скажем тактично — особенностей на фоне альтернатив.

  • Цена: в среднем она все еще выше, чем у прочих видов светильников. Хотя разрыв стремительно сокращается: автор не больше недели назад закупал партию светодиодных ламп светимостью 800 люменов по 68 рублей. Для сравнения — мало-мальски качественные галогенки стоят 50-60 рублей.
  • Цветопередача: индекс цветопередачи (CRI) лучших led-светильников достигает 85-90%. У галогенок он близок к 100%, у большинства ламп накаливания выше 90%.
Внешний вид объекта при одинаковой цветовой температуре и разных индексах цветопередачи освещения
Внешний вид объекта при одинаковой цветовой температуре и разных индексах цветопередачи освещения

Справка: от цветопередачи зависит, насколько натурально выглядят цвета. Индекс цветопередачи освещения важен в оформительской работе, а также для пресловутых парикмахеров и визажистов. Макияж, выполненный при освещении с низким CRI, при дневном свете может выглядеть неестественно.

  • Диапазон рабочих напряжений: у последних поколений светильников он гораздо меньше, чем у ламп накаливания и галогенок. Причина — в упомянутом выше снижении рыночных цен.

Оно влечет за собой упрощение схемотехники драйвера. Если у первых поколений светильников он представлял собой полноценный импульсный преобразователь питания со стабильным напряжением на выходе — вне зависимости от того, что творится на входе, то у новейших filament ламп (на светодиодных нитях) роль драйвера выполняет… диодный мост — простейший преобразователь переменного тока в постоянный.

Препарирование недорогой filament лампочки: роль драйвера выполняет простейший выпрямитель тока
Препарирование недорогой filament лампочки: роль драйвера выполняет простейший выпрямитель тока

Узнать о них больше вам поможет прикрепленное к статье видео.

Нормы освещенности

Если вас не отпугнули несовершенства светодиодного освещения — двинемся дальше.

В зависимости от назначения помещения для него действуют свои нормы освещенности, прописанные в нормативных документах. Несложно догадаться, что в цехе, где паяют электронные платы, должно быть светлее, чем в общественном туалете или межкомнатном коридоре.

Некоторые помещения не нуждаются в ярком свете
Некоторые помещения не нуждаются в ярком свете

Вот действующие нормативы освещенности:

Тип помещения Освещенность, люкс
Офис с использованием ПК 300
Офис для чертежных работ 500
Конференц-зал 200
Межэтажная лестница 100
Прихожая, межкомнатный коридор, кладовая, ванная, санузел, туалет 50
Кухня, спальня, гостиная 150
Детская 200
Гардероб 75
Библиотека, рабочий кабинет 300
Сауна 100

Что это за единица — люкс, и как он соотносится со светимостью источников света? Все очень просто: освещенность в один люкс соответствует светимости в люмен на 1 м2. 1000-люменовая лампочка в спальне площадью 10 квадратных метров в общем случае даст освещенность в 100 Лк.

Взаимосвязь между единицами светимости и освещенности
Взаимосвязь между единицами светимости и освещенности

Почему «в общем случае»? Этот вопрос вплотную подводит нас к следующему разделу статьи.

Коэффициент поправки

В абсолютном большинстве случаев светильники располагаются на потолке. Чем выше потолок, тем больше света рассеивается по пути к полу и рабочим поверхностям, поглощается материалом стен, мебелью и т.д.

Поэтому освещение — светодиодное и любое другое — рассчитывается с учетом коэффициента поправки:

  • Для потолка высотой до 2,7 метра он равен единице (читай — не применяется);
  • При высоте потолка 2,7-3 м коэффициент принимается равным 1,2;
  • Если потолок поднят на 3-3,5 метра, норма освещенности вырастает в 1,5 раза;
  • В зданиях с высотой потолков 3,5-4,5 метра (некоторые сталинки, частные дома с вторым светом, кинотеатры и прочие общественные заведения) применяется коэффициент 2.
Чем выше потолок, тем больше потребность в свете
Чем выше потолок, тем больше потребность в свете

Алгоритм расчета

Итак, все части головоломки разложены перед читателем. Осталось собрать их воедино. Выполнить расчет своими руками поможет простая и очевидная инструкция.

Суммарная светимость источников света должна быть равной произведению трех величин:

  1. Нормы освещенности для соответствующего типа помещений;
  2. Площади помещения;
  3. Коэффициента поправки на высоту потолка.

Так, для детской комнаты площадью 19,6 м2 с потолком высотой 2,7 метра потребность в освещении составляет 19,6х200х1=3920 лм.

При использовании нескольких источников света их светимость суммируется
При использовании нескольких источников света их светимость суммируется

Как рассчитать светимость led-светильника, если производитель не снизошел до любезности указать ее на упаковке?

Обратите внимание на потребляемую мощность. Ее можно грубо пересчитать в люмены, зная примерную светоотдачу соответствующего поколения светодиодов с поправкой на потери в драйвере. Для сравнительно новой продукции (выпущенной после 2014 года) можно ориентироваться на значения, приведенные в таблице строчкой ниже.

Пересчет мощности в светимость для последних поколений led-светильников
Пересчет мощности в светимость для последних поколений led-светильников

Заключение

Как видите, расчет освещения помещения светодиодными источниками света не представляет особой сложности. Успехов!

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован.

Яндекс.Метрика