Содержание
Метод коэффициента использования
Освещение > Расчет освещения по методу коэф-та использования и удельной мощности
МЕТОД КОЭФФИЦИЕНТА ИСПОЛЬЗОВАНИЯ
При расчете по методу коэффициента использования потребный поток ламп в каждом светильнике Ф находится по формуле
где Е — заданная минимальная освещенность, лк; k — коэффициент запаса; S — освещаемая площадь, м2; z — отношение Еср:Емин; N — число светильников (как правило, намечаемое до расчета); h — коэффициент использования в долях единицы.
В таких помещениях, как конторы, чертежные и некоторые другие, где положение работающего строго фиксировано и создает частичное затенение, следует вводить в знаменатель формулы (5-1) коэффициент затенения около 0,8, но пока это еще не общепринято.
По Ф выбирается ближайшая стандартная лампа, поток которой не должен отличаться от Ф больше чем на -10. +20% . При невозможности выбора с таким приближением корректируется N. При однозначно заданном Ф (люминесцентные светильники, предназначенные для определенных ламп, маломощные светильники, использование которых целесообразно с лампами наибольшей возможной мощности) формула решается относительно N. При всех заданных других величинах формула может быть использована для определения ожидаемой Е.
При расчете люминесцентного освещения чаще всего первоначально намечается число рядов и, которое подставляется в (5-1) вместо N. Тогда под Ф следует подразумевать поток ламп одного ряда.
При выбранном типе светильника и спектральном типе ламп поток ламп в каждом светильнике Ф1 может иметь всего 2-3 различных значения. Число светильников в ряду N определяется, как
Суммарная длина N светильников сопоставляется с длиной помещения, причем возможны следующие случаи:
а. Суммарная длина светильников превышает длину помещения: необходимо или применить более мощные лампы (у которых поток на единицу длины больше), или увеличить число рядов, или компоновать ряды из сдвоенных, строенных и т. д. светильников.
б. Суммарная длина светильников равна длине помещения: задача решается устройством непрерывного ряда светильников.
в. Суммарная длина светильников меньше длины помещения: принимается ряд с равномерно распределенными вдоль него разрывами l между светильниками.
Из нескольких возможных вариантов на основе технико-экономических соображений выбирается наилучший.
Рекомендуется, чтобы l не превышало примерно 0,5 расчетной высоты (кроме многоламповых светильников в помещениях общественных и административных зданий).
Входящий в (5-1) коэффициент z , характеризующий неравномерность освещения, является функцией многих переменных и в наибольшей степени зависит от отношения расстояния между светильниками к расчетной высоте (L:h), с увеличением которого сверх рекомендуемых значений z резко возрастает. При L:h, не превышающем рекомендуемых значений, можно принимать z равным 1,15 для ламп накаливания и ДРЛ и 1,1 для люминесцентных ламп при расположении светильников в виде светящих линий. Для отраженного освещения можно считать z =1,0; при расчете на среднюю освещенность z не учитывается.
Для определения коэффициента использования h находится индекс помещения i и предположительно оцениваются коэффициенты отражения поверхностей помещения: потолка — 
, стен — 
, расчетной поверхности или пола — 
(см. табл. 5-1).
Светодиодные светильники в задачах архитектурного освещения. Часть 1
Полупроводниковое освещение, использующее в качестве источников света светодиоды, является достаточно новым направлением светотехники. Ознакомившись с несомненными достоинствами светодиодных светильников, кто-то прорабатывает вопрос о целесообразности их производства, кто-то пробует использовать готовые изделия других производителей в своих проектах. В предлагаемой статье сделана попытка обозначить, на что следует обратить внимание как при выборе готовых светильников для проекта, так и при выборе отдельных компонентов для собственной разработки. Однако, учитывая тот факт, что светодиодная светотехника находит применение в самых разнообразных приложениях, каждое из которых обладает своей спецификой, в предлагаемой статье рассматривается только одно направление — светильники для архитектурного освещения.
Применение схем электронного балласта в резонансных источниках питания
В статье описана типовая схема электронного балласта, построенная по резонансной топологии. Рассмотрены особенности применения резонансной топологии в схемах источников питания. Описано типовое решение для резонансного источника питания с использованием стандартной микросхемы управления электронного балласта. Показаны экспериментальные результаты, полученные при измерении данной схемы резонансного источника питания. Статья представляет собой перевод [1].
Драйверы для светодиодных источников света ON Semiconductor
В статье сделан обзор драйверов светодиодов компании ON Semiconductror. В первую очередь рассматриваются новые типы продукции, которые появились в номенклатуре светодиодных драйверов ON Semi в этом году.
2 марта
а, темп развития светодиодных технологий, который часто любят характеризовать таким параметром как рост световой отдачи, впечатляет. Средний прирост этого показателя для серийно выпускаемых светодиодов за последние пять лет составляет около 13…15 лм/Вт в год. Однако, на сегодняшний день световая отдача светодиодов, применяемых в серийных уличных светильниках еще не превысила этот показатель для натриевых ламп высокого давления — самого распространенного источника света для уличного освещения. Тогда в чем энергоэффективность светодиодных светильников?
Энергоэффективность светильника
Для оценки энергоэффективных свойств осветительного прибора необходимо провести анализ по четырем параметрам:
1) световая отдача источника света;
2) КПД светильника;
3) электрический КПД светильника (потери в блоке питания, ПРА);
4) коэффициент использования светового потока.
Световая отдача светодиодов не превышает этот показатель для традиционных источников света в уличных светильниках, поэтому для экономии электроэнергии необходимо, чтобы значения остальных параметров были больше чем у существующих осветительных приборов.
В двух словах отметим, что КПД блока питания светодиодов и ПРА для газоразрядных ламп примерно одинаковы и равны для большинства образцов 80—85%.
КПД самого светильника (отношение светового потока светильника к световому потоку источников света) зависит от материалов отражателей, рассеивателей и линз. В существующих светильниках с газоразрядными лампами и в светодиодных применяются однотипные материалы, поэтому получить выигрыш более 10—20% в КПД практически не реально. Заметим, что КПД уличного светильника с натриевой лампой высокого давления для большинства образцов довольно высокий. Например, светильники ЖКУ28-150-001, ЖКУ21-150-003, ЖКУ15-150-101Б и др. объединения Galad имеют КПД более 74%. При улучшении этого показателя на 20% получим значение 89%, что сопоставимо с коэффициентом пропускания защитных стекол и рассеивателей из полиметилметакрилата, поликарбоната, стекла [1]. В этом случае мы получаем светильник, светораспределение которого формируется расположением самих светодиодов без дополнительных отражателей, линз, ограждающих конструкций защитного угла, что для уличного светильника крайне проблематично.
Экономия электроэнергии в 20%, которая в лучшем случае получается по трем рассмотренным выше параметрам, не позволит обосновать затраты на установку светодиодных светильников. Здесь «на помощь» продавцам светодиодных светильников пришел последний параметр: коэффициент использования светового потока. Этот коэффициент показывает долю светового потока светильников, которая преобразуется в освещенность (плотность светового потока) расчетной поверхности и характеризует эффективность светораспределения (кривой силы света) осветительного прибора. Для идеальной кривой силы света (КСС) он равен единице, т.е. 100% светового потока светильника преобразуется в освещенность расчетной поверхности.
Идеальная и реальные кривые силы света светильников
Сила света — это пространственная плотность светового потока точечного источника, т.е. осветительного прибора (источника света) геометрические размеры, которого значительно меньше расстояния до освещаемой поверхности [2, 3]. Распределение силы света источника в пространстве (называют фотометрическим телом) представляется трехмерной моделью, а ее сечение продольной плоскостью, на которой расположен сам источник, принято называть КСС для данной плоскости сечения.
КСС светильника обычно принято показывать в полярной системе координат, а характерные плоскости сечения обозначаются азимутальными углами. Ориентация неосесимметричного светильника принимается
такой, чтобы главная поперечная плоскость совпадала с плоскостями С0—С180, проходящими через азимутальные углы 0 и 180, а главная продольная плоскость — с плоскостями С90—С270. При этом узел крепления светильника к кронштейну (для консольных светильников) расположен в плоскости С270.
При идеальной КСС по критерию использования светового потока светильника, освещаемая поверхность должна иметь абсолютно равномерную освещенность, а на краях этой поверхности освещенность снижается до нуля. Например, для случая плоской площадки, над которой параллельно ей в центре располагается световой проем светильника, можно записать систему аналитических выражений идеальной КСС
, при 0 ≤ γ ≤ γпред;
I(C;γ) = 0, при γпред ≤ γ;
,
при 
; (1)
,
при 
,
где I(C;γ) — сила света светильника в азимутальном угле C и полярном γ, кд; I(0;0) — сила света светильника по оптической оси, кд; γ — полярный угол, град.; γпред — предельный полярный угол соответствующий краю освещаемой площадки, град.; L — длина площадки (размер в плоскости С0-С180), м; B — ширина площадки (размер в плоскости С90-С270), м; Н — высота светового проема светильника над площадкой, м; С — азимутальный угол, град.
Реальные кривые силы света осветительных приборов отличаются от идеальной, что обусловлено трудностью создания формы отражателя, линзы и рассеивателя для переформирования фотометрического тела источника света в направленное светораспределение, которое описывается системой (1). Для такого переформирования КСС требуется многократное переотражение внутри светильника, что ведет к потерям излучения и снижению его КПД. Поэтому при разработке светильника с определенным светораспределением находят компромисс между КПД и соответствием КСС идеальной.
Коэффициент использования светового потока
Метод коэффициента использования светового потока является одним из базовых ручных технологий в проектной практике. Обычно этот метод применяют для расчета средней освещенности расчетных поверхностей в помещениях [3].
В настоящей работе, интерес представляет не непосредственное применение этого метода для проектирования, а оценка с его помощью эффективности использования светильников с различной КСС.
Преобразуя основную расчетную формулу метода можно определить коэффициент использования светового потока [3]
, (2)
где Еср — средняя освещенность расчетной поверхности, лк; Ар — площадь расчетной поверхности, м2; Кз — коэффициент запаса по световому потоку; N — число светильников в осветительной установке; Фсп — световой поток одного светильника, лм.
Применение только одного коэффициента использования светового потока не позволяет рационально подобрать КСС светильника, так как при излучении им в очень узком телесном угле весь световой поток преобразуется в освещенность на рабочей поверхности, но часть этой поверхности просто не будет освещена. Поэтому дополнительно необходимо применять критерий, который также учитывает равномерность распределения освещенности по расчетной поверхности.
Методика исследования
Для сравнения коэффициентов использования уличных светильников со светодиодами и натриевыми лампами высокого давления была сделана выборка из консольных светильников ЖКУ торговой марки GALAD (16 единиц) и светодиодных светильников XLight™ (11 единиц), ООО «Фокус» (3 единицы), LEDEL (2 единицы), Elgo Lighting Industries (1 единица). Всего рассмотрено 17 единиц уличных светодиодных светильников. Выборка светильников формировалась по принципу участия компаний в реальных проектах и доступности технической информации.
Для нахождения средней освещенности расчетной поверхности была использована программа DIALux 4.6. Выбор программы обоснован ее обширным применением в проектной практике.
Моделирование проводилось для квадратной расчетной площадки с одним светильником, расположенным по середине одной из сторон, и для «улицы» (прямоугольника с отношением сторон 1/16) с рядом светильников, расположенных с одной стороны с шагом 25 и 40 м.
Данные по фотометрии светильников приняты на основании сформированных файлов ies производителями этой продукции и представленными на 1.12.2009 г. на сайтах компаний.
Квадратная площадка
Результаты определения коэффициентов использования светового потока для квадратной расчетной площадки представлены в таблице 1. Этот коэффициент является необходимым, но не достаточным для оценки эффективности КСС. Поэтому в таблице 1 также указаны результаты расчета отношения максимальной освещенности на площадке к средней, которое характеризует равномерность освещенности в соответствии с требованиями СНиП 23-05-95.
При отношении ширины площадки к высоте подвеса 0,8
В этой статье я хочу поделиться методом расчёта освещения, который будет показан на примере моей кухни, где установлены точечные светодиодные светильники.
Введение. Основные формулы
Для начала немного информации для общего развития. Освещённость поверхности – величина, равная отношению светового потока, падающего на малый участок поверхности, к площади этой поверхности. Освещённость измеряется в люксах (лк) Ниже приведена формула:
- E – освещённость, лк
- Ф – световой поток, измеряется в люменах, лм
- S – площадь поверхности, кв. м
Тогда из данной формулы несложно выразить световой поток:
Именно на основании вышеуказанной формулы и будет производиться дальнейший расчёт.
Для расчёта количества светильников нам необходимо преобразовать формулу, чтобы учесть необходимые параметры. Вот как будет выглядеть нужная нам формула:
Мы видим, что в новой формуле добавились новые параметры, но и старые при этом сохранились:
- ФN в отличие от Ф – это световой поток от одного светильника, лм.
- N – количество светильников, шт.
- К, Z и η – коэффициенты, но о них немного позже.
То есть по данной формуле мы можем рассчитать световой поток одного светодиодного светильника, а затем выбрать его марку.
Определяемся с целью расчёта
Нам нужно определиться, что мы хотим рассчитать:
- Мощность светильника, зная при этом количество, которое вы хотите поставить
- Количество светильников, зная марку и характеристики конкретного светильника
Для решения первой задачи используем вышеуказанную формулу.
Для решения второй задачи выражаем N через остальные параметры:
Задача №1 — расчёт мощности светильника
Я столкнулся c первой задачей. То есть я решил, каким образом будут располагаться светильники и для осуществления моей задумки, я расположил девять светильников в виде буквы «П»:
Соответственно мне необходимо было определить, каким световым потоком должен обладать светильник, чтобы обеспечить требуемую освещённость на кухне, а по световому потоку выбрать марку и модель светильника.
Для расчёта требуемого количества светильников нам необходимо знать нормативную освещённость, которая устанавливается СНиП 23-05-95* — «Искусственное и естественное освещение». Согласно данного СНиПа для кухни Ен=150 лк
Площадь моей кухни равна 5 кв.м, S=5
Количество светильников: N=9
Теперь осталось разобраться с коэффициентами:
К – коэффициент запаса, также как и нормативная освещённость принимается по СНиП 23-05-95 (для жилых помещений 1,4 – 1,5), я принял К=1,4
Z – коэффициент неравномерности, принимается в зависимости от типа ламп и находится в пределах 1,0-1,2, для светодиодных светильников допускается принять Z=1,0
η – коэффициент использования светового потока, зависит от индекса помещения, отражающих поверхностей и типа ламп. Вообще данный коэффициент принимается по специальным таблицам, их можно найти на сайтах производителей ламп. На данный момент, я смог найти таблицы только для люминесцентных и ртутных ламп, всё-таки светодиодные лампы только набирают обороты, и информации для расчётов практически нет, но при всём этом, одну из таких таблиц активно используют сайты, продающие светодиодное оборудование: вот один из них — http://diode-system.com/kak-rasschitat-kolichestvo-svetilnikov.html А если используют профессионалы, то почему бы не воспользоваться и нам?
Таблица коэффициентов использования светового потока:
Теперь нужно понять, как ей пользоваться. Мы видим, что коэффициент использования светового потока зависит от индекса помещения и от коэффициентов отражения поверхностей потолка, стен и пола. Для коэффициентов отражения приведены наиболее распространённые варианты. Например: схема 0,7-0,5-0,3 (четвёртый столбик таблицы) соответствует помещению с белым потолком, светлыми обоями, и напольным покрытием, которое темнее обоев (это наиболее распространённый вариант)
Примерные коэффициенты отражения приведены в таблице ниже:
Согласно таблицы, для моей кухни подойдёт схема 0,7-0,5-0,3
Теперь рассчитаем индекс помещения — i. Этот параметр напрямую зависит от габаритов помещения и высоты рабочей поверхности. Если рабочей поверхностью считают стол, то обычно hраб=0,8 м. Для кухни рабочей поверхностью является: стол, плита, столешница, мойка, а они, как правило, имеют высоту 0,8-1,0 м, поэтому я принимаю hраб=0,8 м
Теперь рассчитаем расчётную высоту. Расчётная высота – это расстояние от светильника до рабочей поверхности, в моём случае светильники точечные встраиваемые, то есть расчётная высота будет измеряться от плоскости потолка до рабочей поверхности:
Сам индекс помещения рассчитывается по формуле:
a и b – соответственно ширина и длина помещения.
Округляем индекс помещения в большую сторону из ряда: 0,6; 0,8; 1,00; 1,25 и т.д. (смотрите второй столбец таблицы). Соответственно я принимаю 0,8
Теперь у нас есть все данные, чтобы определить коэффициент использования светового потока, пользуемся таблицей и получаем, что η = 0,39
И так, подставляем все данные в формулу для определения светового потока одного светильника:
То есть световой поток одного светильника будет равен 299 люмен. Это ориентировочно светодиодные светильники мощностью 3,5-4 Вт (см. таблицу ниже)
То есть для моей кухни подойдёт 9 светодиодных ламп мощностью 3,5 — 4 Вт (≈ 299 лм). Заходим в интернет и находим светильники соответствующей мощности, на всякий случай смотрим такой параметр, как световой поток (чтобы он был не менее нашего расчётного).
Вот, что удалось найти сразу:
Самое главное не ошибитесь с типом лампы, её цоколем и патроном. В своих точечных светильниках я использовал лампы с типоразмером MR16 и цоколем GU-5.3
Задача №2 — расчёт количества светильников
Обратная задача. Как я уже говорил выше, может стоять другая задача, вы определились со светодиодными лампами, они вас устраивают по цене, вы знаете их характеристики, а вам нужно рассчитать кол-во таких ламп, чтобы обеспечить требуемую освещённость в помещении, тогда используйте формулу:
Только теперь вместо количества светильников, нам нужно подставить световой поток одного светильника.
Например, у вас в магазине появились дешёвые светодиодные лампы мощностью 3 Вт, световой поток которых 215 лм (лампа с такими параметрами действительно существует) и вы решили их приобрести. Пользуемся вышеуказанной формулой, все параметры остаются прежними:
Я думаю, что в данном случае можно округлить в меньшую сторону, то есть принять 12 ламп, чтобы расположить светильники в три ряда по четыре штуки.
