Коэффициент минимальной освещенности для светодиодных ламп

Многие люди, изучая электрику, сталкиваются с таким понятием как световой коэффициент формула. Что это такое, какие существуют методы его измерения, как правильно подобрать коэффициент использования светового потока светодиодных светильников? Об этом и другом далее.

Что это такое

Световым потоком является физическая величина, характеризующая солнечный вид силы или энергии в момент излучения, которая переносится в конкретный период времени. То есть это показатель, пропорциональный тому моменту, когда произошло излучение по спектральной чувствительности глаза человека. Это мощность, которая перенеслась при помощи излучения на любую форму тела.

Важно! Коэффициентом светопотока считается сложная функция, которая зависит от того, какой тип осветительного оборудования, индекс и отражение поверхностей.

Определение общего типа подсветки

Если было принято решение использовать коэффициент светопотока, чтобы рассчитать освещение в помещении, нужно воспользоваться соотношением минимального уровня освещенности, перемноженного на площадь с мощностным запасом и показателем освещенности от санпина, а далее поделить значение на число светильников, количество ламп в нем и коэффициент, который применяется для светопотока. В результате можно выявить общее освещение.

Для расчета мощности ламп освещения конкретного помещения, можно использовать формулу, где нужно перемножить число ламп на количество осветительных устройств и потребляемую мощность одной лампочки.

Методы расчета

Метод расчета представлен пошаговой процедурой. Вначале пользователь должен определиться со схемой света, затем выписать необходимую норму освещенности, подобрать тип светоисточников, проанализировать как они работают, определить коэффициент запаса и неравномерности. Далее он должен оценить коэффициент отражения поверхностей, узнать индекс помещения, понять нужное количество светильников и ламп в них, а также просчитать соответствующий коэффициент использования светопотока.

Все это сделать можно по общей формуле Ф= (Emin*k*S*Z)/(N*n*η). Также можно воспользоваться формулами, представленными на схеме.

Коэффициент запаса k

Это величина, которая показывает возможность осветительной конструкции выдерживать предполагаемые нагрузки и гарантировать тот факт, что она будет надежной и долговечной. Она зависит как от лампочек, так и условий, в которых они находятся. К примеру, на цементных заводах и литейных цехах с использованием газоразрядных лампочек показатель k равен 2, а с применением ламп накаливания — 1,7. В кузнечных и сварочных цехах — 1,8 и 1,5 соответственно, а в жилых и офисных помещениях — 1,2 и 1,1.

Коэффициент неравномерности Z

Это показатель неравномерного распределения света на всем помещении и наличие затемняющих участков. Он зависит от того, насколько симметрично расположены светильники и каково соотношение длины приборов и высоты потолка. Находится по формуле h=H-hсв-hр, где H является высотой потолка, hcв — соотношением расстояния от подвеса до низа осветительного устройства, а hp — соотношением высоты с плоскостью. К примеру, там, где светильники находятся по углам, этот показатель равен двум, а в местах, где они расположены в шахматном порядке — двум с половиной.

Важно! В соответствии с этим, чем больше светоисточников, тем меньше неравномерного освещения.

Коэффициент использования светового потока

Это показатель, который находится в зависимости от того, в какой цвет выкрашены стены и потолок. Также он зависит от того, какую форму излучения имеют светильники. Эту величину можно узнать из соответствующей схематичной документации ниже. Важно понимать, что отражение от поверхности меньше там, где использованы темные и черные цвета.

Как выбрать

Выбор освещения для помещения должен быть сделан, исходя из выбора системы освещения, определения по законодательным нормам количество света, материала настенных и напольных поверхностей, типа и числа осветительных устройств, коэффициента пульсации. Важно отметить, что итоговый результат будет зависеть от того, какой цвет имеют сами светильники. Кроме того, есть типы осветительных устройств, которые имеют плохую освещенность, это, например, лампы накаливания. Хорошим будет выбор в пользу люминесцентных и светодиодных приборов.

Обратите внимание! Сегодня в сети нашли большое распространение различные калькуляторы, в которые уже встроены необходимые формулы. Все, что нужно пользователям, это подставить свои значения или выбрать конкретный вид светильника, а затем нажать соответствующие клавиши.

Еще одним альтернативным способом подсчета всех необходимых данных будет использование профессиональной помощи электрика, который не просто сможет подобрать по санитарным нормам освещенность, но и порекомендовать лампы, которые будут экономично тратить электроэнергию. В результате, пользователь получит не только грамотный расчет, но и дальнейшее экономное использование осветительного оборудования.

Индекс освещения помещения

Это еще один очень важный параметр, чтобы правильно рассчитать который нужно воспользоваться формулой i= (AB)/(h*(A+B)), где А и В является длиной и шириной пространства, а h — высотой от светильника до потолка.

В целом, коэффициент использования светового потока — величина, характеризующая силу солнечного излучения источника, представленная в люменах. Индекс помещения освещения благодаря коэффициенту измеряется с помощью люменометра и формул, основной из которых является Фu = Km*V*Фe.

Для декоративной подсветки расчет необходимого количества светильников является занятием бесполезным, поскольку целью такого освещения не является создание необходимого уровня освещенности. С помощью него дизайнер лишь создает необходимые образы, воплощает в жизнь свои задумки, создает нужную атмосферу, кроме того это , как правило, не основное, не рабочее светодиодное освещение.

Но для большинства помещений, где мы живем и работаем существуют определенные нормы освещенности. Как же посчитать в этом случае необходимое количество светодиодных светильников?

Для этого используют один из нижеуказанных способов:

Расчет необходимого для обеспечения нормируемой освещенности количества световых приборов методом коэффициента использования.

Emin = Eн – минимальная (она же нормируемая) освещенность, Лк (определяется по СанПиН 2.2.1/2.1.1.1278-03 или МГСН 2.06-99)
S – площадь освещаемого помещения, м2
kz – коэффициент запаса (учитывает загрязнение светильников в процессе эксплуатации и т.д.. Как правило, его значение для люм. св-ков = 1.4, для светодиодных можно брать меньше)
z – отношение Eср/Emin (для люм. св-ков = 1.1, для светодиодных св-ков = 1)
Φ – полный световой поток источника света (ламп, светодиодов светильника) , лм
η = ηсв • ηп
, где
ηсв – КПД светильника (дается производителем светильника, для люминесцентных светильников 0.7 …. 0.9 , для светодиодных светильников близко к 1)
ηп – КПД помещения

Определяется, как правило, по табличным значениям и зависит от индекса помещения.

где a,b,h – ширина, длина и высота помещения
, а также от коэффициентов отражения пола, стен и потолка помещения.
В приближенных вычислениях для светодиодных светильников η можно определить следующим образом:
η = 1 • (0.7….. 0.8) = 0.7 …. 0.8
для приблизительного подсчета необходимого количества светодиодных светильников
можно пользоваться формулой. Расчет с использованием специализированной программы DIALux

Расчет необходимого для обеспечения нормируемой освещенности количества световых приборов в программе DIALux
Более точно расчет необходимого количества светодиодных светильников , а также распределения освещенности по рабочей плоскости можно получить с помощью программы DIALux .

Данная программа доступна для свободного скачивания на сервере компании-производителя данного программного продукта:

Современные проблемы энергоэффективного освещения.

Современные проблемы энергоэффективного освещения многогранны и имеют широкий спектр. Офисные светодиодные светильники отчасти способны решить эту проблему. Их решением сейчас занимается большое количество фирм и организаций, работающих в области светотехники. И это действительно актуально, поскольку дефицит энергии становится проблемой все большего числа российских городов. В условиях энергетического и мирового экономического кризиса актуально звучат слова известного писателя-фантаста Артура Кларка: "В качестве единой мировой валюты будет киловатт-час". Россия к этому приближается весьма быстрыми темпами.

В стране в 2006 году потребность в электроэнергии увеличилась в 2,5 раза. Планы по введению новых генерирующих мощностей были пересмотрены, и вместо 23 МВт за пятилетку было решено ввести 41 МВт новых энергетических мощностей. Для сравнения, в Китае в 2007 году было введено 104 МВт электроэнергии. И здесь возникает весьма существенный вопрос: по какому пути идти — наращиванию генерирующих мощностей или снижению потребления электроэнергии без ухудшения качества освещения. Как и при решении многих других вопросов, наиболее правильным является золотая середина.

За базовый был принят 2000 год. Установленная мощность в стране была почти 100 млн кВт. При этом показатель годового светопотребления на душу населения составлял 43 Млм*ч/чел. Если сравнить с США, то там этот показатель равен 101 Млм*ч/чел.. А на выработку мегалюменчаса световой энергии в России требуется 28 кВт*ч электроэнергии. Согласно прогнозу, основанному на реально существующих энергоэффективных осветительных приборах и существующих методах и способах освещения, эти показатели должны существенно измениться к 2010 и 2020 годам. Необходимо отметить, что при расчете не принимались во внимание светодиодные лампы, поскольку от них вряд ли можно ожидать большой вклад в течение ближайших 3 — 5 лет в массовую экономию электроэнергии от общего освещения. Если идти по тому пути, который предполагался этим прогнозом, то можно получить от 34 до 72 млрд кВт*ч экономии электроэнергии.

Согласно данным книги по светодиодам немецкого общества светотехников, изданной в 2003 году, светодиодные лампы достигли колоссальных успехов, поскольку их световая отдача уже тогда превышала в 2 раза световую отдачу ламп накаливания, т.е. 20 — 25 лм/Вт. В прошлом году при переводе этой книги на русский язык было уточнено, что средняя световая отдача светодиодов лучших фирм составляет 70 — 80 лм/Вт. Фирма Cree Lighting обещала на 2009 — 2010 годы достичь величины 150 лм/Вт. Это, конечно, колоссальное достижение. И сегодня уже есть целый ряд установок, где светодиоды применяются даже для общего освещения. Но это очень дорого. Например, здание Turning Torso в Мальме (Швеция), выполненное в виде 190-метровой винтовой башни, реальный пример использования светодиодов для освещения помещений, где даже все коридоры в карнизах освещены светодиодами. Но это тот случай, когда со стоимостью никто не считался, потому что светодиоды стоили почти по доллару за штуку.

Согласно данным американского журнала, светодиодные лампы в 2005 году в Америке применялись в основном в транспортном секторе — 52%, отдельно на освещение автомобилей приходилось 14%, а на бытовое освещение — всего 6%. Там же дается прогноз, что в 2010 году бытовое освещение займет уже 13% от общего количества выпускаемых светодиодов (их будет выпущено для этой цели на 1 млрд долл. США).

Для подготовки к массовому применению светодиодов в России необходимо:

• провести комплекс психофизиологических исследований разных по назначению осветительных установок со светодиодами и разработать нормативные материалы по их применению (пересмотреть СНиП и СанПиН);
• разработать и стандартизировать методы фотометрии светодиодов;
• осуществить подготовку кадров специалистов в этой области;
• провести большую разъяснительную работу среди специалистов и населения;
• спроектировать и оборудовать показательные установки различного назначения;
• разработать серии разнообразных осветительных приборов со светодиодами.

Суммарная возможная экономия составляет 45 — 50% от величины электроэнергии, которая сегодня расходуется в стране на освещение, и это вполне достижимо. А ведь в России порядка 108 — 110 млрд кВт*ч идет на освещение, а значит половина — это более 50 млрд кВт*ч. Поэтому перспективы экономии электроэнергии заманчивы, но нужно работать интенсивно в этом направлении и изменить отношение к данному вопросу на государственном уровне.10 лет назад передало в Правительство Москвы проект постановления о развитии светотехнической промышленности и реорганизации осветительных установок Москвы — никакого результата. Пять лет назад был создан координационный центр по внедрению светодиодов в освещение, подготовлена программа развития светодиодного освещения и доложена Правительству Москвы, материалы переданы руководителю Департамента науки и промышленной политики. И по-прежнему никакого ответа. За эти годы можно было очень многого добиться в Москве, где около 14 предприятий имеют прямое отношение к разработке и производству светодиодов.

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).