Как правильно рассчитать оптимальное освещение для комнаты

Освещение комнаты

На комфортное пребывание человека в квартире особое внимание оказывает свет. Ему любой дизайнер и домашний мастер уделяют особое внимание. Начинать это необходимо еще на стадии создания проекта, используя научные данные и разработанные методики расчета.

Конечно, можно положиться на собственный вкус и выполнить освещение комнаты своими руками, учитывая индивидуальные пристрастия и наклонности или использовать в интерьере одну современную светодиодную люстру с пультом дистанционного управления. Но, будет ли это правильно? Ведь одни люди любят яркий свет, а другие — полумрак.

Грамотно рассчитать освещенность комнаты позволяют:

  • знания основ фотометрии — прикладного раздела оптики, учитывающего энергетические характеристики света;
  • применение научных методик по выбору подходящих светильников и способов их распределения.

Основные физические величины фотометрии

Для правильного выбора оборудования освещения необходимо учитывать его характеристики:

  • направление телесного угла;
  • величину светового потока;
  • значение освещенности;
  • силу света;
  • форму кривой силы света.

Телесный угол источника и световой поток в нем

Это два основополагающих термина фотометрии.

Телесный угол

Является безразмерной величиной. Он представлен конусом, который образован частью пространства, исходящим из центра сферы. В его вершине расположен источник, испускающий свет.

Телесный угол и световой поток в нем
Если мысленно смотреть по направлению лучей, то внутренний объем, видимый из центра и ограниченный кривой пересечения со сферой, как раз и будет телесным углом. Когда площадь основания конуса составляет величину R2, а R — радиус сферы, то это выделенное пространство в системе СИ называют «стерадиан» и используют для сравнения с другими углами.

Наиболее характерно использование телесного угла для выбора различных конструкций светодиодных ламп.

Угол рассеивания светодиодной лампы

Световой поток источника F

Это количество энергии, которую излучает светильник в пространство телесного угла за определённое время. Единицей измерения является люмен.

Необходимо четко разделять мощность излучения, измеряемую в ваттах и световой поток. Первая характеристика является чисто техническим параметром энергии источника, а вторая (поток) — учитывает особенности восприятия его значения нашим организмом.

Свет представляет собой поток электромагнитных волн различной частоты. Человеческое зрение воспринимает их спектр не одинаково. Лучшей восприимчивостью обладает светло желтый фон на границе с зеленым.

Спектральная восприимчивость глаза человека
При оценке световой восприимчивости значение этого участка принимается за единицу.

Освещенность поверхности Е

С помощью этого критерия, измеряемого в люксах, оценивают степень освещения поверхности от попадающего на нее светового потока.

Освещенность поверхности
Расположение поверхности под прямым углом обеспечивает наилучшее освещение, а под косым — изменяется в зависимости от ее наклона. При удалении от источника она снижается обратно пропорционально квадрату расстояния.

Световая отдача источников света
В расчете следует учитывать, что различные типы источников света, потребляя одинаковую мощность, способны по разному создавать поток, освещать рабочую поверхность.

Сила света источника I

Это величина световой энергии, заключенной внутри телесного угла распространения светового потока. Ее измеряют в канделах.

Зависимость силы света от угла раскрытия светового пучка
Для ее анализа приведена зависимость источника с мощностью 80 ватт, распределяющего световой поток на три позиции.

Приведенная картинка наглядно демонстрирует, что при удалении от источника площадь освещения возрастает, а освещенность падает. Свет тускнеет.

Формы кривых силы света

Внутри жилых помещений светильники распространяют свет не вкруговую, как обычно принято рассматривать в фотометрии, а в половине сферы, ограничивая проникновение светового потока на верхнюю часть потолка в горизонтальной плоскости у подвешенной люстры или на заднюю часть стены у настенного бра.

Трехмерное представление кривой силы света
С учетом этих особенностей и рассмотрим кривые силы света. Они представляются графическим изображением световых линий в пространстве, зависящих от радиальных углов.

По части светового потока, освещающего рабочее место, светильники классифицируют на источники с:

  1. прямым светом, направляющими более 80% потока в заданном направлении;
  2. преимущественно прямым — 60÷80%;
  3. рассеянным — 40÷60%;
  4. отраженным — менее 20%.

Они создают различное направление максимальной силы света и характеризуются семью различными кривыми характеристик. Для домашнего мастера важно знать две:

  1. косинусную закономерность, выражаемую кривой света Д;
  2. равномерную — кривая М.

Распространенные формы кривых силы света
По кривой силы света оценивают:

  • возможности светильников;
  • их способность создавать зону максимального освещения;
  • удаление высоты подвеса;
  • расстояния между источниками;
  • общее количество.

Например, светильники с характеристикой Д при подвешивании на высоте 2÷3 метра обеспечивают яркое и ровное освещение довольно большой площади.

Критерии выбора осветительных приборов

Хорошие условия для искусственного освещения создаются при комплексном учете трех критериев:

  1. комфорта;
  2. безопасности;
  3. эстетики.

Критерии выбора светильников

Обеспечение комфорта

Техническими характеристиками светильников по этому показателю являются:

  • цветовая температура;
  • показатель дискомфорта;
  • индекс цветопередачи.

Что такое цветовая температура

Этим показателем характеризуют интенсивность излучения волны света оптического диапазона, зависящую от ее частоты колебаний.

Цветовая температура светодиодных ламп
Измеряют в градусах Кельвина.

Показатель дискомфорта

С его помощью оценивают слепящее действие светильника, когда создается блескость, формирующая неприятное восприятие света из-за неравномерного распределения яркостей.

Для выравнивания блескости используют экраны, фильтры, рассеиватели или светильники с отраженным светом.

Индекс цветопередачи

Это показатель соответствия между уровнем восприятия цвета предметов при нормальном, естественном освещении и при использовании конкретного искусственного источника. Он характеризует степень отклонения цветов светильниками от обычного состояния.

Для солнечного спектра принят коэффициент цветопередачи Ra=100. Чем он ниже у светильника, тем больше происходит искажение цвета.

Критерии безопасности

По условиям воздействия на зрение человека они делятся на:

  • коэффициент пульсаций;
  • уровень освещенности, который мы уже рассмотрели выше.

Что такое коэффициент пульсаций

Рассмотрим на примере работы светодиода, который излучает свет только при соблюдении полярности подключенного напряжения.

Как работает светодиод
Пульсации образуются за счет прохождения тока сменяющегося направления. Таким же эффектом обладают отдельные конструкции люминесцентных ламп.

Законодательство требует использовать в офисных помещениях светильники, создающие пульсации не более 10%. Для жилых помещений и рабочих мест с компьютерной техникой этот показатель жестче — до 5%.

Критерии эстетики

Они влияют на:

  • оформление;
  • распределение света.

Обычно этими вопросами занимаются дизайнеры и художники-осветители. Домашний мастер вполне может перенять их опыт и сделать расчет средств, посмотрев несколько выставленных в свободный доступ работ.

Как выполнить расчет освещения

Для его проведения можно воспользоваться:

  1. популярными ручными методиками:
  2. специализированными компьютерными программами.

Способы ручного расчета освещения

Наиболее доступными являются методы:

  1. коэффициентов;
  2. удельной мощности;
  3. точечного распределения;
  4. использования прототипов.

Способ использования коэффициентов

Он позволяет вычислить количество необходимых для хорошего освещения светильников N по выражениям, представленным на картинке.

Расчет количества светильников N для помещения
Числитель Е∙S∙Kз характеризует отсвечивание, а знаменатель U∙n∙Фл — яркость.

Коэффициент отражения учитывает состояние поверхностей, выражается в процентах и принимается:

  • 70÷80 — для белых оттенков;
  • 50 — светлых цветов;
  • 30 — серых;
  • 20 — темно-серых;
  • 10 — темных поверхностей.

Коэффициент запаса выражается в единицах от идеальных условий, зависит от типа помещения и принимается:

  • 1,25 — внутри очень чистых пространств и осветительных установок с небольшим временем эксплуатации;
  • 1,50 — в чистых помещениях;
  • 1,75 — для наружного освещения;
  • 2,00 — при сильном загрязнении наружного или внутреннего освещения.

Подставив в верхнюю формулу все выбранные коэффициенты, можно простыми арифметическими действиями вычислить количество светильников.

Расчет по удельной мощности

Для использования этой методики необходимо пользоваться специальной справочной документацией. Такой способ обычно предусматривает создание определённого запаса светильников. За счет этого он не является экономным.

Расчет точечным методом

Способ основан на составлении плана или эскиза помещения и графического нанесения на нем рабочей поверхности и светильников для ее освещения.

Фрагмент расчета светильников точечным методом
Метод довольно непростой, он применяется в основном для потолков или стен различных сложных форм и конфигураций, создаваемых дизайнерами. Расчет выполняется точно, считается экономным в плане электроснабжения.

Расчет на основе прототипов

Метод использует таблицы в справочниках, подготовленные для типовых помещений. Расчеты многократно опробованы на практике и в них внесены коррективы. За счет этого получается довольно хорошая точность.

Способы расчета освещения компьютерными программами

Довольно доступный метод, рассчитанный на уровень учеников, представлен в видеоролике владельца Mordovskysvet “on-line калькулятор”. Рекомендуем ознакомиться с ним для использования в домашних целях.

Профессионально выполнять эти же действия можно с помощью популярной программы DIALux.

Особенности применения расчетов на практике

Закончив все необходимые вычисления рекомендуется проанализировать полученные результаты для того, чтобы:

При этом также учитывают специфику помещения. Например, в детской комнате для ребенка оптимальное освещение делают на меньшей высоте, чем в гостиной. При подсветке рабочих мест на кухне берут во внимание особенности приготовления пищи.

Расчет освещения, как и планирование всей электропроводки, лучше всего делать при составлении проекта здания или квартиры. Тогда материальные затраты на его создание будут минимальными.

Различные светотехнические решения, предназначенные для повторения домашним мастером своими руками, представлены в видеоролике владельца «Для себя, для дома, для семьи» “Дизайн освещения в квартире”.

Если у вас остались вопросы по теме статьи, то задавайте их в комментариях.

  1. 5
  2. 4
  3. 3
  4. 2
  5. 1
(11 голосов, в среднем: 5 из 5)

Ответить

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *