Jak vypočítat počet LED žárovek?

Mnoho čtenářů našeho blogu nás žádá, abychom diskutovali na téma správného výpočtu počtu LED žárovek. Lidé mají zájem vytvořit vysoce kvalitní osvětlení místnosti nebo jakékoli jiné místnosti v závislosti na její ploše a jasu světelných zdrojů.

Zvláště mnoho otázek se týká bodových světel pro zavěšené a zavěšené stropy. Uživatelé si stěžují na nedostatečné nebo nadměrné osvětlení v důsledku instalace svítidel náhodně, bez předběžných výpočtů. Bezmyšlenkovité propojení všech lamp přes jeden klíčový spínač navíc neumožňuje jejich zapínání/vypínání po zónách.

V tomto článku budeme hovořit o několika metodách výpočtu – od velmi přibližných po nejpřesnější pomocí specializovaného programu. Dozvíte se o standardech osvětlení, výkonu, jasu, úhlu rozptylu světelných zdrojů a jejich použití v procesu výpočtu.

Jaké údaje jsou potřeba pro výpočet?

Před provedením výpočtů je nutné shromáždit úplné informace o místnosti a lampách plánovaných pro instalaci. Požadovaná data:

plocha místnosti v metrech čtverečních – vypočítáme ji sami;
výška stropu – opatření;
standard osvětlení pro konkrétní místnost;
jas lamp;
úhel rozptylu světelného toku výbojky.

Standardy osvětlení v různých místnostech

Hlavním dokumentem regulujícím osvětlení prostor pro různé účely je SNiP 23-05-95 „Přirozené a umělé osvětlení“. Toho využívají designéři při výpočtu osvětlení objektů. Standardní parametry jsou uvedeny v luxech, což odpovídá jasu světelného zdroje 1 Lumen na metr čtvereční plochy.

Normy si můžete prohlédnout v tabulkách.

Standardy osvětlení v kancelářských prostorách

Typ pokoje	Standardní osvětlení SNiP
Kreslicí kancelář	500 lx
Kancelář s počítači	300 lx
Jednací místnost	200 lx
Schody	50-100 Lx
Předsíň, chodba	50-75 Lx
Archiv	75 lx
Technická místnost, sklad	50 lx

Normy bytového osvětlení

Typ pokoje	Standardní osvětlení SNiP
Kabinet	250-300 Lx
Koupelna, kuchyň	250 lx
Školka	200 lx
Jídelna, obývací pokoj	150 lx
ložnice	120 lx
Koupelna, chodba, chodba	50 lx

Kompletní kalkulaci osvětlení a počtu svítidel si u nás můžete objednat telefonicky nebo e-mailem u manažera. Manažer Ledrus nejen vypočítá jednotlivé úkoly, ale také nabídne lampy, které jsou nejvhodnější pro všechny vlastnosti.

Jas svítidla

Jas světelného toku vyzařovaného lampou přímo závisí na výkonu lamp instalovaných v ní. Vztah mezi těmito vlastnostmi je uveden v tabulce:

Výkon LED žárovky, W	Světelný tok, Lm
2-3 W	250 lm
4-5 W	400 lm
8-10 W	700 lm
10-12 W	900 lm
12-15 W	1 200 lm
18-20 W	1 800 lm
25-30 W	2 500 lm

Úhel rozptylu

Tento parametr označuje úhel, pod kterým se světelné záření rozchází. Je zcela jasné, že s širokým úhlem divergence se hustota světelného toku snižuje, ale je osvětlena větší plocha místnosti.

15-60° – vytvoření úzkého a koncentrovaného světelného paprsku zaměřeného na místní oblast;
60-90° – univerzální možnost pro měkké, nezvýrazněné osvětlení;
90-360° – vytváří rozptýlený světelný tok, optimální pro rovnoměrné osvětlení místnosti.

Co ovlivňuje množství světla na povrchu?

Vizuální vnímání úrovně osvětlení v místnosti je ovlivněno řadou dalších faktorů. Například světlá barva stropu, stěn a nábytku zvyšuje osvětlení v důsledku odrazu světla od povrchů. Naopak tmavé barvy pohlcují světelné záření, čímž místnost ztmavují. Kromě toho přítomnost dekorativních světelných zdrojů, které doplňují hlavní osvětlení, také výrazně mění celkové osvětlení objektu. Všimněte si, že vizuálně člověk není schopen vnímat rozdíl mezi řekněme 250 a 200 luxů, i když to bude více než 20 %. Proto není superpřesnost ve výpočtech zvláště nutná, s výjimkou některých případů.

Metody výpočtu

Pro výpočet počtu lamp s různou přesností můžete použít různé metody.

1. Nejpřibližnější srovnání je s klasickou 100W žárovkou, která produkuje přibližně 1000-1200 Lumenů. Většina lidí má dobrou představu o tom, jak jasně taková lampa svítí, a může si přibližně spočítat, kolik LED lamp bude potřeba k zajištění stanoveného jasu. Nevýhodou této možnosti je její minimální přesnost.

2. Přesnější – pomocí různých vzorců. Vezměme si jeden z nich jako příklad:

N – počet svítidel
E – standardní osvětlení
S – plocha místnosti
F – světelný tok jedné lampy v lumenech
H – koeficient výšky stropu

Nízká přesnost výsledku je dána nedostatečným zohledněním mnoha dalších charakteristik.

3. Nejvyšší možná přesnost – pomocí specializovaného programu Dialux, bezplatného a jediného svého druhu. Pro práci s programem budete potřebovat:

plán, konfigurace a rozměry místnosti – data jsou převedena do konečného výkresu-plánu, který slouží pro další výpočty a výstup grafického řešení;
ies soubor s fotometrickými parametry od výrobce lampy je připraven poskytnout Ledrus.

Po zpracování informací a zakreslení výsledku vidíte, jaký počet a uspořádání lamp Dialux nabízí. Lampy si můžete uspořádat sami a začít nový výpočet. V důsledku toho získáme osvětlení všech částí místnosti/prostorů s přihlédnutím k výšce instalace, úhlu osvětlení, jasu světelného toku, průniku světelných bodů z lamp, ztrátám odrazem od stěn v závislosti na na jejich struktuře a barvě atd.

Efektivita používání programu se výrazně zvyšuje, když výpočty provádí zkušený specialista, který zná všechny nuance optimálního osvětlení. Výsledné řešení je ve výsledku celkem přesné a odpovídá realitě.

Množství vs jas

Často se nás ptáte na nutnost instalace několika svítidel, kde lze použít jedno osvětlovací zařízení. Místnost může být skutečně osvětlena různým počtem lamp. Možnosti jsou možné: jedna výkonná lampa ve středu místnosti jako lustr, několik kusů s nižším výkonem, mnoho reflektorů po obvodu. Každá možnost má individuální nevýhody a výhody:

jedna lampa – méně instalační práce, snadnější údržba a opravy v případě potřeby. Nevýhodou je nerovnoměrnost osvětlení, klesající od středu k periferii. Nemůžete zónovat místnost se světlem. Řešení se používá pouze pro malé obytné prostory jako alternativa ke klasickému lustru;

více svítidel – maximální rovnoměrné osvětlení, možnost rozdělení do skupin se samostatným zapínáním a tím ovládání celkového jasu osvětlení. Pro středně velké místnosti;

mnoho reflektorů je nejlepším řešením pro velké místnosti. Hustota jejich umístění je zvolena tak, aby se světelné kužely protínaly a vytvářely rovnoměrné osvětlení. Nevýhodou je zvýšená pravděpodobnost poruch v důsledku zvýšeného počtu svítidel.

Hlavním cílem při organizaci osvětlovacího systému v uzavřených prostorách je dodržovat stanovené hygienické normy a poskytovat lidem bezpečné a pohodlné podmínky. Psychologové poznamenávají, že i emocionální stav velmi závisí na kvalitě světla. Naše zrakové orgány jsou přizpůsobeny přirozenému slunečnímu záření, ale není k dispozici nepřetržitě. Proto je třeba k volbě parametrů pro zdroj umělého osvětlení přistupovat zvlášť opatrně. Pokud se dříve tato otázka týkala pouze určení výkonu elektrické žárovky, pak s rozvojem technologie a výskytem různých typů světelných zdrojů na spotřebitelském trhu má mnoho spotřebitelů potíže s výběrem. Problém je v tom, že i přes relevanci tématu výkonu osvětlovacího zařízení pro vytvoření komfortního prostředí v místnosti se světelný výkon na jednotku spotřebované energie u různých typů svítidel výrazně liší. Tyto známé aritmetické operace, které se dříve používaly k výpočtu počtu a technických charakteristik žárovek, dnes vyžadují vážné úpravy. Při nákupu lampy je třeba vzít v úvahu nejen plochu místnosti a výkon lamp instalovaných v ní, ale také řadu dalších důležitých kritérií. Standardní žárovky jsou dnes nenávratně nahrazovány světelnými zdroji LED. Princip činnosti LED je založen na elektrických procesech probíhajících v polovodičovém přechodu.

Výhody LED žárovek

dlouhá životnost, během níž se hlavní parametry LED prakticky nemění;
minimální spotřeba energie (ve srovnání s jinými lampami spotřebují LED o 90 % méně elektřiny);
mechanická síla;
index podání barev, blízký podobnému parametru přirozeného slunečního světla;
schopnost vybrat barevný rozsah vyzařovaného světla;
bezpečnost životního prostředí;
vysoká účinnost;
odolnost proti poklesu napětí;
schopnost používat stmívače v systému osvětlení.

Podle většiny charakteristik jsou tyto světelné zdroje považovány za nejlepší pro domácí použití, takže se pokusme zjistit, jak vypočítat výkon LED lamp pro místnost.

Metoda výpočtu

Umělé osvětlení je rozděleno do tří typů.

Obecné nebo základní. Normalizovaného osvětlení je dosaženo po ploše celé místnosti pomocí LED svítidel nebo lustrů, nejčastěji umístěných na stropě.
Místní. Zde je potřebného osvětlení dosaženo pouze v určitých oblastech pomocí osvětlovacích zařízení a bodů s úzce směrovaným světelným tokem.
Kombinovaný. Tento kompromis zahrnuje současné použití svítidel obecného osvětlení a svítidel místního osvětlení.

Při organizování osvětlovacího systému se doporučuje používat několik lamp současně, bez ohledu na účel místnosti. Takže kromě stropního lustru si můžete vybrat stojací lampu nebo několik svícnů. Tímto způsobem můžete dosáhnout rovnoměrného rozložení světla v místnosti. To umožní změnit úroveň osvětlení, v případě potřeby zapnout nebo vypnout konkrétní lampu.

Pro výpočet technických parametrů osvětlovací soustavy existují dvě hlavní metody – bodová metoda a metoda světelného toku (metoda koeficientu využití).

Bodová technika

Bodová metoda je navržena pro výpočet požadovaného osvětlení v konkrétním návrhovém bodě na ploše libovolně umístěné v místnosti. Přibližně se zohledňuje odražená složka osvětlení. Tato metoda se používá především pro stanovení charakteristik svítidel pro místní osvětlení a pouliční svítidla.

Metoda faktoru využití světelného toku

Technika je určena pro výpočet celkového rovnoměrného osvětlení ploch v místnosti bez přítomnosti objemových stínících objektů. Tato možnost je užitečná pro výpočet horizontálního osvětlení, které je vytvářeno světelným tokem vycházejícím jak přímo ze světelných zdrojů, tak odraženým od stěn, stropů a interiérových předmětů.

Faktor využití je definován jako poměr množství světelného toku dopadajícího na návrhový povrch k množství toku ze světelných zdrojů:

kde Фр je světelný tok na vypočteném povrchu; Fl je světelný tok z každého světelného zdroje; n je počet zdrojů.

Faktor využití osvětlovacího zařízení charakterizuje jeho účinnost, která závisí na umístění svítidla, poměru velikosti místnosti a odrazových vlastnostech stropu, podlahy a stěn.

Požadovaný světelný tok pro každou žárovku se vypočítá podle vzorce:

Fl=En Kz S z / n Usp,

kde En je hodnota osvětlení požadovaná normami; Кз – bezpečnostní faktor; S je plocha osvětlené místnosti, z je poměr průměrné hodnoty osvětlení k minimu; n-počet lamp plánovaných k instalaci; Koeficient z určuje nerovnoměrnost osvětlení a závisí na poměru vzdálenosti mezi lampami k plánované výšce zavěšení.

Pro určení faktoru využití se nejprve vypočítá „index místnosti“, který charakterizuje poměr velikosti osvětlené místnosti a výšky zavěšení osvětlovacích zařízení.

Vzorec pro jeho výpočet vypadá takto:

kde A je délka místnosti, B je její šířka, Hр je odhadovaná výška zavěšení svítidel.

V praxi se pro zjednodušení výpočtů hodnota pokojového indexu přebírá ze speciálních tabulek. Tabulky dále určují koeficienty odrazu stropu, podlahy a stěn v závislosti na nátěrovém materiálu a jejich barevných odstínech. Na základě získaných dat je stanoven koeficient využití světelného toku Usp.

Algoritmus pro výpočet parametrů lampy pomocí této metody je následující.

Krok 1. Stanoví se výška zavěšení (Нр), typ a počet osvětlovacích zařízení (n) pro konkrétní místnost.
Krok 2. Pomocí tabulek se zjistí hodnoty bezpečnostního faktoru (Кз), korekčního faktoru (z) a normalizovaného osvětlení (En).
Krok 3. Vypočítá se hodnota indexu místnosti (Iп).
Krok 4. Stanoví se hodnota faktoru využití světelného toku Usp.
Krok 5. Pomocí vzorce se zjistí požadovaný světelný tok každé lampy.
Krok 6. Vyberte standardní zdroj světla s parametrem podobnou hodnotou.

Světelný tok osvětlovacího zařízení by se neměl lišit od hodnoty Fl o více než -10 % / +20 %. Pokud není možné vybrat zařízení s těmito parametry, změní se buď počet žárovek (n) nebo výška jejich zavěšení (Hр).

Standardy osvětlení (EN)

Normy osvětlení pro různé kategorie prostor jsou stanoveny stavebními předpisy a předpisy, stejně jako GOCT P 55710-2013. Níže je uvedena tabulka hodnot pro některé z nich podle SNiP 23-05-95.

Typ pokoje	Minimální požadovaná úroveň osvětlení (lux)
Prodejní oddělení supermarketů	400
Prostory továrny	200
Oddělení technické kontroly výrobků	500
montážní linky	200
Evakuační cesty	15
Kancelářské místnosti	300
Pobočky bank	400
Cateringové sály	200
Sklady	20
Lékárny	300
Ubytování	150
Dětské herny	200

Výpočty metodou koeficientu využití světelného toku se provádějí při návrhu osvětlovacích soustav průmyslových, administrativních a kancelářských budov. U soukromých domů a bytů je při výběru lamp nepravděpodobné, že by se někdo s takovými výpočty obtěžoval, protože věděl, že inspektor z Federální služby pro dohled nad ochranou práv spotřebitelů nepřijde s luxmetrem, aby zkontroloval osvětlení místností. V domácích podmínkách se pro výpočet parametrů svítilen používají jednodušší výpočtové metody.

Zjednodušená verze výpočtu výkonu LED lampy

Jednou z nejběžnějších metod je výpočet na základě specifického výkonu.

Měrný výkon je poměr celkového výkonu instalovaných osvětlovacích zařízení k ploše osvětlené místnosti (W/mXNUMX).

kde Pl je výkon jedné lampy (W), n je počet zařízení, S je plocha místnosti (sq/m).

Při navrhování osvětlovacích soustav je dovoleno neprovádět úplný světelně technický výpočet a určovat výkon a počet světelných zdrojů pomocí specifických výkonových tabulek.

Algoritmus pro výpočet měrného výkonu.

Krok 1. Stanoví se výška zavěšení (Hр) a požadovaný počet osvětlovacích zařízení (n).
Krok 2. Normy obsahují požadované osvětlení pro daný typ prostor (En).
Krok 3. Pomocí odpovídající tabulky se určí hodnota měrného výkonu (W).
Krok 4. Výkon každého zařízení se vypočítá pomocí vzorce:

Krok 5. Vyberte lampu s nejbližšími parametry.

Pokud se ukáže, že získaná hodnota je vyšší než povolený výkon lampy pro instalovaná osvětlovací zařízení, počet lamp by měl být úměrně zvýšen.

Tyto metody pro výpočet parametrů osvětlovacích soustav byly vyvinuty vynikajícím sovětským osvětlovacím inženýrem Glebem Michajlovičem Knorringem na konci třicátých let minulého století a jsou popsány v „Příručce pro návrh elektrického osvětlení“. Toto skutečně zásadní dílo, které bylo ve své historii několikrát přetištěno, dodnes slouží jako učebnice pro studenty elektrotechniky a designu.

Z čeho vycházejí výpočty parametrů LED světelných zdrojů?

Knorringova referenční kniha o objemu více než tři sta stran obsahuje kromě popisu různých metod výpočtů osvětlení mnoho tabulek a grafů používaných při navrhování osvětlovacích instalací s použitím různých typů žárovek a zářivkových světelných zdrojů. Bohužel v té době nebyly LED a dnes pro ně neexistují žádné výpočtové tabulky. Důvodem je příliš rychlý pokrok ve výrobě těchto světelných zdrojů. Každým rokem vznikají stále modernější čipy, které svou účinností poměru elektrického výkonu ke světelnému toku překonávají své předchůdce. A výrobci, aby zákazníkům usnadnili život, uvádějí na svých výrobcích, že výkon LED odpovídá podobnému parametru žárovky pro generování stejného světelného toku. V praxi elektrotechniky se tak objevily tabulky pro „přeměnu“ energetických jednotek LED na watty žárovek.

Světelný tok (Lumen)	Výkon žárovky (Watt)	Výkon LED (Watt)
250	20	2-3
400	40	4-5
700	60	8-10
900	75	10-12
1200	100	12-15
1800	150	18-20
2500	200	25-30

Vezměte prosím na vědomí, že údaje LED jsou uvedeny v rozsahu hodnot. Koneckonců, přesný údaj lze vypočítat pouze pro konkrétní produkt od konkrétního výrobce, a to i s chybou.

LED žárovky jsou samozřejmě účinnější než klasické žárovky, ale měli byste si dát pozor na to, co je uvedeno na obalu. Ostatně jde vlastně o marketingovou techniku, kterou výrobci demonstrují zákazníkům výhody svých produktů.

Některé společnosti šly ještě dále a na obalu jednoduše označují oblast místnosti, kterou má LED lampa osvětlit.

Spotřebitelům zatím nezbývá, než se spolehnout na poctivost výrobců a zaměřit se na deklarované parametry.

Jak vybrat LED žárovky

Při samostatném výběru LED osvětlovacích zařízení (Light Emitting Diode) je třeba věnovat pozornost jejich technickým parametrům, které určují kvalitu světla. Kromě výkonu a světelného toku sem patří:

Barevná teplota;
index podání barev CRI (Ra);
typ difuzoru.

Teplota barvy nemá nic společného s jasem vyzařovaného světla a charakterizuje pouze jeho vizuální vnímání člověkem, i když se zdá, že čím vyšší hodnota teploty, tím jasnější světlo. Parametr se měří v Kelvinech. Pro LED se používá následující gradace:

WW — teplá bílá (od 2500 do 3000 K);
W-bílá (od 3000 do 4200 K);
CW-cool white (přes 4500 K).

Index podání barev nebo Index podání barev je povinně uveden na obalech elektrických osvětlovacích zařízení a odráží úroveň spolehlivosti podání barev ve vztahu ke slunečnímu záření.

Intenzita a rovnoměrnost rozložení světla závisí na tvaru a typu difuzoru, který může být matný nebo průhledný.

Při výběru svítidla nebo lampy byste měli vzít v úvahu, že úhel rozptylu světla u LED je asi 120 stupňů, takže je třeba vypočítat počet zdrojů tak, aby světlo bylo jednotné, bez stínů. Toho lze dosáhnout zvýšením počtu lamp a současným snížením výkonu každé z nich.

Musíte také pamatovat na to, že výška zavěšení svítidel instalovaných ve stropě je větší než u svítidel v lustru, takže u stropních svítidel musí být intenzita světla větší.

Správnost svých výpočtů si můžete vždy ověřit pomocí luxmetru.

Jak vypočítat počet LED žárovek?

Jaké údaje jsou potřeba pro výpočet?