Пример расчета освещённости
6. Расчет освещённости для врезных галогенных светильников
В качестве примера расчета освещённости рассмотрим применение галогенных светильников, встраиваемых в подвесной потолок. Этот случай, с одной стороны, достаточно актуален, с другой практически не описан в классических руководствах по светотехнике и, наконец, удобен с точки зрезния доступности исходных данных для расчета, так как в каталогах источников света приводятся достаточно полные сведения о характеристиках галогенных ламп с отражателем.
В каталогах фирмы OSRAM приведены не только такие параметры как осевая сила света и плоский угол, соответствующий телесному углу, в пределах которого сила света падает вдвое, но и кривая углового распределения силы света (пример на Рис. 1), а также наглядное изображение изменения освещённости по мере изменения расстояния от лампы (Рис. 2).
Рассмотрим для начала задачу освещения ванной комнаты размером 1,7х1,7 м2. Подсчитаем какое минимальное количество ламп должно быть использовано, чтобы удовлетворить требованиям существующих норм и, собственно, какие лампы следует использовать.
В соответствии с [ 6] освещённость на уровне пола должна быть не ниже 50 лк. Высоту потолка примем равной трём метрам. Выберем лампу с самым широким углом (60 град.) и осевой освещённостью немного превышающей 50 лк на расстоянии 3 м. Такой лампой является OSRAM 46865 VWFL 35w. Её характеристики приведены на Рис. 1 и 2 ( для получения абсолютных значений силы света и освещённости приведённые на рисунке числа надо уменьшить на 36%). Выполнив соответствующий пересчёт, можно построить изофоты (линии равной освещённости) на уровне пола, как показано на Рис.3.
Как видно из этого рисунка, уровень освещённости 50 лк достигается по краям светового пятна радиусом 1,43 м. Таким образом, если бы помещение было круглым, то одна лампа обеспечила требуемую освещённость на площади 6,4 м2. Так как на самом деле помещение квадратное, следует в окружность радиуса 1,43 м вписать квадрат, сторона которого равна A=21/2R=1,97 м, что даже несколько больше размера типичний ванной комнаты 1,7х1,7 м2. Получается, что одной лампы OSRAM TITAN 35w достаточно, чтобы осветить всю комнату в соответствии с нормами освещённости! На практике это, конечно, не так. Одной лампы безусловно недостаточно. У меня в ванной этого размера стоит три светильника с такими лампами, и я не могу сказать, что при этом наблюдается переизбыток света. Причина, видимо, заключается в том, что при использовании встроенных светильников условия освещения сильно отличаются от применения, например, подвесных светильников - свет почти не попадает на потолок,стены слабо освещены в верхней части. Отсюда можно сделать вывод о необходимости значительно, раза в 3-4, повысить требования к освещённости по сравнению с санитарными нормами и желательности комбинировать встроенные потолочные светильники с другими, свет от которых напрямую попадает на потолок.
Рассмотрим теперь другой пример. Пусть необходимо осветить помещение большого размера при требуемой освещённости не менее 200 лк на высоте 0,8 м от пола при высоте потолка 2,8 м. Выберем лампу максимальной мощности 50 Вт и вновь TITAN с широким углом 60 градусов, для того чтобы снизить неравномерность распределения освещённости. Расположим лампы на потолке таким образом, чтобы изофоты, соответствующие 50 лк, четырёх соседних ламп соприкасались, как на Рис.4. Оценим значения освещённости в нескольких характерных точках (A, B и C). Пользуясь аналогичными данными, что и в предыдущем случае, получаем, что лампа 50 Вт создаёт осевую освещённость на рассматриваемой высоте в 277 лк, и 50 лк на расстоянии r=1,58 м от оси лампы.
Таким образом, в точке А освещённость создаётся преимущественно одной лампой и составляет 277 лк, в точке С суммируются освещённости четырёх ламп, что даёт 200 лк, а в точке В освещённость, создаваемая двумя лампами, оказывается примерно такой же, как в точке А. В целом, неравномерность освещения можно оценить как
(Emax-Emin)/(Emax+Emin)=16%.Расстояние между светильниками при такой плотной и равномерной установке должно составлять примерно a = 2 м. Используя лампы меньшей мощности и располагая их чаще, можно снизить неравномерность распределения света и, тем самым, повысить комфортность.