Записки продавца светотехники. Простейшие расчеты.

В качестве примера расчета освещённости рассмотрим применение светильников, встраиваемых в подвесной потолок . Этот случай, с одной стороны, достаточно актуален, с другой стороны, практически не описан в классических руководствах по светотехнике и, наконец, в каталогах источников света приводятся достаточно полные данные 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. Зададимся вопросом: какое минимальное количество галогенных ламп должно быть использовано, чтобы удовлетворить требованиям существующих норм и, собственно, какие лампы следует использовать?

Освещённость на уровне пола должна быть не ниже 50 лк. Высоту потолка примем равной трём метрам. Выберем галогенную 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.

Рис. 1. Кривая углового распределения силы света галогенной лампы OSRAM 46865 VWFL 35w

Рис.  2. Изображение изменения освещенности по мере изменения расстояния от лампы

Изофоты лампы

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 галогенная 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.

Рис. 4. Галогенная лампа OSRAM TITAN 35w

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 необходимо значительно, в 3-4 раза повышать требования к освещённости и желательно комбинировать встроенные потолочные светильники с другими, свет от которых напрямую попадает на потолок .

Рассмотрим теперь задачу освещения помещения 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.

Пользуясь аналогичными данными, что и в предыдущем случае, получаем, что галогенная лампа 50 Вт создаёт осевую освещённость на рассматриваемой высоте 277 лк, и 50 лк на расстоянии r=1,58 м от оси лампы. Расположим встроенные светильники с галогенными лампами на потолке таким образом, чтобы изофоты, соответствующие 50 лк, четырёх соседних ламп соприкасались, как на рис. 5.

Рис. 5. Сопряжение изофот соседних ламп встроенных светильников

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 встроенными светильниками при такой плотной и равномерной установке должно составлять примерно 2 м. Используя галогенные лампы меньшей мощности и располагая их чаще, можно снизить неравномерность распределения света и, тем самым, существенно повысить комфортность.