Jak vypočítat osvětlení – základní pojmy světelného zdroje

Na internetu najdete mnoho materiálů a doporučení pro výpočet osvětlení objektů. Nejčastěji doporučují použít existující online kalkulačky. Zároveň většina lidí tento problém řeší koupí lustru se 6-8 rohy, vyznávajíc teorii, že více je lepší než méně. Pak klidně zašroubují požadovaný nebo očekávaný počet lamp a voilà, všechny výpočty jsou hotové.

Abychom se tedy neponořili do detailů složitých metod výpočtu osvětlení místností, abychom podrobně nezvažovali SNiPy, tabulky norem, abychom se nehrabali při hledání správných koeficientů, zkusme zvážit zjednodušené a rychlé metody výpočtu a na příkladu vypočítat požadované osvětlení určitého objektu a také určit, kolik osvětlovacích zařízení bude potřeba.

Proč je počítání lumenů nutné?

Správné množství světla v místnosti umožňuje nejen udržovat zdravý zrak, ale také zajistit pohodlné životní podmínky. Přeexponované domy nebo byty (například butiky se šperky, hodinkami a dalším zbožím) jsou vzácné. Častým jevem jsou tmavé místnosti, jako by žárovka svítila a lampa svítila, ale obyvatelé neustále mhouřili oči. Za rok nebo dva si můžete pořídit brýle a začít léčit slabost a migrény.

V tomto ohledu byste se neměli bát výpočetních vzorců. Nejsou nijak zvlášť složité a zvládne je každý absolvent školy. K tomu je potřeba udělat dvě věci – věnovat pár minut jednoduchému výpočtu a navštívit obchod a koupit svítidla. Všechno je jednoduché a rychlé!

Výpočet osvětlení: metoda č. 1

Nejprve je třeba vědět, že k měření osvětlení se používají luxy (Lx) a k měření světelného toku lumeny (Lm). Ani tato metoda nevyžaduje dlouhé diskuse o vztazích mezi výše uvedenými hodnotami. Stačí určit počet svítidel pro konkrétní místnost a na základě toho provést správný výběr lamp.

Postup pro výpočet osvětlení prostor:

• vypočítáme množství požadovaného světelného toku v místnosti;
• Vypočítáme potřebný počet svítidel.

Výpočet č. 1 – požadovaný světelný tok pro místnost

Začněme vzorcem pro výpočet světelného toku – SP (v Lm – lumenech), vypadá takto:

N – osvětlení místnosti v souladu s normou dle SNiP (pro schody a chodby – 20 Lx, pro malé místnosti: koupelna, toaleta, šatna – 50–75 Lx, pro obytné prostory a kuchyň 150 Lx, pro dětské pokoje a knihovny – 200–300 Lx);

S – plocha místnosti v metrech čtverečních;

K – koeficienty založené na výšce stropu (pokud výška nepřesahuje 2,7 metru – 1,0; do 3 metrů – 1,2; nad 3 metry – 1,5, nad 3,5 metru – 2).

Výpočet č. 2 – výpočet počtu zařízení pro místnost

Po výpočtu hodnoty SP můžete přistoupit k výpočtu počtu zařízení. K tomu je lepší použít existující informace, které jsou nejčastěji poskytovány ve formě tabulek, kde je v souladu s hodnotou SP a typem lamp uveden požadovaný výkon zařízení. Například pro hodnotu světelného toku v rozmezí 800-1100 Lm budete potřebovat žárovku s výkonem 75 W nebo zářivku s výkonem 18-25 W nebo nakonec LED lampu – od 9 do 13 W.

Užitečná rada. Je lepší, když je v místnosti více světla, než je nutné. Část osvětlení se totiž dá vždy vypnout. Horší je, když není dostatek lamp, s tím se nic nedá dělat. Měli byste pamatovat na vlastnost povrchů odrážet světlo, protože takové světlo místnost dodatečně osvětluje. Čím tmavší místnost, tím méně světla se odráží, čím světlejší, tím více. Při výběru lamp do tmavých místností je nutné hodnotu SP zvýšit, pro světlé místnosti naopak snížit.

Výpočet osvětlení: metoda č. 2

Pokud si nechcete výpočty dělat sami, můžete vždy použít speciální programy. Takové výpočty mohou být méně složité a přesnější. Na internetu existuje spousta online kalkulaček osvětlení. Po počítačových výpočtech lze získané hodnoty porovnat s vašimi daty a zvolit zlatý střed, který vám umožní nepřeplácet za zbytečná zařízení, ale také nesedět ve tmě.

Přibližný výpočet osvětlení

Pro ložnici o rozloze 20 metrů čtverečních se plánuje nákup lamp se světelným tokem 1000 lm (což odpovídá žárovce s výkonem 75 W). Je nutné určit: kolik lamp bude v této místnosti potřeba?

Nejprve vypočítáme osvětlení z jedné žárovky: L = 1000 lm * 0,5 / 20 m² = 2 lx. Dále vypočítáme počet žárovek pro dosažení normy 25 lx: P = 150 lm * (1000 lx / 150 lx) = 25 lm. Dostaneme, že pro osvětlení ložnice o rozloze 6000 m² je v souladu s normami nutné zajistit světelný tok 20 lm, a pokud je světelný tok z jedné žárovky 2 lm, pak budete muset zakoupit 6000 žárovek s výkonem 1000 W.

V budoucnu lze výpočty provádět pomocí jednoduchých proporcí.

• Kupujeme žárovky ne o 1000 lm, ale o 700 lm – pak jich nebudeme potřebovat 6 kusů, ale více – 9 kusů.
• Pro místnosti o velikosti 15 m2 bude stačit 4–5 žárovek o výkonu 1000 lm.

Pokud se nejedná o ložnici, ale o kuchyň, vezmeme 3 žárovky po 1000 lm. Vzhledem k tomu, že kuchyňské povrchy by měly být osvětleny jasněji než běžné místnosti, můžete bezpečně přidat dalších 1000 lm. Žárovky nemají 1000 lm, ale 400. Pak je lze použít pro koupelnu o rozloze 4 m² – stačí 2 zařízení po 3 lm.

Zkušenosti ukazují, že v bytech je poměrně obtížné zajistit nadměrné osvětlení, vzhledem ke standardnímu uspořádání svítidel. A lustr na stropě s jednou lampou pravděpodobně nikomu nebude vyhovovat, protože i koupelna vyžaduje více než 1000 lm. Navíc je třeba vědět, že většina výrobců téměř vždy nadhodnocuje hodnotu světelného toku. Proto je lepší instalovat zařízení s malou rezervou. V tomto případě je osvětlení šestiramenným lustrem tou nejideálnější volbou, zatímco stojací lampy a nástěnná svítidla nebudou zbytečné, protože je lze vždy vypnout.

Instalaci lustrů a lamp je lepší svěřit profesionálům. Udělají to rychle, bez prachu a nečistot a s 5letou zárukou! Volejte ☎ +37529-373-20-20 nebo zanechte požadavek na webových stránkách!

Útulnost a pohodlí každé místnosti do značné míry závisí na její úrovni osvětlení, tedy na síle použitého světelného zdroje.

Níže jsou uvedena doporučení pro osvětlení v závislosti na ploše místnosti a požadované úrovni osvětlení prostor (žárovka jako hlavní zdroj osvětlení):

P=pS/N
kde S je plocha místnosti v metrech čtverečních;
N – počet svítilen;
p – měrný výkon pro osvětlení W/m2 (v našem případě 20 W/m2).

Oblast místnosti

Velmi jasné světlo

Měkké světlo

Při použití energeticky úsporných žárovek jako zdroje osvětlení by měl být požadovaný výkon vydělen 5. Například místo 75W žárovky stačí 15W úsporná žárovka. Bude stejné množství světla, ale spálíte 5x méně elektřiny!

Při použití LED žárovek by měl být požadovaný výkon vydělen přibližně 9.

Při výpočtu požadované úrovně osvětlení zvažte následující body:

• vnímání světla z energeticky úsporné žárovky závisí nejen na jejím výkonu, ale také na barvě vyzařovaného světla (teplé nebo studené),
• centrální stropní světelný zdroj lze doplnit o další světelné zdroje: svícny, stojací lampy, stolní lampy, osvětlení,
• Světlé místnosti vyžadují k dosažení stejného osvětlení méně svítidel než místnosti tmavých barev

Jak vybrat správné lampy

• Typ žárovky, viz odstavec 2.1.
• Typ patice žárovky, viz odstavec 2.1.
• Napájecí napětí lampy (V), viz odstavec 2.2.
• Výkon lampy nebo maximální výkon lampy (W) přípustný pro dané svítidlo, viz bod 2.2.

• Rozměry lampy – jsou důležité pro lampy s malými stínidly nebo bez nich, stejně jako pro specifické typy patic,
• Typ žárovky (viz bod 2.1) – charakteristika popisující následující vlastnosti žárovky:
• tvar žárovky – důležité, pokud existují omezení velikosti lampy, stejně jako u lamp bez stínidel,
• typ povrchu – transparentní nebo matný (difuzní) – pro otevřená stínidla nebo bez stínidel je vhodnější použít lampy s matným povrchem,
• počet patic – oboustranné válcové žárovky,
• přítomnost reflektoru (reflektoru) ve svítidle – pro akcentní svítidla bez reflektoru,
• přítomnost radiátoru – k odstranění tepla v moderních LED lampách.

• Světelný tok je hlavní charakteristikou pro výpočet osvětlení,
• Intenzita světla je charakteristika používaná místo světelného toku nebo společně se světelným tokem u reflektorů,
• Úhel dopadu světla je charakteristika používaná pro reflektorové žárovky, stejně jako LED čipy a pásky.

• Barevná teplota – pro LED (dále jen LED nebo SDL) a výbojkové (dále jen GRL) svítidla.
• Index podání barev – pro SDL a GRL.
• Barva lampy – pro dekorativní barevné lampy a girlandy.

• Světelný výkon je hlavní charakteristikou lampy, která ukazuje účinnost přeměny elektrické energie na světlo,
• Výkon uvedený u žárovky – pomocná charakteristika pro srovnání s žárovkou
• Srovnání s žárovkou – pomocná charakteristika pro srovnání s žárovkou
• Energetická třída –
• Životnost lampy – spolu se světelnou účinností a cenou lampy umožňuje provést úplné posouzení účinnosti lampy – viz dokument „Jak vybrat správnou lampu“, odstavec 3.2. “Algoritmy pro výběr a porovnávání žárovek”

1. Termíny a definice

1.1. Charakteristika pro výběr žárovek do svítidla

■ Typ lampy – způsob výroby světla nebo charakteristický prvek této metody, který se odráží v názvu elektrické lampy (dále jen „lampa“), viz odstavec 3. „Druhy svítidel“.

■ Objímka lampy je nezbytnou součástí každé elektrické lampy (dále jen „svítidlo“) pro instalaci a připojení lampy k napájení.

■ Objímka lampy je část lampy, která se připojuje k objímce lampy. Patice lampy se zasune do objímky a zajistí se v ní pro spolehlivé připojení k napájecímu zdroji, viz odstavec 4. „Základy lampy“.

■ Typ patice lampy – speciální alfanumerický kód pro označení patic lamp různých designů a velikostí.

■ Typ žárovky – charakteristika popisující následující vlastnosti žárovky:

• tvary baňky, například „kulatá hruška“, „svíčka“ nebo „kruhová trubice“
• povrchy – transparentní nebo matné (difuzní)
• počet podstav, například „dvoupodstavový válcový“
• přítomnost reflektoru, například „plochá hruška s reflektorem“
• přítomnost radiátoru, například „kónický s radiátorem“

Níže je tabulka. 1, obsahující nejběžnější hodnoty charakteristického „typu žárovky“.

Tabulka 1 „Hlavní typy žárovek“

Typ žárovky v patici

Obecný název

kónická žárovka s reflektorem

žárovka s reflektorem

kulatá hruška matná

kulatá matná hruška s radiátorem

plochá žárovka s reflektorem

žárovka s reflektorem

plochá matná hruška s reflektorem

matná hruška s reflektorem

matná válcovitá hruška

válcová žárovka s reflektorem

žárovka s reflektorem

kuželový s radiátorem

kónický matný s radiátorem

kuželový s reflektorem

kónický matný s reflektorem

kulatý plochý s reflektorem

kulatý plochý matný s reflektorem

prst; kapsle matná

polokulový s radiátorem

polokulový matný s radiátorem

polokulový s reflektorem

polokulový matný s reflektorem

oblíbenec; svíčka; svíčka

svíčka s chladičem

oblíbenec; svíčka; svíčka

minion, matná svíčka; matná svíčka

matná svíčka s radiátorem

minion, matná svíčka; matná svíčka

svíčka ve větru ojíněná

svíčka ve větru ojíněná

kulový bod matný

trubice; trubkový jednozákladní; válec

Dvojitá trubka ve tvaru U

2U; CFL-2U; úspora energie 2U

Dvojitá plochá trubka ve tvaru U

2U; CFL-2U; úspora energie 2U

Plochá trubka ve tvaru U

ve tvaru U; Byt ve tvaru U

Trojitá trubka ve tvaru U

3U; CFL-3U; úspora energie 3U

quad tube ve tvaru U

4U; CFL-4U; úspora energie 4U

Převodová trubka ve tvaru U

6U; CFL-6U; úspora energie 6U

1.2. Elektrické vlastnosti svítidel
■ Napájecí napětí lampy, V – napájecí napětí ve voltech, které je přiváděno do lampy:

• přímo ze sítě 220 V AC – žárovky (LN) a halogenové žárovky (HL) na 220 V;
• přímo ze zdroje konstantního napětí – baterie nebo akumulátory, které se nabíjejí ze sítě nebo solárních panelů – 3 V LED lampy (LED);
• prostřednictvím mezilehlého zařízení mezi lampou a sítí:
• napájení nebo budič: pro 220 V SDL – vestavěný do lampy, pro 6 V, 12 V a 24 V SDL – externí;
• Předřadníky – předřadníky pro zapalování a stabilizaci provozu výbojek (GRL) na 220 V, zabudované do výbojky nebo svítidla;
• elektronický (pulzní) nebo elektromagnetický (vinutí) transformátor pro GL na 6 V, 12 V a 24 V, zabudovaný ve svítidle nebo externí.

■ Volt je jednotka měření elektrického potenciálu, potenciálového rozdílu, elektrického napětí a elektromotorické síly v mezinárodní soustavě SI. Pojmenována po italském fyzikovi a fyziologovi Alessandru Voltovi, který vynalezl první elektrickou baterii.

Volt se rovná elektrickému napětí, které v elektrickém obvodu způsobí stejnosměrný proud 1 ampér při výkonu 1 watt.

■ Výkon lampy, W – charakteristika používaná k popisu lamp, která ukazuje, kolik joulů elektřiny spotřebuje za 1 sekundu.

■ Watt – jednotka měření výkonu a také toku záření v soustavě SI, pojmenovaná po skotsko-irském mechanickém vynálezci Jamesi Wattovi (Watt), tvůrci univerzálního parního stroje.

Watt je odvozená jednotka měření a souvisí s ostatními jednotkami SI pomocí následujících vztahů:

W = H m/s = kg m²/s³ – mechanická síla

W = J/s – tepelný výkon

W = VA – elektrický výkon

■ Maximální výkon výbojky, W – charakteristika používaná pro výbojky, která ukazuje maximální možný výkon výbojek daného typu, které lze do výbojky instalovat. Rozumí se, že pokud jsou ve svítidle instalovány výbojky s vyšším výkonem, výrobce nenese odpovědnost za výkon a bezpečnost svítidla.

U většiny žárovek se maximálním výkonem žárovky rozumí výkon žárovek (Il) – patice E14, E27.

• U značné části žárovek hovoříme o výkonu halogenových žárovek (HL) – G4, G9, GU4, GU5.3, GU10, GX6.35, R7s.
• Pro technické lampy jsou možné vzácné typy patic, určené pro:
• kompaktní zářivka (CFL) – patice 2G7, 2G8, 2G10, 2G11, 2G13, 2GX13, G24dn, G24qn, GR8, GR10, GX10, GX13, GX24d, GX24q,
• zářivkové (LL) – patice G5, G13,
• metalhalogenidové výbojky (MHL) – patice G8.5, G12, GU6.5, GX8.5, GX9.5, Rx7s. V takových případech se předpokládá maximální výkon CFL.
• Malá část svítidel zahrnuje instalaci žárovek s relativně nízkým výkonem na úrovni 10-25 W. V tomto případě se maximální příkon lampy vztahuje na příkon kompaktních zářivek (CFL) nebo LED lamp (LED), pokud existuje specifikované omezení výkonu.

1.3. Světelné vlastnosti svítidel.

■ Světelný tok, lm – F_v. – světelná fotometrická veličina, která charakterizuje sílu optického záření podle světelného vjemu, který v člověku vyvolává. Jednoduše řečeno, kolik světla vyrobí lampa za jednotku času, upraveno pro citlivost lidského oka v příslušném optickém rozsahu. Hlavní charakteristika pro srovnání lamp jako světelných zdrojů. V soustavě SI se měří v lumenech (lm nebo lm).

■ Lumen – jednotka měření světelného toku v mezinárodní soustavě jednotek (SI), je světelná veličina. Jeden lumen se rovná světelnému toku vyzařovanému bodovým izotropním zdrojem se svítivostí rovnou jedné kandele do prostorového úhlu jednoho steradiánu: 1 lm = 1 cd × sr (= 1 lux × m 2). Celkový světelný tok produkovaný izotropním zdrojem o svítivosti jedné kandely se rovná lumenům.

■ Svítivost, cd – I_v – světelná fotometrická veličina charakterizující sílu optického záření v prostorovém úhlu v daném směru. Jinými slovy, intenzita světla charakterizuje světlo přenesené v daném směru za jednotku času. Intenzita světla I_v je derivace světelného toku Ф_v podle plného úhlu:

I_v = d(Ф_v)/d(Ω), kde Ω – prostorový úhel, vyjádřený v radiánech

K popisu reflektorových svítilen, tzn. žárovky s reflektorem, obvykle se používá intenzita svítivosti a ne světelný tok, protože reflektorové žárovky vyzařují pod prostorovým úhlem 30 až 40⁰ (hovoříme o úhlu poloviční intenzity (viz Úhel dopadu světla ).

■ Světelný úhel – prostorový úhel, pod kterým lampa vyzařuje světlo, vyjádřený ve stupních nebo radiánech.

Obvykle, když mluvíme o úhlu dopadu světla, máme na mysli úhel poloviční intenzity, podél jehož osy se nacházejí maximální hodnoty svítivosti I_v (viz odstavec), přičemž hranice úhlu odpovídají polovině maximální hodnoty svítivosti I_v (obr. 1). Standardní úhel dopadu světla pro reflektorové žárovky je 30-40⁰.

1.4. Charakteristika lamp důležitých pro lidské vnímání barev

Teplota barev, K – charakteristika záření lampy, která ukazuje absolutní teplotu (ve stupních Kelvina, K) absolutně černého tělesa (existuje taková fyzikální abstrakce – absolutně černé těleso, tedy těleso, které pohlcuje veškeré vnější záření na něj dopadající ), při kterém vyzařuje záření stejného barevného tónu jako záření lampy.

Nezaměňujte teplotu barev s barvou lampy. Teplota barev platí pouze pro bílé lampy. Pro zjednodušení můžeme říci, že barevná teplota lampy je barevný tón bílého světla vyzařovaného lampou.

Všichni ze zkušenosti víme, že světlo může být více žluté nebo bělejší. Světlo ze svíčky nebo žárovky je žluté a ze zářivky bílé. Odstíny bílých lamp se kromě teploty barev obvykle označují také slovy, a to pomocí variant frází obsahujících slovo bílá – viz tabulka. 2.

Rozdíly v barevné teplotě menší než 200 jednotek kolem 3000 K nebo 400 jednotek kolem 6000 K nelze brát jako nevýznamné.

Tabulka 2. Korespondence mezi barevnou teplotou a barvou