Кривые распределения силы света светильников

Искусственное освещение

Разделяется освещение на два основных вида – общее и местное. Общее является основным, поскольку именно оно обеспечивает нормальное функционирование любого дома. Местное – разделяют на функциональное и декоративное. Сюда входит освещение зеркала, письменного стола, кухонных шкафчиков, подсветка элементов интерьера или картин.

Из-за разделения освещения на общее и местное существуют и различные типы ламп. При общем освещении они излучают рассеянный свет, заполняющий все окружающее пространство, при местном – только нужное место направленным пучком света. Рассмотрим подробнее каждый вид освещения и его особенности.

Выбор решения

Допустим, нам предстоит разработать тот
или иной световой прибор на основе светодиодов
с учетом области применения и требуемых
характеристик. Проведя предварительные
расчеты освещенности (обычно они
выполняются с помощью специального программного
обеспечения, например DIALux),
можно определить требуемое значение полного
светового потока светильника, а также
его пространственное распределение силы
света. Исходя из этих данных, легко подсчитать
требуемое число светодиодов, естественно,
необходимо учесть потери на элементах вторичной
оптики, рассеивателях и др.

Для выбора типа вторичной оптики прежде
всего необходимо проанализировать диаграмму
проектируемого светильника. Есть ли у нее
ось или плоскость симметрии, насколько она
гладкая, где расположены пиковые значения
силы света. Если диаграмма круглосимметричная,
следует определить осевую и максимальную
силы света
, угловую ширину на уровне
0,5 и 0,1 от нее (FWHM). Далее проводится
поиск необходимого или близкого по светораспределению
светодиода, оценивается картина
распределения освещенности и светоотдачи
светильника. Если выбранный
высокоэффективный светодиод не обеспечивает
заданное распределение освещенности,
то необходимо применять вторичную оптику.
Поэтому необходимо заранее выяснить, предлагают
ли производители вторичной оптики
что-либо для конкретной марки светодиода.

Как правило, выбор вторичных элементов
для формирования круглосимметричных
диаграмм (КСС типов К и Г), а также реализация
КСС типа Д первичной оптикой самих
светодиодов не вызывает особых трудностей.
К тому же производители постарались снабдить
потребителей для их удобства комплектами
или наборами элементов вторичной оптики
по 3, 5, 15 и т. д. коллиматорных линз, объединенных
в единую (монолитную) деталь.

Задачу формирования диаграммы неосесимметричного
(специального) светораспределения
приходится решать несколькими
способами. Поясним это на примерах. Один
из самых простых способов — найти светодиод
с соответствующим пространственным
светораспределением. Одним из ярких примеров
такого светодиода можно назвать Golden
Dragon Oval Plus компании Osram. Он вполне
подходит в качестве источника света для уличного
освещения. При этом дополнительные
преломляющие или отражающие элементы
в светильник устанавливать не требуется.
Второй способ — применение особых коллиматорных
линз. Широкий спектр таких линз,
в том числе в групповом исполнении, предлагает
компания LedLink. Третий способ —
использование комбинации (взаимного наклона
и поворота) светодиодов с узкой
диаграммой направленности. Требуемая диаграмма
при этом является суперпозицией
диаграмм отдельных светодиодных модулей.
Такой способ реализован в некоторых светильниках
Zers. При этом светодиоды могут быть
снабжены элементами вторичной оптики
разного типа. Недостаток такого подхода заключается
в усложнении конструкции корпуса
светильника, так как в нем должны быть
сформированы несколько наклонных плоскостей,
установленных в четко заданных положениях.
Можно придумывать различные
комбинации. Решение о выборе того или иного
способа в каждом конкретном случае принимает
опытный разработчик. Но мы рекомендуем
не забывать про такой важный аспект,
как простота конструкции, от которой зависит
стоимость изготовления светильника.

Из-за малых размеров светодиоды, как и нить
лампы накаливания, имеют большую яркость,
т. е. большой световой поток исходит из поверхности
малой площади. Это плюс при
проектировании прожекторов и недостаток
при использовании в общем освещении. Если
полупроводниковый светильник находится
недалеко от рабочего места, то открытые светодиоды
образуют большое количество теневых
контуров от рук или инструмента. Эта
особенность делает эксплуатацию открытого
светодиодного света практически невозможной.
Кроме того, глаза людей должны быть защищены
от чрезмерной яркости светильника.
В этом случае необходимо предусматривать
светорассеиватели, в качестве которых можно
использовать молочные, призматические или
растровые стекла, различные отражатели
и перегородки.

Кривая силы света и светораспределение светодиодных светильников

Всё это часть системы классификации светильников в зависимости от направления и особенностей распространения их светового потока. Подробное её описание можно найти в ГОСТ Р 54350-2015 «Приборы осветительные. Светотехнические требования и методы испытаний». Здесь же мы ограничимся более краткой версией.

Но сначала несколько определений. За ними обратимся к куда более старому, но тем не менее до сих пор актуальному документу ГОСТ 16703-79 «Приборы и комплексы световые. Термины и определения» и его более современному собрату ГОСТ Р 55392-2012 «Приборы и комплексы осветительные. Термины и определения».

Где применяют светодиодные электроосветительные приборы?

LED осветительные приборы имеют два варианта размещения внутри зданий и их монтируют в двух основных местах размещения:

на стене или на потолке.

Выбор места, как правило, определён заранее в проекте для строительства здания и рассчитан по формулам расчёта освещённости, необходимой и достаточной для жизнедеятельности людей.

В специальных технических источниках закреплены нормы освещённости для различных мест и для различных задач пребывания людей.

При необходимости, пользователи могут самостоятельно выбрать место расположения источника света и там организовать установку осветительного прибора.

Для этого жители могут обратиться в обслуживающую организацию жилищно-коммунального хозяйства с заявкой о замене устройства для освещения и переносе его на новое место.

Сотрудники ТСЖ или управляющей компании могут выполнить эту заявку, соблюдая правила электротехнической безопасности.

Главное, при этом, чтобы в результате жители получают безопасное и удобное освещение.

Кривая — светораспределение

Кривая светораспределения в полярных или прямоугольных координатах показывает графически, какую величину имеет сила света источника ( или осветительного прибора) в различных направлениях.

Кривые светораспределения светильников.

Кривыми светораспределения называются такие кривые, которые характеризуют распределение силы света светильников или ламп в различных направлениях пространства.

Для кривой светораспределения данного светильника наивыгоднейшее — оптимальное — соотношение L / h, где L — расстояние между светильниками, приведено в табл. 1.7. Это соотношение будет наивыгоднейшим тогда, когда при увеличении L расход электроэнергии возрастет вследствие увеличения неравномерности освещенности, что поведет к увеличению мощности ламп; при уменьшении же L приходится применять лампы малой мощности с низкой светоотдачей, что увеличивает число ламп, а следовательно, увеличивает капитальные затраты. Также невыгодно принимать чрезмерно большое или чрезмерно малое расстояние между светильниками по сравнению с высотой их подвеса над рабочей поверхностью, так как при этом наблюдается неравномерность освещения как внутри каждого поля, в верши — нах которого расположены светильники ( квадрат, прямоугольник), так и между отдельными полями, расположенными в центре и на периферии освещаемой площади.

По форме кривой светораспределения различают светильники глубокого, косинусного, равномерного и широкого светораспределения.

Иногда снимают кривую светораспределения.

Распределение освещенности по освещаемым поверхностям определяется кривой светораспределения светильника, а также относительным расстоянием между светильниками, которое определяется отношением расстояния между светильниками к высоте подвеса над освещаемой поверхностью. В помещениях, где предусматривается общее равномерное освещение лампами накаливания, ДРЛ и МГЛ, светильники рекомендуется располагать по вершинам квадратных ( рис. 5.5 а) или прямоугольных полей ( рис. 5.5 6) с отношением большей стороны S. При локализованном освещении желательно придерживаться этих же способов размещения светильников. При размещении светильников на фермах или светотехнических мостиках ( рис. 5.5 е) рекомендуется сокращать число рядов светильников в пролетах производственных зданий.

Хорошее представление о светотехнических свойствах осветительного прибора дает кривая светораспределения, которая строится так же, как кривая светораспределения источника света, но, как правило, в прямоугольных координатах.

Принципиальная схема электронно-импульсного осветителя.

Характер света, испускаемого осветительными приборами, выражается кривой светораспределения, подазывающей величину силы света, распределяемого в пространстве перед прибором.

Характер света, испускаемого осветительными приборами, выражается кривой светораспределения, показывающей величину силы света, распределяемого в пространстве перед прибором.

Форма тела накала в значительной степени определяет собой кривую светораспределения лампы накаливания. В таблицах приведены сводные данные основных ламп накаливания, применяемых при фотографировании и любительских киносъемках.

Средняя сферическая сила света определяется по вертикальным или меридианным кривым светораспределения.

Высота установки прожекторов.

Светильник Л201ОМ ( рис. 4.27) потолочный, прямого света с косинусной кривой светораспределения показан на рис. 4.27. В светильниках этого типа разных типоразмеров устанавливается от двух до шести люминесцентных ламп мощностью 20, 40 или 65 Вт. Светильник не защищен от пыли и влаги и рекомендуется для общего освещения помещений общественных зданий.

Категории светильников

Светильники в интерьере выбирают по нескольким признакам для обеспечения необходимого эффекта и условий.

1. Цветопередача:

— дневной свет. Дневной свет возможен в кухне, над рабочим местом, над швейной машинкой — от него меньше устают глаза. И еще в прихожей, в которой обычно нет окон.

— теплый свет. С чуть желтоватым оттенком теплый свет очень уютен, слегка расслабляет, поэтому наиболее предпочтителен для пользователя.

— холодный свет. Наиболее холодный свет подходит для праздничных и общественных интерьеров, таких как бары и клубы.

Для жилых помещений стоит брать светильники, на которых указана характеристика цветопередачи 90-100 Ra. Это самая комфортная величина для человеческого глаза. Если лампочка, которую вы купили, привычной мощности, но режет глаза, значит цветопередачу производитель проигнорировал. Лучше не пользоваться, купить другую, внимательно посмотрев, есть ли там эти 90-100 Ra.

2. Мощность лампочек:

Если говорить о мощности лампочки, то нужно исходить из того, что для одного квадратного метра необходимо от 15 до 20 ватт. Это значит, что для стандартных городских квартир абсолютно достаточно:

— в ванной лампочки в 100 Вт; — в туалете — 80Вт; — в коридоре 2 по 200Вт; — в кухне и жилых комнатах — 100-150Вт.

Разобравшись с оттенками, стоит уделить внимание видам светильников, а также определить, куда они подходят

Типы кривой силы света

В зависимости от распределения светового потока существует несколько основных вариантов. Кроме того, каждый тип кривой силы света подходит для определенных условий, поскольку имеет собственное распределение света. Для наглядности ниже представлена ​​диаграмма с семью основными типами KSS, которые для простоты обозначены буквами.

На графике показаны основные варианты и характеристики распространения света для каждого из них.

Все данные представлены в виде таблицы с расшифровкой обозначений и диаграмм распространения света.

Маркировка Чем он занимается Угол распространения света (градусы) Диаграмма
К Концентрированная ванна тридцать
ГРАММ Глубокий 60
Д Косинус 120
L Полуширокий 140
NS Достаточно 160
М Униформа 180
С УЧАСТИЕМ Иначе 90

Могут быть и другие варианты, но чаще всего они используются для конкретных объектов с особыми требованиями к освещению.

Ксс или кривая силы света

Светильник разрабатывается не для одного конкретного объекта или светового решения, а для типового и массового использования. Поэтому от того, как распределяется в пространстве световой поток, зависит его назначение в освещении и часто отражается в его наименовании.

Существует несколько стандартных типов диаграмм углового распределения силы света, или кривых сил света (КСС), подробное описание которых можно найти в ГОСТ 17677—82.

В горизонтальной плоскости пятно освещения может быть симметричным или асимметричным В вертикальном сечении возможны разнообразные диаграммы светового распределения

Световое распределение  светильника может быть симметричным в одной вертикальной плоскости и асимметричным в перпендикулярной к ней вертикальной плоскости.

Характерный пример — широкое светораспределение магистральных уличных светильников, которые создают широкое пятно засветки вдоль трассы (чтобы увеличить расстояние между опорами и тем самым уменьшить их количество), но при этом поперёк дороги могут иметь концентрированное или косинусное распределение или асимметричное, в зависимости от конкретной ситуации освещения: ширины дороги, высоты опоры, типа кронштейна и т.д.

Симметричные световые потоки подразделяются на 7 типов

К Концентрированная 0°—15°
Г Глубокая 0°—30°
Д Косинусная 0°—35°
Л Полуширокая 33°—55°
Ш Широкая 55°—85°
М Равномерная 0°—180°
С Синусная 70°—90°

При подборе оборудования можно столкнуться с другими обозначениями светораспределения — производители указывают полный угол раскрытия диаграммы светораспределения на уровне половинного светового потока: концентрированное—25°, глубокое—60°, косинусное—120°, широкое—140°, и т.д.

Обращайте на это внимание. Вот рабочий пример: реальная КСС реального светильника:

Вот рабочий пример: реальная КСС реального светильника:

На данном рисунке показана КСС консольного уличного светильника с диаграммой, которую производитель условно назвал ШБ2.Широкое боковое светораспределение указано сплошной чёрной линией, это распределение в вертикальной плоскости перпендикулярно оси светильника  (вдоль дороги).

Красной пунктирной линией указано светораспределение светильника в вертикальной плоскости вдоль оси светильника (поперёк дороги) оно асимметричное и определение его типа — затруднительно.

Такое непростое КСС достигается оптикой и обеспечивает длинное пятно засветки вдоль дороги светильником, который установлен сбоку от дороги на определенном расстоянии и высоте, и под определенным наклоном к горизонту.

Если конкретные параметры светильника вызывают у Вас вопросы — проконсультируйтесь с нами по телефону. Полное представление по освещению даёт расчет картины освещения в специальной программе. Мы можем это сделать для Вас.

Светильники по виду светового потока

П Прямого света более 80%
Н Преимущественно прямого света 60%—80%
Р Рассеянного света 40%—60%
В Преимущественно отраженного света 20%—40%
О Отраженного света менее 20%

Пример места установки светильника и его КСС

автострада, улица (в зависимости от категории) Л, Ш
туннели, надземные и подземные пешеходные переходы Л, Ш
коридоры общественных зданий Л, Ш
производственные помещения К, Г, Д
освещение офисов Г, Д
подсветка деталей интерьера К
холл здания (отраженный или приглушенный свет) С

Знание этих особенностей светильников и сокращённых обозначений поможет Вам быстрее сориентироваться в широком спектре представленной продукции.

Классификация типов светильников по конструкционным особенностям

В зависимости от конструкции светильники группируют на следующие типы:

  • светильники открытые, то есть такие, в которых не предусматривается изолирование патронов и ламп от внешней среды;
  • закрытые светильники, то есть такие осветительные приборы, в которых патроны и лампы отделены от внешней среды, но используемая для этого оболочка не имеет уплотнений;
  • влагозащищенные светильники (конструкционно они выполнены так, что обеспечивается надежная изоляция друг от друга, a также от металлических деталей осветительного прибора вводных проводов;
  • пыленепроницаемые светильники;
  • взрывозащищенные светильники.

Типы светильников в зависимости от используемых ламп

В этом случае осветительные приборы подразделяются на типы в зависимости от того, какой вид источника света используется в светильнике.

Всего применяется четыре вида ламп, в соответствие с чем и производится классификация.

Светильники с лампами накаливания. Наиболее популярные светильники. Современная промышленность выпускает такие лампы различных форм, что позволяет дизайнерам создавать светильники различных форм. Мощность таких ламп 15-300 W. Когда устанавливают мощности других видов ламп, сравнение производят именно с лампой накаливания.

Высокая светоотдача ламп накаливания достигается за счет использования в колбах такого безопасного для потребителя газа, как криптон и применения сложных нитей из вольфрама дугообразных форм – так называемые биспиральные лампы.

Выпускаются лампы с разнообразными поверхностями, что также увеличивает дизайнерские возможности при создании светильников. Эта поверхность может быть привычной прозрачной, может быть опаловой, матовой, зеркальной. Матированные и опаловые лампы излучают более мягкий рассеянный свет.

Светильники с люминесцентными лампами. Такие светильники более эффективны с точки зрения энергосбережения. Возникающее под воздействием ультрафиолетового излучения электрических разрядов свечение люминофоров обеспечивает световой поток достаточной для освещения мощности.

Такие лампы имеют ряд достоинств:

  • длительный срок эксплуатации;
  • большие значения величин светового потока, который в некоторых моделях ламп превышает лампы накаливания в восемь раз;
  • значительная экономия электроэнергии.

Наиболее часто используются светильники, предназначенные для люминесцентных ламп, имеющих вытянутую форму. Такая форма обуславливает несимметричность распределения силы света. Однако, использование в конструкции светильников диффузоров, диффузорных отражателей, рассеивателей позволяет значительно снизить разницу распределения светового потока в поперечной и продольной плоскостях. В настоящее время также выпускаются такие лампы самых разнообразных форм, что дало дизайнерам возможность практически не ограничивать свою фантазию при разрабатывании новых моделей светильников.  

Типизация осветительной арматуры, применяемой для люминесцентных ламп дает возможность монтировать разнообразные светильники их типовых деталей. Это дало возможность применять такие светильники как в единичном размещении, так и комплексно. В настоящее время все большее распространение получают так называемые световые полосы (ряды), объединяющие несколько светильников в произвольной конфигурации.

Светильники c люминесцентными лампами полностью отвечают требованиям технологических условий для осветительных приборов, используемых в жилых помещениях, a также в офисных, производственных, дают возможность использовать архитектурные решения, требующие встроенности осветительных приборов. Все большее распространение получают такие светильники при обустройстве световых карнизов в холлах, в помещениях, где требуется создание мягкого освещения.

Светильники с галогенными лампами. Такие светильники обеспечивают полноценное освещение при более экономном расходовании электричества, при этом сроки их эксплуатации превышают показатели ламп накаливания.

На рынке представлены различные модели, поэтому место расположения таких светильников не лимитировано. Выпускаются модели с различными видами покрытий, рассчитанные на напряжение в 220 V, 12 V.

Светодиодные светильники – осветительные приборы с источником света в виде светодиодов. Такие светильники создают полноценное освещение, а оригинальность исполнения дает простор для дизайнерских фантазий.

Виды освещения в интерьере

При проектировании интерьера учтите, что свет бывает разный и исходит не только от светильников. Дневной свет, проникающий через окна, не менее важен и требует управления.

Раскроем характеристики видов освещения в любом интерьере:

  • 1. Естественный. Главные и единственные источники – солнечные лучи и небо. Солнце дает мягкий естественный свет, комфортный для зрительного восприятия. Задача дизайнера — оценить, как помещение будет выглядеть в разное время суток, как солнечный и искусственный свет дополнят друг друга. В некоторых комнатах есть участки, куда почти не проникает солнечный свет. Но если дневное освещение достаточное, его лучше использовать по максимуму.
  • 2. Искусственный. Необходим при недостатке солнечного света, а также в вечернее или ночное время. Источниками служат любые светильники – лампы, люстры, ночники, подсветка, споты. Визуализатору требуется настраивать искусственный свет так, чтобы не возникло пересветов, а кадр смотрелся гармонично. Поэтому для каждого осветительного прибора яркость и теплота настраиваются индивидуально.
  • 3. Совмещённый. Вариант сбалансированной комбинации естественного света и внутренних светильников. Используется для создания комфортного уровня освещенности во всех уголках жилища.

Рассвет и закат

Существуют особое время суток, которое отмечают многие фотографы. Первые часы после восхода и пару перед закатом некоторые считают лучшим временем для создания фотографий на улице. Так кажется потому что солнце в такие моменты особенно влияет на кадр, поскольку расположено близко к горизонту. От этого тени становятся длиннее и мягче. В таком случае контраст получается менее выраженным, переходы от светлых участков к темным нежнее. Также солнце на закате или восходе дает приятное золотистое свечение, что придает фотографии ощущение теплоты. Такое освещение подойдет для более нежных съемок, к примеру, семейных фотосессий, девушек, детей.

Исходные данные

В большинстве случаев светильник разрабатывается
не для одного конкретного объекта,
а для типового применения. Существует несколько
стандартных типов диаграмм углового
распределения силы света, или кривых силы
света (КСС), подробное описание которых
можно найти, например, в ГОСТ 17677—82,
а краткое приведено в табл. 1 и на рис. 1.
Некоторые разработчики проектируют светильник,
выбирая диаграмму в зависимости
от параметров объекта освещения, при этом
получается, что в большинстве других случаев
изделие оказывается не совсем подходящим.

Для производственных помещений рекомендуется
применять светильники прямого
света с КСС типа К, Г, Д. Причем чем больше
высота подвеса, тем уже зона направлений
максимальной силы света. Для общего освещения
офисов в основном годятся светильники
прямого и рассеянного света с КСС типа Г
и Д. Для подсветки особых, выделенных зон,
внутренних архитектурных решений и деталей
интерьера подходят световые приборы с КСС
типа К. Для формирования отраженного или
приглушенного света (например, в холле
здания) необходимо применять светильники преимущественно отраженного света (КСС
типа С). Как правило, в описанных случаях
используются осветительные приборы, пространственное
распределение силы света которых
представляет собой тело вращения.

Для автострад и улиц, в зависимости от их
категории (определяется СНиП 23-05-95),
а также для автотранспортных туннелей, надземных
и подземных пешеходных переходов
и вытянутых коридоров общественных зданий
применимы светильники, имеющие в одной
из плоскостей КСС типа Л и Ш. Пространственная
диаграмма большинства из них представляет
собой сложное фотометрическое тело. Кривые
силы света, описывающие такое тело в разных
сечениях, имеют разную форму. Такие распределения
называют специальными. При
этом часто пространственная диаграмма дорожного
светильника имеет не ось, а плоскость
симметрии. Для уличного светильника в двух
взаимно перпендикулярных сечениях КСС
будут различны — в одном типа Л или Ш, а в
другом — К или Г.

Заключение

В статье были изложены общие подходы
и методы формирования требуемой диаграммы
силы света светового прибора. Конечно,
многие тонкие моменты остались за рамками
публикации, но общие сведения помогут при
разработке светильника с относительно простыми
типами пространственного распределения
силы света. Тем не менее при проектировании
светильника с уникальным оптическим
решением не обойтись без участия высококвалифицированного
оптика, имеющего опыт
работы именно в проектировании светодиодных
систем. К счастью, сегодня такую работу
уже могут выполнять сторонние организации,
которые возьмут на себя не только расчет
вторичной линзы, но и ее изготовление.