Считаем свет

УДОБНО ЛИ ТЕБЕ, ДЕВИЦА?

Хорошо ли, когда в квартире музыка гремит так, что стены дрожат? Ваша нервная система после нескольких часов такого веселья начнет сдавать. Еще раньше недовольные соседи выскажут свое объективное мнение о вас...

Замечали, что, когда в доме холодно, в голове почти не остается умных мыслей? Впрочем, когда жарко, - тоже. Часто мы не понимаем причину плохого настроения, раздражительности, излишней возбужденности. А она на виду - это дискомфорт. Причем не только звуковой или температурный, но и световой. Очевидно, что лучи яркого солнца всегда действуют на нас положительно. Влияние искусственного света не так однозначно - он меняет наше восприятие тепла или холода, успокаивает нас или взвинчивает, создает ощущение праздника или пасмурного дня. В наших силах управлять своим настроением -надо только правильно подобрать источники света, умело их разместить и точно рассчитать нужное количество.

ВИДИМОСТЬ СОЛНЦА

Солнечный спектр разделяется на ультрафиолетовую (УФ), видимую и инфракрасную (ИК) составляющие. Коротковолновый УФ губителен для всего живого (его применяют, в частности, для уничтожения бактерий в больничных палатах). Ближний -в определенных дозах полезен человеку. Видимое излучение (ВИ) - это тот участок спектра солнца, на который реагирует глаз человека. Его чувствительность, оказывается, не одинакова во всем диапазоне и максимальна в желто-зеленой области. Поэтому при одинаковой интенсивности эти цвета нам кажутся ярче красных и фиолетовых. Инфракрасное излучение - это тепло, испускаемое любым нагретым телом, даже нами. Для искусственного освещения современный рынок предлагает помимо традиционных ламп накаливания (ЛН) еще и люминесцентные (ЛЛ) (или лампы холодного света), компактные люминесцентные (КЛЛ), галогенные (ГЛН) и металлогалогенные. Известно, что они различаются спектром, некоторые участки которого мы даже не видим, а лишь ощущаем (о воздействии УФ мы узнаем по результату - загару).

ХОЛОДНЫЙ СВЕТ

Более ста лет назад появились «холодные источники света» - ныне известные всем люминесцентные лампы, почти не прогревающие окружающую среду. Это герметичные стеклянные трубки с определенным газом вместо воздуха и небольшим количеством паров ртути, которые в электрическом разряде между электродами излучают ультрафиолет. За пределы колбы он не выходит, зато заставляет нанесенный на нее люминофор испускать видимые лучи. Инфракрасная (тепловая) составляющая в ее спектре также отсутствует.

Световой поток любого источника измеряют в люменах (лм). Если ЛН на 1 Вт потребляемой электроэнергии излучает поток 16-17 лм, ГЛН - 20-25 лм, то ЛЛ - уже 70-100 лм, то есть налицо энергетическая выгода. По форме ЛЛ бывают нескольких типов: линейные, U-образные, кольцевые и компактные. Последние, в свою очередь, делают либо в форме спирали, либо в колбе, как у ЛН, либо буквой Н. В домашних условиях используют любые: линейные хороши для подсветки штор, зеркал или стен, КЛЛ с цоколем Е27 или Е14 - вместо ЛН в светильниках, а Н-образные - в настольных лампах.

У люминесцентных источников есть свои «плюсы» и «минусы». Достоинства их в том, что они служат не 1000 часов, а 8000-12000 (КЛЛ) и 10000-18000 (ЛЛ) часов; световой поток их в четыре-пять раз больше, чем у ЛН той же мощности, а значит, и количества их надо меньше; работают от стандартного напряжения 220 В.

Их тон - теплый (розоватые или желтоватые) или холодный (голубоватые) - определяют по цветовой температуре Тц. Надо понимать, что она характеризует вовсе не нагрев колбы, хотя измеряется в градусах Кельвина. Это придумка инженеров, чтобы описать цветовой опенок. По европейским нормам лампы с Тц 5300 К - холодного. Первые из них предпочтительнее в бежевых, желто-оранжевых, красных интерьерах при низких уровнях освещенности, последние - в голубых и зеленых, залитых ярким светом.

ЛЛ характеризуют еще одним параметром - индексом цветопередачи Ra. Он указывает, насколько правильно в лучах источника передается цвет окружающих предметов, лица человека, еды и т.д. Максимальное значение Ra = 100. Для комнат лучше выбирать лампы, у которых Ra = 95-100, а для коридора, лестницы достаточно Ra = 85-95.

Однако непосредственно от сети 220 В их не за-питывают - только через пускорегулирующую аппаратуру (ПРА). Она служит как для поджига лампы, так и для стабилизации ее работы. Предпочтительнее электронные ПРА - они практически не потребляют энергию и исключают пульсацию излучения, повышая частоту напряжения до 1,5-2,0 кГц. Эти лампы не любят возникающий при включении тяжелый для них режим, поэтому разумнее эксплуатировать их непрерывно. Небольшое неудобство - наличие некоторого периода разгорания, однако к нему можно привыкнуть. Еще один «минус» -ртуть в колбе, требующая соблюдения определенных правил утилизации (колбу нельзя разбивать).

ПОБОЛЬШЕ МЕТАЛЛА

Металлогалогенные - еще один тип газоразрядных ламп, ртутных, высокого давления. У них полосатый спектр в видимой области (люминофор не используют), большой световой поток и долгий срок службы. Сейчас для внутреннего освещения выпускают лампы малой мощности 20, 35, 50,70 Вт, работающие с ЭПРА. Однако их нецелесообразно использовать для жилых помещений из-за большого времени разгорания (до 10 мин) и значительной пульсации (у моделей с улучшенной цветопередачей). Кроме того, их нельзя включить сразу после погасания (время перезажигания 10-15 мин), и они в несколько раз дороже КЛЛ.

ЭРА ПОЛУПРОВОДНИКОВ

О светодиодах сейчас много говорят, но используют в основном только для подсветки декоративных элементов квартиры (картин, скульптур, растений). Но они не дают нужной освещенности (Е, измеряется в люксах) - плотности светового потока на поверхности. Даже панели из сотен свето-диодов дают на уровне стола от 100 до 150 лк. Их спектр излучения не сплошной, как у Солнца, дневного неба или ЛН. Зато у них огромный - до 10 лет - срок службы. elektrodoka.ru существенно снизится если использовать полупроводники.

СВЕТ ПО-ЗА ГЛАЗА

Перечисленные источники редко применяют «голыми», так как, во-первых, это не эстетично, во-вторых, в таком виде они ослепляют и вызывают чувство дискомфорта. Поэтому их помещают в светильник. При его выборе обычно руководствуются собственным пониманием красоты, стиля и моды, не очень обращая внимание на такой показатель, как распределение потока по разным направлениям. А зря!

Эта характеристика - кривая силы света -обычно приводится в каталогах. По ее виду различают три группы светильников. Первые, как правило, создают неширокий пучок (куда попадает 80-100% всего излучения). Предназначены для локального освещения поверхности (например, стола) или акцентирования наиболее значимых элементов интерьера (картины, скульптуры, вазы и т.д.). Любые низковольтные ГЛН с отражателем относятся к этому классу. Надо учесть, что при использовании таких светильников потолок остается темным и «давит» - помещение зрительно кажется низким. Создается впечатление, что света маловато, хотя на полу и столах его достаточно.

Вторая группа дает более или менее равномерное распределение потока по всем направлениям. Это большинство люстр, тарелок, плафонов, освещающих все помещение в целом.

Третья группа основную долю потока посылает на потолок. При его отражении создается мягкий рассеянный свет, визуально увеличивающий пространство комнаты. Однако из-за больших потерь такой способ требует много ламп. Целесообразно комбинировать светильники первого и третьего типа, дополняющие друг друга.

ЗАЛЬЕМСЯ СВЕТОМ!

Покупая светильник, мы не удосуживаемся хотя бы приблизительно прикинуть его количественные параметры - полагаемся на свой опыт. Однако лучше обратиться к рекомендациям ученых. А они говорят, что для напряженных зрительных работ требуется освещенность в 1000-1500 лк. Конечно, для бытовых нужд цифры поменьше, но все же такие высокие, что, если им следовать, придется тратить на освещение 20-30% всей потребляемой в нашей стране электроэнергии. Такая роскошь, с точки зрения наших властей, неоправданна. Поэтому были приняты заниженные нормы. Для горизонтальной освещенности на полу лампами накаливания цифры следующие (в скобках - европейский стандарт):

• жилые комнаты, гостиные, спальни -75-100 лк (300 лк);
• кухни-столовые - 75-100 лк (500 лк);
• детские -100-150 лк (500 лк);
• кабинеты, библиотеки, комнаты отдыха -150-200 лк (500 лк);
• ванные комнаты, санузлы - 50 лк (200 лк);
• кладовые - 30 лк.

СКОЛЬКО В ЛАМПАХ?

Главный вопрос хозяина квартиры, который хочет сделать хороший свет: сколько ламп надо для комнаты и какой мощности. Когда они расположены на потолке и освещают все помещение, проще всего сделать расчет по методу удельной мощности (его точность 15-20%). Он показывает, с учетом размеров помещения, какая мощность (типовой люстры) рекомендуется на единицу площади комнаты. Арифметикой можно пренебречь - вполне достаточно таблицы 2, составленной на основе многолетней практики.

Зная площадь комнаты, не составляет труда рассчитать суммарную мощность ламп. Если нас больше интересует освещенность на уровне стола, а не пола, то мы тоже можем воспользоваться этой таблицей, изменив значение высоты. Надо только принять во внимание, что для письменного стола требуется 200 лк (для справки: обеспечивается настольной 60-ваттной лампой накаливания), обеденного - 100-150 лк, кухонного, на котором готовится еда, -150-200 лк, туалетного столика - 150-200 лк.

ЛУЧ ПОД УГЛОМ

Рассмотренный метод удельной мощности не подходит, когда мы хотим, например, рассчитать освещенность на столе от повешенного возле него светильника. Для такого случая нужны другие исходные данные и формулы. В частности, необходимо иметь кривую силы света (I, измеряется в кандела). Атакую информацию продавец в магазине вряд ли вам даст. Ее можно взять из каталогов, но и там она не всегда присутствует.

Задача решаема, если принять несколько инженерных допущений. Представим, что в люстре с плафонами, сделанными из светорассеивающего материала, стоят ЛН с молочными колбами или КЛЛ. Тогда плафон принимают за равнояркий шар, сила света которого, одинаковая по всем направлениям, определяется по формуле: I = Фл/ 25, где Фл - световой поток. Его берем из таблицы 3, где приведены усредненные значения для ламп разных типов.
Для светильника с отражателем у формулы другой коэффициент: I = Фл/ 3,14.

Освещенность в точках тип определяем как Ет = I/ W; En = (I/ h?)cos3a. Где cosa = h/V(a?+h2) (расстояния измеряем в метрах). Если плафонов несколько, надо просто просуммировать полученные значения от каждого из них.

Немного сложнее с линейным светильником. Но если расстояние до расчетной точки не менее трех его длин, то тогда в плоскости, перпендикулярной его оси, освещенность определяем по тем же формулам, считая I = Фл/ 9,25.

Для ГЛН, зная силу света I по центру лампы (ее можно найти только в каталогах), освещенность в этом направлении (где она максимальна) определяем по аналогичной формуле Е = I/ h2.

А КАК У ВАС?

Получив в руки такой простой инструмент, каждому из нас захочется узнать, как он работает в реальных условиях. Рассмотрим, к примеру, кухню высотой 2,6 м, с большим обеденным столом высотой 0,8 м и светильником над ним, свисающим с потолка на 0,5 м.
Положим, там только одна криптоновая лампа накаливания 60 Вт. Из таблицы находим, что ее поток- 790 лм.
Считаем.
Расстояние от люстры до стола - 2,6-0,8-0,5 = 1,3 м.
Сила света - 790/ 25 = 31,6 кд.
Освещенность под светильником - Е = 31,6/ 1,69 = 18,7 лк, на расстоянии 1 м от этой области -(31,6/ (1,69+1)) cos 37°30' = 9,3 лк.
Делаем выводы. Чтобы получить в центре стола рекомендуемые нормами 150 лк, надо взять восемь Л Н по 60 Вт. Как показывает расчет, на его краю в два раза темнее, и чтобы там сделать «как положено», количество ламп в люстре следует удвоить.
Если взять такие же криптоновые лампы, но 100-ваттные, то их потребуется четыре штуки.
Аналогичный расчет показывает, что их можно заменить пятью 20-ваттными КЛЛ.

У вас не так? Что ж, тогда есть повод задуматься, почему ваше семейство, собираясь за обеденным столом, не излучает жизнерадостность, хмуро смотрит на мир и вечно жалуется на плохое настроение.
Дата размещения: 17-04-2012, 13:12