Zrozumienie, jak prawidłowo odnoszą się do siebie jednostki miary "lumen" i "luks" oraz gdzie są stosowane, jest niezbędne do skutecznego rozwiązywania następujących sytuacji domowych
- Wyznaczanie i sprawdzanie natężenia oświetlenia w mieszkaniu pod kątem zgodności z normą;
- rozmieszczenie opraw oświetleniowych w celu uzyskania takiego samego światła w dowolnym miejscu pomieszczenia;
- zapobieganie nadmiernemu zużyciu energii przez oprawy oświetleniowe;
- zapobieganie chorobom oczu spowodowanym brakiem światła oraz negatywnym stanom organizmu spowodowanym zaburzeniami biorytmów.
Zawartość
Co to jest lumen i luks?
Każde źródło światła można opisać za pomocą natężenia emitowanego światła. W międzynarodowym systemie metrycznym wartość tę mierzy się w kandelach (cd). Pochodną kandeli jest wartość charakteryzująca sam strumień świetlny - lumen, oznaczany skrótem lm.
Ważne: W nowoczesnych lampach i produktach z diodami LED wartość emitowanego przez nie strumienia świetlnego jest podawana w lumenach lub wartość strumienia świetlnego w lumenach na wat (lm/W).
Skuteczność świetlna konkretnie opisuje sprawność przemiany energii elektrycznej w energię świetlną i opisuje sprawność lampy. Aby uzyskać tylko lumeny, wartość wyrażoną w lm/W należy pomnożyć przez moc produktu wyrażoną w watach. Na przykład skuteczność świetlna lampy żarowej o mocy 100 W wynosi 15 lm/W. Oznacza to, że teoretycznie emituje ona 1500 lm światła. W rzeczywistości zawsze występuje utrata skuteczności świetlnej. Wynika to przede wszystkim z materiału, z którego wykonana jest lampa.
Rozważania na temat ruchu fal świetlnych w przestrzeni nieuchronnie prowadzą do pojęcia natężenia oświetlenia, ponieważ światło nie świeci samo w siebie, lecz zawsze jest skierowane na zewnątrz od źródła i sprawia, że inne obiekty stają się widoczne dla ludzkiego oka. Oczywiście pada ona na powierzchnię pewnego obszaru, powodując jego oświetlenie.
Luks to jednostka miary natężenia oświetlenia. Jeżeli strumień świetlny o wartości 1 lumena pada prostopadle i równomiernie na powierzchnię o jednostkowej powierzchni (1 m²), to natężenie oświetlenia wyniesie 1 luks.
Wartość bezwzględna natężenia oświetlenia w luksach będzie zawsze wielokrotnością wartości lumenów dla każdego konkretnego źródła światła, ponieważ ich stosunek jest odwrotnie proporcjonalny. Im większa powierzchnia oświetlana, tym gorsza charakterystyka światła. Na przykład żarówka o mocy 1500 lm, umieszczona w nieprzezroczystym sześcianie o powierzchni 1 m², dokładnie w środku, tj. w równej odległości od wszystkich jego boków, oświetli tylko 6 m² (4 boki po 1 m², 1 dolny + 1 górny). Zatem natężenie oświetlenia wewnątrz takiego sześcianu wyniosłoby:
1500 lm /6 m² = 250 luksów.
Teraz niech ta sama żarówka w żyrandolu oświetli kwadratowe - dla ułatwienia obliczeń - pomieszczenie o długości ściany 4 m. Będzie to taki sam sześcian o powierzchni 16m² na każdą ścianę i powierzchni całkowitej 96m². Żarówka powinna być zawieszona na środku pomieszczenia w odległości 2 m od podłogi i sufitu, aby obliczenia były czyste. Wówczas natężenie oświetlenia w każdym punkcie pomieszczenia będzie wynosić:
1500 lm/96 m² = 15,625 luksów.
W praktyce nikt tego nie robi, maksymalna długość zawieszenia żyrandola wynosi zaledwie 0,5 m. Na podstawie wrażeń wzrokowych można stwierdzić, że bezpośrednio pod lampą jest więcej światła niż w narożnikach pomieszczenia oraz że najlepiej oświetlony jest mały obszar na suficie w miejscu mocowania oprawy, pod warunkiem że oprawa jest otwarta u góry.
W domu, oprócz natężenia światła, na natężenie oświetlenia danej powierzchni wpływają następujące czynniki:
- odległość od źródła światła;
- położenie źródła światła;
- kształt źródła światła;
- kąt padania światła (obrót i pochylenie podstaw);
- krzywizna samej powierzchni;
- zmiany w charakterystyce przestrzennej;
- właściwości odblaskowe powierzchni (np. powierzchnia z czarnego aksamitu i lustra powinny być oświetlane w różny sposób).
W praktyce więc obliczenia teoretyczne są bezużyteczne, a do pomiaru natężenia oświetlenia stosuje się luksomierz.
Jak przeliczyć luksy na lumeny
Jeśli jednak znana jest wymagana wartość natężenia oświetlenia w luksach i powierzchnia oświetlanej powierzchni, można obliczyć wymaganą wartość strumienia świetlnego. Należy mieć świadomość, że obliczenia te będą wykonywane przy wielu założeniach, ponieważ nie jest możliwe zbliżenie ich do fizycznie idealnych warunków. W tych obliczeniach należy przyjąć, że
- źródło światła znajduje się w środku;
- natężenie oświetlenia jest jednolite na całym obszarze, co jest praktycznie niemożliwe;
- cała powierzchnia jest oświetlona pod tym samym kątem;
- powierzchnia jest oświetlana z wnętrza sfery mentalnej założonej wokół źródła.
Ważne! Praktyczne sformułowanie problemu jest znacznie prostsze: istnieje standardowe natężenie oświetlenia w luksach dla danego pomieszczenia, na przykład dla biura - 300 luksów. Ile opraw oświetleniowych należy umieścić, aby spełnić ten warunek? Aby to zrobić, należy najpierw obliczyć wymaganą wartość w lumenach. Nieuniknione nierównomierności oświetlenia można skorygować dodatkowym oświetleniem.
Aby uzyskać wartość w lumenach, wartość luksów należy pomnożyć przez powierzchnię, którą należy oświetlić.
Przykład: Załóżmy, że biuro, w którym norma wynosi 300 luksów, ma ściany o długości 10 m i sufity o wysokości 4 m. Należy obliczyć minimalną liczbę lumenów wymaganą do spełnienia wymagań normy.
Powierzchnia podłogi i sufitu będzie wynosić: 10 x 10 = 100 m².
Powierzchnia każdej ściany wynosi: 4 x 10 = 40 m².
Teoretycznie, zakładając równomierne oświetlenie i źródło umieszczone w równej odległości od wszystkich punktów na powierzchni, problem rozwiązuje się w następujący sposób:
300 luksów x (4 x 40 + 100 + 100) m² = 300 x 360 = 108 000 lumenów.
Gdyby tę astronomiczną wartość "przeliczyć" na konwencjonalne żarówki o mocy 100 W, potrzebne byłyby tylko... 72 sztuki.
Podejście praktyczne byłoby inne. Nie ma potrzeby oświetlania sufitu - miejsca pracy pracowników znajdują się na dole. Co więcej, konstrukcja wielu opraw sufitowych uniemożliwia przemieszczanie się światła w górę. Oznacza to, że w obliczeniach należy pominąć powierzchnię sufitu:
300 luksów x 260 m² = 78 000 lm.
Nowoczesne oprawy typu downlight LED mogą emitować światło o natężeniu 5000 lumenów. Odpowiada to sumie 16 lumenów (78 000/5000).
Liczbę tę można zmniejszyć. Zgodnie z normą SanPiN 2.2.1/2.1.1.1278-03 natężenie oświetlenia należy mierzyć nad powierzchniami roboczymi oraz w punktach kontrolnych oddalonych o 1 m od ścian i otworów świetlnych. Wystarczy umieścić oprawy oświetleniowe nad stanowiskami pracy pracowników. Zmniejszając matematycznie charakterystykę geometryczną podłogi o 1 m z każdej strony, otrzymujemy
300 lx x (160 + 64)m² = 300 x 224 = 67200 lm.
Co w oprawach sufitowych będzie: 14 sztuk, zaokrąglone w górę do liczby całkowitej.
Wartości strumienia świetlnego dla różnych opraw oświetleniowych
Nowoczesne wymagania dotyczące pakowania opraw oświetleniowych zobowiązują do podawania konsumentom pełnych specyfikacji technicznych. Dlatego łatwo będzie znaleźć wartość w lumenach pod skrótem "lm" lub "lm". Na przykład:
- Lampa żarowa 100 W - 1300-1500 lm;
- Żarówka 60 W firmy General Electric - 660 lm;
- Lampa energooszczędna NetHaus, halogen 13W - 250 lm;
- Gauss Elementarna lampa LED 12 W "jak dla 100 W" - 1130 lm;
- Gauss Elementary 6W lampa LED "jak dla 60W" - 420 lm;
- Lampa LED Elektrostandard LTB0201D 60 cm 18V - 1200 lm;
- Lampa stołowa LED Maytoni Nastro 15W - 900 lumenów
- Lampa biurowa TL ECO LED o mocy 48,5 W - 4530 lm (końcowy strumień świetlny po uwzględnieniu wszystkich strat).
Jak wynika ze stosunku strumienia świetlnego do mocy urządzenia, oprawy LED są najbardziej ekonomiczne i najbardziej wydajne pod względem skuteczności świetlnej.
Ostrzeżenie. Ponieważ wszystkie świetlówki kompaktowe, rurowe i przemysłowe zawierające rtęć i inne niebezpieczne metale są zakazane w Federacji Rosyjskiej od 1 stycznia 2020 r., nie zostały one uwzględnione w wykazie.
Normy świetlne
Przepisy sanitarne SanPiN 2.2.1/2.1.1.1278-03 regulują średnie natężenie oświetlenia budynków, budowli i instytucji o różnym przeznaczeniu, a także oświetlenie dworców kolejowych, dróg, przejść dla pieszych, parków i stadionów.
Normy dotyczące oświetlenia sztucznego w pomieszczeniach mieszkalnych są następujące:
- biuro - 300 luksów;
- pokój dziecięcy - 200 lux;
- Pokoje dzienne i kuchnia - 150 luksów;
- garderoba - 75 lux;
- Łazienka i łazienka - 50 luksów; korytarz - 50 luksów;
- korytarz - 50 luksów;
- spiżarnia - 30 luksów.
W większości przypadków jednak oświetlenie pokoi i pomieszczeń mieszkalnych zależy od osobistych preferencji użytkowników, a normalność dotyczy tylko obszarów produkcyjnych i roboczych.
Na zakończenie warto przypomnieć następującą kwestię:
- Wartość liczbowa strumienia świetlnego jest podawana na opakowaniu oprawy w lumenach.
- Aby uzyskać wartość natężenia oświetlenia w luksach, należy podzielić ją przez oświetlaną powierzchnię, wyrażoną w metrach kwadratowych.
- Istnieją normy sanitarne dotyczące natężenia oświetlenia w każdym rodzaju pomieszczeń.
- Najbardziej ekonomiczne i wydajne pod względem strumienia świetlnego są lampy LED (light-emitting diode).
