Как рассчитать необходимое количество источников света для комнаты – статья от пользователя ОБИ Клуба

Нам всегда нужен правильный свет. Неважно для чего он используется: для комфортного отдыха или для продуктивной работы. Правильное освещение в доме играет важную роль. Поэтому к расчету освещенности комнаты нужно подходить профессионально

Какие факторы нужно учитывать при расчете

Наиболее распространенные обстоятельства, которые учитываются при подсчете. Мы подготовили их в виде вопросов. Итак:

1. Для чего используется помещение (детская комната, кухня, ванная, рабочий кабинет или другое)?
2. Какова высота потолка?
3. Из чего сделан пол и его цветовая гамма? Также важно знать какой расцветки мебель в помещении?
4. Имеются ли в помещении зеркала?

Теперь разберемся с каждым пунктом в отдельности. Для того чтобы свет в комнате был приятным и не резал зрение, необходимо рассчитывать мощность освещения, исходя от назначения комнаты. Так, схема ламп, используемых в гостиной или кухне, точно не подойдет для спальной комнаты. Обусловлено это тем, что в спальне попросту будет слишком ярко. И наоборот, свет, используемый в спальной комнате, будет слишком тусклым для кухни.

Высота потолка играет немаловажную роль. Стандартная высота потолка достигает 3 метров. Если потолок выше этой отметки и достигает 4 метров, при вычислениях все результаты умножаются на 1,5. Для потолков, чья высота превышает 4 метров, результаты умножаются на 2.

Помещение	Лампы накаливания	Галогенные лампы	Энергосберегающие лампы
Помещения, где используется приглушенный свет	Спальня	10-12 Вт на м²	6-8 Вт на м²	2,5-3,2 Вт на м²
Помещения, где используется средний уровень света	Санузел, рабочий кабинет, детская	15-18 Вт на м²	10-12Вт на м²	4-4,8 Вт на м²
Помещения с самой яркой освещенностью	Гостиная	20 Вт на м²	13 Вт на м²	5,2 Вт на м²

Цветовая гамма комнаты также учитывается. Помещению, где преобладает темная палитра красок, потребуется больше источников освещения. При подсчете используются специальные индексы. Лишь с их помощью можно правильно вычесть нужное количество ватт.

Зеркала имеют свойство отражать свет. И чтобы свет, отраженный от зеркал, не мешал комфортному пребыванию в комнате, их нужно учитывать при расчете.

Шаг 1. План освещения

Лист бумаги, ручка и примерный план, где и как будет стоять (или уже стоит) мебель ― достаточно для плана освещения. Начните с того, что в каждой комнате должно быть три вида освещения: 

1. общее ― равномерно освещает все пространство. 
2. рабочее ― над рабочей поверхностью, столом и т. д. С таким светом не нужно щуриться, когда моешь посуду или режешь овощи. 
3. декоративное ― подсветка карнизов, ступеней и т. д. Такой свет делает атмосферу в пространстве.

Теперь вопрос, почему именно 3 вида ― разве одной люстры в центре мало. Возьмем например, гостиную, место многофункциональное ― кто-то читает книжку, кто-то собирает лего, а кто-то моет пол. Это все разные сценарии освещения. 

Теперь вернемся к одной люстре в центре комнаты ― ни в одном случае этого света не хватит. Люстра подсветит центр гостиной, но при этом создаст тени в углах, особенно если гостиная большая. При любом сценарии все будут щуриться и напрягать зрение. А если заранее нарисовать примерный план, станет понятно, что у вольтеровского кресла нужно поставить торшер (рабочее освещение), потому что в нем обычно проводят время за книгой. Над журнальным столиком собирают лего ― значит тоже нужна акцентная люстра. Сценариев множество.

Тут же нужно помнить, что такие сценарии освещения у каждого свои в зависимости от образа жизни. Возможно, вам хватит только встроенных светильников и торшера. Но в любом случае продуманный план освещения перед походом в магазин поможет понять,  где конкретно в вашем случае нужен свет, где его будет мало или наоборот много и т. д.

Расчёт освещенности помещений различного назначения

Для каждой комнаты уровень освещённости подбирается индивидуально и зависит от того, какие работы будут проводиться в помещении. В тех комнатах, где вы будите читать либо писать яркость должна быть максимальная, а для коридора достаточен уровень освещенности почти на порядок ниже.

Наиболее простой способ подобрать замену нитям накаливания по таблице их световых потоков.

Возьмём в качестве примера гостиную комнату площадью 20 м.кв, в которой стоят четыре обыкновенных лампы накаливания по 100 Вт. Суммарный световой поток такой люстры составит 1200*4=4800 люмен. Делим световой поток на площадь помещения: 4800/20=220 люмен/м.кв (люкс).

Общие сведения

Освещенность — это световая величина, которая определяет количество света, попадающего на определенную площадь поверхности тела. Она зависит от длины волны света, так как человеческий глаз воспринимает яркость световых волн разной длины, то есть разного цвета, по-разному. Освещенность вычисляют отдельно для волн разной длины, так как люди воспринимают свет с длиной волны в 550 нанометров (зеленый), и цвета, находящиеся рядом в спектре (желтый и оранжевый), как самые яркие. Свет, образуемый более длинными или короткими волнами (фиолетовый, синий, красный) воспринимается, как более темный. Часто освещенность связывают с понятием яркости.

Освещенность обратно пропорциональна площади, на которую падает свет. То есть, при освещении поверхности одной и той же лампой, освещенность большей площади будет меньше, чем освещенность меньшей площади.

Разница между яркостью и освещенностью

В русском языке слово «яркость» имеет два значения. Яркость может означать физическую величину, то есть характеристику светящихся тел, равную отношению силы света в определенном направлении к площади проекции светящейся поверхности на плоскость, перпендикулярную этому направлению. Также она может определять более субъективное понятие об общей яркости, которое зависит от многих факторов, например особенностей глаз того, кто смотрит на этот свет, или количества света в окружающей среде. Чем меньше света вокруг, тем ярче кажется источник света. Чтобы не путать эти два понятия с освещенностью стоит запомнить, что:

яркость характеризует свет, отраженный от поверхности светящегося тела или посылаемый этой поверхностью;

освещенность характеризует падающий на освещаемую поверхность свет.

В астрономии яркость характеризует как излучающую (звезды), так и отражающую (планеты) способность поверхности небесных тел и измеряется по фотометрической шкале звездных яркостей. Причем, чем ярче звезда, тем меньше величина ее фотометрической яркости. Самые яркие звезды имеют отрицательную величину звездной яркости.

Единицы измерения

Освещенность чаще всего измеряют в единицах СИ люксах. Один люкс равен одному люмену на квадратный метр. Те, кто предпочитают метрическим единицам имперские, используют для измерения освещенности фут-канделу. Часто ее применяют в фотографии и кино, а также в некоторых других областях. Фут в названии используется потому, что одна фут-кандела обозначает освещенность одной канделой поверхности в один квадратный фут, которую измеряют на расстоянии одного фута (чуть больше 30 см).

Фотометр

Фотометр — это устройство, которое измеряет освещенность. Обычно свет поступает на фотодетектор, преобразуется в электрический сигнал и измеряется. Иногда встречаются фотометры, которые работают по другому принципу. Большая часть фотометров показывают информацию об освещенности в люксах, хотя иногда используются и другие единицы. Фотометры, называемые экспонометрами, помогают фотографам и операторам определить выдержку и диафрагму. Кроме этого фотометры используют для определения безопасной освещенности на рабочем месте, в растениеводстве, в музеях, и во многих других отраслях, где необходимо знать и поддерживать определенную освещенность.

Что следует знать при расчете?

Сперва, определимся каким методом будет производиться расчет. Существуют два метода:

• Электрическая мощность;
• Световая мощность.

Отличаются методы формулами и определенными нормами. И главное их отличие друг от друга – это единица измерения. В первом случаи единицей измерения является ватт, во втором – люмен.

Шаг 2. Коэффициент поглощения света (анализ интерьера)

Оранжевый, красный, темно-коричневый и черный цвета поглощают свет. Так, если в интерьере синие стены, серая половая доска, красный яркий диван, то высчитывая необходимое кол-во света ― закладывайте коэффициент поглощения света. Как его применять в формуле рассказали в пункте 5. Если без формулы, то предусмотрите в таком помещении на парочку светильников больше и торшер про запас.

Лампы и показатели освещенности

Нормы освещения указываются в люксах. А поток света измеряется в Люменах. 1 люкс = 1 Лм/м² (Люмен на метр квадратный).

В нормативах СанПиН 2020 года указываются показатели ламп накаливания, так называемых «лампочек Ильича». Но сейчас в продаже их встретишь редко. Производители выпускают галогеновые, люминесцентные, лед (led), светодиоды и газоразрядные лампы.

Они потребляют по нормам меньше мощности, выдавая больший поток света. Чтобы перевести значения из нормативов таблицы СНиП, необходимо произвести небольшие расчеты.

Сравнительные показатели светового потока приведены в таблице 1.

Из данных таблицы видно, что наиболее экономичный расход энергии – светодиодные лампы.

Онлайн калькулятор

Для определения количества источников света, можете использовать калькулятор расчета освещенности помещения светодиодными лампами:

Приблизительное соотношение мощности лампы и светового потока

Освещенность в фото- и видеосъемке

В большинстве современных камер имеются встроенные экспонометры, упрощающие работу фотографа или оператора. Экспонометр необходим для того, чтобы фотограф или оператор могли определить, сколько света нужно пропустить на пленку или фотоматрицу в зависимости от освещенности снимаемого объекта. Освещенность в люксах преобразуется экспонометром в возможные комбинации выдержки и диафрагмы, которые потом выбираются вручную или автоматически, в зависимости от того, как настроена камера. Обычно предлагаемые комбинации зависят от настроек в камере, а также от того, что фотограф или оператор хочет изобразить. В студии и на съемочной площадке часто используют внешний или встроенный в камеру экспонометр, чтобы определить, достаточно ли освещения обеспечивают используемые источники света.

Для получения хороших фотографий или видеоматериала в условиях плохого освещения на пленку или фотоматрицу должно попасть достаточное количество света. Этого не трудно добиться с помощью фотоаппарата — нужно только установить правильную экспозицию. С видеокамерами дело обстоит сложнее. Для видеосъемки высокого качества обычно нужно устанавливать дополнительное освещение, иначе видео будет слишком темным или с сильным цифровым шумом. Это не всегда возможно. Некоторые видеокамеры специально разрабатывают для съемки в условиях слабой освещенности.

Камеры, предназначенные для съемки в условиях слабой освещенности

Есть два вида камер для съемок в условиях слабой освещенности: в одних используется оптика более высокого уровня, а в других — более совершенная электроника. Оптика пропускает больше света в объектив, а электроника лучше обрабатывает даже тот малый свет, что попадает в камеру. Обычно именно с электроникой связаны проблемы и побочные эффекты, описанные ниже. Светосильная оптика позволяет снять видео более высокого качества, но ее недостатки — дополнительный вес из-за большого количества стекла и значительно более высокая цена.

Кроме этого, на качество съемки влияет установленная в видео- и фотокамерах одноматричная или трехматричная фотоматрица. В трехматричной матрице весь поступающий свет делится с помощью призмы на три цвета — красный, зеленый и синий. Качество изображения в темных условиях лучше в трехматричных камерах, чем в одноматричных, так как при прохождении через призму рассеивается меньше света, чем при его обработке фильтром в одноматричной камере.

Существует два основных вида фотоматриц — на приборах с зарядовой связью (ПЗС) и выполненные на основе КМОП-технологии (комплементарный металлооксидный полупроводник). В первом обычно установлен датчик, на который поступает свет, и процессор, который обрабатывает изображение. В КМОП-матрицах датчик и процессор обычно объединены. В условиях недостаточного освещения камеры с ПЗС-матрицами обычно дают изображение лучшего качества, а достоинства КМОП-матриц в том, что они дешевле и потребляют меньше энергии.

Размер фотоматрицы также влияет на качество изображения. Если съемка происходит с малым количеством света, то чем больше матрица — тем лучше качество изображения, а чем меньше матрица — тем больше проблем с изображением — на нем появляется цифровой шум. Большие матрицы устанавливают в более дорогих камерах, и для них необходима более мощная (и, как следствие — тяжелая) оптика. Фотокамеры с такими матрицами позволяют снимать профессиональное видео. Например, в последнее время появился ряд фильмов полностью снятых на такие камеры как Canon 5D Mark II или Mark III, у которых размер матрицы — 24 x 36 мм.

Производители обычно указывают, в каких минимальных условиях может работать камера, например при освещенности от 2 люкс. Эта информация не стандартизирована, то есть производитель решает сам, какое видео считать качественным. Иногда две камеры с одним и тем же показателем минимальной освещенности дают разное качество съемки. Альянс отраслей электронной промышленности EIA (от английского Electronic Industries Association) в США предложил стандартизированную систему определения светочувствительности камер, но пока он используется только некоторыми производителями и не принят повсеместно. Поэтому часто, чтобы сравнить две камеры с одинаковыми световыми характеристиками, нужно испробовать их в действии.

На данный момент любая камера, даже рассчитанная на работу в условиях низкой освещенности, может давать картинку низкого качества, с высокой зернистостью и послесвечением. Чтобы решить некоторые из этих проблем возможно предпринять следующие шаги:

• Снимать на штативе;
• Работать в ручном режиме;
• Не использовать режим переменного фокусного расстояния, а вместо этого перенести камеру как можно ближе к объекту съемки;
• Не использовать автоматическую фокусировку и автоматический выбор ISO — при большей величине ISO увеличивается шум;
• Снимать с выдержкой в 1/30;
• Использовать рассеянный свет;
• Если нет возможности установить дополнительное освещение, то использовать весь возможный свет вокруг, например уличные фонари и лунный свет.

Несмотря на отсутствие стандартизации о чувствительности камер к освещенности, для ночной съемки все равно лучше выбрать камеру, на которой указано, что она работает при 2 люкс или ниже. Также следует помнить, что даже если камера действительно хорошо снимает в темных условиях, ее чувствительность к освещенности, указанная в люксах — чувствительность к свету, направленному на объект, но камера на самом деле получает свет, отраженный от объекта. При отражении часть света рассеивается, и чем дальше камера от объекта — тем меньше света попадает в объектив, что ухудшает качество съемки.

Применение в технике

Световой поток

Повсеместное применение видеокамер наблюдения для охраны объектов и организации структуры слежения требует от них определённой чувствительности. Чувствительность этих электронно-оптических приборов как раз измеряется в люксах. Этот параметр рассматривается в таких приборах, как люксметр, пульсметр.

Пример технических характеристик камеры Vt-326 H Wir SpaceTechnology

Шаг 4. Нормы освещенности жилых помещений

Существует стандарт по нормам освещенности в жилых и нежилых помещениях ― СНиП 23-05-95 «Естественное и искусственное освещение». Нормы освещенности указываются в Люксах (Лк). Эти нормы понадобятся нам в след. пункте для расчета освещенности.

Экспозиционное число

Экспозиционное число (англ. Exposure Value, EV) — целое число, характеризующее возможные комбинации выдержки и диафрагмы в фото, кино- или видеокамере. Все сочетания выдержки и диафрагмы, при которых на пленку или светочувствительную матрицу попадает одинаковое количество света, имеют одинаковое экспозиционное число.

Несколько комбинаций выдержки и диафрагмы в камере при одном и том же экспозиционном числе позволяют получить примерно одинаковое по плотности изображение. Однако изображения при этом будут различными. Это связано с тем, что при разных значениях диафрагмы глубина резко изображаемого пространства будет различной; при разных значениях выдержки изображение на пленке или матрице будет находиться разное время, в результате чего оно будет в разной степени смазано или совсем не смазано. Например, сочетания f/22 — 1/30 и f/2.8 — 1/2000 характеризуются одним и тем же экспозиционным числом, но первое изображение будет иметь большую глубину резкости и может оказаться смазанным, а второе будет иметь малую глубину резкости и, вполне возможно, совсем не будет смазанным.

Бóльшие значения EV используются, если объект съемки лучше освещен. Например, экспозиционное число (при светочувствительности ISO 100) EV100 = 13 можно использовать при съемке ландшафта, если на небе имеется облачность, а EV100 = –4 годится для съемки яркого полярного сияния.

По определению,

EV = log2 (N2/t)

или

2EV = N2/t,   (1)

• где
• N — диафрагменное число (например: 2; 2,8; 4; 5,6, и т. д.)
• t — выдержка в секундах (например: 30, 4, 2, 1, 1/2, 1/4, 1/30, 1/100, и т. д.)

Например, для комбинации f/2 и 1/30, экспозиционное число

EV = log2(22/(1/30)) = log2(22 × 30) = 6.9 ≈ 7.

Это число может быть использовано для съемки ночных сцен и освещенных витрин. Комбинация f/5.6 с выдержкой 1/250 дает экспозиционное число

EV = log2 (5.62/(1/250)) = log2 (5.62 × 250) = log2 (7840) = 12.93 ≈ 13,

которое можно использовать для съемки пейзажа с облачным небом и без теней.

Следует отметить, что аргумент логарифмической функции должен быть безразмерным. В определении экспозиционного числа EV игнорируется размерность знаменателя в формуле (1) и используется только численное значение выдержки в секундах.

Несколько полезных советов

Если ответ при вычислении равен не целому числу, то его необходимо округлить в большую сторону. Так, если ответ равен 4,6, то его округляют 5. Связанно это с тем, что лучше превысить немного норму, чем в дальнейшем прибегать к дополнительным приборам освещения.

Равномерное расположение осветительных приборов по периметру положительно влияет на качество освещенности. В таком случаи берется большее количество лампочек, но меньшей мощности.

Как вы уже заметили, с расчетами справится и пятиклассник. Но главное в этом деле — знать все факторы, влияющие на освещение. Таким образом, при помощи правильного подхода и верных расчетов, можно комфортно и приятно осветить дом.

Теплый или холодный

Естественный дневной свет имеет теплый спектр. Он комфортен для глаз и организма. А вот производители выпускают лампы с холодным и теплым спектром, которые имеют свое воздействие на организм.

Отметим наиболее важные моменты:

1. Холодное свечение по нормам рекомендуется для рабочих зон. Оно увеличивает концентрацию, тонизирует организм.
2. Теплое свечение устанавливается в зонах отдыха. Согласно нормам, оно помогает расслабиться, успокоиться.
3. Нейтральный свет – оптимальный вариант для детской комнаты и для любых других помещений.

Важно учесть, что желтый и синий спектр искажают цветовосприятие в отличие от естественного света.

На упаковках величина температуры света указывается в Кельвинах (К). Желтый (теплый) спектр имеет диапазон 2700–3500 К. Синий (холодный) спектр имеет пределы от 5000–5400 К. Средние значения относятся к естественному (нейтральному) свету.