Как рассчитать габаритную яркость светильника

Обновлено: 05.05.2024

Как рассчитать габаритную яркость светильника

ГОСТ Р 54350-2011

НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Светотехнические требования и методы испытаний

Lighting fittings. Light requirements and test methods

Дата введения 2012-07-01

Цели и принципы стандартизации в Российской Федерации установлены Федеральным законом от 27 декабря 2002 г. N 184-ФЗ "О техническом регулировании", а правила применения национальных стандартов Российской Федерации - ГОСТ Р 1.0-2004 "Стандартизация в Российской Федерации. Основные положения"

Сведения о стандарте

1 РАЗРАБОТАН Обществом с ограниченной ответственностью "Всероссийский научно-исследовательский, проектно-конструкторский светотехнический институт им. С.И.Вавилова" (ООО "ВНИСИ")

2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 332 "Светотехнические изделия"

4 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодно издаваемом информационном указателе "Национальные стандарты", а текст изменений и поправок - в ежемесячно издаваемых информационных указателях "Национальные стандарты". В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет опубликовано в ежемесячно издаваемом информационном указателе "Национальные стандарты". Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет

ВНЕСЕНА поправка, опубликованная в ИУС N 8, 2012 год

Поправка внесена изготовителем базы данных

1 Область применения

Настоящий стандарт распространяется на осветительные приборы (светильники и/или прожекторы) для наружного и внутреннего освещения, предназначенные для работы в сетях переменного или постоянного тока напряжением до 1000 В включительно.

Стандарт устанавливает классификацию, светотехнические требования и соответствующие методы испытаний осветительных приборов с электрическими источниками света.

Стандарт не распространяется на осветительные приборы:

- для транспортных средств (автомобильных, железнодорожных, авиационных, морских);

- устанавливаемые на строительных и дорожных машинах;

- для рудников и шахт;

- с индивидуальными источниками питания;

- специальные медицинские, театральные, для фото-, кино- и телесъемок.

2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие стандарты:

ГОСТ 2.601-2006 Единая система конструкторской документации. Эксплуатационные документы

ГОСТ 8.023-2003 Государственная система обеспечения единства измерений. Государственная поверочная схема для средств измерений световых величин непрерывного и импульсного излучений

ГОСТ 8.195-89 Государственная система обеспечения единства измерений. Государственная поверочная схема для средств измерений спектральной плотности энергетической яркости, спектральной плотности силы излучения и спектральной плотности энергетической освещенности в диапазоне длин волн от 0,25 до 25,00 мкм; силы излучения и энергетической освещенности в диапазоне длин волн от 0,2 до 25,0 мкм

ГОСТ 8.207-76 Государственная система обеспечения единства измерений. Прямые измерения с многократными наблюдениями. Методы обработки результатов наблюдений. Основные положения

ГОСТ 8.332-78 Государственная система обеспечения единства измерений. Световые измерения. Значения относительной спектральной световой эффективности монохроматического излучения для дневного зрения

ГОСТ 16703-79 Приборы и комплексы световые. Термины и определения

ГОСТ 17616-82 Лампы электрические. Методы измерения электрических и световых параметров

Примечание - При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет или по ежегодно издаваемому информационному указателю "Национальные стандарты", который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по соответствующим ежемесячно издаваемым информационным указателям, опубликованным в текущем году. Если ссылочный стандарт заменен (изменен), то при пользовании настоящим стандартом следует руководствоваться заменяющим (измененным) стандартом. Если ссылочный стандарт отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, применяется в части, не затрагивающей эту ссылку.

3 Термины и определения

В настоящем стандарте применены термины по ГОСТ 16703, а также следующие термины с соответствующими определениями:

3.1 светодиод: Источник света, основанный на испускании некогерентного излучения в видимом диапазоне длин волн при пропускании прямого тока через переход полупроводникового прибора.

3.2 светодиодный модуль: Сборка из двух или более светодиодов с полным набором электрических, оптических, механических и тепловых компонентов без устройства управления.

3.3 светодиодная лампа: Светодиодный модуль, снабженный устройством управления и стандартным цоколем.

3.4 осветительный прибор со светодиодами: Осветительный прибор, в котором в качестве источника света используют светодиоды.

3.5 неразборный осветительный прибор со светодиодами: Осветительный прибор со светодиодами, из которого светодиодный модуль не может быть изъят без применения специальных инструментов или без нарушения его герметизации.

3.6 световая отдача осветительного прибора: Отношение светового потока осветительного прибора при установившемся тепловом режиме к потребляемой электрической мощности.

3.7 коэффициент световой отдачи осветительного прибора со светодиодами: Отношение световой отдачи осветительного прибора к световой отдаче содержащихся в нем светодиодов одного типа в номинальном режиме.

3.8 утилитарное наружное освещение: Наружное освещение, предназначенное для обеспечения безопасного и комфортного движения транспортных средств и пешеходов.

3.9 функционально-декоративное освещение: Наружное освещение, предназначенное для создания безопасной, комфортной и эстетичной обстановки преимущественно для пешеходных зон (тротуаров, парков, скверов, ландшафтов и т.д.).

3.10 гониофотометр ближней зоны: Распределительный фотометр, предназначенный для измерения распределения яркости в ближней зоне светового поля осветительного прибора и использующий в качестве приемника излучения цифровую камеру-яркомер со сменными объективами и нейтральными светофильтрами, обеспечивающими динамический диапазон измерения.

Примечание - Измерительный комплекс гониофотометра снабжен автоматической системой сканирования и программным обеспечением, позволяющим по измеренным данным рассчитывать основные светотехнические параметры: распределение силы света, световой поток, коэффициент полезного действия (КПД), габаритную яркость и др.

3.11 цветовая температура: Температура черного тела, при которой его излучение имеет ту же цветность, что и излучение рассматриваемого источника света.

Примечание - Цветовая температура источника света определяется точкой, соответствующей его цветности на линии черного тела, нанесенной на цветовом графике Международной комиссии по освещению (МКО).

3.12 коррелированная цветовая температура; КЦТ; : Температура черного тела, при которой координаты цветности его излучения близки в пределах заданного допуска к координатам цветности рассматриваемого излучения на цветовом графике МКО.

4 Маркировка

- символ, подтверждающий соответствие осветительных приборов требованиям настоящего стандарта;

- значение КЦТ, , для неразборных осветительных приборов со светодиодами, кроме светильников утилитарного наружного освещения.

Пример - 4500 К.

5 Классификация

5.1 Общая классификация светильников

5.1.1 Светильники подразделяют по классам светораспределения в зависимости от доли светового потока в нижнюю полусферу в соответствии с таблицей 1 и по типу кривой силы света в одной или нескольких характерных меридиональных плоскостях в нижней и/или верхней полусферах - в соответствии с таблицей 2 и рисунком 1.

Примечание - Здесь и далее под характерными плоскостями понимают плоскости, светораспределение в которых в наибольшей степени характеризует светильник. К ним относят плоскости симметрии распределения силы света, а также плоскости, содержащие направление максимума силы света.

Габаритная яркость LED-светильников

Значит, слишком яркий светодиодный светильник – это не так хорошо? Да. Светильники могу ослеплять, мешать работать, нарушать физиологические функции организма.

Поэтому светодиодные светильники при использовании в общественных помещениях должны соответствовать ряду качественных и количественных показателей освещения.

Что такое Габаритная яркость и как она измеряется?

Для комментария данного показателя сначала обратимся к понятию Яркость:

Яркость поверхности ( L , кд/м2) – это отношение силы света, к проекции светящейся поверхности на плоскость, перпендикулярную направлению распространения света.

Если смотреть на светильник под углом, то сила света и видимая площадь изменятся, это нужно учитывать.

Габаритная яркость LED-светильников для общественных помещений ( учебных)

Например, требования к светильникам, используемым в учебном процессе, таковы:

габаритная яркость используемых светильников не более 5 000 кд/кв. м;
условный защитный угол светильников должен быть не меньше 90°;
неравномерность яркости края плафона и его отверстия должна быть менее 1:5;
цветовая коррелированная температура света – не более 4 000K;
рекомендуемая мощность светодиодов не более 0,3 Вт.

Рассмотрим П. 6.2.1.2 ГОСТ: "Для подвесных, потолочных и встраиваемых светильников с выходным отверстием, перекрытым рассеивателем, зона ограничения яркости определена углами:

от 60° до 90°
для светильников с разрядными лампами;
от 0° до 90°
для светильников с СД. Габаритная яркость в зоне ограничения яркости должна быть не более 5 000 кд/м.

Возьмем два светильника Geniled Офис 595×595, с рассеивателем «Опал» мощностью 30 Вт и 40 Вт

Габаритная яркость LED-светильников для жилых помещений

Подойдут ли данные светильники для жилых помещений?

Для жилых помещений применим п. 6.3.1.2 : "Для подвесных, потолочных и встраиваемых светильников габаритная яркость в зоне ограничения яркости от 60° до 90° должна быть не более 5 000 кд/м"

Соответственно, расчет будет с учетом ограничения яркости от 60° до 90°

В данном диапазоне согласно графику максимальная Сила света в направлении 60°, она равна 580 Кд (775 Кд для светильника на 40Вт), следовательно, Габаритная яркость будет равна 580 Кд /(0,3м2x cos(60°))

Как сохранить освещенность?

Соблюдая условия по габаритной яркости , тем не менее мы должны и учесть стандарты, которые содержат требование по количеству люксов на метр, в зависимости от типа помещения.

Грамотное планирование освещенности жилого или общественного помещения залог успешности всякого проекта.

Наши специалисты помогут Вам подобрать светодиодные светильники, соответствующие всем требованиям стандартов.

Схемы диммирования большого количества монохромной ленты

Для регулировки уровня интенсивности света в помещении принято использовать диммер.

Диммер поможет снизить интенсивность свечения и подобрать комфортный уровень света, а в детской комнате – на ночь задать минимальную яркость, чтобы ребёнок не спал в темноте.

Электрическую схему подключения диммера разрабатывают в зависимости от типа светодиодной ленты и её длины.

В самом простом варианте диммер для одноцветной светодиодной ленты включается последовательно в разрыв цепи между БП и нагрузкой. Суммарная мощность подключённых отрезков не должна превышать как мощность БП, так и диммера.

Схема подключения №1 для лент малой мощностью в пределах мощности диммера

Для большого количества монохромной ленты большей по мощности, чем мощность имеющегося диммера, требуется использовать усилитель мощности.

Можно использовать обычный одноканальный усилитель или несколько таковых.

Но есть возможность существенно сократить бюджет за счет использования многоканального усилителя сигнала для RGB (3 канала) или RGBW (4 канала) LED-лент.

Схема подключения №2 с одним одноканальным усилителем сигнала

Схема подключения №3. с двумя одноканальными усилителем сигнала

Подключение через два усилителя дает более симметричную нагрузку, как результат, полностью исключается задержка по времени и разница в яркости между разными участками ленты. Таким образом можно подключить и большее количество светодиодных лент через большее количество усилителей.

Схема подключения №4. с двумя блоками питания

Схема подключения №5 с помощью RGB усилителя

Чтобы одновременно управлять яркостью четырёх одноцветных светодиодных лент (одинаковых или разных по цвету свечения), можно воспользоваться схемой на рисунке ниже. В данном варианте один отрезок запитан напрямую от диммера, а ещё 3 – от RGB усилителя, управляющие входы которого замкнуты между собой.

Это позволяет нам сократить бюджет на проект и использовать меньше устройств.

Ограничение слепящего эффекта: габаритная яркость

«Габаритная яркость — это отношение силы света в определенном направлении к проекции площади светящейся поверхности светильника на это направление». Этот показатель ограничивается за счет правильно продуманного защитного угла светильника. Для наглядности возьмем простые офисные светильники с призматическим и опаловым рассеивателями.

По ГОСТу 54350-2011 в соответствии с пунктом 6.1.5 и таблицей 6 для встраиваемых и потолочных светодиодных светильников с защитным углом 60…90° габаритная яркость не должна превышать 5000 кд/м2. Что касается настенных линейных светильников – то они не ограничены никакими нормативами (соответственно пункту 6.1.9).

Как рассчитать габаритную яркость

Светильник с призматическим рассеивателем

Потолочный накладной светильник (60х60 см или 30х120 см) с призматическим рассеивателем имеет кривую силу света (КСС), показанную на рисунке 1.

В зоне 60…90° световой поток равен 3150 лм и имеет максимальную силу света 201 кд в направлении 60°. Площадь его светящейся поверхности 0,56х0,56 м = 0,31 м2 , отсюда получаем расчет: 201 кд/(0,31 м2 х cos(60°)) = 1282 кд/м2.

В осевом направлении сила света этого светильника равна 1593 кд, получаете 1593/(0,31 м2). Отсюда следует, что габаритная яркость = 5139 кд/м2.

Светильник с опаловым рассеивателем

КСС светильника с опаловым рассеивателем показана на рисунке 2. При одинаковом (с предыдущим примером) световом потоке его максимальная сила света - 481 кд в направлении 60°. Получаем: 481 кд/(0,31м2x cos(60°)) = 3067 кд/м2. В осевом направлении сила света 1080 кд, отсюда 1080 кд/(0,31м2). Получаем габаритную яркость = 3483 кд/м2.

Из этих подсчетов можно сделать вывод, что типичные светодиодные светильники с призматическим или опаловым рассеивателем легко вписываются в нормативы, указанные ГОСТом. (если светильник размещается на потолке)

Из пропорции видно, что светильник с призматическим рассеивателем имеет максимально допустимый световой поток в 4 лм на 1см2 светящейся поверхности или 12000 лм на всю поверхность, но это практически недостижимо. Светильник с матовым рассеивателем имеет меньший предельный световой поток в 5100 лм или 1,6 лм на 1 см2 светящейся поверхности. Эта разница возникает из-за специфики распределения света: матовый плафон рассеивает свет в горизонтальных направлениях, а призматический способствует распределению света вниз.

Горизонтальная составляющая освещенности

Достаточная освещенность горизонтальной рабочей поверхности - это одно из основных и непреклонных требований, которые выполняются практически каждым. Но времена меняются и на смену бумажной работе приходит работа за монитором компьютера. Поэтому важным становится второй пункт правил освещения – цилиндрическая освещенность – это освещенность стенок воображаемого цилиндра, расположенного на высоте человеческой головы.

Если не обращать внимания на эту составляющую, то, например, в помещении без окон со встроенными потолочными светильниками с призматическим рассеивателем, у человека будет создаваться ощущение, что он находится в колодце, при том, что рабочая поверхность освещается достаточно хорошо.

Чтобы «образовать» горизонтальную составляющую освещенности, на стенах можно повесить настенные светильники или поставить торшеры.

Чтобы было проще, то лучшем решением в таких пространствах использовать светильники с опаловым рассеивателем, т.е имеется максимальная составляющая горизонтальной освещенности. Или, как еще один вариант, использовать линейные настенные светильники, которые изначально уже имеют хороший защитный угол.

Заметьте: если в комнате висит хотя бы один настенный светильник (бра) стены и потолок становятся светлыми. И это важный и существенный фактор. Световой поток настенных светильников идет по горизонтали от стены к стене, создавая световую атмосферу, схожую с помещением, имеющим большие окна.

Габаритная яркость и равномерность освещения рабочих поверхностей

В офисных помещениях рабочая поверхность должна быть освещена равномерно и просто, в отличии от частных интерьеров и ресторанов, которые наоборот стремятся создать уют и зонировать пространство акцентным и местным светом. Зонировать рабочие места по средствам освещения – сложная задача, посильная только светохудожнику.

Для тех, кто усложнять ничего не хочет, достаточно просто следовать нормативам равномерности освещенности, прописанные в актуализированной редакции СНиП 23-05-95 и в проекте стандарта ГОСТ Р (EН 12464-1:2011). Для того, чтобы соответствовать этим требованиям можно увеличить количество, либо же установить линейные потолочные светильники. Однако же, самым сильным выравнивающим свет способом будет использование протяженного настенного светильника.

Ограничение яркости линейных светильников

Линейные светодиодные светильники имеют хороший защитный угол, при габаритах 10х9 см максимальную длину до 6 м. Площадь светящейся поверхности рассеивателя будет 920 см2 на погонный метр (max световой поток до 2500 лм на погонный метр).

В базовом исполнении этот светильник имеет светодиоды теплого свечения с цветовой температурой 2700 К и индексом цветопередачи = 95CRI. Эту лампу отличает высокая однородность свечения, высокое рассеивание света через безбликовый матовый рассеиватель.

Использование длинных настенных светильников позволяет обеспечить необходимый для помещения световой поток при малой габаритной яркости.

Как мы рассчитали в самом начале потолочный светильник с матовым рассеивателем имеет световой поток 1,6 лм на 1см2 площади рассеивателя, линейный настенный — 1,44 лм на 1см2 площади рассеивателя.

В светотехнике, разница меньше чем 10% - не считается. Поэтому показатели светового потока этих светильников равны.

Следовательно, для настенного линейного светильника предельный световой поток составит 1400 лм на погонный метр, а для более узкого 600 лм на погонный метр. Такие не слепящие светильники можно размещать как угодно и на любом уровне.

Если использовать очень длинные настенные светильники, то их световые значения складываются в световые потоки нужно величины. Решается задача равномерности освещения и создается горизонтально направленный свет. Получается световую среду с малой габаритной яркостью схожая с комнатой с большими окнами.

Освещение школьных классов и учебных аудиторий

Методический материал для руководств учебных заведений, сотрудников технического надзора и родительских комитетов. Будет интересен всем, кто интересуется качеством световой среды в помещениях, где он учится, работает и живет.

Рис. 1. Пример параметров световой среды в классной комнате, с люминесцентными лампами не соответствующей требованиям СП 52.13330.2016 цветопередачи Ra(CRI) < 60 и с устаревшими электромагнитными ПРА, из-за которых коэффициент пульсации освещенности превышает 30 %. Использован спектрометр Uprtek mk350n и люксметр-яркомер-пульсметр ЕЛАЙТ02

Содержит требования к документально подтверждаемым и проверяемым параметрам световой среды, шаблон протокола осмотра систем освещения и рекомендации по устранению несоответствий.

1. Требования к световой среде

Световая среда — совокупность измеряемых или описываемых влияющих на человека факторов окружающей среды, связанных с освещением.

1.1. Общие требования к параметрам световой среды для классов и учебных аудиторий

1.2. Дополнительные требования к светодиодным светильникам

2. Параметры световой среды: описание и способы определения

Параметры световой среды можно измерить или проконтролировать. Несоответствие является основанием для корректирующих действий.

2.1 Средний уровень освещенности парт в соответствии с СанПиН 2.2.4.3359-16 не должен быть ниже 400 лк. Минимальная освещенность парт не должна быть ниже 90 % этой нормы.

Причиной несоответствия может быть постепенное снижение светового потока люминесцентных ламп. Если в помещении не работает более одной люминесцентной лампы, скорее всего, лампы заменяются при выходе из строя, а не по графику. В таком случае необходим приборный контроль освещенности.

Для визуального комфорта разница освещенности парт неважна, но доска должна быть освещена не хуже парт. По СП 52.13330.2016 освещенность центра доски не менее 500 лк. Часто норма не соблюдается из-за того, что для доски нет отдельного светильника. Общим освещением выполнить норму можно, увеличив количество потолочных светильников в полтора раза. Чего, конечно, не делается. И хорошо освещенные дети смотрят на плохо освещенную доску.

В вузах отдельного требования к освещенности доски нет.

Единственный способ определить освещенность — измерить люксметром из реестра средств измерений со свидетельством о поверке или сертификатом о калибровке. Люксметры, не имеющие таких документов, могут ошибаться на десятки процентов. А программы для смартфона, якобы измеряющие освещенность, ошибаются в несколько раз.

Рис. 2. Светотехнический расчет школьного класса в программе Dialux

Освещенность рассчитывается с помощью программы Dialux [1] (рис. 2) или вручную [2].
Размеры, расстановка парт и даже цвет стен в учебных учреждениях определены санитарными требованиями и однотипны. Это позволяет использовать упрощенную унифицированную методику оценки средней освещенности E парт. Для этого нужно суммарный световой поток F потолочных светильников разделить на площадь класса S и дополнительно умножить на поправочный коэффициент 0,6:

.
2.2. Коэффициент пульсации освещенности — параметр, влияющий на утомляемость зрения. Питание светильника переменным сетевым напряжением приводит к пульсациям освещенности под светильником с частотой 100 Гц. Пульсации незаметны, но затрудняют перевод и удерживание взгляда [3]. Глубина пульсаций зависит от источника питания светильника, ее можно измерить портативным люксметром-пульсметром.

Коэффициент пульсаций люминесцентных ламп старого типа с электромагнитным ПРА (ЭмПРА) — 40…45 %, ламп накаливания — 10…15 %. У современных светодиодных светильников — обычно не выше 1…3 %. Однако и среди светодиодных светильников встречаются модели с упрощенным источником питания и пульсациями, не соответствующими нормам.

Высокий уровень пульсаций проявляется, когда светильник снимают на камеру смартфона (по изображению идут темные полосы), и виден на карандашном тесте (движущийся на фоне светильника карандаш, как под стробоскопом, будто замирает в некоторых положениях (рис. 3)).

Рис. 3. Уровень пульсаций 45,5 % освещенности для люминесцентного светильника с электромагнитным ПРА. И вызываемый этими пульсациями стробоскопический эффект при карандашном тесте [3].

Смартфон и карандаш — не средства измерения, результаты таких «проверок» показывают проблему, но не имеют юридической силы, однако являются достаточным основанием для измерения пульсаций с помощью прибора.

2.3. Индекс цветопередачи Ra ≥ 80 (или CRI ≥ 80) характеризует качество света, зрительный и эмоциональный комфорт. Он зависит от количества цветов радуги в спектре, определяет количество цветовых оттенков в сцене и соответствие этих оттенков тем, что видны под естественным освещением. Использование света высокой цветопередачи улучшает качество жизни, позволяет видеть больше и яснее. Использование источников света с низкой цветопередачей приводит к общему гнетущему впечатлению [4].

Рис. 4. Пример лампы с цветовым кодом в маркировке 765, что означает цветопередачу Ra = 70 и цветовую температуру КЦТ = 6500 К

CRI (color rendering index) — система индексов цветопередачи. Ra — наиболее важный общий индекс, значение которого нормируется. Правильно говорить о значении Ra, но производители светильников в паспорте часто пишут «CRI», не уточняя, что идет речь об Ra.

(Добавлено 2021.04.28) В соответствии с п. 26 ПП РФ от 24 декабря 2020 г. № 2255 «Об утверждении требований к осветительным устройствам и электрическим лампам, используемым в цепях переменного тока в целях освещения» Общий индекс цветопередачи светильников со светодиодами должен составлять не менее 90 для светильников, применяемых в целях освещения в дошкольных, общеобразовательных, профессиональных образовательных организациях и образовательных организациях высшего образования.

Люминесцентные лампы и светодиодные светильники выпускаются с Ra ≥ 80, Ra ≥ 90 и даже Ra ≥ 95. Источники света с повышенной цветопередачей применяются при особенных требованиях к качеству света, к примеру в школьной художественной студии.

Наблюдения за тем, как выглядит, к примеру, кожа ладони под дневным светом и искусственным освещением, позволяют «на глаз» отличать свет с низкой и высокой цветопередачей. Но этот метод неточен. Значение цветопередачи можно определить только с помощью спектрометра.

2.4. Коррелированная цветовая температура (КЦТ), или цветовая температура, не выше 4000 К —важное требование. Холодный белый (т. е. с синим оттенком) свет цветовых температур 5000, 6000, 6500 К и т. д., особенно при низкой цветопередаче и освещенности, воспринимается как синюшный или «слепой» свет. А избыточное содержание синей компоненты в спектре вызывает нарекания у специалистов по нарушениям сна.

Теплый (т. е. с желтым оттенком) свет цветовой температуры 2700 или 3000 К допускается, но нравится не всем, так как кажется недостаточно ярким. Теплый свет целесообразно использовать вечером, но утром и днем при недостаточном уровне естественного освещения провоцирует сонливость и снижение работоспособности.

Не все предпочитают выраженно теплый или холодный свет. Нейтральный белый свет без синего или желтого оттенка с цветовой температурой 4000 К — обоснованный компромисс, устраивающий большинство. Это значение указывалось в рекомендациях гигиенистов, на основе которых составлялись нормативные документы. Свет этой цветовой температуры чаще других используют в общественных помещениях.

4000 К — типовое округленное значение, которому по ГОСТ Р 54350-2015 «Приборы осветительные. Светотехнические требования и методы испытаний» соответствует диапазон 3710…4260 К. Этот допуск обоснован естественным разбросом параметров источников и разницей температуры света, идущего от светильника под разными углами. Поэтому если в паспорте указано 4000 К, а прямой замер спектрометром показывает, к примеру, 4100 К — несоответствия нет. Для сравнения с нормативом необходимо округлить значение КЦТ 4100 К до 4000 К и уже округленное значение должно соответствовать условию «не выше 4000 К».

Необходимо отметить, что требование к цветовой температуре не выше 4000 К устанавливается только для светодиодных светильников письмом Роспотребнадзора № 01/11157-12-32. Для люминесцентных светильников таких ограничений закон не устанавливает.

Так как устанавливается не конкретное значение цветовой температуры, а диапазон, возможно использование осветительных приборов с автоматически изменяемой цветовой температурой в течение суток.

2.5. Условный защитный угол светодиодных светильников не менее 90° означает запрет потолочных светильников, в которых видны не закрытые рассеивателем светодиоды.

Рис. 5. Слева направо: рассеиватель из матового пластика; из прозрачного пластика с призматическим тиснением; из прозрачного пластика с тиснением «колотый лед»

Рассеиватели из прозрачного пластика с тиснением в виде призм, «колотого льда», шагрени и пр. в некоторых случаях недостаточно снижают неприятную яркость светодиодов. Потолочные светильники с такими рассеивателями светят преимущественно под себя, в результате чего свет в помещении идет сверху вниз, создавая тягостное впечатление «как в колодце».

Рассеиватели из светорассеивающего пластика — матовые (диффузные, опаловые или молочные), обеспечивают больший зрительный комфорт, равномернее освещают рабочие поверхности и лучше освещают вертикальные поверхности. При выборе нового оборудования целесообразно выбирать матовые рассеиватели.

2.6. Габаритная яркость светодиодных светильников не выше 5000 кд/м 2 — условие, позволяющее смотреть на светильник без визуального дискомфорта. Такая яркость по порядку величины соответствует видимой изнутри помещения яркости оконного проема в солнечный день.

Для потолочных светильников с рассеивателем из матового пластика размерами 600 × 600 мм или 300 × 1200 мм габаритная яркость не превышает допустимые 5000 кд/м 2 , если световой поток не превышает 5000 лм. Этому требованию удовлетворяют почти все подобные светильники.

2.7. Условие неравномерности яркости светодиодных светильников Lmax:Lmin не более 5:1 является требованием использовать рассеиватель, за которым не видно неприятно ярких светодиодов.

Рис. 6. Светодиодный светильник и измерение неравномерности его яркости. Яркость измерена дистанционным яркомером LMK Mobile Advanced

Даже если ряды светодиодов через рассеиватель видны, но рассеиватель изготовлен из матового или опалового пластика, однородность яркости обычно соответствует требуемой.

Контраст яркостей на улице в солнечный день многократно превышает 5:1 и не является большой проблемой. Поэтому если пятна яркости на рассеивателе светодиодного светильника визуально не кажутся значительно ярче светящейся трубки люминесцентной лампы, то и беспокоиться об этом не следует.

2.8. Объединенный показатель дискомфорта UGR характеризует, как много светильников, вызывающих дискомфорт своей яркостью, находится в поле зрения ребенка. Самое большое значение UGR обычно для задних парт в больших классах.

UGR проверяется расчетом в специализированных программах, таких как Dialux, и не может быть проверен после установки светильников в классе.

Если проанализировать требования к расстановке парт и размерам класса из СанПиН 2.4.2.2821-10, окажется, что наиболее неблагоприятный для величины UGR случай — длинный класс с максимальным допустимым расстоянием от дальней парты до доски 8,6 м и тремя рядами двойных парт. На рис. 8 показан расчет UGR в таком классе, освещенном светильниками с довольно большим световым потоком 3600 лм и матовыми рассеивателями. Даже на последних рядах UGR не превысил максимально допустимое значение UGR = 19 из имеющего рекомендательный характер ГОСТ Р 55710-2013 и тем более соответствует требованию UGR ≤ 21 из обязательного к применению СП 52.13330.2016.

В маленьких классах с менее яркими светильниками или с другими типами рассеивателей UGR будет еще меньше. Расчет для худших условий показывает, что нет необходимости рассчитывать UGR для остальных классов, в которых он будет принимать еще меньшие, заведомо соответствующие норме значения.

Рис. 7. Расчет UGR для наиболее неблагоприятного случая в программе Dialux. UGR меняется от UGR = 12 на передних рядах до UGR = 18 для учеников на задней парте по центру, в поле зрения которых одновременно находится максимальное количество светильников

3. Что учесть при замене осветительного оборудования

3.1. Модернизация люминесцентных светильников

Недостаточная освещенность и низкая цветопередача исправляются заменой ламп. Предпочтительный цветовой код новых ламп — 840 (что означает Ra ≥ 80, КЦТ = 4000 К) или, если желательна повышенная цветопередача, 940.

Высокий коэффициент пульсаций светового потока исправляется заменой в люминесцентных светильниках электромагнитных ПРА (дросселей) на электронные, которые обеспечивают минимальные пульсации.

3.2. Замена люминесцентных светильников на светодиодные

О возможности использования светодиодных светильников в школах и вузах указано в письмах Роспотребнадзора № 01/11157-12-32 от 01.10.2012 «Об организации санитарного надзора за использованием энергосберегающих источников света» и № 01/6110-17-32 от 17.05.2017 «О возможности использования светодиодного освещения».

Светодиодный светильник при том же световом потоке потребляет минимум вдвое, а обычно втрое меньше электроэнергии, чем люминесцентный старого типа с электромагнитным ПРА. А параметры световой среды получаются не хуже, чем при использовании современных светильников с электронными ПРА и хорошими люминесцентными лампами.

Без ремонта потолка квадратные люминесцентные светильники легко заменяются на квадратные светодиодные, а вытянутые — на вытянутые.

3.3. Сертификация

Наличие таких документов означает, что светильник не «ударит током» и что работа светильников в здании не помешает работе чувствительной к сетевым помехам техники.

С 2021 года вступает в силу технический регламент ТР ЕАЭС 048/2019 «О требованиях к энергетической эффективности энергопотребляющих устройств», по которому устанавливаются обязательные требования светоотдачи (энергоэффективности), качества света (индекс цветопередачи) и ряд других эксплуатационных параметров. Сертификация по данным требованиям будет производиться на основании протоколов испытаний в фотометрических лабораториях.

Также есть добровольные (необязательные) формы сертификатов и заключений, подтверждающих что светильники «пахнут», «звучат» или «стимулируют развитие микрофлоры». К качеству, безопасности или эффективности освещения эти бумаги отношения не имеют.

В настоящее время не существует систем сертификации, подтверждающих, что светильник рекомендован для учебных заведений. Никто не вправе выставлять такие требования или давать такие рекомендации.

3.4. Требования к светильникам

Чтобы параметры световой среды в классе соответствовали установленным законом требованиям и не поступало обоснованных жалоб на «плохое освещение», светильник должен соответствовать следующим условиям:

Индекс цветопередачи: Ra ≥ 80 или CRI ≥ 80 для светильников с люминесцентными лампами, и Ra ≥ 90 или CRI ≥ 90 для светодиодных светильников.
Коэффициент пульсации освещенности (или светового потока): Кп ≤ 5 %.
Коррелированная цветовая температура: КЦТ = 4000 К, или КЦТ менее 4000 К, или КЦТ, изменяемая в течение суток.
Тип рассеивателя: матовый (или опаловый).
Условный защитный угол: не менее 90° (т. е. не видно открытых светодиодов).
Габаритная яркость: не более 5000 кд/м 2 .
Неравномерность яркости выходного отверстия Lmax:Lmin не более 5:1.

Желательно, чтобы необходимые параметры указывались в паспорте светильника, так как паспорт является документальным подтверждением соответствия нормативам и при выявленном несоответствии позволяет требовать гарантийной замены оборудования.

3.5. Необходимое количество светильников

При установке новых светильников на места старых «один в один» освещенность не уменьшится, если световой поток новых светильников не ниже светового потока старых.

Если количество светильников меняется, необходимое количество новых светильников для достижения освещенности на партах не менее 400 лк можно определить по методике из п. 2.1.
Важное значение имеет эффективность, или световая отдача, светильника. Нельзя добиваться нужной освещенности, используя большое количество низкоэффективных светильников. В проекте межгосударственного стандарта ГОСТ 32498—20хх «Методы определения показателей энергетической эффективности искусственного освещения помещений» приводится требование к удельной установленной мощности ω, равной отношению суммарной мощности светильников в помещении P к его площади S:

В классных комнатах и аудиториях при использовании светильников с люминесцентными лампами удельная установленная мощность не должна превышать 13 Вт/м 2 , а при использовании светодиодных светильников — 8 Вт/м 2 .

ПП РФ №1356 устанавливает с 1 января 2020 года требование к типичным школьным светодиодным светильникам с матовым рассеивателем — иметь световую отдачу не менее 105 лм/Вт. Этого значения с небольшим запасом достаточно, чтобы соблюсти требования и по указанной выше установленной мощности, и по освещенности.

3.6. Экономическая целесообразность замены светильников на светодиодные

Требование к установленной мощности при использовании люминесцентных светильников не более 13 Вт/м 2 выполнимо только при использовании современных светильников, сопоставимых по стоимости со светодиодными. При этом, учитывая, что световая отдача светодиодных светильников все равно выше, целесообразно выбирать их.

Выбирая, оставить люминесцентные светильники старого типа или поставить светодиодные с меньшим энергопотреблением, нужно сравнить разницу цен на оборудование со стоимостью сэкономленной электроэнергии за предполагаемый срок службы.

Потребляемую за год электроэнергию W_год можно рассчитать по формуле:

где P — суммарная мощность всех светильников в ваттах, tгод — время работы светильников за год в часах. По данным из проекта ГОСТ 32498—20хх, при 2-сменном режиме школы наработка tгод за год составляет 2250 часов.

При разнице энергопотребления в два раза и разумном сроке окупаемости светильников 3…5 лет стоимость замены может оказаться оправдана.

4. Юридические и этические аспекты

Проверить характеристики установленных светильников, а также создаваемую ими освещенность можно в темное время суток с помощью портативных приборов: люксметра, пульсметра и спектрометра. Протокол измерений имеет юридическую значимость, если приборы внесены в реестр средств измерений и имеют действующие свидетельства о поверке или калибровке.
В любом регионе есть представительства светотехнических компаний и лабораторий, которые по запросу пришлют в школу представителя с поверенными измерительными приборами.
Если люксметра, пульсметра и спектрометра найти не удалось, большинство параметров осветительной системы можно проверить на основании данных из паспортов светодиодных светильников и цветового кода в маркировке люминесцентных ламп.

Паспорта светильников, сертификаты соответствия и копии протоколов, на основе которых сертификаты выписаны, хранятся у завхоза или в бухгалтерии и могут быть затребованы для ознакомления. В паспортах должны быть приведены необходимые для составления протокола осмотра осветительной системы параметры. Дополнительным документом, иногда предоставляемым производителем, является протокол светотехнических испытаний светильника, подтверждающий указанные в паспорте характеристики. Этот комплект документов важен тем, что определяет ответственность производителя.

Выявленное несоответствие фактических, полученных измерениями, значений заявленным в паспортах светильников является основанием для гарантийной замены оборудования. Если производитель от ответственности отказывается, необходимо обратиться в Роспотребнадзор.
Если необходимые для соответствия санитарным нормам параметры в паспорте светодиодного светильника не указаны или указаны и не соответствуют нормативам, ответственность за несоответствие несет подписавший приказ о закупке.

Школа, возможно, не позволит представителям родительского комитета провести осмотр осветительной системы и не предоставит для ознакомления паспорта светильников, тем более для составления протокола. Но предложение родительского комитета такое обследование провести, несомненно, приведет к тому, что школа проведет обследование сама или закажет экспертизу. Что, в свою очередь, приведет к выявлению и устранению проблем.

Важно то, что определение несоответствия освещения нормативам не вызывает и не обостряет противостояния родители — школа, но направляет уже существующие отношения в конструктивное русло. Любые обстоятельства можно обсудить и решить ко всеобщему удовлетворению.

Если изменить не получается совсем ничего, можно согласиться с тем, что рано или поздно проведут капитальный ремонт здания и у следующего поколения учащихся освещение будет хорошим. А этому поколению вдобавок к высокой учебной нагрузке, чрезмерному использованию смартфонов и недостаточности прогулок придется пережить и низкое качество освещения.

5. Шаблон протокола осмотра осветительной системы

Пошаговое заполнение протокола осмотра позволяет найти проблемы осветительной системы и сделать однозначный вывод о необходимых мерах.

Если измерить некоторые параметры нет возможности, но расчет или экспресс-оценка показывают соответствие нормам, в протоколе отмечается, что претензий к этим параметрам нет. Результат оценки юридически не значим, но отсутствие претензий — значимо.

Рис. 6. Шаблон протокола осмотра. Ссылка на файл: yadi.sk/i/kVk2OAcyXMMFKw

Авторы, благодарности и список литературы

Авторы

Данный документ имеет статус препринта, и опубликован для публичного обсуждения со всеми заинтересованными лицами и организациями.

Редакция v2.6 от 2021.04.28, лицензия: cc by

Благодарности

За помощь в работе выражаем благодарность родителям школьников Ивану и Светлане Черновым, Марии и Павлу Ярыкиным, Вадиму Григорову, главе представительства компании ERCO в России Роману Мильштейну, инженеру Владиславу Лямину.

Читайте также: