Как выбрать светодиодный прожектор
Узнайте, как рассчитать характеристики светодиодного прожектора для освещения территории двора, парковки и выбрать высоту его размещения.
Оглавление
Частая ситуация, когда необходимо выбрать светодиодный прожектор для освещения территории двора, парковки. Эти приборы представлены в широком диапазоне мощности от 10 до 500 Вт. Слабый прожектор не позволит обеспечить необходимый уровень освещенности. Установка слишком мощного приведет к неэффективной трате электроэнергии и дополнительным затратам.
В этой статье мы расскажем, как рассчитать требуемые характеристики светодиодного прожектора, выбрать высоту его размещения.
Основные положения расчета светодиодного прожектора
- Светодиодный прожектор испускает пучок лучей света с определенным углом раскрытия. Это значение обусловлено особенностями конструкции матрицы, рефлектора прибора и не может быть изменено. Угол распределения света можно найти в карточке товара в интернет-магазине или в паспорте модели.
- При отсутствии точных данных об угле раскрытия от производителя рекомендуется ориентироваться на цифру 120° — для обычных прожекторов с плоским стеклом, и на 60° — для модели с линзой. Последние создают узкий направленный луч. Стоит отметить, что точный расчет должен учитывать различие горизонтального и вертикального углов раскрытия. Обычно они не совпадают, горизонтальный заметно шире. Но в нашем расчете мы этим различием пренебрегаем и приравниваем к 120°.
- Монтаж LED-прожектора выполняется на специально установленной мачте, стене здания. В нашем расчете высота установки имеет ключевое значение. Испускаемый пучок света упрощенно представляет собой конус. Вершину его образует светодиодная матрица. Пересечение конуса с плоскостью освещаемой территории имеет форму эллипса. Чем выше расположен источник света, тем больше площадь, которую он освещает. В нашем расчете мы упрощено примем ее за круг.
- Световой поток зависит от мощности прибора и технических особенностей его светодиодной матрицы. Он указывается производителем в Лм, и не может изменяться без внесения существенных изменений в конструкцию прожектора. Погодные условия: туман, осадки, снижают световой поток. Что важно учитывать при расчете реальных проектов.
- Требуемый уровень освещенности. Для ориентира сообщим, что освещенность спортзала должна составлять не менее 200 люкс. Этого значения также достаточно, например, для проведения отделочных работ в помещении — частая цель приобретения led-прожекторов. При освещении парковки такая яркость света не требуется. Минимумом считается 10 люкс. Такая освещенность позволит человеку ориентироваться ночью без проблем. Но для эффективной работы системы видеонаблюдения следует заложить определенный запас.
Простая оценка
Методика применяется для точечных источников света. Но с известным приближением может использоваться и для прожектора на светодиодной матрице. Световой луч имеет форму, близкую к конусу. Нам известно:
- Угол раскрытия пучка. Мы принимаем его равным 120°, если иное не указано в паспорте изделия.
- Высота закрепления прожектора над землей. Максимальная эффективность освещения достигается при креплении прибора на потолке. В реальных условиях центр пучка лучей будет расположен под некоторым углом к горизонту. Высотой конуса в этом случае мы будем считать расстояние до центра освещаемой площади.
- В достаточной мере освещенную прожектором площадь получаем делением светового потока в Лм на заданное значение минимальной освещенности 10 люкс, переводится в СИ как Лм/м². Например, модель базового уровня на 750 Лм способна осветить не более 75 м², а профессиональный прибор на 16 000 Лм — до 1 600 м². Значение несложно соотнести с площадью двора, парковки.
- Зная площадь основания конуса и угол раскрытия, определяем теоретическую высоту, на которой следует закрепить прожектор. Ниже будет приведена тригонометрическая формула, по которой это можно вычислить. Но проще воспользоваться бесплатным онлайн-калькулятором, который можно найти в интернете. По введенным данным: углу раскрытия и высоте, он поможет оценить площадь основания конуса. В случае модели на 16 000 Лм получаем для 12 м — 1 357 м², для 13 м — 1 592 м². Где-то между этими значениями и расположена оптимальная точка монтажа прожектора.
Важно отметить, что принципиальная возможность осветить 1 600 м² площади не означает, что один прожектор способен покрыть парковку размером 20 на 80 м. Важна форма площадки, тени, создаваемые зданиями, деревьями и другими объектами. Поэтому для освещения вытянутой прямоугольной площадки придется установить несколько прожекторов.
Геометрическая схема распределения света
Используя знания школьного курса геометрии, нарисуем схему распространения света в виде конуса:
- Уровень закрепления прожектора соответствует высоте расположения его вершины над землей.
- Из вершины рисуем два луча. Угол между ними определяется выбором модели прожектора. Для нашего расчета мы выбрали 120°.
- Расстояние между двумя точками пересечения лучей с уровнем земли дает нам диаметр эллипса света. Для упрощения расчета будем считать его кругом.
Освещенную прожектором площадь получаем по формуле площади круга S=𝝅×r², где r — радиус конуса и одновременно катет прямоугольного треугольника. Второй катет — высота конуса. Угол, противолежащий радиусу, равен половине угла раскрытия света.
Для упрощения расчета принимаем, что высота конуса располагается перпендикулярно уровню земли. В этом случае для пучка света с углом раскрытия 120°:
r=tan(120°/2)×h,
где h — высота закрепления прожектора.
Площадь, которую можно осветить прожектором вычисляется по формуле:
S = 𝝅×r² = 𝝅×(tan(120°/2)×h)².
Эту формулу мы использовали выше для вычисления площади светового пятна для модели 16 000 Лм.
Эмпирические формулы
Для реальных проектов разработаны формулы, использовать которые можно, не опираясь на знание тригонометрии. Так, полезным будет метод вычисления расстояния от точки установки прожектора, в которой обеспечивается достаточный уровень освещенности:
r = 5.65×√W/L
где:
- r — искомая удаленность от центра светового пятна (одновременно — радиус конуса из расчетов выше), м;
- W — указанная производителем мощность прожектора, Вт;
- L — заданный уровень освещенности, люкс.
В расчетах выше мы принимали L за 10 люкс. Мощность модели на 16 000 Лм — 200 Вт. Радиус пятна около 25 м. Площадь, по формуле для круга — около 2 тыс м².