Bevezetés

A világítás tervezése során a legfontosabb kérdés: hány és milyen lámpatest szükséges egy adott helyiség megfelelő megvilágításához? Erre a kérdésre a lumen módszer (más néven kihasználási tényezős módszer) adja a választ. Ez a módszer az egész helyiségre vonatkozó átlagos megvilágítást számítja ki, és a villanyszerelő mindennapi munkájában a leggyakrabban használt tervezési eszköz.

A lumen módszer alapképlete

A lumen módszer alapgondolata egyszerű: a szükséges megvilágításhoz mennyi fényáramnak kell a fényforrásokból kilépnie, figyelembe véve a veszteségeket.

$\Phi_{össz} = \frac{E_m \cdot A}{\eta \cdot MF}$

ahol:
$\Phi_{össz}$ = a lámpatestek által kibocsátandó összes fényáram (lm)
$E_m$ = az előírt fenntartott megvilágítás (lx)
$A$ = a megvilágítandó felület területe (m²)
$\eta$ = kihasználási tényező (0–1)
$MF$ = karbantartási tényező (0–1)

A szükséges lámpatestek száma:

$n = \frac{\Phi_{össz}}{\Phi_{lámpa}}$

ahol $n$ = lámpatestek száma, $\Phi_{lámpa}$ = egy lámpatest fényárama (lm)

Kihasználási tényező (η)

A kihasználási tényező (eta, η) megmutatja, hogy a lámpatestek által kibocsátott fényáramnak mekkora hányada éri el ténylegesen a munkafelületet. A maradék rész a falakon, mennyezeten és egyéb felületeken elnyelődik vagy haszontalan irányba szóródik.

A kihasználási tényezőt befolyásoló tényezők:

Helyiség geometriája: a helyiség mérete és a lámpatest magassága – a helyiségindex (k) fejezi ki
Felületek reflektanciája: mennyezet (ρ_c), fal (ρ_w) és padló (ρ_f) visszaverő képessége
Lámpatest fényelosztása: direkt lámpatest magasabb η-t ad, mint indirekt

A helyiségindex (Room Index, k):

$k = \frac{a \cdot b}{h_m \cdot (a + b)}$

ahol $a$ = helyiség hossza (m), $b$ = helyiség szélessége (m), $h_m$ = a lámpatest és a munkafelület közötti magasság (m)

A helyiségindex tipikus értékei:

k < 1: szűk, magas helyiség (pl. keskeny folyosó) – η alacsony
k = 1–2: átlagos irodai helyiség – η közepes
k > 3: nagy, alacsony csarnok – η magas

A gyártók a lámpatestek dokumentációjában közlik a kihasználási tényező táblázatokat a helyiségindex és a reflektanciák függvényében. Jellemző η értékek:

Direkt lámpatest, világos helyiségben: η = 0,50–0,80
Direkt lámpatest, sötét helyiségben: η = 0,30–0,50
Indirekt lámpatest, világos mennyezettel: η = 0,25–0,45

Karbantartási tényező (MF)

A karbantartási tényező (Maintenance Factor, MF) figyelembe veszi, hogy a világítási rendszer fényárama az idő múlásával csökken a következő okok miatt:

Fényforrás öregedése (LLMF – Lamp Lumen Maintenance Factor): a LED fényárama az élettartam során fokozatosan csökken (pl. L80 = 80%-ra csökken)
Fényforrás meghibásodás (LSF – Lamp Survival Factor): csoportos cserénél figyelembe vett túlélési arány
Lámpatest szennyeződése (LMF – Luminaire Maintenance Factor): por, szennyeződés a lamellán, diffúzoron
Helyiség szennyeződése (RSMF – Room Surface Maintenance Factor): a falak és mennyezet elsötétedése

$MF = LLMF \times LSF \times LMF \times RSMF$

A karbantartási tényező a négy résztényező szorzata

Tipikus MF értékek a karbantartási gyakiság és a környezet tisztasága alapján:

Tiszta környezet, rendszeres karbantartás (iroda): MF = 0,70–0,80
Normál környezet, éves karbantartás: MF = 0,60–0,70
Szennyezett ipari környezet: MF = 0,50–0,60

Világítási tervezés lépései

A teljes világítástervezési folyamat az alábbi lépésekből áll:

Követelmények felmérése: a helyiség funkciója, szabványos megvilágítási szint (MSZ EN 12464-1), UGR korlát, Ra követelmény
Helyiség adatainak felvétele: méretek (a × b × h), felületek reflektanciái, bútorzat, mennyezet típusa
Lámpatest kiválasztása: fényelosztás típusa, fényáram, színhőmérséklet, IP védettség, ta értékelés
Helyiségindex (k) számítása
Kihasználási tényező (η) meghatározása a gyártói táblázatból
Karbantartási tényező (MF) meghatározása
Szükséges összes fényáram kiszámítása a lumen módszerrel
Lámpatestek számának kiszámítása és elrendezése
Ellenőrzés: egyenletesség, UGR, feladatterület megvilágítás

Számítási példa: irodai világítás

Feladat

Tervezzük meg egy 8 m × 6 m alapterületű, 2,8 m belmagasságú iroda világítását! Az asztalok magassága 0,75 m. A mennyezet fehér (ρ_c = 80%), a falak világos szürke (ρ_w = 50%), a padló szürke (ρ_f = 20%). Követelmény: $E_m = 500 \; \text{lx}$ (MSZ EN 12464-1 szerinti irodai munka). A kiválasztott LED panel: 3600 lm, 36 W, 60×60 cm süllyesztett.

Megoldás

1. lépés – Munkafelület feletti magasság:

$h_m = 2{,}8 - 0{,}75 = 2{,}05 \; \text{m}$

(A süllyesztett lámpatest a mennyezet síkjában van.)

2. lépés – Helyiségindex:

$k = \frac{a \cdot b}{h_m \cdot (a + b)} = \frac{8 \cdot 6}{2{,}05 \cdot (8 + 6)} = \frac{48}{28{,}7} = 1{,}67$

3. lépés – Kihasználási tényező:

A gyártói táblázatból k = 1,67 és a megadott reflektanciáknál (80/50/20): $\eta \approx 0{,}62$

4. lépés – Karbantartási tényező:

Tiszta iroda, éves karbantartás: $MF = 0{,}70$

5. lépés – Szükséges összes fényáram:

$\Phi_{össz} = \frac{E_m \cdot A}{\eta \cdot MF} = \frac{500 \cdot 48}{0{,}62 \cdot 0{,}70} = \frac{24\,000}{0{,}434} = 55\,300 \; \text{lm}$

6. lépés – Lámpatestek száma:

$n = \frac{\Phi_{össz}}{\Phi_{lámpa}} = \frac{55\,300}{3\,600} = 15{,}4 \rightarrow \textbf{16 db}$

7. lépés – Elrendezés:

16 db 60×60 cm-es panel 4×4-es elrendezésben (4 sor, soronként 4 lámpatest) – egyenletesen elosztva a 8×6 m-es mennyezeten.

Összesített teljesítmény: 16 × 36 W = 576 W → fajlagos teljesítmény: $\frac{576}{48} = 12 \; \text{W/m}^2$

Gyors becslés fajlagos teljesítménnyel

Ha pontos tervezésre nincs idő, a következő fajlagos teljesítmény értékekkel becsülhető a szükséges összteljesítmény LED fényforrásokkal:

Folyosó, raktár (100 lx): kb. 3–5 W/m²
Iroda (500 lx): kb. 10–14 W/m²
Tanterem (300 lx): kb. 7–10 W/m²
Műhely (300–500 lx): kb. 8–14 W/m²
Ipari csarnok (200–500 lx): kb. 5–12 W/m²

Fontos! Ezek orientáló értékek – a pontos tervezés mindig a lumen módszerrel vagy szoftverrel (DIALux, Relux) történjen! A fajlagos teljesítmény a helyiség geometriájától, a reflektanciáktól és a lámpatest típusától is függ.

Összefoglalás

A lumen módszer a világítástervezés alapeszköze: $\Phi_{össz} = \frac{E_m \cdot A}{\eta \cdot MF}$
A kihasználási tényező (η) a helyiségindex (k) és a felületek reflektanciájának függvénye – direkt lámpatesttel és világos felületekkel a legmagasabb.
A karbantartási tényező (MF) figyelembe veszi a fényforrás öregedését és a szennyeződést – jellemzően 0,60–0,80.
A helyiségindex ( $k = \frac{a \cdot b}{h_m \cdot (a+b)}$ ) a helyiség geometriáját jellemzi – nagyobb k = hatékonyabb fénykihasználás.
A tervezés lépései: követelmények → helyiségadatok → lámpatest-választás → számítás → elrendezés → ellenőrzés.
Gyors becsléshez a fajlagos teljesítmény használható: irodában kb. 10–14 W/m² LED-del.