Design de iluminat pentru clasă Corpuri de iluminat cu LED pentru școli și unități educaționale

Rolul iluminatului în dobândirea cunoștințelor și în procesul de învățare este fundamental. Acesta permite explorarea vizuală a caracteristicilor fizice ale subiecților de studiu, precum și descoperirea conceptelor din afișări scrise și grafice pe hârtie, computer și proiecție. Iluminatul creează, de asemenea, scena pentru ascultare, comunicare verbală, dezvoltarea abilităților sociale și înțelegerea situațiilor. Fiind un element critic al designului care influențează foarte mult cât de bine spațiul răspunde nevoilor studenților și instructorilor, iluminatul sălii de clasă ar trebui să susțină sănătatea, bunăstarea și performanța, oferind un mediu confortabil și atractiv pentru studenți și instructori. Dincolo de creșterea satisfacției ocupanților și de sprijinirea experienței educaționale în spațiul iluminat, iluminatul în școli și unități educaționale ar trebui să fie furnizat în limitele stricte ale codului.

Mediul de învățare

Facilitățile educaționale variază de la școli primare (elementare), școli gimnaziale, licee, la universități și colegii. În timp ce aceste facilități au diferite tipuri de spații, ceea ce au toate în comun este faptul că majoritatea activităților de învățare și studiu au loc în săli de clasă. O sală de clasă cu scop general are o suprafață de cel puțin 32 de metri pătrați (350 sq.ft) și găzduiește între 20 și 75 de elevi. O sală de clasă obișnuită are un plan dreptunghiular care permite linii de vizibilitate mai bune decât un plan pătrat. Spațiul de predare este proiectat cu linii de vedere paralele cu ferestrele care asigură intrarea luminii naturale (lucarn) în spațiu și oferă stimulare senzorială și contact vizual cu lumea exterioară. Mediile de control, cum ar fi umbrele sau jaluzelele, sunt folosite pentru a reduce lumina exterioară, astfel încât să fie în echilibru cu lumina interioară, sau pentru a elimina lumina naturală atunci când nu este necesară. Iluminarea laterală folosind lumina de zi prin ferestre oferă iluminare generală pentru o mare parte a zilei de școală. Cu toate acestea, iluminatul artificial joacă un rol cheie atunci când este nevoie de un mediu vizual echilibrat, consistent și controlabil.

Amenajarea unei săli de clasă este, în general, împărțită într-o zonă pentru elev și o zonă pentru educator. Zona studenților necesită întotdeauna iluminare generală, în timp ce zona educatorului necesită iluminare suplimentară pentru a furniza iluminare verticală pe tablele de predare și pentru a oferi o bună modelare pentru trăsăturile umane ale instructorului. Cel mai obișnuit instrument de instruire în sălile de clasă sunt tablele de predare, care includ table (tablete negre) gri închis și verzi și table cu ștergere uscată, cum ar fi table albe și table gri. Ecranele video pentru prezentarea conținutului media proiectat sunt adesea folosite pentru instruirea computerului. Acest lucru necesită ca iluminarea ecranului de proiecție să fie redusă la minimum, în timp ce suficientă lumină ambientală ar trebui să fie furnizată peste zona elevului pentru a lua notițe. O sală de clasă poate fi un mediu computerizat în care reducerea la minimum a reflexiilor de pe ecran ale terminalelor de afișare video (VDT) va fi principala preocupare. Lizibilitatea ecranului poate fi redusă de imaginile reflectate produse de corpuri de iluminat, ferestre și suprafețele înconjurătoare cu luminozitate ridicată.

Considerații de proiectare a iluminatului

Iluminatul sălii de clasă poate fi considerat de înaltă calitate dacă le permite studenților și instructorilor să efectueze cu precizie și confortabil sarcini vizuale. Fundamentul designului de iluminat este de a integra nevoile umane, arhitectura și economia și mediul. Prioritatea iluminatului sălii de clasă este de a satisface nevoile umane, cum ar fi vizibilitatea, îndeplinirea sarcinilor, confortul vizual, comunicarea socială, sănătatea, siguranța și bunăstarea. Aceste nevoi umane variate trebuie echilibrate în mod corespunzător pentru a cultiva un mediu de învățare stimulativ, luând în considerare și considerații economice, de mediu și arhitecturale. Obținerea unui iluminat de calitate implică mai mult decât furnizarea de iluminare adecvată pentru a face vizibilă o anumită sarcină. Există mulți factori care afectează capacitatea oamenilor de a vedea și de a îndeplini sarcini, cei șapte cei mai importanți fiind strălucirea, uniformitatea iluminării, contrastul de luminanță, pâlpâirea, aspectul culorii, modelarea fețelor și a obiectelor și reflexiile voalului.

Uniformitatea iluminării

Iluminarea este cantitatea de lumină incidentă pe o suprafață. Cele mai comune sarcini și aplicații din sălile de clasă necesită o iluminare a desktopului în intervalul de la 150 lx la 250 lx. Iluminarea orizontală uniformă în zona elevului elimină umbrele care afectează vizibilitatea sarcinilor și permite flexibilitate în utilizarea spațiului în timpul repoziționării locațiilor sarcinilor. În sălile de clasă, în special în zona educatorului, iluminarea verticală și iluminarea în alte planuri între orizontal și vertical sunt de asemenea foarte importante. Raportul dintre iluminarea minimă și iluminarea medie pe suprafața sarcinii, de exemplu iluminarea orizontală pe desktop și iluminarea verticală pe plăcile de predare nu trebuie să fie mai mică de 1:1,4.

Contrastul de luminanță

Luminanța este cantitatea de lumină care vine de la o suprafață sau un punct. Este o funcție a iluminării suprafeței și a reflectanței suprafeței, ceea ce înseamnă că luminanța poate fi crescută prin creșterea cantității de lumină care lovește o suprafață de lucru sau prin creșterea reflectivității suprafeței. Pentru a menține un contrast acceptabil pentru semnele de cretă, reflectanța tablei trebuie menținută între 5% și 20% . În comparație, o tablă albă necesită 70% reflectanță pentru a se transforma în centrul atenției. Reflectanța suprafețelor de lucru (desktop-uri) ar trebui să se încadreze în intervalul de 25 până la 40 la sută, astfel încât să se poată obține un echilibru de luminanță confortabil. Pereții și tavanele vin de obicei cu finisaje mate de culoare deschisă. Acestea creează interreflexii ale luminii care pot asigura utilizarea eficientă a luminii pentru o iluminare orizontală și verticală îmbunătățită, reducând în același timp strălucirea reflectată. Ochiul uman răspunde la luminanță, nu la iluminare. Luminanța este cea care duce la senzația de luminozitate. Capacitatea de a vedea detaliile este puternic influențată de relația dintre luminanța unui obiect și fundalul imediat. Contrastul adecvat între detaliile sarcinii și fundalul acesteia poate crea interes vizual și poate oferi indicii vizuale. Cu toate acestea, variațiile de luminanță prea mari vor crea dificultăți de adaptare și disconfort vizual. Limita superioară a raportului de luminanță între o activitate și împrejurimile imediate este de 3:1 (împrejurimi mai întunecate) sau 1:3 (împrejurimi mai deschise).

Aspect de culoare

Culoarea este un element critic al luminii. Are o relație integrală cu lumina în ceea ce privește efectele vizuale, emoționale și biologice. Măsura în care performanța vizuală, starea de spirit, atmosfera, sănătatea și bunăstarea sunt afectate de lumină depinde de distribuția spectrală a puterii (SPD) a luminii emise de o sursă de lumină. O sursă de lumină poate fi caracterizată prin temperatura sa de culoare și prin performanța de redare a culorii, ambele determinate de SPD. Aspectul de culoare al obiectelor care nu sunt auto-luminoase este un produs al interacțiunii dintre SPD-ul sursei de lumină și funcția de reflectare spectrală a obiectelor. Anumite săli de clasă pot necesita iluminare care redă culorile cu acuratețe. Redarea culorilor este doar un aspect al luminii. Este mai important să privim distribuția spectrală a puterii luminii și să înțelegem intuitiv modul în care culoarea luminii va influența comportamentul, satisfacția, răspunsurile psihologice și sănătatea. Culoarea surselor de lumină – fie că este „caldă” sau „rece” în aparență are efecte extraordinare asupra sănătății umane, productivității și bunăstării.

Strălucire

Stralucirea apare atunci când luminanțele sau rapoartele de luminanță sunt excesiv mai mari decât luminanțele sau raportul de luminanță la care sunt adaptați ochii. Consecințele strălucirii includ handicap (reducerea vizibilității și a performanței vizuale) și disconfort (senzație neplăcută de luminozitate care nu interferează neapărat cu performanța vizuală sau vizibilitatea). Stralucirea poate fi rezultată din lumina care ajunge la ochi direct de la o sursă de lumină (strălucire directă) sau cauzată de reflexiile de luminanță ridicată de pe o suprafață reflectorizantă (strălucire reflectată). Corpurilor de iluminat deasupra plafonului li se poate atribui un Evaluare Unificată de Orbire (UGR) sau Probabilitate de Confort Vizual (VCP) pentru a prezice orbirea de disconfort în aplicațiile interioare. Un UGR maxim de 19 sau un VCP minim de 70 este considerat acceptabil pentru citire, scriere și sarcini pe computer. Când se dorește un nivel mai ridicat de confort vizual, ar trebui selectate corpuri de iluminat cu un UGR de 16 sau un VCP de 80.

Pâlpâie

Pâlpâirea este modularea în amplitudine a luminii care distrage atenția și are o serie de consecințe negative. Atât corpurile de iluminat fluorescente, cât și cele cu LED-uri care sunt operate de surse de alimentare de proastă calitate pot produce la o frecvență dublă a liniei de alimentare (adică, 120 Hz sau 100 Hz). Flicker-ul este în general vizibil la frecvențe mai mari de 70 Hz. Cu toate acestea, pâlpâirea care nu este vizibilă pentru ochiul uman poate încă produce un răspuns al sistemului nervos. Atât pâlpâirea vizibilă, cât și cea imperceptibilă sunt îngrijorătoare. Variind de la o persoană la alta, expunerea la pâlpâirea poate provoca oboseală oculară, stare de rău, greață, performanțe vizuale reduse, atacuri de panică, dureri de cap, migrene, convulsii epileptice și dovezi de agravare a stărilor de autism. În unitățile de învățământ în care copiii sau tinerii stau pentru o perioadă lungă de timp în fiecare zi, ar trebui să se exercite un control strict al pâlpâirii. Procentul de pâlpâire nu ar trebui, de preferință, să depășească 4% la 120 Hz sau 3% la 100 Hz, ceea ce este extrem de sigur pentru toate populațiile. Valoarea maximă permisă 10% la 120 Hz sau 8% la 100 Hz.

Voalarea reflexelor

Reflexiile voalare sunt pete de luminanță ridicată (imagini luminoase ale unei surse de lumină) reflectate de suprafețe speculare, cum ar fi ecranele computerelor sau materialele de citire lucioase. Reflecțiile de acoperire fie de la sursele de lumină primară (văduve sau corpuri de iluminat) fie de la sursele de lumină secundare (reflectate) reduc contrastul unei sarcini și ascunde detaliile. Pentru a vă asigura că sursele de lumină nu creează reflexii speculare sau difuze în ochii unei persoane, aranjați ecranele computerului într-o poziție perpendiculară pe sursa de lumină sau specificați un corp de iluminat cu o distribuție a luminii care are lumină emisă minim la unghiurile cu probleme.

Modelarea fețelor și a obiectelor

Modelarea feței și a obiectelor este o considerație importantă de iluminare în unitățile de învățământ. Jocul de lumini și umbre pe o față poate ajuta comunicarea profesor-elev, făcând buzele mai ușor de citit și gesturile faciale mai ușor de interpretat. Iluminatul poate adăuga formă și adâncime unei scene vizuale, poate dezvălui textura și detaliile obiectelor, poate crea un model de dorit și poate scoate în evidență elementele de interes și interesele vizuale. Iluminarea direcțională puternică poate provoca umbriri profunde nemăgulitoare, în timp ce iluminarea extrem de difuză face ca fețele sau obiectele să pară plate sau neinteresante. Prin urmare, este de dorit un amestec adecvat de iluminare direcțională și difuză.

Iluminat general

Iluminatul general este principala sursă de iluminare în sălile de clasă. Oferă spațiului iluminare generală, servind și ca sursă principală de iluminare a sarcinilor. Iluminatul general în sălile de clasă poate fi realizat prin utilizarea sistemelor de iluminat montate pe tavan cu distribuție directă, indirectă sau combinată direct/indirect. Iluminarea directă oferă lumină neîntreruptă de la corpul de iluminat către un plan de lucru orizontal. Iluminarea indirectă distribuie lumina către un tavan, care, la rândul său, reflectă lumina în jos. Iluminarea directă/indirectă asigură distribuția luminii atât în ​​jos, cât și în sus. Sistemele de iluminare directă sunt eficiente în furnizarea de lumină, dar pot crea umbre dure, reflexii de voal și efecte vizuale nedorite, cum ar fi tavanele întunecate și scoici pe suprafețele superioare a pereților. Cu iluminarea îndreptată către tavan, sistemele de iluminare indirectă distribuie uniform lumina la lumina excesivă în câmpul vizual. Cu toate acestea, iluminarea indirectă face ca un spațiu să pară plictisitor și lipsit de lumini și interese vizuale. Iluminarea directă/indirectă combină beneficiile luminii directe și indirecte pentru a oferi distribuții echilibrate a luminii pentru un confort vizual îmbunătățit, iluminare uniformă pe suprafețele orizontale de lucru și impresii consolidate de spațiu, vigilență și claritate vizuală.

În ciuda preocupării de a produce strălucire și efect de peșteră, iluminatul direct este o alegere aproape universală în sălile de clasă, pur și simplu pentru că majoritatea spațiilor educaționale au o înălțime mică a tavanului. Iluminatul direct este de obicei furnizat sub formă de iluminat încastrat, iluminat încastrabil sau iluminat în suspensie. Corpurile de iluminat direct pot fi proiectate în diferite forme și dimensiuni. În unitățile de învățământ, corpurile de iluminat de uz obișnuit sunt trofere dreptunghiulare concepute pentru instalare în tavane cu grilă și corpuri de iluminat liniare concepute pentru instalații încastrate, montate pe suprafață și încastrat. Trofferele sunt disponibile sub formă de troffere volumetrice, parabolice, difuze/lentile și panouri LED cu iluminare pe margine. Corpurile de iluminat liniare vin în secțiuni de lungime standard, cum ar fi secțiuni de 4, 8 sau 12 picioare, sau într-o configurație de rulare continuă.

Tehnologia iluminatului

În ultimele decenii, iluminarea sălilor de clasă și a altor spații educaționale a fost o provincie aproape exclusivă a tehnologiei de iluminat fluorescent. O lampă fluorescentă folosește electricitatea pentru a excita vaporii de mercur dintr-un tub de sticlă. Vaporii de mercur se descarcă pentru a emite lumină ultravioletă (UV), care apoi determină fluorescerea unui strat de fosfor, producând lumină în spectrul vizibil. Lămpile fluorescente au câștigat o utilizare pe scară largă datorită eficienței luminoase ridicate, distribuției luminoase difuze și duratei de funcționare lungi. Utilizarea lămpilor fluorescente este însă controversată. Lămpile fluorescente au multe dezavantaje, cum ar fi emisia ultravioletă, timpul lung de pornire, interferența radio, fragilitatea ridicată, distorsiunile armonice, intervalul limitat de temperaturi de funcționare și durata de viață redusă datorită comutărilor frecvente. Cu toate acestea, cel mai negativ impact al iluminatului fluorescent este că a scăzut semnificativ calitatea iluminării interioare și a prezentat riscuri pentru sănătate. O concentrare excesivă asupra eficacității luminoase a făcut ca majoritatea corpurilor de iluminat fluorescente să aibă rezultate slabe în reproducerea culorilor și să furnizeze o temperatură a culorii excesiv de ridicată (6000 K - 6500 K) care ar putea avea un efect perturbator asupra ritmului circadian uman și a ridicat îngrijorarea cu privire la pericolul luminii albastre. Deoarece o lampă fluorescentă necesită un balast pentru a regla curentul furnizat prin electrozii lămpii, apare problema pâlpâirii. Când vine vorba de calitatea luminii, iluminatul fluorescent este un început deosebit de prost în istoria iluminatului artificial pentru spațiile interioare.

Iluminarea în stare solidă bazată pe tehnologia cu diode emițătoare de lumină (LED) câștigă rapid popularitate. LED-urile au devenit sursa de lumină predominantă pentru fiecare aplicație de iluminat imaginabilă. Un LED este un dispozitiv semiconductor care convertește energia electrică direct în fotoni. Dispozitivul semiconductor are o joncțiune pn formată din straturi dopate opus dintr-un material semiconductor, cum ar fi nitrura de indiu galiu (InGaN). Când joncțiunea pn este polarizată în direcția înainte, electronii și găurile sunt injectate în regiunea activă și se recombină pentru a genera lumină. Tehnologia LED a abordat multe dintre dezavantajele tehnologiilor convenționale și oferă promisiunea de înaltă eficiență, durată lungă de viață, versatilitate spectrală ridicată, controlabilitate excepțională (pornit/oprit/dim), flexibilitate ridicată în designul optic și rezistență ridicată la șocuri și vibrații. LED-urile produc putere radiantă numai în spectrul vizibil (de obicei de la 400 la 700 nm). Absența radiațiilor ultraviolete (UV) și infraroșii (IR) face ca această tehnologie să fie deosebit de potrivită pentru utilizarea de către persoane cu o sensibilitate specifică sau în situații în care radiațiile optice de la sursele tradiționale de lumină ar prezenta riscuri pentru oameni.

Corpuri de iluminat cu LED

Durata de viață lungă și eficiența energetică ridicată sunt avantajele distinctive ale LED-urilor. Acest lucru duce la o concepție greșită obișnuită conform căreia durata lungă de viață și eficiența luminoasă ridicată a sistemelor de iluminat cu LED-uri sunt desigur. Un corp de iluminat fluorescent utilizează un set de lămpi, de exemplu, liniar T5 (5/8 inch diametru), T8 (1 inch diametru) și T12 (11/2 inch diametru), standardizate în întreaga industrie și între producători cu durate de viață similare. , iesiri luminoase si intretinere a lumenului. Corpul de iluminat servește practic drept cadru de montare pentru lămpi și oferă un control limitat al distribuției luminii. În contrast, un corp de iluminat cu LED este în general un sistem de înaltă inginerie care integrează holistic LED-urile cu subsisteme termice, electrice și optice pentru a oferi un produs acceptabil. Eficacitatea sistemului și durata de funcționare a unui corp de iluminat LED depind în mare măsură de proiectarea și construcția sistemului. Evaluarea de viață a unui corp de iluminat LED se bazează pe prima dată când corpul de iluminat necesită întreținere, ceea ce s-ar datora probabil deprecierii lumenului, schimbarea culorii, defecțiunile sau chiar defecțiunile bruște ale driverelor LED.

LED-urile sunt cea mai eficientă sursă de lumină disponibilă astăzi. Cu toate acestea, mai mult de jumătate din puterea electrică furnizată LED-urilor este convertită în căldură. Spre deosebire de lămpile cu incandescență și cu halogen care radiază căldură din lămpi sub formă de energie infraroșu, căldura generată de LED-uri este prinsă în pachetele de semiconductori și trebuie disipată prin corpul de iluminat în sine. Acumularea de căldură în exces în LED-uri poate accelera procesul de degradare a cipului, fosforului și materialelor de ambalare. S-a demonstrat că temperaturile ridicate ale joncțiunii cauzează multe mecanisme de defecțiune, cum ar fi nuclearea și creșterea dislocațiilor în regiunea activă a diodei, degradarea eficienței cuantice a fosforului și decolorarea carcaselor de încapsulare și din plastic. Prin urmare, managementul termic eficient este crucial pentru funcționarea LED-urilor la durata de viață nominală. Designul termic este cea mai importantă parte a proiectării corpurilor de iluminat. Toate materialele și componentele din calea termică de la matrița semiconductorului prin placa de circuit imprimat (PCB) până la mediul ambiant trebuie să aibă rezistență termică scăzută. Eficacitatea unui proiect termic depinde în esență de capacitatea radiatorului de a disipa căldura prin conducție termică și convecție. Corpurile de iluminat deasupra plafonului, cum ar fi trofferele și pandantivele liniare oferă de obicei un volum suficient pentru a crea o suprafață adecvată care facilitează schimbul de căldură.

Cel mai adesea, punctul de defecțiune sau defecțiune într-un sistem LED este driverul LED. Deoarece LED-urile sunt sensibile chiar și la modificări foarte mici ale curentului și tensiunii, circuitele driverului LED-urilor trebuie configurate pentru a regla ieșirea la un curent constant sub tensiunea de alimentare sau variațiile de sarcină. Funcționarea LED-urilor cu un curent de acționare adecvat este, de asemenea, o parte a managementului termic. Excesul de putere pentru care este evaluat un LED va crește temperatura joncțiunii și va reduce eficiența cuantică internă a LED-urilor. Valorile cheie de performanță ale driverelor se concentrează pe capacitatea lor de a regla puterea unui LED sau a unui șir (sau șiruri) de LED-uri în mod adecvat și eficient, oferind în același timp un factor de putere ridicat și o distorsiune armonică totală (THD) scăzută pe o gamă largă de tensiune de intrare. . Driverul trebuie să ofere, de asemenea, funcții de protecție împotriva suprasarcinii, condițiilor de întrerupere și scurtcircuit, precum și suprimarea tensiunii tranzitorii și protecție inteligentă la supratemperatură. Cu toate acestea, unii producători de iluminat reduc costurile fără încetare prin proiectarea insuficientă a circuitelor driverului. Acest lucru nu numai că face ca fiabilitatea circuitului driverului să fie compromisă, dar face și pâlpâirea o problemă, deoarece driverele cu costuri reduse oferă adesea o suprimare incompletă a ondulației. În general, este inacceptabil ca valoarea de ondulare a curentului de ieșire să depășească ±10 la sută.

Designul optic devine o prioritate ridicată în proiectarea sistemelor LED. Iluminarea uniformă pe o suprafață mare sau un plan de activitate necesită utilizarea unui număr mare de LED-uri de putere medie. Ieșirea de înaltă intensitate a acestor surse de lumină miniaturală face ca atenuarea strălucirii să fie o prioritate. Corpurile de iluminat cu LED-uri au o varietate de caracteristici de distribuție care sunt realizate folosind componente optice, cum ar fi difuzoare, lentile, reflectoare și lambriuri. Stralucirea directă a LED-urilor ar putea fi atenuată prin difuzarea luminozității pe suprafețe mari. Lentilele care încorporează o serie de prisme mici pot reduce luminanța corpului de iluminat la unghiuri de vizualizare aproape de orizontală. Reflecția este o tehnică frecvent utilizată pentru reglarea fluxului luminos de la LED-uri. Trofferele volumetrice sunt un tip de corpuri de iluminat „reflectate direct” care reflectă lumina de pe suprafața interioară a unei carcase încastrate, în timp ce modulele LED care emit lumină în sus sunt ecranate sau ascunse în coșuri metalice susținute cu acril difuz. Panourile cu LED-uri iluminate pe margine injectează lumina într-o placă de ghidare a luminii (LGP) care apoi distribuie lumina uniform către un difuzor prin reflexie internă totală (TIR). Capacitatea de a furniza o iluminare uniformă fără a crea o luminanță excesiv de mare face din aceste corpuri de iluminat încastrate un cal de bătaie în instituțiile de învățământ.

Redarea culorilor

Ca și în cazul iluminatului fluorescent, compromisul dintre calitatea culorii și eficacitatea luminoasă a rămas în era iluminării cu LED-uri. LED-urile albe sunt de obicei LED-uri convertite în fosfor care utilizează lumina cu lungime de undă scurtă emisă de matrițele LED pentru a pompa fosfor (materiale luminiscente). Majoritatea LED-urilor convertite cu fosfor sunt LED-uri cu pompă albastre care convertesc parțial electroluminiscența. Un LED de pompă albastru cu redare ridicată a culorii necesită o porțiune foarte mare de lumină emisă cu lungime de undă scurtă pentru a fi convertită în jos. Acest proces de transformare a luminii pompei în lumină fosfor (fotoluminiscență) implică o cantitate mare de pierderi de energie Stokes. Conversia eficacității luminoase a radiației (LER) de către sensibilitatea ochiului este ineficientă în distribuția spectrală a luminii cu lungime de undă mai mare. Atunci când se combină aceste efecte, eficacitatea luminoasă a LED-urilor cu redare ridicată a culorilor care au un SPD mai uniform răspândit pe tot spectrul vizibil este relativ scăzută decât LED-urile cu redare scăzută a culorilor care sunt suprasaturate în lungimile de undă albastru și verde.

Ca urmare a avansării către iluminarea de înaltă eficiență și reducerea costurilor, majoritatea corpurilor de iluminat cu LED utilizate în instituțiile de învățământ încorporează LED-uri cu un indice de redare a culorilor (CRI) de 80, ceea ce este acceptabil (dar departe de a fi bun). În special, lumina emisă de aceste corpuri de iluminat este deficitară în lungimile de undă care redau culorile saturate. Pentru ca o sală de clasă să aibă o senzație plăcută și pentru ca culorile să pară naturale, sursa de lumină trebuie să fie capabilă să declanșeze răspuns vizual la toate lungimile de undă din spectrul vizibil. Facilitățile de învățământ merită iluminare cu o calitate înaltă a culorii, de exemplu, un CRI de 90. În timp ce LED-urile cu pompă albastră pot fi proiectate pentru a oferi o redare superioară a culorii, LED-urile violete cu pompă au fost dezvoltate special pentru a produce lumină albă cu spectru larg care oferă putere radiantă destul de larg peste tot. spectrul vizibil.

Știința din spatele culorii luminii

Temperatura de culoare corelată (CCT) a unei surse de lumină are scopul de a caracteriza culoarea luminii (de exemplu, caldă sau rece). Lumina albă care prezintă un ton cald are un CCT în intervalul 2700 K până la 3200 K. Lumina albă cu un CCT în intervalul de la 3500 K până la 4100 K este denumită în mod obișnuit ca având un aspect „alb neutru”. Lumina albă cu un CCT peste 4100 K este denumită ca având un aspect „alb rece”. Nu toată lumina albă este egală, indiferent dacă aspectul luminii albe este caldă sau rece, nu numai că ne afectează vizual percepția și ne influențează emoțional starea de spirit, dar are și efecte asupra unei game de răspunsuri neuroendocrine și neurocomportamentale. În general, albul mai rece corespunde unui procent relativ ridicat de lumină albastră în spectru, iar albul cald indică o componentă albastră scăzută în spectru.

Cercetările au determinat că lumina albastră poate stimula fotoreceptorii celulelor ganglionare retiniene intrinsec fotosensibile (ipRGC) din stratul de celule ganglionare al retinei. IPRGC-urile transduc lumina în semnale neuronale pentru ceasul biologic. Ceasul biologic situat în nucleii suprachiasmatici (SCN) reglează apoi temperatura corpului și eliberează hormoni endocrini, precum melatonina și cortizolul. O doză suficient de mare de lumină albastră bioactivă va declanșa ceasul biologic principal pentru a programa corpul uman pentru modul de zi. S-a descoperit că expunerea la radiații albastre stimulează producția de hormoni precum cortizolul pentru răspunsul la stres și vigilență; serotonina pentru controlul impulsurilor și pofta de carbohidrați; și dopamină pentru plăcere, vigilență și coordonare musculară. În timp ce simulează un răspuns fiziologic în timpul zilei, expunerea la lumina albastră bioactivă are ca rezultat, de asemenea, suprimarea melatoninei, hormonul care favorizează somnul. Deoarece susține concentrarea, vigilența și performanța, lumina albă strălucitoare cu componente albastre mari este, prin urmare, folosită adesea în timpul orelor de învățare.

În mod obișnuit, lumina albă rece cu un CCT în jur de 4100 K este aleasă pentru iluminatul de zi în spațiile educaționale. CCT maxim pentru iluminarea interioară în general nu trebuie să depășească 5400 K, care este temperatura aparentă de culoare a luminii solare care strălucește direct deasupra capului. Cu toate acestea, introducerea luminii fluorescente a însoțit o creștere bruscă a temperaturilor de culoare pentru iluminatul interior. Sursele de lumină care produc lumină albă cu lungimi de undă acumulate la capătul albastru al spectrului au cea mai mare eficacitate luminoasă datorită fotoluminiscenței minime implicate și sensibilității ochilor ridicate peste această bandă spectrală. Acest lucru face ca CCT din gama 6000 K până la 6500 K o alegere comună pentru iluminatul educațional. Cu toate acestea, radiația optică cu un CCT atât de ridicat pare dur și adesea provoacă distorsiuni de culoare din cauza lungimii de undă lipsă pentru redarea culorilor saturate. Cel mai important, expunerea la radiații albastre la o doză extrem de mare pe tot parcursul zilei poate suprasolicita corpul uman și îngreunează menținerea ritmurilor circadiene netede.

De obicei, studenții continuă să primească radiații albastre de mare intensitate în timpul orelor de antrenament nocturn, ceea ce are ca rezultat o suprimare necorespunzătoare a melatoninei seara. Eliberarea de melatonina noaptea de la 21:00 la 7:30 este un mecanism de protecție vital care sprijină regenerarea esențială și suprimă dezvoltarea celulelor canceroase din corpul nostru. Seara, cu cel puțin două ore înainte de culcare, trebuie evitate CCT ridicate și iluminarea de mare intensitate. Nivelurile modeste de lumină albă caldă, definite ca 60 de lux, sunt suficiente pentru sarcini vizuale minore fără perturbări circadiene.

Iluminare albă reglabilă

Efectele luminii asupra sănătății umane, bunăstării și performanței au determinat industria de iluminat să dezvolte o soluție care poate evoca răspunsuri biologice umane particulare pentru concentrare, vigilență și performanță îmbunătățite, susținând în același timp un ritm circadian favorabil. Iluminarea albă reglabilă permite modularea temperaturii de culoare a luminii albe, cu intensitatea luminoasă controlată independent. Această tehnologie permite furnizarea unei scheme dinamice de iluminare pe tot parcursul zilei și permite adaptarea iluminatului la nevoile diferitelor grupuri țintă. Iluminatul alb reglabil bazat pe tehnologia LED este forța motrice din spatele implementării accelerate a iluminatului centrat pe om (HCL). Iluminarea centrată pe om este concepută pentru a întări ritmul circadian al corpului și ciclul natural al funcțiilor biologice. Oferă un control conștient al proceselor hormonale și al mediului de învățare printr-un design holistic al efectelor vizuale, biologice și emoționale ale luminii. Cantitatea și spectrul de iluminare interioară pot fi reglate pentru a reflecta caracteristicile luminii naturale pe parcursul zilei.

Siguranța fotobiologică

Experții în fotolii au făcut tam-tam cu privire la pericolul de lumină albastră al iluminatului cu LED-uri. Ei susțin că LED-urile cu pompă albastră conțin porțiuni mai mari de lungimi de undă albastre și, prin urmare, au un potențial mai mare decât alte tipuri de surse de lumină de a prezenta un risc pentru lumina albastră. Pericolul luminii albastre este o leziune retiniană indusă fotochimic cauzată de expunerea la radiații la lungimi de undă, în principal între 400 nm și 500 nm. Doar pentru că LED-urile albe utilizează emițători albaștri pentru a pompa convertizoarele de fosfor și poate exista un vârf albastru distinct în SPD-urile lor, nu înseamnă neapărat că LED-urile au un potențial mai mare de a provoca leziuni fotochimice ale retinei. Lumina albă de diferite apariții de culoare este practic rezultatul diferitelor combinații de lungimi de undă lungi și scurte. Există o corelație puternică între CCT și conținutul de lumină albastră, indiferent de ce lumina albă este emisă. Funcția de ponderare a pericolului luminii albastre se extinde pe o gamă de lungimi de undă. Este important să se ia în considerare gama de radiații periculoase, mai degrabă decât orice vârf local. Cantitatea totală de lungimi de undă albastre din compoziția spectrală a luminii emise de LED-uri este în general aceeași cu lumina emisă de orice altă sursă de lumină la aceeași temperatură de culoare.

Pentru a reitera: LED-urile nu sunt fundamental diferite de sursele de lumină care folosesc tehnologii tradiționale când vine vorba de siguranță fotobiologică. Ceea ce ar trebui reproșat este utilizarea unui CCT extrem de ridicat în iluminatul interior. Lumina albă cu un CCT peste 6000 K conține o cantitate semnificativă de lumină albastră și este mai probabil să provoace o deteriorare fotochimică a retinei decât lumina albă emisă de sursele de lumină CCT scăzute. Iluminarea de prag pentru clasificarea grupului de risc ca RG2 sau mai mare este de 1000 lux pentru o sursă de lumină cu un CCT de 6000 K, 1600 lux pentru o sursă de lumină cu un CCT de 4000 K și 3200 lux pentru o sursă de lumină cu un CCT de 2700 K. Cu toate acestea, o clasificare a pericolului de lumină albastră a grupurilor de risc 2 și 3 este foarte puțin probabilă pentru toate tipurile de surse de lumină albă, pur și simplu deoarece iluminarea maximă pentru aplicații educaționale depășește rar 300 de lux. Important este că un produs trebuie să depășească, de asemenea, pragul pentru ca condițiile de luminanță să fie considerate periculoase (10 mcd/k2 la 6000K, 16 mcd/k2 la 4000 K, 30 mcd/k2 la 2700 K pentru grupul de risc 2). Chiar și atunci când există pericol din grupul de risc 2 sau 3, reacțiile de aversiune ale oamenilor vor atenua pericolul, astfel încât pericolul luminii albastre nu este de ce să-și facă griji oamenii.

Tag-uri populare: Design de iluminat pentru clasă Corpuri de iluminat LED pentru școli și facilități educaționale, China, furnizori, producători, fabrică, cumpărare, preț, cel mai bun, ieftin, de vânzare, în stoc, probă gratuită