Tantermi világítástervezés LED-es világítótestek iskolákba és oktatási létesítményekbe

A világítás szerepe az ismeretszerzésben és a tanulás folyamatában alapvető. Lehetővé teszi a tantárgyak fizikai jellemzőinek vizuális feltárását, valamint a fogalmak felfedezését írott és grafikus papíron, számítógépen és vetítésen. A világítás a hallgatás, a verbális kommunikáció, a szociális készségek fejlesztése és a helyzetek megértése terén is teret ad. A tervezés kritikus elemeként, amely nagyban befolyásolja, hogy a tér mennyire felel meg a diákok és az oktatók igényeinek, az osztálytermi világításnak támogatnia kell az egészséget, a jó közérzetet és a teljesítményt azáltal, hogy kényelmes, vonzó környezetet biztosít a diákok és az oktatók számára. Az utasok elégedettségének fokozásán és a megvilágított téren belüli oktatási élmény támogatásán túlmenően az iskolák és az oktatási létesítmények világítását a szigorúbb kódkorlátok között kell biztosítani.

A tanulási környezet

Az oktatási létesítmények az általános (általános) iskoláktól, középiskoláktól, középiskoláktól az egyetemekig és főiskolákig terjednek. Noha ezeknek a létesítményeknek különböző típusú terei vannak, mindegyikben az a közös, hogy a tanulási és tanulási tevékenységek többsége az osztálytermekben zajlik. Egy általános rendeltetésű tanterem alapterülete legalább 32 négyzetméter, és 20-75 tanuló befogadására alkalmas. Egy tipikus tanterem téglalap alaprajzú, amely jobb rálátást tesz lehetővé, mint egy négyzet alakú alaprajz. Az oktatóteret az ablakokkal párhuzamos látóterekkel alakították ki, amelyek nappali fényt (tetőablak) engednek be a térbe, érzékszervi stimulációt és vizuális kapcsolatot biztosítanak a külvilággal. Az olyan vezérlőeszközöket, mint az árnyékolók vagy a redőnyök, a külső fénysűrűség csökkentésére használják, hogy azok egyensúlyban legyenek a belső fénysűrűséggel, vagy kizárják a nappali fényt, amikor nincs rá szükség. Az ablakokon keresztül a nappali fényt használó oldalsó világítás általános megvilágítást biztosít az iskolai nap nagy részében. A mesterséges világítás azonban kulcsszerepet játszik, ha kiegyensúlyozott, konzisztens és szabályozható vizuális környezetre van szükség.

Az osztályterem elrendezése általában tanulói és oktatói zónára oszlik. A tanulói zóna mindig általános világítást igényel, míg az oktatói zóna kiegészítő világítást igényel, hogy függőleges megvilágítást adjon a tantáblákra, és jól modellezze az oktató emberi tulajdonságait. A legelterjedtebb oktatási eszköz az osztálytermekben a tanítási táblák, amelyek sötétszürke és zöld táblákat (táblákat) és szárazon törölhető táblákat, például táblákat és szürke táblákat tartalmaznak. A vetített média bemutatására szolgáló videoképernyőket gyakran használják számítógépes oktatáshoz. Ehhez minimálisra kell csökkenteni a vetítővászon megvilágítását, miközben elegendő környezeti fényt kell biztosítani a tanulói zóna felett a jegyzeteléshez. Az osztályterem olyan számítógépes környezet lehet, ahol a videomegjelenítő terminálok (VDT) képernyő-visszaverődésének minimalizálása lesz az elsődleges szempont. A képernyő olvashatóságát csökkenthetik a lámpatestek, ablakok és a környező nagy fényerejű felületek által előállított visszaverődő képek.

Világítás tervezési szempontok

Az osztálytermi világítás akkor tekinthető jó minőségűnek, ha lehetővé teszi a tanulók és az oktatók számára a vizuális feladatok pontos és kényelmes elvégzését. A világítástervezés alapja az emberi igények, az építészet, valamint a gazdaság és a környezet integrálása. Az osztálytermi világítás elsődleges célja az olyan emberi igények kielégítése, mint a láthatóság, a feladatvégzés, a vizuális kényelem, a társadalmi kommunikáció, az egészség, a biztonság és a jólét. Ezeket a különféle emberi szükségleteket megfelelően egyensúlyban kell tartani, hogy ösztönző tanulási környezetet alakítsunk ki, miközben figyelembe kell venni a gazdasági, környezeti és építészeti szempontokat is. A minőségi világítás elérése többet jelent, mint megfelelő megvilágítás biztosítása az adott feladat láthatóvá tételéhez. Számos tényező befolyásolja az emberek azon képességét, hogy lássák és végrehajtsák a feladatokat, ezek közül a hét legfontosabb a tükröződés, a megvilágítás egyenletessége, a fénysűrűség kontrasztja, a villogás, a színek megjelenése, az arcok és tárgyak modellezése, valamint a tükröződések elfátyolozása.

A megvilágítás egyenletessége

A megvilágítás a felületre eső fény mennyisége. A leggyakoribb feladatok és alkalmazások az osztálytermekben 150 lx és 250 lx közötti asztali megvilágítást igényelnek. Az egységes vízszintes megvilágítás a tanulói zónában kiküszöböli az árnyékokat, amelyek befolyásolják a feladatok láthatóságát, és rugalmasságot tesz lehetővé a helykihasználásban a feladathelyek áthelyezése során. Az osztálytermekben, különösen az oktatói zónában, a függőleges megvilágítás és a vízszintes és függőleges közötti más síkok megvilágítása is nagyon fontos. A minimális megvilágítás és az átlagos megvilágítás aránya a feladatfelületen, pl. a vízszintes megvilágítás az asztali számítógépeken és a függőleges megvilágítás az oktatótáblákon nem lehet alacsonyabb 1:1,4-nél.

Fényerő kontraszt

A fényerősség egy felületről vagy pontról érkező fény mennyisége. Ez a felületi megvilágítás és a felületi reflexió függvénye, ami azt jelenti, hogy a fénysűrűség növelhető a feladatfelületre jutó fény mennyiségének növelésével vagy a felület visszaverő képességének növelésével. A krétanyomok elfogadható kontrasztjának fenntartásához a tábla visszaverő képességét 5–20 százalék között kell tartani. Összehasonlításképpen: egy táblának 70 százalékos visszaverődésre van szüksége ahhoz, hogy a figyelem középpontjába kerüljön. A kényelmes fénysűrűség-egyensúly elérése érdekében a munkafelületek (asztali számítógépek) visszaverődésének a 25-40 százalékos tartományba kell esnie. A falak és a mennyezetek általában világos színű matt felülettel készülnek. Fényvisszaverődéseket hoznak létre, amelyek biztosítják a fény hatékony felhasználását a jobb vízszintes és függőleges megvilágítás érdekében, miközben minimalizálják a visszavert tükröződést. Az emberi szem a fényerőre reagál, nem a megvilágításra. A fényerő az, ami a fényesség érzéséhez vezet. A részletek megtekintésének képességét erősen befolyásolja egy tárgy fényereje és közvetlen háttere közötti kapcsolat. A feladat részletei és háttere közötti megfelelő kontraszt vizuális érdeklődést kelthet, és vizuális jelzéseket adhat. A túl nagy fénysűrűség-ingadozások azonban alkalmazkodási nehézségeket és vizuális kényelmetlenséget okoznak. A feladat és a közvetlen környezet fénysűrűségi arányának felső határa 3:1 (sötétebb környezet) vagy 1:3 (világosabb környezet).

Színes megjelenés

A szín a világítás kritikus eleme. Vizuális, érzelmi és biológiai hatások szempontjából szerves kapcsolatban áll a fénnyel. Az, hogy a fény milyen mértékben befolyásolja a vizuális teljesítményt, a hangulatot, a légkört, az egészséget és a jólétet, a fényforrás által kibocsátott fény spektrális teljesítményeloszlásától (SPD) függ. Egy fényforrás a színhőmérsékletével és a színvisszaadási teljesítményével jellemezhető, amelyeket az SPD határoz meg. A nem önvilágító tárgyak színmegjelenése a fényforrás SPD-je és az objektumok spektrális reflexiós függvénye közötti kölcsönhatás eredménye. Egyes osztálytermekben olyan világításra lehet szükség, amely pontosan adja vissza a színeket. A színvisszaadás csak a világítás egyik aspektusa. Sokkal fontosabb, hogy megvizsgáljuk a fény spektrális teljesítményeloszlását, és intuitív módon megértsük, hogy a fény színe hogyan befolyásolja a viselkedést, az elégedettséget, a pszichológiai reakciókat és az egészséget. A fényforrások színe – akár „meleg”, akár „hideg” megjelenésű – óriási hatással van az emberi egészségre, a termelékenységre és a jólétre.

Ragyogás

Vakítás akkor fordul elő, ha a fénysűrűség vagy a fénysűrűség aránya túlzottan magasabb, mint az a fényerő vagy fényerősség arány, amelyhez a szem alkalmazkodik. A tükröződés következményei közé tartozik a fogyatékosság (a láthatóság és a vizuális teljesítmény csökkenése) és a kényelmetlenség (kellemetlen fényerejű érzés, amely nem feltétlenül zavarja a vizuális teljesítményt vagy láthatóságot). A káprázást okozhatja a fényforrásból közvetlenül a szemet érő fény (közvetlen káprázás), vagy a fényvisszaverő felületről származó nagy fénysűrűségű visszaverődések (visszavert tükröződés). A mennyezeti lámpatestekhez Unified Glare Rating (UGR) vagy Vizuális Komfort Valószínűség (VCP) rendelhető a kényelmetlen tükröződés előrejelzése érdekében a belső alkalmazásokban. A legfeljebb 19 UGR vagy a minimális VCP 70 elfogadható olvasási, írási és számítógépes feladatokhoz. Ha magasabb szintű vizuális komfortra van szükség, akkor 16-os UGR-vel vagy 80-as VCP-vel rendelkező lámpatesteket kell választani.

Vibrálás

A villogás a fény amplitúdómodulációja, amely elvonja a figyelmet, és számos negatív következménnyel jár. Mind a fénycsöves, mind a LED-es lámpatestek, amelyeket rossz minőségű tápegységekkel üzemeltetnek, kétszer akkora elektromos frekvencián (azaz 120 Hz-en vagy 100 Hz-en) képesek termelni. A vibrálás általában 70 Hz-nél magasabb frekvenciákon észlelhető. Az emberi szem számára nem észrevehető villogás azonban idegrendszeri reakciót válthat ki. Mind a látható, mind az észrevehetetlen villogás aggodalomra ad okot. Személyenként változó, a villogásnak való kitettség szemfájdalmat, rossz közérzetet, hányingert, csökkent látási teljesítményt, pánikrohamokat, fejfájást, migrént, epilepsziás rohamokat és súlyosbodó autista állapotokat okozhat. Azokban az oktatási létesítményekben, ahol gyermekek vagy fiatalok naponta hosszabb ideig tartózkodnak, szigorúan kell ellenőrizni a villogást. A százalékos villogás lehetőleg ne haladja meg a 4 százalékot 120 Hz-en vagy a 3 százalékot 100 Hz-en, ami rendkívül biztonságos minden populáció számára. A megengedett maximális érték 10 százalék 120 Hz-en vagy 8 százalék 100 Hz-en.

Fátyolos tükröződések

A fátyol-visszaverődések nagy fénysűrűségű foltok (egy fényforrás fényes képei), amelyeket tükröződő felületek, például számítógép-képernyők vagy fényes olvasóanyagok tükröznek vissza. Az elsődleges fényforrások (özvegyek vagy lámpatestek) vagy a másodlagos (visszavert) fényforrások fátyolos visszaverődései csökkentik a feladat kontrasztját, és elfedik a részleteket. Annak érdekében, hogy a fényforrások ne okozzanak tükör- vagy szórt visszaverődést a szemében, helyezze el a számítógép képernyőit a fényforrásra merőlegesen, vagy adjon meg egy olyan lámpatestet, amelynek fényeloszlása ​​a problémás szögekben minimális fényt bocsát ki.

Arcok és tárgyak modellezése

Az arc- és tárgymodellezés fontos megvilágítási szempont az oktatási intézményekben. A fény és az árnyék kölcsönhatása az arcon elősegítheti a tanár-diák kommunikációt azáltal, hogy könnyebben olvashatóvá teszi az ajkakat, és könnyebben értelmezhetővé teszi az arcmozdulatokat. A világítás formát és mélységet adhat a vizuális jelenethez, felfedheti a tárgyak textúráját és részleteit, kívánatos mintát hozhat létre, valamint kiemelheti a kiemeléseket és a vizuális érdeklődéseket. Az erős irányított megvilágítás nem hízelgő mély árnyékolást okozhat, míg a rendkívül szórt megvilágítás laposnak vagy érdektelennek varázsolja az arcokat vagy tárgyakat. Ezért kívánatos az irányított és szórt világítás megfelelő keveréke.

Általános világítás

Az általános világítás a fő fényforrás az osztálytermekben. Ez biztosítja a tér általános megvilágítását, miközben a feladat világításának elsődleges forrásaként is szolgál. Az osztálytermek általános világítása mennyezetre szerelt világítási rendszerekkel valósítható meg közvetlen, közvetett vagy kombinált közvetlen/közvetett elosztással. A közvetlen világítás zavartalan fényt juttat a lámpatestből a vízszintes feladatsíkra. A közvetett világítás a fényt a mennyezet felé osztja el, ami viszont lefelé veri vissza a fényt. A közvetlen/közvetett világítás lefelé és felfelé egyaránt fényeloszlást biztosít. A közvetlen világítási rendszerek hatékonyan sugározzák a fényt, de durva árnyékokat, fátyolos tükröződéseket és nemkívánatos vizuális hatásokat, például sötét mennyezetet és kagylókat hozhatnak létre a felső falfelületeken. A mennyezetre irányított megvilágításnál a közvetett világítási rendszerek egyenletesen osztják el a fényt a látómezőben a túlzott fényerővel. A közvetett világítás azonban unalmassá és üressé teszi a teret a kiemelésektől és a vizuális érdeklődéstől. A közvetlen/közvetett világítás egyesíti a közvetlen és közvetett világítás előnyeit, hogy kiegyensúlyozott fényeloszlást biztosítson a jobb vizuális komfort, egyenletes megvilágítás a vízszintes munkafelületeken, valamint a tér, az éberség és a vizuális tisztaság megerősített benyomásai.

A csillogás és a barlanghatás okozta aggodalom ellenére a közvetlen világítás szinte univerzális választás az osztálytermekben, pusztán azért, mert a legtöbb oktatási helyiség belmagassága alacsony. A közvetlen világítás jellemzően süllyesztett világítás, süllyesztett világítás vagy függesztő világítás formájában történik. A közvetlen világítótestek többféle formában és méretben készülhetnek. Az oktatási létesítményekben az általánosan használt világítótestek téglalap alakú lámpatestek, amelyeket rácsos mennyezetbe szereltek be, és lineáris világítótestek, amelyeket süllyesztett, felületre szerelhető és süllyesztett szerelvényekhez terveztek. A trofferek volumetrikus trofferek, parabolikus trofferek, diffúz/lencsés trofferek és élvilágító LED panelek formájában kaphatók. A lineáris lámpatestek szabványos hosszúságú szakaszokban, például 4, 8 vagy 12 láb hosszúságú szakaszokban, vagy folyamatos futású konfigurációban kaphatók.

Világítástechnika

Az elmúlt évtizedekben a tantermek és egyéb oktatási terek világítása a fluoreszkáló világítástechnika szinte kizárólagos tartománya volt. A fluoreszkáló lámpa elektromosságot használ a higanygőzök gerjesztésére az üvegcsőben. A higanygőz kisülve ultraibolya (UV) fényt bocsát ki, amely foszforbevonatot fluoreszkál, fényt hozva létre a látható spektrumban. A fénycsövek széles körben elterjedtek nagy fényhatékonyságuk, szórt fényeloszlásuk és hosszú élettartamuk miatt. A fénycsövek használata azonban ellentmondásos. A fénycsöveknek számos hátránya van, mint például az ultraibolya sugárzás, a hosszú indítási idő, a rádióinterferencia, a nagy törékenység, a harmonikus torzítások, az üzemi hőmérséklet korlátozott tartománya és a gyakori kapcsolás miatti csökkent élettartam. Mindazonáltal a fluoreszkáló világítás legnegatívabb hatása az, hogy jelentősen rontotta a belső világítás minőségét, és egészségügyi kockázatokat is jelentett. A fényhatékonyságra való túlzott összpontosítás miatt a fluoreszkáló világítótestek többsége rosszul teljesített a színvisszaadásban, és túl magas színhőmérsékletet (6000 K - 6500 K) bocsátott ki, ami zavaró hatással lehet az emberi cirkadián ritmusra és felvetette a kék fény veszélyével kapcsolatos aggodalmat. Mivel a fénycsövekhez előtétre van szükség a lámpa elektródáin keresztül leadott áram szabályozásához, felmerül a villogás problémája. Ami a fényminőséget illeti, a fluoreszkáló világítás különösen rossz kezdet a belső terek mesterséges megvilágításának történetében.

A fénykibocsátó dióda (LED) technológián alapuló szilárdtest-világítás rohamosan népszerűvé válik. A LED-ek minden elképzelhető világítási alkalmazás domináns fényforrásává váltak. A LED egy félvezető eszköz, amely az elektromos energiát közvetlenül fotonokká alakítja. A félvezető eszköz egy pn átmenettel rendelkezik, amelyet egy félvezető anyag, például indium-gallium-nitrid (InGaN) egymással ellentétes adalékrétegei alkotnak. Ha a pn átmenet előrefelé van előfeszítve, az elektronok és a lyukak injektálódnak az aktív tartományba, és újra kombinálódnak, hogy fényt generáljanak. A LED-technológia a hagyományos technológiák számos hátrányát kiküszöböli, és nagy hatékonyságot, hosszú élettartamot, nagy spektrális sokoldalúságot, kivételes szabályozhatóságot (be/ki/dim), nagyfokú rugalmasságot az optikai tervezésben, valamint nagy ütés- és rezgésállóságot ígér. A LED-ek csak a látható spektrumban (általában 400-700 nm) adnak ki sugárzási energiát. Az ultraibolya (UV) és infravörös (IR) sugárzás hiánya ezt a technológiát különösen alkalmassá teszi bizonyos érzékenységű emberek számára, vagy olyan helyzetekben, ahol a hagyományos fényforrásokból származó optikai sugárzás veszélyt jelentene az emberre.

LED világítótestek

A LED-ek jellemző előnyei a hosszú élettartam és a magas energiahatékonyság. Ez ahhoz a közkeletű tévhithez vezet, hogy a LED-es világítási rendszerek hosszú élettartama és nagy fényhatékonysága magától értetődő. A fluoreszkáló lámpatestek egy sor lámpát használnak, például a lineáris T5-öt (5/8 hüvelyk átmérőjű), T8-at (1 hüvelyk átmérőjű) és a T12-t (11/2 hüvelyk átmérőjű), szabványosítva az iparágban és a hasonló élettartamú gyártóknál. , fényteljesítmény és lumenfenntartás. A lámpatest alapvetően a lámpák szerelőkereteként szolgál, és korlátozottan szabályozza a fényeloszlást. Ezzel szemben a LED-es lámpatestek általában egy magasan megtervezett rendszer, amely holisztikusan integrálja a LED-eket termikus, elektromos és optikai alrendszerekkel, hogy elfogadható terméket biztosítson. A LED-es lámpatestek rendszerhatékonysága és élettartama nagymértékben függ a rendszer tervezésétől és felépítésétől. A LED-es lámpatestek élettartama azon alapul, hogy a lámpatest első alkalommal igényel karbantartást, ami valószínűleg a lumen elhasználódása, a színeltolódás, a meghibásodás vagy akár a LED-meghajtók hirtelen meghibásodása miatt következhet be.

A LED-ek a ma elérhető leghatékonyabb fényforrások. Ennek ellenére a LED-ekre táplált elektromos energia több mint fele hővé alakul. Ellentétben az izzólámpákkal és a halogénlámpákkal, amelyek infravörös energia formájában hőt sugároznak ki a lámpákból, a LED-ek által termelt hő a félvezető-csomagokon belül marad, és magán a lámpatesten keresztül kell eloszlatnia. A LED-ekben felhalmozódó túlzott hő felgyorsíthatja a chip, a foszfor és a csomagolóanyagok lebomlási folyamatát. Kimutatták, hogy a megnövekedett csomóponti hőmérséklet számos meghibásodási mechanizmust okoz, mint például a dióda aktív tartományában a gócképződés és a diszlokációk növekedése, a foszfor kvantumhatékonyságának romlása, valamint a tokozás és a műanyag házak elszíneződése. Ezért a hatékony hőkezelés kulcsfontosságú a LED-ek névleges élettartamának eléréséhez. A hőtechnika a lámpatestek tervezésének legfontosabb része. A félvezető szerszámtól a nyomtatott áramköri kártyán (PCB) keresztül a környezeti környezet felé vezető termikus úton minden anyagnak és alkatrésznek alacsony hőellenállással kell rendelkeznie. A termikus tervezés hatékonysága alapvetően attól függ, hogy a hűtőborda képes-e a hőt hővezetésen és konvekción keresztül elvezetni. A felső lámpatestek, például a trofferek és a lineáris függesztékek általában elegendő térfogatot biztosítanak a megfelelő felület kialakításához, amely megkönnyíti a hőcserét.

Leggyakrabban a LED-rendszer meghibásodásának vagy hibás működésének pontja a LED-illesztőprogram. Mivel a LED-ek még nagyon kis áram- és feszültségváltozásokra is érzékenyek, a LED-meghajtó áramköröket úgy kell konfigurálni, hogy a kimenetet állandó áramerősséggel szabályozzák a tápfeszültség vagy a terhelés változásai mellett. A LED-ek megfelelő áramerősséggel történő működtetése is a hőkezelés része. A LED-ek besorolásának túlhajtása növeli a csatlakozási hőmérsékletet és csökkenti a LED-ek belső kvantumhatékonyságát. A meghajtók kulcsfontosságú teljesítménymutatói arra összpontosítanak, hogy képesek-e megfelelően és hatékonyan szabályozni a LED-ek vagy LED-sorok teljesítményét, miközben nagy teljesítménytényezőt és alacsony összharmonikus torzítást (THD) biztosítanak széles bemeneti feszültségtartományban. . A vezetőnek védelmi funkciókat is biztosítania kell a túlterhelés, a szakadás és a rövidzárlat ellen, valamint tranziens feszültségcsökkentést és intelligens túlmelegedés elleni védelmet. Egyes világítástechnikai gyártók azonban könyörtelenül csökkentik költségeiket a meghajtó áramkörök alultervezésével. Ez nemcsak az illesztőprogram-áramkör megbízhatóságát veszélyezteti, hanem a villogást is problémássá teszi, mivel az alacsony költségű meghajtók gyakran hiányos hullámzást biztosítanak. Általában elfogadhatatlan, hogy a kimeneti áram hullámossága meghaladja a ±10 százalékot.

Az optikai tervezés kiemelt prioritássá válik a LED-rendszerek tervezésében. Az egyenletes megvilágítás nagy területen vagy feladatsíkon nagyszámú közepes teljesítményű LED használatát teszi szükségessé. Ezeknek a miniatűr fényforrásoknak a nagy intenzitású kibocsátása a tükröződés-csökkentést elsőbbséget élvezi. A LED-es lámpatestek különféle elosztási jellemzőkkel rendelkeznek, amelyeket optikai alkatrészek, például diffúzorok, lencsék, reflektorok és lamellák segítségével érnek el. A LED-ek közvetlen tükröződése mérsékelhető a fényerő nagy felületekre való szétszórásával. A kis prizmákat tartalmazó lencsék csökkenthetik a lámpatest fénysűrűségét vízszintes közeli látószögeknél. A tükrözés egy általánosan használt technika a LED-ek fényáramának szabályozására. A volumetrikus trofferek egyfajta "visszaverődő direkt" lámpatestek, amelyek a süllyesztett ház belső felületéről verik vissza a fényt, míg a felfelé fényt kibocsátó LED-modulokat diffúz akrillal alátámasztott fémkosarakban árnyékolják vagy takarják. A széleken megvilágított LED panellámpák fényt fecskendeznek be egy fényvezető lemezbe (LGP), amely a teljes belső visszaverődés (TIR) ​​révén egyenletesen osztja el a fényt a diffúzor felé. Az a képesség, hogy egyenletes megvilágítást biztosítanak anélkül, hogy túlzottan magas fénysűrűséget hoznának létre, ezeket a süllyesztett lámpatesteket az oktatási létesítmények igáslovasává teszik.

Színvisszaadás

A fluoreszkáló világításhoz hasonlóan a színminőség és a fényhatásosság közötti kompromisszum a LED-es világítás korszakában maradt. A fehér LED-ek általában foszforral átalakított LED-ek, amelyek a LED diódákból kibocsátott rövid hullámhosszú fényt használják foszforok (lumineszcens anyagok) pumpálására. A legtöbb foszforral átalakított LED kék pumpás LED, amely részben átalakítja az elektrolumineszcenciát. A nagy színvisszaadású kék pumpás LED-hez a kibocsátott rövid hullámhosszú fény nagyon nagy részét kell lefelé alakítani. Ez a folyamat, amely során a szivattyú fényét foszfor fénnyel alakítják át (fotolumineszcencia), nagy mennyiségű Stokes-energiaveszteséggel jár. A sugárzás fényhatékonyságának (LER) átalakítása a szem érzékenységével nem hatékony a hosszabb hullámhosszú fény spektrális eloszlása ​​esetén. Ha ezeket a hatásokat kombináljuk, a nagy színvisszaadású LED-ek fényhatékonysága, amelyek SPD-je egyenletesebben oszlik el a látható spektrumban, viszonylag alacsony, mint az alacsony színvisszaadású LED-eké, amelyek túltelítettek a kék és zöld hullámhosszon.

A nagy hatékonyságú világítás felé való elmozdulás és a költségek csökkentése következtében az oktatási intézményekben használt legtöbb LED-es lámpatest 80-as színvisszaadási indexű (CRI) LED-eket tartalmaz, ami elfogadható (de messze nem jó). Különösen az ezekből a lámpatestekből kibocsátott fény hullámhossza hiányos, amely telített színeket ad vissza. Ahhoz, hogy az osztályterem kellemes hangulatú legyen, és a színek természetesnek tűnjenek, a fényforrásnak képesnek kell lennie arra, hogy vizuális választ váltson ki a látható spektrum összes hullámhosszára. Az oktatási létesítmények megérdemlik a kiváló színminőségű világítást, például a 90-es CRI-t. Míg a kék pumpás LED-eket úgy lehet megtervezni, hogy kiváló színvisszaadást biztosítsanak, a lila pumpás LED-eket kifejezetten arra fejlesztették ki, hogy széles spektrumú fehér fényt állítsanak elő, amely meglehetősen széles sugárzási teljesítményt biztosít. a látható spektrum.

A tudomány a fény színe mögött

A fényforrás korrelált színhőmérséklete (CCT) a fény színének (pl. meleg vagy hideg) jellemzésére szolgál. A meleg tónusú fehér fény CCT-je 2700 K és 3200 K között van. A 3500 K és 4100 K közötti CCT-vel rendelkező fehér fényt általában "semleges fehér" megjelenésűnek nevezik. A 4100 K feletti CCT-vel rendelkező fehér fényt "hűvös fehér" megjelenésűnek nevezik. Nem minden fehér fény egyenlő, az, hogy a fehér fény meleg vagy hideg, nemcsak vizuálisan befolyásolja észlelésünket és érzelmileg befolyásolja hangulatunkat, hanem számos neuroendokrin és neuroviselkedési reakcióra is hatással van. Általában a hidegebb fehér a kék fény viszonylag nagy százalékának felel meg a spektrumban, a meleg fehér pedig alacsony kék komponenst jelez a spektrumban.

A kutatások megállapították, hogy a kék fény stimulálhatja a retina ganglionsejtrétegében található, belsőleg fényérzékeny retina ganglionsejt (ipRGC) fotoreceptorokat. Az ipRGC-k a fényt neurális jelekké alakítják át a biológiai óra számára. A szuprachiasmatikus magokban (SCN) található biológiai óra szabályozza a testhőmérsékletet, és endokrin hormonokat, például melatonint és kortizolt szabadít fel. A kellően nagy dózisú bioaktív kék fény elindítja a fő biológiai órát, hogy beprogramozza az emberi testet nappali üzemmódra. Felfedezték, hogy a kék sugárzásnak való kitettség stimulálja a hormonok, például a kortizol termelését a stresszre adott válasz és az éberség érdekében; szerotonin az impulzusok szabályozására és a szénhidrát utáni sóvárgásra; dopamin pedig az örömért, az éberségért és az izomkoordinációért. Miközben a nappali fiziológiai választ szimulál, a bioaktív kék fénynek való kitettség az alvást elősegítő melatonin hormon elnyomását is eredményezi. Mivel támogatja a koncentrációt, az éberséget és a teljesítményt, az erős fehér fényt magas kék komponensekkel gyakran használják a tanulási órák alatt.

Általában 4100 K körüli CCT-vel hideg fehér fényt választanak nappali világításhoz oktatási helyiségekben. A belső világítás maximális CCT-értéke általában nem haladhatja meg az 5400 K-t, ami a közvetlenül a fej feletti napfény látszólagos színhőmérséklete. A fluoreszkáló világítás bevezetése azonban a belső világítás színhőmérsékletének meredek emelkedésével járt. Azok a fényforrások, amelyek a spektrum kék végén felhalmozott hullámhosszúságú fehér fényt állítanak elő, a legmagasabb fényhatékonysággal rendelkeznek a minimális fotolumineszcenciának és a nagy szemérzékenységnek köszönhetően ezen a spektrumsávon. Emiatt a 6000 K és 6500 K közötti tartományban lévő CCT-k gyakori választás az oktatási világításhoz. Az ilyen rendkívül magas CCT-vel rendelkező optikai sugárzás azonban durvának tűnik, és gyakran színtorzulást okoz a telített színek megjelenítéséhez szükséges hullámhossz hiánya miatt. A legfontosabb, hogy a nap folyamán rendkívül nagy dózisú kék sugárzásnak való kitettség túlterhelheti az emberi testet, és megnehezíti a sima cirkadián ritmus fenntartását.

A tanulók általában továbbra is nagy intenzitású kék sugárzást kapnak az éjszakai edzés alatt, ami a melatonin esti nem megfelelő elnyomását eredményezi. A melatonin éjszakai felszabadulása 21:00 és 7:30 között egy létfontosságú védelmi mechanizmus, amely támogatja az alapvető regenerációt és elnyomja a fejlődő rákos sejteket szervezetünkben. Este, legalább két órával lefekvés előtt kerülni kell a magas CCT-t és a nagy intenzitású világítást. A meleg fehér fény mérsékelt szintje, 60 lux, elegendő kisebb vizuális feladatokhoz cirkadián megszakítás nélkül.

Hangolható fehér világítás

A világítás emberi egészségre, jólétre és teljesítményre gyakorolt ​​hatása arra késztette a világítástechnikai iparágat, hogy olyan megoldást dolgozzon ki, amely képes kiváltani az emberi biológiai reakciókat a fokozott koncentráció, éberség és teljesítmény érdekében, miközben támogatja a kedvező cirkadián ritmust. A hangolható fehér világítás lehetővé teszi a fehér fény színhőmérsékletének modulálását, a fényerősség függetlenül szabályozható. Ez a technológia dinamikus világítási sémát tesz lehetővé egész nap, és lehetővé teszi a világítás igazítását a különböző célcsoportok igényeihez. A LED-technológián alapuló, hangolható fehér világítás az emberközpontú világítás (HCL) felgyorsított elterjedésének hajtóereje. Az emberközpontú világítás célja, hogy megerősítse a szervezet cirkadián ritmusát és a biológiai funkciók természetes ciklusát. Biztosítja a hormonális folyamatok és a tanulási környezet tudatos szabályozását a fény vizuális, biológiai és érzelmi hatásainak holisztikus kialakításában. A belső világítás mennyisége és spektruma úgy hangolható, hogy tükrözze a természetes nappali fény jellemzőit a nap folyamán.

Fotobiológiai biztonság

A fotelszakértők nagy felhajtást csaptak a LED-világítás kékfény-veszélyére. Azt állítják, hogy a kék pumpás LED-ek nagyobb mennyiségű kék ​​hullámhosszt tartalmaznak, és így más típusú fényforrásokhoz képest nagyobb potenciállal rendelkeznek a kék fény veszélyének kockázatára. A kék fény veszélye egy fotokémiailag kiváltott retinakárosodás, amelyet elsősorban 400 és 500 nm közötti hullámhosszúságú sugárzás okoz. Csak azért, mert a fehér LED-ek kék emittereket használnak a foszfor-le-átalakítók pumpálására, és előfordulhat, hogy az SPD-jükben egy határozott kék csúcs található, ez nem feltétlenül jelenti azt, hogy a LED-ek nagyobb potenciállal rendelkeznek a retina fotokémiai károsodására. A különböző színű megjelenésű fehér fény alapvetően a hosszú és rövid hullámhosszok különböző kombinációinak eredménye. Erős korreláció van a CCT és a kékfény-tartalom között, függetlenül attól, hogy milyen fehér fényt bocsátanak ki. A kék fény veszélyének súlyozási funkciója több hullámhosszra kiterjed. Fontos figyelembe venni a veszélyes sugárzás tartományát, nem pedig a helyi csúcsokat. A LED-ek által kibocsátott fény spektrális összetételében a kék hullámhosszok teljes mennyisége általában megegyezik bármely más fényforrás által azonos színhőmérsékleten kibocsátott fénnyel.

Ismétlem: a LED-ek alapvetően nem különböznek a hagyományos technológiát alkalmazó fényforrásoktól, ha fotobiológiai biztonságról van szó. Amit hibáztatni kell, az a rendkívül magas CCT használata a belső világításban. A 6000 K feletti CCT fehér fény jelentős mennyiségű kék ​​fényt tartalmaz, és nagyobb valószínűséggel okoz fotokémiai károsodást a retinában, mint az alacsony CCT fényforrások által kibocsátott fehér fény. A kockázati csoportba való besorolás küszöbértéke RG2 vagy magasabb 1000 lux egy 6000 K CCT-vel, 1600 lux egy 4000 K CCT-vel és 3200 lux egy 2700 CCT-vel rendelkező fényforrás esetén. K. A 2. és 3. kockázati csoportba tartozó kék fény veszélyességi besorolása azonban nagyon valószínűtlen minden típusú fehér fényforrás esetében, pusztán azért, mert az oktatási alkalmazások maximális megvilágítása ritkán haladja meg a 300 luxot. Fontos, hogy a terméknek meg kell haladnia a fénysűrűségi feltételek küszöbértékét is, hogy veszélyesnek minősüljön (10 mcd/k2 6000 K-en, 16 mcd/k2 4000 K-en, 30 mcd/k2 2700 K-en a 2. kockázati csoport esetében). Még ha a 2. vagy 3. kockázati csoportba tartozó veszély is fennáll, az emberek idegenkedési reakciói csökkentik a veszélyt, így a kék fény veszélye miatt az embereknek nem kell aggódniuk.

Népszerű tags: Tantermi világítástervezés LED-es világítótestek iskolákba és oktatási létesítményekbe, Kína, beszállítók, gyártók, gyár, vásárlás, ár, legjobb, olcsó, eladó, raktáron, ingyenes minta