Klaslokaalverlichting Design LED-verlichtingsarmaturen voor scholen en onderwijsfaciliteiten

De rol van verlichting bij kennisverwerving en het leerproces is fundamenteel. Het maakt visuele verkenning van de fysieke kenmerken van de proefpersonen mogelijk, evenals de ontdekking van concepten van geschreven en grafische weergaven op papier, computer en projectie. Verlichting zet ook de toon voor luisteren, verbale communicatie, ontwikkeling van sociale vaardigheden en begrip van situaties. Als een cruciaal element van het ontwerp dat van grote invloed is op hoe goed de ruimte voldoet aan de behoeften van studenten en instructeurs, moet klasverlichting de gezondheid, het welzijn en de prestaties ondersteunen door een comfortabele, aantrekkelijke omgeving voor studenten en instructeurs te bieden. Naast het verbeteren van de tevredenheid van de bewoners en het ondersteunen van de educatieve ervaring in de verlichte ruimte, moet verlichting in scholen en onderwijsfaciliteiten worden geleverd binnen striktere codebeperkingen.

De leeromgeving

Onderwijsfaciliteiten variëren van basisscholen, middelbare scholen, middelbare scholen tot universiteiten en hogescholen. Hoewel deze faciliteiten verschillende soorten ruimtes hebben, hebben ze allemaal gemeen dat de meeste leer- en studieactiviteiten plaatsvinden in klaslokalen. Een algemeen klaslokaal heeft een vloeroppervlak van ten minste 32 vierkante meter (350 sq.ft) en biedt plaats aan 20 tot 75 studenten. Een typisch klaslokaal heeft een rechthoekige plattegrond die betere zichtlijnen mogelijk maakt dan een vierkante plattegrond. De onderwijsruimte is ontworpen met zichtlijnen evenwijdig aan ramen die daglicht (dakraam) toegang geven tot de ruimte en zintuiglijke prikkeling en visueel contact met de buitenwereld geven. Regelmedia zoals zonwering of jaloezieën worden gebruikt om de buitenverlichting te verminderen, zodat ze in balans zijn met de binnenverlichting, of om daglicht te elimineren wanneer dat niet nodig is. Zijverlichting met daglicht door ramen zorgt voor algemene verlichting voor een groot deel van de schooldag. Kunstlicht speelt echter een sleutelrol wanneer een evenwichtige, consistente en beheersbare visuele omgeving nodig is.

De indeling van een klaslokaal is over het algemeen verdeeld in een studentenzone en een opvoederzone. De studentenzone heeft altijd algemene verlichting nodig, terwijl de docentenzone aanvullende verlichting nodig heeft voor het leveren van verticale verlichting op onderwijsborden en voor een goede modellering van de menselijke kenmerken van de instructeur. Het meest gebruikte leermiddel in klaslokalen zijn leerborden, waaronder donkergrijze en groene krijtborden (schoolborden) en droog uitwisbare borden zoals whiteboards en grijze borden. Videoschermen voor de presentatie van geprojecteerde media worden vaak gebruikt voor computerinstructie. Dit vereist dat de verlichtingssterkte op het projectiescherm wordt geminimaliseerd, terwijl er voldoende omgevingslicht moet zijn over de studentenzone voor het maken van aantekeningen. Een klaslokaal kan een geautomatiseerde omgeving zijn waar het minimaliseren van schermreflecties van videodisplayterminals (VDT's) de eerste zorg zal zijn. De leesbaarheid van het scherm kan worden verminderd door gereflecteerde beelden die worden geproduceerd door armaturen, ramen en omringende oppervlakken met een hoge luminantie.

Overwegingen bij het lichtontwerp

Klasverlichting kan als van hoge kwaliteit worden beschouwd als het studenten en docenten in staat stelt om nauwkeurig en comfortabel visuele taken uit te voeren. De basis van lichtontwerp is de integratie van menselijke behoeften, architectuur, economie en het milieu. De prioriteit van klaslokaalverlichting is om te voldoen aan menselijke behoeften zoals zichtbaarheid, taakprestaties, visueel comfort, sociale communicatie, gezondheid, veiligheid en welzijn. Deze verschillende menselijke behoeften moeten goed worden afgewogen om een ​​stimulerende leeromgeving te cultiveren, waarbij ook rekening moet worden gehouden met economische, ecologische en architecturale overwegingen. Het bereiken van kwaliteitsverlichting houdt meer in dan het leveren van de juiste verlichtingssterktes om een ​​bepaalde taak zichtbaar te maken. Er zijn veel factoren die van invloed zijn op het vermogen van mensen om taken te zien en uit te voeren. De zeven belangrijkste zijn schittering, uniformiteit van de verlichtingssterkte, helderheidscontrast, flikkering, kleurweergave, modellering van gezichten en objecten en verhullende reflecties.

Verlichtingsuniformiteit

Verlichtingssterkte is de hoeveelheid licht die op een oppervlak valt. De meest voorkomende taken en toepassingen in klaslokalen vereisen een bureauverlichtingssterkte in het bereik van 150 lx tot 250 lx. Uniforme horizontale verlichting in de studentenzone elimineert schaduwen die de zichtbaarheid van de taak beïnvloeden en maakt flexibiliteit van het gebruik van de ruimte mogelijk tijdens het herpositioneren van taaklocaties. In klaslokalen, met name de opvoederzone, is ook de verticale verlichtingssterkte en de verlichtingssterkte op andere vlakken tussen horizontaal en verticaal erg belangrijk. De verhouding tussen minimale verlichtingssterkte en gemiddelde verlichtingssterkte over het taakoppervlak, bijv. horizontale verlichtingssterkte op desktops en verticale verlichtingssterkte op onderwijsborden, mag niet lager zijn dan 1:1,4.

luminantie contrast

Luminantie is de hoeveelheid licht die van een oppervlak of punt komt. Het is een functie van de oppervlakteverlichting en oppervlaktereflectie, wat betekent dat de luminantie kan worden verhoogd door de hoeveelheid licht die op een taakoppervlak valt te vergroten of de reflectiviteit van het oppervlak te vergroten. Om een ​​acceptabel contrast voor krijtstrepen te behouden, moet de schoolbordreflectie binnen 5 tot 20 procent worden gehouden. Ter vergelijking: een whiteboard heeft 70 procent reflectie nodig om in het middelpunt van de belangstelling te staan. De reflectie van werkoppervlakken (desktops) moet binnen het bereik van 25 tot 40 procent vallen, zodat een comfortabele helderheidsbalans kan worden bereikt. Muren en plafonds worden meestal geleverd met lichtgekleurde matte afwerkingen. Ze creëren interreflecties van licht die een efficiënt gebruik van licht kunnen garanderen voor een verbeterde horizontale en verticale verlichtingssterkte, terwijl gereflecteerde schittering wordt geminimaliseerd. Het menselijk oog reageert op luminantie, niet op verlichtingssterkte. Het is luminantie die leidt tot het gevoel van helderheid. Het vermogen om details te zien wordt sterk beïnvloed door de relatie tussen de helderheid van een object en zijn directe achtergrond. Een passend contrast tussen het taakdetail en de achtergrond kan visuele interesse wekken en visuele aanwijzingen geven. Te grote luminantievariaties zullen echter aanpassingsmoeilijkheden en visueel ongemak veroorzaken. De bovengrens van de luminantieverhouding tussen een taak en directe omgeving is 3:1 (donkerdere omgeving) of 1:3 (lichtere omgeving).

Kleur uiterlijk:

Kleur is een cruciaal element van verlichting. Het heeft een integrale relatie met licht in termen van visuele, emotionele en biologische effecten. De mate waarin visuele prestaties, stemming, sfeer, gezondheid en welzijn door licht worden beïnvloed, hangt af van de spectrale vermogensverdeling (SPD) van licht dat door een lichtbron wordt uitgestraald. Een lichtbron kan worden gekenmerkt door zijn kleurtemperatuur en door zijn kleurweergaveprestaties, die beide worden bepaald door de SPD. De kleurweergave van objecten die niet zelflichtgevend zijn, is een product van de interactie tussen de SPD van de lichtbron en de spectrale reflectiefunctie van objecten. In bepaalde klaslokalen kan verlichting nodig zijn die de kleuren nauwkeurig weergeeft. Kleurweergave is slechts één aspect van verlichting. Het is belangrijker om naar een spectrale krachtverdeling van licht te kijken en intuïtief te begrijpen hoe de kleur van licht gedrag, tevredenheid, psychologische reacties en gezondheid zal beïnvloeden. De kleur van lichtbronnen - of het nu "warm" of "koel" is van uiterlijk, heeft enorme effecten op de menselijke gezondheid, productiviteit en welzijn.

schittering

Verblinding treedt op wanneer luminanties, of luminantieverhoudingen, buitensporig hoger zijn dan de luminanties of luminantieverhoudingen waaraan de ogen zijn aangepast. De gevolgen van verblinding zijn onder meer handicap (vermindering van het zicht en visuele prestaties) en ongemak (onaangenaam gevoel van helderheid dat niet noodzakelijkerwijs interfereert met de visuele prestaties of zichtbaarheid). Verblinding kan het gevolg zijn van licht dat rechtstreeks vanuit een lichtbron het oog bereikt (directe verblinding) of veroorzaakt worden door reflecties met een hoge helderheid van een reflecterend oppervlak (gereflecteerde schittering). Aan plafondverlichtingsarmaturen kan een Unified Glare Rating (UGR) of Visual Comfort Probability (VCP) worden toegekend voor het voorspellen van hinderlijke schittering in interieurtoepassingen. Een maximale UGR van 19 of een minimale VCP van 70 wordt als acceptabel beschouwd voor lees-, schrijf- en computertaken. Wanneer een hoger visueel comfort gewenst is, dienen armaturen met een UGR van 16 of een VCP van 80 gekozen te worden.

Flikkeren

Flicker is amplitudemodulatie van licht dat afleidt en een aantal negatieve gevolgen heeft. Zowel fluorescentie- als LED-armaturen die worden aangedreven door voedingen van slechte kwaliteit, kunnen twee keer de powerline-frequentie produceren (dwz 120 Hz of 100 Hz). Flikkering is over het algemeen waarneembaar bij frequenties hoger dan 70 Hz. Flikkering die niet waarneembaar is voor het menselijk oog, kan echter nog steeds een reactie van het zenuwstelsel veroorzaken. Zowel zichtbare als onmerkbare flikkeringen zijn van belang. De blootstelling aan flikkeringen varieert van persoon tot persoon en kan vermoeide ogen, malaise, misselijkheid, verminderde visuele prestaties, paniekaanvallen, hoofdpijn, migraine, epileptische aanvallen en tekenen van verergerende autistische aandoeningen veroorzaken. In onderwijsinstellingen waar kinderen of jongeren elke dag voor een lange periode verblijven, moet een strikte flikkercontrole worden toegepast. Het flikkerpercentage mag bij voorkeur niet hoger zijn dan 4 procent bij 120 Hz of 3 procent bij 100 Hz, wat extreem veilig is voor alle populaties. De maximaal toegestane waarde 10 procent bij 120 Hz of 8 procent bij 100 Hz.

Verhullende reflecties

Sluierreflecties zijn vlakken met een hoge luminantie (heldere beelden van een lichtbron) die worden gereflecteerd door spiegelende oppervlakken zoals computerschermen of glanzend leesmateriaal. Sluierreflecties van ofwel primaire lichtbronnen (weduwen of armaturen) of secundaire lichtbronnen (gereflecteerd) verminderen het contrast van een taak en verdoezelen details. Om ervoor te zorgen dat er geen lichtbronnen zijn die spiegelende of diffuse reflectie in de ogen van een persoon veroorzaken, moet u computerschermen loodrecht op de lichtbron plaatsen of een armatuur specificeren met een lichtverdeling die minimaal licht uitstraalt op probleemhoeken.

Modelleren van gezichten en objecten

Gezichts- en objectmodellering is een belangrijke verlichtingsoverweging in onderwijsinstellingen. Het samenspel van licht en schaduw op een gezicht kan de communicatie tussen leraar en leerling bevorderen door lippen beter leesbaar te maken en gezichtsgebaren gemakkelijker te interpreteren. Verlichting kan vorm en diepte toevoegen aan een visuele scène, textuur en details van objecten onthullen, een gewenst patroon creëren en highlights en visuele interesses naar voren brengen. Sterk gerichte verlichting kan onflatteuze diepe schaduwen veroorzaken, terwijl extreem diffuus licht gezichten of objecten vlak of oninteressant doet lijken. Een goede mix van gericht en diffuus licht is daarom wenselijk.

Algemene verlichting

Algemene verlichting is de belangrijkste bron van verlichting in klaslokalen. Het voorziet de ruimte van algehele verlichting en dient tegelijkertijd als de primaire bron van taakverlichting. Algemene verlichting in klaslokalen kan worden bereikt door gebruik te maken van aan het plafond gemonteerde verlichtingssystemen met een directe, indirecte of gecombineerde directe/indirecte distributie. Directe verlichting levert ononderbroken licht van de armatuur naar een horizontaal taakvlak. Indirecte verlichting verspreidt het licht naar een plafond, dat op zijn beurt het licht naar beneden reflecteert. Directe/indirecte verlichting zorgt voor zowel neerwaartse als opwaartse lichtverdelingen. Directe verlichtingssystemen zijn efficiënt in het leveren van licht, maar kunnen harde schaduwen, verhullende reflecties en ongewenste visuele effecten veroorzaken, zoals donkere plafonds en sint-jakobsschelpen op bovenste wandoppervlakken. Bij verlichting gericht op plafonds verdelen indirecte verlichtingssystemen het licht gelijkmatig tot overmatige luminantie in het gezichtsveld. Indirecte verlichting maakt een ruimte echter saai en leeg van hoogtepunten en visuele interesses. Directe/indirecte verlichting combineert de voordelen van directe en indirecte verlichting om evenwichtige lichtverdelingen te bieden voor verbeterd visueel comfort, uniforme verlichtingssterkte op horizontale taakoppervlakken en versterkte indrukken van ruimte, alertheid en visuele helderheid.

Ondanks de bezorgdheid om verblinding en groteffect te produceren, is directe verlichting bijna een universele keuze in klaslokalen, simpelweg omdat de meeste educatieve ruimtes een lage plafondhoogte hebben. Directe verlichting wordt meestal geleverd in de vorm van inbouwverlichting, inbouwverlichting of pendelverlichting. Directe verlichtingsarmaturen kunnen in verschillende vormen en maten worden ontworpen. In onderwijsinstellingen zijn veelgebruikte verlichtingsarmaturen rechthoekige troffers die zijn ontworpen voor installatie in rasterplafonds en lineaire verlichtingsarmaturen die zijn ontworpen voor inbouw-, opbouw- en inbouwinstallaties. Troffers zijn verkrijgbaar in de vorm van volumetrische troffers, parabolische troffers, diffuse/lensed troffers en edge-lit LED-panelen. Lineaire verlichtingsarmaturen zijn verkrijgbaar in secties van standaard lengte, zoals secties van 4, 8 of 12 voet, of in een continue configuratie.

Verlichtingstechnologie

De afgelopen decennia was de verlichting van klaslokalen en andere onderwijsruimten een bijna exclusieve provincie van TL-verlichtingstechnologie. Een fluorescentielamp gebruikt elektriciteit om kwikdampen op te wekken in een glazen buis. De kwikdamp ontlaadt om ultraviolet (UV) licht uit te zenden dat vervolgens een fosforcoating doet fluoresceren, waardoor licht in het zichtbare spectrum wordt geproduceerd. Fluorescentielampen werden wijdverbreid gebruikt vanwege hun hoge lichtrendement, diffuse lichtverdeling en lange levensduur. Het gebruik van fluorescentielampen is echter controversieel. Fluorescentielampen hebben veel nadelen, zoals ultraviolette emissie, lange opstarttijd, radio-interferentie, hoge kwetsbaarheid, harmonische vervormingen, beperkt bereik van bedrijfstemperaturen en verminderde levensduur door veelvuldig schakelen. Desalniettemin is het meest negatieve effect van TL-verlichting dat het de kwaliteit van de binnenverlichting aanzienlijk verminderde en gezondheidsrisico's met zich meebracht. Een buitensporige hoeveelheid focus op lichtefficiëntie zorgde ervoor dat de meeste TL-armaturen slecht presteerden in kleurweergave en een te hoge kleurtemperatuur afleverden (6000 K - 6500 K) die een verstorend effect zou kunnen hebben op het menselijke circadiane ritme en de bezorgdheid geuit over het gevaar van blauw licht. Omdat een fluorescentielamp een voorschakelapparaat nodig heeft om de stroom te regelen die via de elektroden van de lamp wordt geleverd, ontstaat het probleem van flikkering. Als het om lichtkwaliteit gaat, is TL-verlichting een bijzonder slecht begin in de geschiedenis van kunstverlichting voor binnenruimtes.

Solid state verlichting op basis van light emitting diode (LED) technologie wint snel aan populariteit. LED's zijn de belangrijkste lichtbron geworden voor elke denkbare verlichtingstoepassing. Een LED is een halfgeleiderapparaat dat elektrische energie direct omzet in fotonen. De halfgeleiderinrichting heeft een pn-overgang gevormd door tegengesteld gedoteerde lagen van een halfgeleidermateriaal zoals indiumgalliumnitride (InGaN). Wanneer de pn-overgang in voorwaartse richting is voorgespannen, worden elektronen en gaten in het actieve gebied geïnjecteerd en opnieuw gecombineerd om licht te genereren. LED-technologie loste veel van de nadelen van conventionele technologieën op en biedt de belofte van hoge efficiëntie, lange levensduur, hoge spectrale veelzijdigheid, uitzonderlijke controleerbaarheid (aan/uit/dim), hoge flexibiliteit in optisch ontwerp en hoge weerstand tegen schokken en trillingen. LED's produceren alleen stralingsvermogen in het zichtbare spectrum (meestal van 400 tot 700 nm). Door de afwezigheid van ultraviolette (UV) en infrarode (IR) straling is deze technologie bijzonder geschikt voor gebruik door mensen met een specifieke gevoeligheid of in situaties waar de optische straling van traditionele lichtbronnen risico's voor de mens zou opleveren.

LED-verlichtingsarmaturen

Lange levensduur en hoge energie-efficiëntie zijn de kenmerkende voordelen van LED's. Dit leidt tot een veel voorkomende misvatting dat de lange levensduur en het hoge lichtrendement van LED-verlichtingssystemen vanzelfsprekend zijn. Een fluorescentiearmatuur maakt gebruik van een reeks lampen, bijv. de lineaire T5 (5/8 inch diameter), T8 (1 inch diameter) en de T12 (11/2 inch diameter), gestandaardiseerd in de hele industrie en bij fabrikanten met een vergelijkbare levensduur , lichtopbrengsten en lumenbehoud. Het armatuur dient in feite als montageframe voor de lampen en biedt beperkte controle over de lichtverdeling. Daarentegen is een LED-armatuur over het algemeen een zeer geavanceerd systeem dat LED's holistisch integreert met thermische, elektrische en optische subsystemen om een ​​acceptabel product te leveren. De systeemefficiëntie en levensduur van een LED-armatuur zijn grotendeels afhankelijk van het systeemontwerp en de constructie. De levensduur van een LED-armatuur is gebaseerd op de eerste keer dat de armatuur onderhoud nodig heeft, wat waarschijnlijk te wijten is aan vermindering van lumen, kleurverschuiving, storing of zelfs abrupte storingen van LED-drivers.

LED's zijn de meest efficiënte lichtbron die momenteel beschikbaar is. Toch wordt nog steeds meer dan de helft van het elektrisch vermogen dat aan leds wordt toegevoerd, omgezet in warmte. In tegenstelling tot gloeilampen en halogeenlampen die warmte uit de lampen uitstralen in de vorm van infrarode energie, wordt de door LED's gegenereerde warmte opgesloten in de halfgeleiderbehuizingen en moet deze via de armatuur zelf worden afgevoerd. Overmatige warmteopbouw in de LED's kan het afbraakproces van de chip, fosfor en verpakkingsmaterialen versnellen. Van verhoogde junctietemperaturen is aangetoond dat ze veel faalmechanismen veroorzaken, zoals kiemvorming en groei van dislocaties in het actieve gebied van de diode, degradatie van de kwantumefficiëntie van fosfor en verkleuring van inkapselings- en plastic behuizingen. Daarom is effectief thermisch beheer cruciaal om LED's te laten werken volgens hun nominale levensduur. Thermisch ontwerp is het belangrijkste onderdeel van het armatuurontwerp. Alle materialen en componenten in het thermische pad van de halfgeleiderchip via de printplaat (PCB) naar de omgeving moeten een lage thermische weerstand hebben. De effectiviteit van een thermisch ontwerp hangt in wezen af ​​van het vermogen van het koellichaam om warmte af te voeren door thermische geleiding en convectie. Bovengrondse verlichtingsarmaturen zoals troffers en lineaire hangers bieden doorgaans voldoende volume voor het creëren van voldoende oppervlak dat warmte-uitwisseling vergemakkelijkt.

Vaker wel dan niet, is het punt van storing of storing in een LED-systeem de LED-driver. Omdat LED's gevoelig zijn voor zelfs zeer kleine veranderingen in stroom en spanning, moeten de LED-drivercircuits worden geconfigureerd om de output te regelen bij een constante stroom onder voedingsspanning of belastingsvariaties. Het bedienen van LED's met een juiste aandrijfstroom is ook een onderdeel van thermisch beheer. Overdrijven waarvoor een LED is geclassificeerd, zal de junctietemperatuur verhogen en de interne kwantumefficiëntie van LED's verminderen. De belangrijkste prestatiestatistieken van drivers zijn gericht op hun vermogen om het vermogen naar een LED of een reeks (of strings) LED's op de juiste en efficiënte manier te regelen, terwijl ze een hoge arbeidsfactor en een lage totale harmonische vervorming (THD) leveren over een breed ingangsspanningsbereik . De driver moet ook beveiligingsfuncties bieden tegen overbelasting, open- en kortsluiting, evenals tijdelijke spanningsonderdrukking en intelligente oververhittingsbeveiliging. Sommige verlichtingsfabrikanten drukken echter meedogenloos in de kosten door de drivercircuits te onderontwikkelen. Dit zorgt er niet alleen voor dat de betrouwbaarheid van het drivercircuit in het gedrang komt, maar maakt ook flikkering een probleem omdat goedkope drivers vaak een onvolledige rimpelonderdrukking bieden. Het is over het algemeen onaanvaardbaar dat de rimpelwaarde van de uitgangsstroom groter is dan ±10 procent.

Optisch ontwerp wordt een hoge prioriteit bij het ontwerpen van LED-systemen. Uniforme verlichtingssterkte over een groot gebied of taakvlak vereist het gebruik van een groot aantal mid-power LED's. Door de hoge intensiteit van deze miniatuurlichtbronnen is het verminderen van schittering een prioriteit. LED-armaturen hebben verschillende distributiekenmerken die worden bereikt met behulp van optische componenten zoals diffusers, lenzen, reflectoren en lamellen. Directe verblinding van LED's kan worden verminderd door de helderheid over grote oppervlakken te verspreiden. Lenzen die een reeks kleine prisma's bevatten, kunnen de luminantie van de armatuur verminderen bij kijkhoeken die bijna horizontaal zijn. Reflectie is een veelgebruikte techniek voor het regelen van de lichtstroom van LED's. Volumetrische troffers zijn een soort "gereflecteerde directe" armaturen die licht reflecteren van het binnenoppervlak van een verzonken behuizing, terwijl de LED-modules die licht naar boven uitstralen worden afgeschermd of verborgen in metalen manden met diffuus acryl. Edge-lit LED-paneellampen injecteren licht in een lichtgeleidingsplaat (LGP) die het licht vervolgens gelijkmatig naar een diffusor verdeelt door middel van totale interne reflectie (TIR). Het vermogen om uniforme verlichting te leveren zonder een te hoge luminantie te creëren, maakt deze inbouwarmaturen tot een werkpaard in onderwijsinstellingen.

Kleurweergave

Net als bij TL-verlichting, is de afweging tussen kleurkwaliteit en lichtopbrengst gebleven in het tijdperk van LED-verlichting. Witte LED's zijn meestal in fosfor geconverteerde LED's die gebruik maken van licht met een korte golflengte dat wordt uitgezonden door LED-stempels om fosforen (luminescerende materialen) te pompen. De meeste in fosfor geconverteerde LED's zijn blauwe pomp-LED's die de elektroluminescentie gedeeltelijk omzetten. Een blauwe pomp-LED met een hoge kleurweergave vereist een zeer groot deel van het uitgestraalde licht met een korte golflengte om naar beneden te worden geconverteerd. Dit proces van het omzetten van pomplicht in fosforlicht (fotoluminescentie) brengt een grote hoeveelheid energieverlies van Stokes met zich mee. Conversie van de lichtopbrengst van straling (LER) door de ooggevoeligheid is inefficiënt over de spectrale verdeling van licht met een langere golflengte. Wanneer deze effecten worden gecombineerd, is de lichtopbrengst van LED's met hoge kleurweergave, die een SPD hebben die gelijkmatiger over het zichtbare spectrum is verspreid, relatief laag dan LED's met lage kleurweergave die oververzadigd zijn in de blauwe en groene golflengten.

Als gevolg van de overgang naar verlichting met een hoog rendement en het verlagen van de kosten, bevatten de meeste LED-armaturen die in onderwijsinstellingen worden gebruikt, LED's met een kleurweergave-index (CRI) van 80, wat acceptabel (maar verre van goed) is. Met name het licht dat door deze armaturen wordt uitgestraald, heeft een tekort aan golflengten die verzadigde kleuren weergeven. Om ervoor te zorgen dat een klaslokaal aangenaam aanvoelt en kleuren er natuurlijk uitzien, moet de lichtbron in staat zijn om een ​​visuele respons op alle golflengten in het zichtbare spectrum teweeg te brengen. Onderwijsinstellingen verdienen verlichting met een hoge kleurkwaliteit, bijv. een CRI van 90. Hoewel blauwe pomp-LED's kunnen worden ontworpen om een ​​superieure kleurweergave te bieden, zijn paarse pomp-LED's speciaal ontwikkeld om wit licht met een breed spectrum te produceren dat een vrij breed stralingsvermogen levert. het zichtbare spectrum.

De wetenschap achter de kleur van licht

De gecorreleerde kleurtemperatuur (CCT) van een lichtbron is bedoeld om de kleur van licht te karakteriseren (bijvoorbeeld warm of koel). Wit licht met een warme toon heeft een CCT in het bereik van 2700 K tot 3200 K. Wit licht met een CCT in het bereik van 3500 K tot 4100 K wordt gewoonlijk "neutraalwit" genoemd. Wit licht met een CCT van meer dan 4100 K wordt "koelwit" genoemd. Niet al het witte licht is gelijk, of wit licht nu warm of koel is, heeft niet alleen een visuele invloed op onze waarneming en emotioneel onze stemming, maar heeft ook effecten op een reeks neuro-endocriene en neurologische gedragsreacties. Over het algemeen komt koeler wit overeen met een relatief hoog percentage blauw licht in het spectrum en geeft warm wit een lage blauwe component in het spectrum aan.

Onderzoek heeft uitgewezen dat blauw licht de intrinsiek lichtgevoelige retinale ganglioncel (ipRGC) fotoreceptoren in de ganglioncellaag van het netvlies kan stimuleren. De ipRGC's zetten licht om in neurale signalen voor de biologische klok. De biologische klok in de suprachiasmatische kernen (SCN) reguleert vervolgens de lichaamstemperatuur en maakt endocriene hormonen vrij, zoals melatonine en cortisol. Een voldoende hoge dosis bioactief blauw licht zal de biologische hoofdklok activeren om het menselijk lichaam te programmeren voor de dagmodus. Blootstelling aan blauwe straling bleek de productie van hormonen zoals cortisol voor stressreactie en alertheid te stimuleren; serotonine voor impulscontrole en trek in koolhydraten; en dopamine voor plezier, alertheid en spiercoördinatie. Terwijl een fysiologische reactie overdag wordt gesimuleerd, leidt blootstelling aan bioactief blauw licht ook tot onderdrukking van het slaapbevorderende hormoon melatonine. Omdat het de concentratie, alertheid en prestaties ondersteunt, wordt helder wit licht met hoge blauwe componenten daarom vaak gebruikt tijdens urenlang leren.

Voor dagverlichting in onderwijsruimten wordt typisch gekozen voor koelwit licht met een CCT rond de 4100 K. De maximale CCT voor binnenverlichting in het algemeen mag niet hoger zijn dan 5400 K, wat de schijnbare kleurtemperatuur is van zonlicht dat rechtstreeks van bovenaf schijnt. De introductie van TL-verlichting ging echter gepaard met een sterke stijging van de kleurtemperaturen voor binnenverlichting. Lichtbronnen die wit licht produceren met golflengten die zijn geaccumuleerd aan het blauwe uiteinde van het spectrum, hebben de hoogste lichtopbrengst vanwege de minimale betrokken fotoluminescentie en zijn zeer ooggevoelig over deze spectrale band. Dit maakt CCT's in het bereik van 6000 K tot 6500 K een gebruikelijke keuze voor educatieve verlichting. Optische straling met zo'n extreem hoge CCT lijkt echter hard en veroorzaakt vaak kleurvervorming vanwege de ontbrekende golflengten voor het weergeven van verzadigde kleuren. Het belangrijkste is dat blootstelling aan blauwe straling in een extreem hoge dosis gedurende de dag het menselijk lichaam kan overbelasten en het moeilijk maakt om soepele circadiane ritmes te behouden.

Studenten blijven tijdens de uren van nachtcoaching meestal blauwe straling met een hoge intensiteit ontvangen, wat resulteert in een onjuiste onderdrukking van melatonine in de avond. De nachtelijke afgifte van melatonine van 21.00 uur tot 7.30 uur is een essentieel beschermingsmechanisme dat essentiële regeneratie ondersteunt en de zich ontwikkelende kankercellen in ons lichaam onderdrukt. 'S Avonds, ten minste twee uur voor het slapengaan, moeten hoge CCT en verlichting met hoge intensiteit worden vermeden. Bescheiden niveaus van warm wit licht, gedefinieerd als 60 lux, zijn voldoende voor kleine visuele taken zonder circadiane verstoring.

Afstembare witte verlichting

De effecten van verlichting op de gezondheid, het welzijn en de prestaties van de mens hebben de verlichtingsindustrie ertoe aangezet een oplossing te ontwikkelen die bepaalde menselijke biologische reacties kan oproepen voor verbeterde concentratie, alertheid en prestaties, terwijl een gunstig circadiaans ritme wordt ondersteund. Afstembare witte verlichting maakt modulatie van de kleurtemperatuur van wit licht mogelijk, waarbij de lichtsterkte onafhankelijk wordt geregeld. Deze technologie maakt het mogelijk om de hele dag door een dynamisch verlichtingsschema te leveren en maakt het mogelijk om de verlichting aan te passen aan de behoeften van verschillende doelgroepen. Tunable white lighting op basis van LED-technologie is de drijvende kracht achter de versnelde inzet van human centric lighting (HCL). Mensgerichte verlichting is ontworpen om het circadiane ritme van het lichaam en de natuurlijke cyclus van biologische functies te versterken. Het biedt bewuste controle over hormonale processen en leeromgeving door een holistisch ontwerp van de visuele, biologische en emotionele effecten van licht. De hoeveelheid en het spectrum van binnenverlichting kan worden afgestemd op de kenmerken van natuurlijk daglicht in de loop van de dag.

Fotobiologische veiligheid

Fauteuilexperts hebben zich druk gemaakt over het blauwlichtgevaar van LED-verlichting. Ze beweren dat blauwe pomp-LED's grotere hoeveelheden blauwe golflengten bevatten en dus meer potentieel hebben dan andere soorten lichtbronnen om een ​​risico op blauw licht te vormen. Het gevaar voor blauw licht is een fotochemisch geïnduceerd netvliesletsel veroorzaakt door blootstelling aan straling bij golflengten voornamelijk tussen 400 nm en 500 nm. Alleen omdat witte LED's blauwe emitters gebruiken om fosfor naar beneden te pompen en er een duidelijke blauwe piek in hun SPD's kan zijn, betekent dit niet noodzakelijk dat LED's een groter potentieel hebben om fotochemische schade aan het netvlies te veroorzaken. Wit licht met verschillende kleuren is in feite het resultaat van verschillende combinaties van lange en korte golflengten. Er is een sterke correlatie tussen CCT en het gehalte aan blauw licht, ongeacht waar wit licht vandaan komt. De functie voor het wegen van gevaren voor blauw licht strekt zich uit over een reeks golflengten. Het is belangrijk om rekening te houden met het bereik van gevaarlijke straling, in plaats van met een lokale piek. De totale hoeveelheid blauwe golflengten in de spectrale samenstelling van licht dat door LED's wordt uitgestraald, is over het algemeen hetzelfde als licht dat wordt uitgestraald door een andere lichtbron met dezelfde kleurtemperatuur.

Nogmaals: LED's verschillen niet fundamenteel van lichtbronnen die traditionele technologieën gebruiken als het gaat om fotobiologische veiligheid. Wat de schuld is, is het gebruik van extreem hoge CCT in binnenverlichting. Wit licht met een CCT van meer dan 6000 K bevat een aanzienlijke hoeveelheid blauw licht en veroorzaakt meer kans op fotochemische schade aan het netvlies dan wit licht dat wordt uitgestraald door lichtbronnen met een lage CCT. De drempelverlichtingssterkte voor risicogroepclassificatie als RG2 of hoger is 1000 lux voor een lichtbron met een CCT van 6000 K, 1600 lux voor een lichtbron met een CCT van 4000 K en 3200 lux voor een lichtbron met een CCT van 2700 K. Een gevarenclassificatie voor blauw licht van risicogroep 2 en 3 is echter zeer onwaarschijnlijk voor alle soorten witlichtbronnen, simpelweg omdat de maximale verlichtingssterkte voor educatieve toepassingen zelden hoger is dan 300 lux. Belangrijk is dat een product ook de drempelwaarde voor de luminantieomstandigheden moet overschrijden om als gevaarlijk te worden beschouwd (10 mcd/k2 bij 6000K, 16 mcd/k2 bij 4000 K, 30 mcd/k2 bij 2700 K voor risicogroep 2). Zelfs als er gevaar is uit risicogroep 2 of 3, zullen de afkeerreacties van mensen het gevaar verminderen, dus het gevaar van blauw licht is niets om zich zorgen over te maken.

Populaire tags: Klaslokaalverlichtingsontwerp LED-verlichtingsarmaturen voor scholen en onderwijsfaciliteiten, China, leveranciers, fabrikanten, fabriek, kopen, prijs, beste, goedkoop, te koop, op voorraad, gratis monster