Disseny d'il·luminació d'aula Lluminàries LED per a escoles i instal·lacions educatives

El paper de la il·luminació en l'adquisició del coneixement i el procés d'aprenentatge és fonamental. Permet l'exploració visual de les característiques físiques de les assignatures d'estudi, així com el descobriment de conceptes a partir de visualitzacions escrites i gràfiques en paper, ordinador i projecció. La il·luminació també prepara l'escenari per a l'escolta, la comunicació verbal, el desenvolupament d'habilitats socials i la comprensió de situacions. Com a element crític del disseny que influeix en gran mesura en què l'espai satisfà les necessitats dels estudiants i instructors, la il·luminació de l'aula hauria de donar suport a la salut, el benestar i el rendiment proporcionant un entorn còmode i atractiu per als estudiants i els instructors. Més enllà de millorar la satisfacció dels ocupants i donar suport a l'experiència educativa dins de l'espai il·luminat, la il·luminació a les escoles i instal·lacions educatives s'ha de lliurar dins les restriccions del codi més estrictes.

L'entorn d'aprenentatge

Les instal·lacions educatives van des de les escoles de primària (primària), les escoles secundàries, els instituts fins a les universitats i els col·legis. Tot i que aquestes instal·lacions tenen diferents tipus d'espais, el que tenen en comú és que la majoria d'activitats d'aprenentatge i estudi es fan a les aules. Una aula d'ús general té una superfície mínima de 32 metres quadrats (350 peus quadrats) i acull entre 20 i 75 alumnes. Una aula típica té una planta rectangular que permet millors línies de visió que una planta quadrada. L'espai d'ensenyament està dissenyat amb línies de visió paral·leles a les finestres que proporcionen l'entrada de llum natural (claernari) a l'espai i proporcionen estimulació sensorial i contacte visual amb el món exterior. Els mitjans de control com ara persianes o persianes s'utilitzen per reduir la luminància exterior de manera que estiguin en equilibri amb la luminància interior, o per eliminar la llum del dia quan no és necessària. La il·luminació lateral amb llum natural a través de les finestres proporciona il·luminació general durant gran part del dia escolar. Tanmateix, la il·luminació artificial juga un paper clau quan es necessita un entorn visual equilibrat, coherent i controlable.

La disposició d'una aula generalment es divideix en una zona d'estudiants i una zona d'educadors. La zona d'estudiants sempre requereix una il·luminació general, mentre que la zona de l'educador requereix una il·luminació suplementària per oferir il·luminació vertical als taulers d'ensenyament i proporcionar un bon modelatge per a les característiques humanes de l'instructor. L'eina didàctica més comuna a les aules són les pissarres d'ensenyament, que inclouen pissarres (pissarres) de color gris fosc i verds i pissarres d'esborrat en sec, com ara pissarres blanques i grises. Les pantalles de vídeo per a la presentació dels mitjans projectats s'utilitzen sovint per a la instrucció d'ordinador. Això requereix que la il·luminació a la pantalla de projecció es redueixi al mínim, mentre que la llum ambiental suficient s'ha de proporcionar a la zona de l'estudiant per prendre notes. Una aula pot ser un entorn informàtic on minimitzar els reflexos de la pantalla dels terminals de visualització de vídeo (VDT) serà la principal preocupació. La llegibilitat de la pantalla es pot reduir amb imatges reflectides produïdes per lluminàries, finestres i superfícies d'alta lluminància circumdants.

Consideracions de disseny de la il·luminació

La il·luminació de l'aula es pot considerar d'alta qualitat si permet als estudiants i als instructors realitzar tasques visuals amb precisió i comoditat. La base del disseny d'il·luminació és integrar les necessitats humanes, l'arquitectura i l'economia i el medi ambient. La prioritat de la il·luminació de les aules és satisfer les necessitats humanes com ara la visibilitat, el rendiment de les tasques, la comoditat visual, la comunicació social, la salut, la seguretat i el benestar. Aquestes diverses necessitats humanes s'han d'equilibrar adequadament per conrear un entorn d'aprenentatge estimulant, alhora que tenint en compte consideracions econòmiques, ambientals i arquitectòniques. Aconseguir una il·luminació de qualitat implica més que proporcionar les il·luminació adequades per fer visible una tasca determinada. Hi ha molts factors que afecten la capacitat dels humans per veure i realitzar tasques, els set més importants són l'enlluernament, la uniformitat de la il·luminació, el contrast de la luminància, el parpelleig, l'aparença del color, el modelatge de cares i objectes i els reflexos de vel.

Uniformitat de la il·luminació

La il·luminació és la quantitat de llum que incideix sobre una superfície. Les tasques i aplicacions més habituals a les aules requereixen una il·luminació de l'escriptori en el rang de 150 lux a 250 lux. La il·luminació horitzontal uniforme a la zona de l'estudiant elimina les ombres que afecten la visibilitat de les tasques i permet flexibilitat en l'ús de l'espai durant el reposicionament de les ubicacions de les tasques. A les aules, especialment a la zona de l'educador, la il·luminació vertical i la il·luminació en altres plans entre horitzontal i vertical també són molt importants. La relació entre la il·luminació mínima i la il·luminació mitjana sobre la superfície de la tasca, per exemple, la il·luminació horitzontal als escriptoris i la il·luminació vertical als taulers docents, no hauria de ser inferior a 1:1,4.

Contrast de lluminància

La lluminància és la quantitat de llum que prové d'una superfície o punt. És una funció de la il·luminació de la superfície i la reflectància de la superfície, el que significa que la luminància es pot augmentar augmentant la quantitat de llum que incideix en una superfície de treball o augmentant la reflectivitat de la superfície. Per mantenir un contrast acceptable per a les marques de guix, la reflectància de la pissarra s'ha de mantenir entre un 5 i un 20 per cent. En comparació, una pissarra blanca requereix un 70 per cent de reflectància per convertir-se en un centre d'atenció. La reflectància de les superfícies de treball (escriptoris) hauria de situar-se entre el 25 i el 40 per cent de manera que es pugui aconseguir un equilibri de luminància còmode. Les parets i els sostres solen tenir acabats mats de colors clars. Creen interreflexions de la llum que poden assegurar una utilització eficient de la llum per millorar la il·luminació horitzontal i vertical alhora que minimitzen l'enlluernament reflectit. L'ull humà respon a la luminància, no a la il·luminació. És la lluminositat la que porta a la sensació de lluminositat. La capacitat de veure el detall està fortament influenciada per la relació entre la luminància d'un objecte i el seu fons immediat. Un contrast adequat entre el detall de la tasca i el seu fons pot crear interès visual i proporcionar pistes visuals. Tanmateix, les variacions de luminància massa grans crearan dificultats d'adaptació i molèsties visuals. El límit superior de la relació de luminància entre una tasca i l'entorn immediat és de 3:1 (entorn més fosc) o 1:3 (entorn més clar).

Aspecte de color

El color és un element crític de la il·luminació. Té una relació integral amb la llum pel que fa als efectes visuals, emocionals i biològics. La mesura en què el rendiment visual, l'estat d'ànim, l'atmosfera, la salut i el benestar es veuen afectats per la llum depèn de la distribució de potència espectral (SPD) de la llum emesa per una font de llum. Una font de llum es pot caracteritzar per la seva temperatura de color i pel seu rendiment de reproducció del color, que estan determinats per l'SPD. L'aspecte del color dels objectes que no són auto-lluminosos és producte de la interacció entre el SPD de la font de llum i la funció de reflectància espectral dels objectes. Algunes aules poden requerir una il·luminació que reprodueixi els colors amb precisió. La interpretació del color és només un aspecte de la il·luminació. És més important mirar una distribució de la potència espectral de la llum i comprendre de manera intuïtiva com el color de la llum influirà en el comportament, la satisfacció, les respostes psicològiques i la salut. El color de les fonts de llum, ja sigui "càlida" o "fresca" en aparença té efectes enormes sobre la salut humana, la productivitat i el benestar.

Enlluernament

L'enlluernament es produeix quan les luminàncies, o relacions de luminància, són excessivament superiors a les luminàncies o proporció de luminància a les quals estan adaptats els ulls. Les conseqüències de l'enlluernament inclouen discapacitat (reducció de la visibilitat i del rendiment visual) i molèsties (sensació desagradable de brillantor que no necessàriament interfereix amb el rendiment visual o la visibilitat). L'enlluernament pot ser el resultat de la llum que arriba a l'ull directament des d'una font de llum (enlluernament directe) o causada per reflexos d'alta luminància d'una superfície reflectant (enlluernament reflectit). Es pot assignar a les il·luminació aèries una classificació unificada de l'enlluernament (UGR) o una probabilitat de confort visual (VCP) per predir l'enlluernament incòmode en aplicacions interiors. Es considera acceptable un UGR màxim de 19 o un VCP mínim de 70 per a tasques de lectura, escriptura i ordinador. Quan es desitgi un nivell de confort visual més alt, s'han de seleccionar lluminàries amb un UGR de 16 o un VCP de 80.

Parpelleig

El parpelleig és una modulació d'amplitud de la llum que distraeix i té una sèrie de conseqüències negatives. Tant les lluminàries fluorescents com les LED que funcionen amb fonts d'alimentació de mala qualitat poden produir el doble de la freqüència de la línia elèctrica (és a dir, 120 Hz o 100 Hz). El parpelleig es nota generalment a freqüències superiors a 70 Hz. Tanmateix, un parpelleig que no es nota per l'ull humà encara pot produir una resposta del sistema nerviós. Tant el parpelleig visible com el imperceptible són preocupants. Variant de persona a persona, l'exposició al parpelleig pot causar fatiga ocular, malestar general, nàusees, rendiment visual reduït, atacs de pànic, mals de cap, migranyes, convulsions epilèptiques i evidència d'agreujament de les condicions autistes. A les instal·lacions educatives on els nens o joves romanen durant un llarg període cada dia, s'ha d'exercir un control estricte del parpelleig. El percentatge de parpelleig no hauria de superar preferiblement el 4 per cent a 120 Hz o el 3 per cent a 100 Hz, cosa que és extremadament segur per a totes les poblacions. El valor màxim permès 10 per cent a 120 Hz o 8 per cent a 100 Hz.

Reflexions de vel

Els reflexos de vel són taques d'alta luminància (imatges brillants d'una font de llum) reflectides per superfícies especulars com ara pantalles d'ordinador o materials de lectura brillants. Els reflexos de vel de fonts de llum primàries (vídues o lluminàries) o fonts de llum secundàries (reflectades) redueixen el contrast d'una tasca i enfosquien els detalls. Per assegurar-vos que no hi hagi fonts de llum que creïn reflexos especulars o difusos als ulls d'una persona, col·loqueu les pantalles d'ordinador en una posició perpendicular a la font de llum o especifiqueu una lluminària amb una distribució de la llum que tingui una emissió mínima de llum en angles problemàtics.

Modelatge de cares i objectes

El modelatge facial i d'objectes és una consideració important de la il·luminació a les instal·lacions educatives. El joc de llums i ombres en una cara pot ajudar a la comunicació professor-alumne fent que els llavis siguin més fàcils de llegir i el gest facial més fàcil d'interpretar. La il·luminació pot afegir forma i profunditat a una escena visual, revelar la textura i el detall dels objectes, crear un patró desitjable i fer ressaltar els aspectes més destacats i els interessos visuals. Una il·luminació direccional forta pot provocar una ombra profunda poc afavoridora, mentre que la il·luminació extremadament difusa fa que les cares o els objectes semblin plans o poc interessants. Per tant, és desitjable una combinació adequada d'il·luminació direccional i difusa.

Il·luminació general

La il·luminació general és la principal font d'il·luminació a les aules. Proporciona a l'espai il·luminació general alhora que serveix com a font principal d'il·luminació per a tasques. La il·luminació general de les aules es pot aconseguir mitjançant l'ús de sistemes d'il·luminació al sostre amb una distribució directa, indirecta o combinada directa/indirecta. La il·luminació directa proporciona llum ininterrompuda des de la lluminària a un pla de treball horitzontal. La il·luminació indirecta distribueix la llum cap al sostre, que al seu torn reflecteix la llum cap avall. La il·luminació directa/indirecta proporciona distribucions de llum tant cap avall com cap amunt. Els sistemes d'il·luminació directa són eficients per oferir llum, però poden crear ombres dures, reflexos de vel i efectes visuals indesitjables, com ara sostres foscos i vieires a les superfícies de la paret superior. Amb la il·luminació dirigida als sostres, els sistemes d'il·luminació indirecta distribueixen uniformement la llum fins a una luminància excessiva en el camp de visió. La il·luminació indirecta, però, fa que un espai sembli avorrit i buit de ressaltats i interessos visuals. La il·luminació directa/indirecta combina els avantatges de la il·luminació directa i indirecta per proporcionar distribucions de llum equilibrades per millorar el confort visual, il·luminació uniforme a les superfícies de treball horitzontals i impressions reforçades d'espai, vigilància i claredat visual.

Malgrat la preocupació de produir enlluernament i efecte cova, la il·luminació directa és gairebé una opció universal a les aules simplement perquè la majoria dels espais educatius tenen una alçada de sostre baixa. Normalment, la il·luminació directa es proporciona en forma d'il·luminació empotrada, il·luminació encastada o il·luminació de suspensió. Els accessoris d'il·luminació directa es poden dissenyar en diferents formes i mides. A les instal·lacions educatives, els aparells d'il·luminació d'ús comú són làmines rectangulars dissenyades per instal·lar-se en sostres de reixeta i aparells d'il·luminació lineals dissenyats per a instal·lacions encastades, de superfície i d'encaix. Els troffers estan disponibles en forma de troffers volumètrics, parabòlics, difusos / amb lents i panells LED amb il·luminació de vora. Els accessoris de llum lineals es presenten en seccions de longitud estàndard, com ara seccions de 4, 8 o 12 peus, o en una configuració contínua.

Tecnologia d'il·luminació

Durant les últimes dècades, la il·luminació de les aules i altres espais educatius havia estat una província gairebé exclusiva de la tecnologia d'il·luminació fluorescent. Una làmpada fluorescent utilitza electricitat per excitar els vapors de mercuri dins d'un tub de vidre. El vapor de mercuri es descarrega per emetre llum ultraviolada (UV) que després fa que un recobriment de fòsfor es faci fluoresc, produint llum a l'espectre visible. Les làmpades fluorescents van guanyar un ús generalitzat a causa de la seva alta eficàcia lluminosa, distribució lluminosa difusa i llarga vida útil. L'ús de làmpades fluorescents, però, és controvertit. Les làmpades fluorescents tenen molts inconvenients com ara l'emissió ultraviolada, el temps d'engegada llarg, la interferència de ràdio, l'alta fragilitat, les distorsions harmòniques, el rang limitat de temperatures de funcionament i la vida útil reduïda a causa dels canvis freqüents. No obstant això, l'impacte més negatiu de la il·luminació fluorescent és que va reduir significativament la qualitat de la il·luminació interior i suposava riscos per a la salut. Un enfocament desmesurat en l'eficàcia lluminosa va fer que la majoria de llums fluorescents tinguessin un mal rendiment en la reproducció del color i proporcionessin una temperatura de color excessivament alta (6000 K - 6500 K) que podria tenir un efecte pertorbador en el ritme circadià humà i va plantejar la preocupació pel perill de llum blava. Com que una làmpada fluorescent requereix un llast per regular el corrent subministrat a través dels elèctrodes de la làmpada, sorgeix el problema del parpelleig. Pel que fa a la qualitat de la llum, la il·luminació fluorescent és un inici especialment dolent en la història de la il·luminació artificial per a espais interiors.

La il·luminació d'estat sòlid basada en la tecnologia de díodes emissors de llum (LED) està guanyant popularitat ràpidament. Els LED s'han convertit en la font de llum predominant per a totes les aplicacions d'il·luminació imaginables. Un LED és un dispositiu semiconductor que converteix l'energia elèctrica directament en fotons. El dispositiu semiconductor té una unió pn formada per capes dopades de manera oposada d'un material semiconductor com el nitrur d'indi gal·li (InGaN). Quan la unió pn està esbiaixada en la direcció cap endavant, els electrons i els forats s'injecten a la regió activa i es recombinen per generar llum. La tecnologia LED va abordar molts dels inconvenients de les tecnologies convencionals i ofereix la promesa d'alta eficiència, llarga vida útil, alta versatilitat espectral, controlabilitat excepcional (encesa/apagada/atenuació), alta flexibilitat en el disseny òptic i alta resistència als cops i vibracions. Els LED produeixen potència radiant només en l'espectre visible (normalment de 400 a 700 nm). L'absència de radiació ultraviolada (UV) i infraroja (IR) fa que aquesta tecnologia sigui especialment adequada per a persones amb una sensibilitat específica o en situacions en què la radiació òptica de les fonts de llum tradicionals suposaria riscos per als humans.

Il·luminació LED

La llarga vida útil i l'alta eficiència energètica són els avantatges característics dels LED. Això condueix a una idea errònia comú que la llarga vida útil i l'alta eficàcia lluminosa dels sistemes d'il·luminació LED són una cosa natural. Una lluminària fluorescent utilitza un conjunt de làmpades, per exemple, la T5 lineal (5/8 de polzada de diàmetre), la T8 (1 polzada de diàmetre) i la T12 (11/2 de polzada de diàmetre), estandarditzades a tota la indústria i entre fabricants amb una vida útil similar. , sortides lluminoses i manteniment de la llum. L'aparell serveix bàsicament com a marc de muntatge per a les làmpades i proporciona un control limitat de la distribució de la llum. En canvi, una lluminària LED és generalment un sistema altament dissenyat que integra de manera holística els LED amb subsistemes tèrmics, elèctrics i òptics per proporcionar un producte acceptable. L'eficàcia del sistema i la vida operativa d'una lluminària LED depenen en gran mesura del disseny i la construcció del sistema. La vida útil d'una lluminària LED es basa en la primera vegada que la lluminària requereix manteniment, que probablement es deuria a la disminució de la llum, el canvi de color, el mal funcionament o fins i tot a fallades brusces dels controladors LED.

Els LED són la font de llum més eficient disponible actualment. No obstant això, encara més de la meitat de l'energia elèctrica alimentada als LED es converteix en calor. A diferència de les làmpades incandescents i halògenes que irradien calor fora de les làmpades en forma d'energia infraroja, la calor generada pels LED queda atrapada dins dels paquets de semiconductors i s'ha de dissipar a través de la pròpia lluminària. L'excés de calor acumulat als LED pot accelerar el procés de degradació del xip, fòsfor i materials d'embalatge. S'ha demostrat que les temperatures elevades de la unió provoquen molts mecanismes de fallada com ara la nucleació i el creixement de dislocacions a la regió activa del díode, la degradació de l'eficiència quàntica del fòsfor i la decoloració de les carcasses de plàstic i encapsulants. Per tant, la gestió tèrmica eficaç és crucial per fer funcionar els LED a la seva vida útil nominal. El disseny tèrmic és la part més important del disseny de lluminàries. Tots els materials i components de la trajectòria tèrmica des de la matriu del semiconductors a través de la placa de circuit imprès (PCB) fins a l'entorn ambiental han de tenir una resistència tèrmica baixa. L'eficàcia d'un disseny tèrmic depèn essencialment de la capacitat del dissipador de calor per dissipar la calor mitjançant la conducció tèrmica i la convecció. Els accessoris d'il·luminació superiors, com ara els penjolls i els penjolls lineals, solen proporcionar un volum suficient per crear una superfície adequada que faciliti l'intercanvi de calor.

Molt sovint, el punt de fallada o mal funcionament d'un sistema LED és el controlador de LED. Com que els LED són sensibles fins i tot a canvis molt petits de corrent i tensió, els circuits del controlador de LED s'han de configurar per regular la sortida a un corrent constant sota la tensió d'alimentació o les variacions de càrrega. El funcionament dels LED amb un corrent d'accionament adequat també forma part de la gestió tèrmica. Sobrepassar el que està classificat un LED augmentarà la temperatura de la unió i reduirà l'eficiència quàntica interna dels LED. Les mètriques de rendiment clau dels controladors se centren en la seva capacitat per regular la potència d'un LED o una cadena (o cadenes) de LED de manera adequada i eficient, alhora que ofereix un factor de potència elevat i una baixa distorsió harmònica total (THD) en un ampli rang de voltatge d'entrada. . El controlador també ha de proporcionar característiques de protecció contra sobrecàrregues, condicions d'obertura i curtcircuits, així com supressió de tensió transitòria i protecció intel·ligent contra sobretemperatura. No obstant això, alguns fabricants d'il·luminació redueixen els costos de manera implacable mitjançant el subdisseny dels circuits del controlador. Això no només fa que la fiabilitat del circuit del controlador es vegi compromesa, sinó que també fa que el parpelleig sigui un problema perquè els controladors de baix cost sovint proporcionen una supressió incompleta de les ondulacions. En general, és inacceptable que el valor de ondulació del corrent de sortida superi el ±10 per cent.

El disseny òptic esdevé una alta prioritat en el disseny de sistemes LED. La il·luminació uniforme sobre una gran àrea o pla de treball requereix l'ús d'un gran nombre de LED de potència mitjana. La sortida d'alta intensitat d'aquestes fonts de llum en miniatura fa que la mitigació de l'enlluernament sigui una prioritat. Les lluminàries LED tenen una varietat de característiques de distribució que s'aconsegueixen mitjançant components òptics com ara difusors, lents, reflectors i reixetes. L'enlluernament directe dels LED es podria mitigar mitjançant la difusió de la brillantor sobre grans superfícies. Les lents que incorporen una sèrie de prismes petits poden reduir la luminància de la lluminària en angles de visió propers a l'horitzontal. La reflexió és una tècnica d'ús habitual per regular el flux lluminós dels LED. Els troffers volumètrics són un tipus de lluminàries "reflectades directes" que reflecteixen la llum de la superfície interior d'una carcassa encastada, mentre que els mòduls LED que emeten llum cap amunt estan blindats o enfosquits en cistelles metàl·liques amb suport acrílic difús. Les llums del panell LED il·luminades injecten llum en una placa de guia de llum (LGP) que després distribueix la llum de manera uniforme cap a un difusor mitjançant la reflexió interna total (TIR). La capacitat d'oferir una il·luminació uniforme sense crear una luminància excessivament alta fa que aquestes lluminàries encastades siguin un cavall de batalla a les instal·lacions educatives.

Renderització de colors

Igual que amb la il·luminació fluorescent, el compromís entre la qualitat del color i l'eficàcia lluminosa s'ha mantingut en l'era de la il·luminació LED. Els LED blancs solen ser LED convertits en fòsfor que utilitzen la llum de longitud d'ona curta emesa per les matrius LED per bombar fòsfors (materials luminescents). La majoria dels LED convertits en fòsfor són LED blaus de bomba que converteixen parcialment l'electroluminescència. Un LED de bomba blau d'alta representació cromàtica requereix que una part molt gran de la llum de longitud d'ona curta emesa es converteixi a la baixa. Aquest procés de conversió de la llum de la bomba en llum de fòsfor (fotoluminescència) implica una gran pèrdua d'energia de Stokes. La conversió de l'eficàcia lluminosa de la radiació (LER) per la sensibilitat ocular és ineficient en la distribució espectral de la llum de longitud d'ona més llarga. Quan es combinen aquests efectes, l'eficàcia lluminosa dels LED d'alta representació de color que tenen un SPD distribuït de manera més uniforme per tot l'espectre visible és relativament baixa que els LED de baixa representació de color que estan sobresaturats en les longituds d'ona blava i verda.

Com a resultat d'avançar cap a una il·luminació d'alta eficàcia i reduir els costos, la majoria de lluminàries LED que s'utilitzen a les instal·lacions educatives incorporen LED amb un índex de reproducció del color (CRI) de 80, que és acceptable (però lluny de ser bo). En particular, la llum emesa per aquestes lluminàries és deficient en longituds d'ona que donen colors saturats. Perquè una aula tingui una sensació agradable i els colors semblin naturals, la font de llum ha de ser capaç de provocar una resposta visual a totes les longituds d'ona de l'espectre visible. Les instal·lacions educatives mereixen una il·luminació amb una alta qualitat de color, per exemple, un CRI de 90. Si bé els LED de bomba blau es poden dissenyar per oferir una reproducció de color superior, els LED de bomba violeta s'han desenvolupat específicament per produir llum blanca d'ampli espectre que ofereix una potència radiant bastant àmplia l'espectre visible.

La ciència darrere del color de la llum

La temperatura de color correlacionada (CCT) d'una font de llum està destinada a caracteritzar el color de la llum (per exemple, càlid o fresc). La llum blanca que presenta un to càlid té un CCT entre 2700 K i 3200 K. La llum blanca amb un CCT en el rang de 3500 K a 4100 K es coneix comunament com a "blanc neutre". Es coneix que la llum blanca amb un CCT superior a 4100 K té un aspecte "blanc fred". No tota la llum blanca és igual, tant si l'aspecte de la llum blanca és càlida o freda no només afecta visualment la nostra percepció i influeix emocionalment en el nostre estat d'ànim, sinó que també té efectes en una sèrie de respostes neuroendocrines i neuroconductuals. En general, el blanc més fred correspon a un percentatge relativament alt de llum blava a l'espectre i el blanc càlid indica un component blau baix a l'espectre.

La investigació ha determinat que la llum blava pot estimular els fotoreceptors de cèl·lules ganglionars de la retina intrínsecament fotosensibles (ipRGC) a la capa de cèl·lules ganglionars de la retina. Els ipRGCs transdueixen la llum en senyals neuronals per al rellotge biològic. El rellotge biològic situat als nuclis supraquiasmàtics (SCN) regula llavors la temperatura corporal i allibera hormones endocrines, com la melatonina i el cortisol. Una dosi prou alta de llum blava bioactiva activarà el rellotge biològic mestre per programar el cos humà per al mode dia. Es va descobrir que l'exposició a la radiació blava estimula la producció d'hormones com el cortisol per a la resposta a l'estrès i l'alerta; serotonina per al control dels impulsos i els desitjos de carbohidrats; i dopamina per al plaer, l'alerta i la coordinació muscular. Tot i que simula una resposta fisiològica diürna, l'exposició a la llum blava bioactiva també provoca la supressió de la melatonina, l'hormona que promou el son. Com que admet concentració, vigilància i rendiment, la llum blanca brillant amb components blaus alts s'utilitza sovint durant les hores d'aprenentatge.

Normalment, s'escull una llum blanca freda amb un CCT al voltant de 4100 K per a la il·luminació diürna als espais educatius. El CCT màxim per a la il·luminació interior en general no ha de superar els 5400 K, que és la temperatura de color aparent de la llum solar que brilla directament des de dalt. Tanmateix, la introducció de la il·luminació fluorescent va acompanyar un fort augment de les temperatures de color per a la il·luminació interior. Les fonts de llum que produeixen llum blanca amb longituds d'ona acumulades a l'extrem blau de l'espectre tenen la màxima eficàcia lluminosa a causa de la mínima fotoluminescència implicada i d'una gran sensibilitat ocular sobre aquesta banda espectral. Això fa que els CCT de la gamma de 6000 K a 6500 K siguin una opció habitual per a la il·luminació educativa. No obstant això, la radiació òptica amb un CCT tan alt sembla dura i sovint causa distorsió del color a causa de les longituds d'ona que falten per representar colors saturats. El més important, l'exposició a la radiació blava a una dosi extremadament alta durant tot el dia pot sobrecarregar el cos humà i dificultar el manteniment d'uns ritmes circadians suaus.

Els estudiants solen seguir rebent radiació blava d'alta intensitat durant les hores d'entrenament nocturn, la qual cosa provoca una supressió inadequada de la melatonina al vespre. L'alliberament nocturn de melatonina des de les 21:00 fins a les 7:30 del matí és un mecanisme protector vital que dóna suport a la regeneració essencial i suprimeix les cèl·lules canceroses en desenvolupament al nostre cos. Al vespre, almenys dues hores abans d'anar a dormir, s'ha d'evitar un CCT elevat i una il·luminació d'alta intensitat. Els nivells modestos de llum blanca càlida, definits com 60 lux, són suficients per a tasques visuals menors sense interrupcions circadianes.

Il·luminació blanca ajustable

Els efectes de la il·luminació sobre la salut, el benestar i el rendiment humans van impulsar la indústria de la il·luminació a desenvolupar una solució que pugui evocar respostes biològiques humanes particulars per millorar la concentració, l'alerta i el rendiment, alhora que suporta un ritme circadià favorable. La il·luminació blanca ajustable permet la modulació de la temperatura de color de la llum blanca, amb la intensitat lluminosa controlada de manera independent. Aquesta tecnologia permet oferir un esquema d'il·luminació dinàmic al llarg del dia i permet adaptar la il·luminació a les necessitats dels diferents grups destinataris. La il·luminació blanca ajustable basada en la tecnologia LED és la força impulsora del desplegament accelerat de la il·luminació humana centrada (HCL). La il·luminació cèntrica humana està dissenyada per reforçar el ritme circadià del cos i el cicle natural de les funcions biològiques. Proporciona un control conscient dels processos hormonals i l'entorn d'aprenentatge a través d'un disseny holístic dels efectes visuals, biològics i emocionals de la llum. La quantitat i l'espectre de la il·luminació interior es poden ajustar per reflectir les característiques de la llum natural al llarg del dia.

Seguretat fotobiològica

Els experts en butaques han estat fent un enrenou sobre el perill de llum blava de la il·luminació LED. Afirmen que els LED de bombes blaves contenen porcions més altes de longituds d'ona blaves i, per tant, tenen més potencial que altres tipus de fonts de llum per suposar un risc de perill de llum blava. El perill de llum blava és una lesió retiniana induïda fotoquímicament causada per l'exposició a la radiació a longituds d'ona principalment entre 400 nm i 500 nm. El fet que els LED blancs utilitzen emissors blaus per bombar convertidors de fòsfor i hi pot haver un pic blau distint en els seus SPD, no vol dir necessàriament que els LED tinguin un major potencial per causar danys fotoquímics a la retina. La llum blanca de diferents aspectes de color és bàsicament el resultat de diferents combinacions de longituds d'ona llargues i curtes. Hi ha una forta correlació entre el CCT i el contingut de llum blava, independentment de quina s'emet la llum blanca. La funció de ponderació dels perills de la llum blava s'estén sobre un rang de longituds d'ona. És important tenir en compte el rang de radiació perillosa, en lloc de qualsevol pic local. La quantitat total de longituds d'ona blaves en la composició espectral de la llum emesa pels LED és generalment la mateixa que la llum emesa per qualsevol altra font de llum a la mateixa temperatura de color.

Per reiterar: els LED no són fonamentalment diferents de les fonts de llum que utilitzen tecnologies tradicionals quan es tracta de seguretat fotobiològica. El que s'ha de culpar és l'ús d'un CCT extremadament alt en la il·luminació interior. La llum blanca amb un CCT superior a 6000 K conté una quantitat significativa de llum blava i és més probable que provoqui un dany fotoquímic a la retina que la llum blanca emesa per fonts de llum CCT baixes. La il·luminació llindar per a la classificació del grup de risc com a RG2 o superior és de 1000 lux per a una font de llum amb un CCT de 6000 K, 1600 lux per a una font de llum amb un CCT de 4000 K i 3200 lux per a una font de llum amb un CCT de 2700 K. Tanmateix, una classificació de perill de llum blava dels grups de risc 2 i 3 és molt poc probable per a tot tipus de fonts de llum blanca simplement perquè la il·luminació màxima per a aplicacions educatives rarament supera els 300 lux. És important destacar que un producte també ha de superar el llindar perquè les condicions de luminància es considerin perilloses (10 mcd/k2 a 6000K, 16 mcd/k2 a 4000K, 30 mcd/k2 a 2700K per al grup de risc 2). Fins i tot quan hi ha perill del grup de risc 2 o 3, les reaccions d'aversió dels humans mitigaran el perill, de manera que el perill de la llum blava no és res de què es preocupi.

Etiquetes populars: Disseny d'il·luminació de l'aula Il·luminació LED per a escoles i instal·lacions educatives, Xina, proveïdors, fabricants, fàbrica, compra, preu, millor, barat, a la venda, en estoc, mostra gratuïta