Освещение предусмотрено внутри помещений, чтобы удовлетворить следующие требования:

• помощь в обеспечении безопасных условий труда
• помогать в выполнении зрительных задач
• создать соответствующую визуальную среду.

Обеспечение безопасных условий труда должно стоять на первом месте в списке приоритетов, и, как правило, безопасность повышается за счет того, что опасности четко видны. Порядок приоритетности двух других требований будет в значительной степени зависеть от того, как будет использоваться интерьер. Выполнение задачи можно улучшить, обеспечив, чтобы детали задачи были легче видны, в то время как соответствующая визуальная среда создается путем изменения акцента освещения, придаваемого объектам и поверхностям в интерьере.

На наше общее самочувствие, включая моральное состояние и усталость, влияют свет и цвет. При низком уровне освещения объекты практически не имеют цвета или формы, а перспектива теряется. И наоборот, избыток света может быть столь же нежелательным, как и недостаток света.

Как правило, люди предпочитают комнату с дневным светом комнате без окон. Кроме того, считается, что контакт с внешним миром помогает чувствовать себя хорошо. Внедрение автоматического управления освещением вместе с высокочастотным диммированием люминесцентных ламп позволило обеспечить интерьеры управляемым сочетанием дневного и искусственного света. Это дает дополнительное преимущество в виде экономии на затратах на электроэнергию.

На восприятие характера интерьера влияет как яркость, так и цвет видимых поверхностей, как внутренних, так и внешних. Общие условия освещения в интерьере могут быть достигнуты за счет использования дневного света или искусственного освещения, или, что более вероятно, за счет их комбинации.

Оценка освещения

Общие требования

Системы освещения, используемые в коммерческих интерьерах, можно разделить на три основные категории: общее освещение, локализованное освещение и локальное освещение.

Установки общего освещения обычно обеспечивают примерно равномерную освещенность по всей рабочей плоскости. Такие системы часто основаны на люменовом методе проектирования, где средняя освещенность составляет:

Средняя освещенность (люкс) =

Локализованные системы освещения обеспечивают освещение общих рабочих зон с одновременным снижением уровня освещенности в прилегающих зонах.

Системы локального освещения обеспечивают освещение относительно небольших площадей, включающих визуальные задачи. Такие системы обычно дополняются заданным уровнем общего освещения. Рисунок 1 иллюстрирует типичные различия между описанными системами.

Рисунок 1. Системы освещения

При выполнении зрительных задач важно добиться требуемого уровня освещенности и учитывать обстоятельства, влияющие на ее качество.

Использование дневного света для освещения задач имеет как достоинства, так и ограничения. Окна, пропускающие дневной свет в интерьер, обеспечивают хорошее трехмерное моделирование, и хотя спектральное распределение дневного света меняется в течение дня, его цветопередача в целом считается отличной.

Однако постоянная освещенность задачи не может быть обеспечена только естественным дневным светом из-за его широкой изменчивости, а если задача находится в том же поле зрения, что и яркое небо, то вероятно появление слепящего эффекта, ухудшающего выполнение задачи. . Использование дневного света для рабочего освещения имеет лишь частичный успех, а искусственное освещение, над которым можно осуществлять больший контроль, должно сыграть важную роль.

Так как человеческий глаз воспринимает поверхности и предметы только через свет, отраженный от них, то отсюда следует, что характеристики поверхности и коэффициенты отражения вместе с количеством и качеством света будут влиять на внешний вид окружающей среды.

При рассмотрении освещения интерьера важно определить освещенность уровне и сравнить его с рекомендуемыми уровнями для разных задач (см. табл. 1).

Таблица 1. Типичные рекомендуемые уровни поддерживаемой освещенности для различных мест или зрительных задач

Освещение для зрительных задач

Способность глаза различать детали —Острота зрения— существенно зависит от размера задачи, контрастности и визуальной производительности зрителя. Увеличение количества и качества освещения также значительно улучшит визуальное исполнение. Влияние освещения на выполнение задачи зависит от размера важных деталей задачи и от контраста между задачей и окружающим фоном. На рис. 2 показано влияние освещенности на остроту зрения. При рассмотрении зрительного освещения задачи важно учитывать способность глаза выполнять визуальную задачу как со скоростью, так и с точностью. Эта комбинация известна как визуальное исполнение. На рис. 3 показано типичное влияние освещенности на визуальную производительность данной задачи.

Рисунок 2. Типичная зависимость между остротой зрения и освещенностью

Рисунок 3. Типичная взаимосвязь между визуальными характеристиками и освещенностью

Прогнозирование освещения, достигающего рабочей поверхности, имеет первостепенное значение в дизайне освещения. Однако зрительная система человека реагирует на распределение яркости в пределах поля зрения. Сцена в поле зрения интерпретируется путем различения цвета поверхности, коэффициента отражения и освещения. Яркость зависит как от освещенности, так и от отражательной способности поверхности. И освещенность, и яркость являются объективными величинами. Однако реакция на яркость субъективна.

Чтобы создать среду, которая обеспечивает визуальное удовлетворение, комфорт и производительность, яркость в пределах поля зрения должна быть сбалансирована. В идеале яркость вокруг задачи должна уменьшаться постепенно, чтобы избежать резких контрастов. Предлагаемое изменение яркости в зависимости от задачи показано на рисунке 4.

Рисунок 4. Изменение яркости в зависимости от задачи

Люменный метод проектирования освещения приводит к получению средней освещенности в горизонтальной плоскости на рабочей плоскости, и этот метод можно использовать для установления средних значений освещенности на стенах и потолках внутри помещения. Можно преобразовать средние значения освещенности в средние значения яркости на основе сведений о среднем значении коэффициента отражения поверхностей помещения.

Уравнение, связывающее яркость и освещенность: 

Рисунок 5. Типичные значения относительной освещенности вместе с рекомендуемыми значениями отражательной способности

На рис. 5 показан типичный офис со значениями относительной освещенности (от системы верхнего общего освещения) на основных поверхностях помещения вместе с предполагаемыми коэффициентами отражения. Человеческий глаз, как правило, привлекает ту часть визуальной сцены, которая является самой яркой. Из этого следует, что более высокие значения яркости обычно возникают в области визуальной задачи. Глаз распознает детали визуальной задачи, различая более светлые и темные части задачи. Изменение яркости зрительной задачи определяется из расчета яркостный контраст:

в котором

L_t = яркость задачи

L_b = яркость фона

и обе яркости измеряются в кд·м^-2

Вертикальные линии в этом уравнении означают, что все значения яркостного контраста следует считать положительными.

На контраст визуальной задачи будут влиять свойства отражения самой задачи. См. рисунок 5.

Оптический контроль освещения

Если в светильнике используется голая лампа, распределение света вряд ли будет приемлемым, и система почти наверняка будет неэкономичной. В таких ситуациях голая лампа, вероятно, будет источником бликов для находящихся в помещении, и хотя некоторая часть света может в конечном итоге достичь рабочей плоскости, эффективность установки, вероятно, будет серьезно снижена из-за бликов.

Будет очевидно, что требуется некоторая форма управления светом, и наиболее часто используемые методы подробно описаны ниже.

Обструкция

Если лампа установлена ​​в непрозрачном корпусе с единственным отверстием для выхода света, то распределение света будет очень ограниченным, как показано на рисунке 6.

Рис. 6. Управление светоотдачей по преграде

отражение

В этом методе используются отражающие поверхности, которые могут варьироваться от очень матовой до очень зеркальной или зеркальной поверхности. Этот метод контроля более эффективен, чем обструкция, так как рассеянный свет собирается и перенаправляется туда, где это необходимо. Используемый принцип показан на рисунке 7.

Рис. 7. Управление светоотдачей по отражению

Вещание

Если лампа установлена ​​внутри полупрозрачного материала, видимый размер источника света увеличивается с одновременным уменьшением его яркости. К сожалению, практичные рассеиватели поглощают часть излучаемого света, что, следовательно, снижает общую эффективность светильника. Рисунок 8 иллюстрирует принцип диффузии.

Рисунок 8. Управление световым потоком за счет диффузии

Преломление

В этом методе используется эффект «призмы», когда призматический материал из стекла или пластика обычно «преломляет» лучи света и при этом перенаправляет свет туда, где он требуется. Этот метод очень подходит для общего внутреннего освещения. Его преимущество заключается в сочетании хорошего контроля бликов с приемлемой эффективностью. На рис. 9 показано, как преломление помогает в оптическом контроле.

Во многих случаях в светильнике используется комбинация описанных методов оптического управления.

Рисунок 9. Управление светоотдачей по преломлению

Распределение яркости

Распределение светового потока от светильника играет важную роль в определении зрительных условий, которые впоследствии возникают. Каждый из четырех описанных методов оптического контроля обеспечивает различные характеристики распределения светоотдачи светильника.

Завуалированные отражения часто возникают в местах, где установлены дисплеи. Обычные симптомы, возникающие в таких ситуациях, заключаются в снижении способности правильно читать текст на экране из-за появления нежелательных ярких изображений на самом экране, обычно от потолочных светильников. Может сложиться ситуация, когда в интерьере на бумаге на столе также появляются вуалирующие отражения.

Если светильники в интерьере имеют сильную вертикальную нисходящую составляющую светоотдачи, то любая бумага на столе под таким светильником будет отражать источник света в глаза наблюдателю, который читает с бумаги или работает с ней. Если бумага имеет глянцевое покрытие, ситуация усугубляется.

Решение этой проблемы состоит в том, чтобы распределить светоотдачу используемых светильников преимущественно под углом к ​​нисходящей вертикали, чтобы в соответствии с основными законами физики (угол падения = угол отражения) отраженные блики быть сведена к минимуму. На рис. 10 показан типичный пример как проблемы, так и решения. Распределение светоотдачи светильника, используемого для решения этой проблемы, называется распространение летучей мыши.

Рисунок 10. Вуалирующие отражения

Распределение света от светильников также может привести к прямой свет, и в попытке решить эту проблему местные осветительные приборы должны быть установлены за пределами 45-градусного «запретного угла», как показано на рисунке 11.

Рис. 11. Схематическое изображение запрещенного угла

Оптимальные условия освещения для зрительного комфорта и производительности

При исследовании условий освещения для визуального комфорта и производительности целесообразно учитывать факторы, влияющие на способность видеть детали. Их можно разделить на две категории — характеристики наблюдателя и характеристики задачи.

Характеристики наблюдателя.

Они включают в себя:

• чувствительность зрительной системы человека к размеру, контрасту, времени экспозиции
• переходные характеристики адаптации
• восприимчивость к бликам
• возраст
• мотивационные и психологические характеристики.

Характеристики задачи.

Они включают в себя:

• конфигурация детали
• контраст деталей/фона
• яркость фона
• зеркальность деталей.

Применительно к конкретным задачам необходимо ответить на следующие вопросы:

• Легко ли увидеть детали задачи?
• Вероятно ли, что задача будет выполняться в течение длительных периодов времени?
• Если в результате выполнения задания возникают ошибки, считаются ли последствия серьезными?

Для создания оптимальных условий освещения на рабочем месте важно учитывать требования, предъявляемые к осветительной установке. В идеале рабочее освещение должно раскрывать цвет, размер, рельеф и качество поверхности объекта, одновременно избегая создания потенциально опасных теней, бликов и «сурового» окружения самого объекта.

Блики.

Ослепление возникает при чрезмерном освещении поля зрения. Воздействие бликов на зрение можно разделить на две группы, называемые блики инвалидности и блики дискомфорта.

Рассмотрим пример бликов от фар встречного автомобиля в темное время суток. Глаз не может одновременно адаптироваться к свету фар автомобиля и к гораздо меньшей яркости дороги. Это пример инвалидизирующего ослепления, поскольку источники света высокой яркости производят инвалидизирующий эффект из-за рассеяния света в оптических средах. Ослепляющий свет пропорционален интенсивности мешающего источника света.

Дискомфортные блики, которые чаще возникают в интерьерах, можно уменьшить или даже полностью устранить, уменьшив контраст между задачей и ее окружением. Матовые, диффузно отражающие покрытия на рабочих поверхностях предпочтительнее глянцевых или зеркально отражающих покрытий, а положение любого источника света, нарушающего нормальную видимость, должно быть вне нормального поля зрения. В целом успешное визуальное исполнение происходит, когда сама задача ярче, чем ее непосредственное окружение, но не чрезмерно.

Величине дискомфортного ослепления присваивается числовое значение, и его сравнивают с эталонными значениями, чтобы предсказать, будет ли уровень дискомфортного ослепления приемлемым. Метод расчета значений индекса ослепления, используемый в Великобритании и других странах, рассматривается в разделе «Измерение».

Анализ эффективности

Исследования освещения

Один из часто используемых методов съемки основан на сетке точек измерения по всей рассматриваемой территории. В основе этого приема лежит разделение всего интерьера на ряд равных площадей, каждая из которых идеально квадратная. Освещенность в центре каждой области измеряется на высоте стола (обычно 0.85 м над уровнем пола) и рассчитывается среднее значение освещенности. На точность значения средней освещенности влияет количество используемых точек измерения.

Существует связь, которая позволяет минимальный количество точек измерения, которые должны быть рассчитаны по значению номер комнаты применимо к рассматриваемому интерьеру.

Здесь длина и ширина относятся к размерам помещения, а монтажная высота — к вертикальному расстоянию между центром источника света и рабочей плоскостью.

Отношение, о котором идет речь, задается как:

Минимальное количество точек измерения = (x + 2)²

где "x” — это значение индекса комнаты, приведенное к следующему большему целому числу, за исключением того, что для всех значений RI равно или больше 3, x принимается равным 4. Это уравнение дает минимальное количество точек измерения, но условия часто требуют использования большего количества точек, чем это минимальное количество.

При рассмотрении освещения рабочего места и его ближайшего окружения разница в освещенности или однородность необходимо учитывать освещенность.

По любой рабочей области и ее ближайшему окружению однородность должна быть не менее 0.8.

На многих рабочих местах нет необходимости освещать все зоны на одном уровне. Локальное или местное освещение может обеспечить некоторую степень энергосбережения, но какая бы система ни использовалась, разница в освещенности внутри помещения не должна быть чрезмерной.

Ассоциация разнообразие освещенности выражается как:

В любой точке основной площади интерьера разброс освещенности не должен превышать 5:1.

Приборы, используемые для измерения освещенности и яркости, обычно имеют спектральные характеристики, отличающиеся от характеристик зрительной системы человека. Ответы корректируются, часто с использованием фильтров. Когда фильтры включены, приборы называются цветокоррекция.

Измерители освещенности имеют дополнительную поправку, которая компенсирует направление падающего света, падающего на ячейку детектора. Приборы, способные точно измерять освещенность в разных направлениях падающего света, называются скорректированный косинусом.

Измерение индекса ослепления

Система, часто используемая в Великобритании, с вариациями в других странах, по существу представляет собой двухэтапный процесс. На первом этапе устанавливается нескорректированный индекс ослепления значение (УГИ). На рис. 12 приведен пример.

Рисунок 12. Фасад и вид в плане типичного интерьера, использованного в примере

Высота H — это расстояние по вертикали между центром источника света и уровнем глаз сидящего наблюдателя, которое обычно принимается равным 1.2 метра над уровнем пола. Затем основные размеры комнаты преобразуются в кратные H. Таким образом, поскольку H = 3.0 метра, длина = 4H, а ширина = 3H. Необходимо выполнить четыре отдельных расчета UGI, чтобы определить сценарий наихудшего случая в соответствии со схемами, показанными на рисунке 13.

Рис. 13. Возможные комбинации ориентации светильника и направления взгляда в интерьере, рассматриваемые в примере

Производители осветительного оборудования составляют таблицы, в которых для заданных значений отражательной способности ткани в помещении указываются значения нескорректированного индекса ослепления для каждой комбинации значений X и Y.

Второй этап процесса заключается в применении поправочных коэффициентов к значениям UGI в зависимости от значений выходного потока лампы и отклонения значения высоты (H).

Окончательное значение индекса ослепления затем сравнивается со значением предельного индекса ослепления для конкретных интерьеров, приведенным в справочных материалах, таких как CIBSE Code for Interior Lighting (1994).

Назад