Design osvětlení třídy LED svítidla pro školy a vzdělávací zařízení

Role osvětlení při získávání znalostí a procesu učení je zásadní. Umožňuje vizuální zkoumání fyzikálních vlastností studovaných předmětů i objevování pojmů z písemných a grafických zobrazení na papíře, počítače a projekce. Osvětlení také vytváří prostředí pro naslouchání, verbální komunikaci, rozvoj sociálních dovedností a porozumění situacím. Jako kritický prvek designu, který výrazně ovlivňuje, jak dobře prostor vyhovuje potřebám studentů a instruktorů, by osvětlení třídy mělo podporovat zdraví, pohodu a výkon tím, že poskytuje pohodlné a atraktivní prostředí pro studenty a instruktory. Kromě zvyšování spokojenosti uživatelů a podpory vzdělávacích zkušeností v osvětleném prostoru by mělo být osvětlení ve školách a vzdělávacích zařízeních dodáváno v rámci zpřísňujících se zákonných omezení.

Výukové prostředí

Vzdělávací zařízení sahají od základních (základních) škol, středních škol, středních škol až po univerzity a vysoké školy. I když tato zařízení mají různé typy prostor, všechny mají společné to, že většina výukových a studijních aktivit se odehrává ve třídách. Učebna pro všeobecné použití má podlahovou plochu nejméně 32 metrů čtverečních (350 čtverečních stop) a pojme 20 až 75 studentů. Typická učebna má obdélníkový půdorys, který umožňuje lepší výhled než čtvercový půdorys. Výukový prostor je navržen s pohledovými liniemi rovnoběžnými s okny, které poskytují denní světlo (světlík) do prostoru a poskytují smyslovou stimulaci a vizuální kontakt s vnějším světem. Ovládací média, jako jsou rolety nebo žaluzie, se používají ke snížení vnějšího jasu tak, aby byl v rovnováze s vnitřním jasem, nebo k eliminaci denního světla, když není potřeba. Boční osvětlení využívající denní světlo skrz okna poskytuje celkové osvětlení po většinu školního dne. Umělé osvětlení však hraje klíčovou roli, když je potřeba vyvážené, konzistentní a kontrolovatelné vizuální prostředí.

Uspořádání učebny je obecně rozděleno na zónu pro studenty a zónu pro pedagogy. Zóna pro studenty vždy vyžaduje obecné osvětlení, zatímco zóna pro pedagogy vyžaduje doplňkové osvětlení pro poskytování vertikálního osvětlení na výukové tabule a poskytující dobré modelování lidských rysů instruktora. Nejběžnějším výukovým nástrojem ve třídách jsou výukové tabule, které zahrnují tmavě šedé a zelené tabule (tabule) a tabule stíratelné za sucha, jako jsou tabule a šedé tabule. Pro výuku na počítači se často používají video obrazovky pro prezentaci promítaných médií. To vyžaduje, aby bylo osvětlení na projekční ploše minimalizováno a zároveň by mělo být zajištěno dostatečné okolní světlo nad zónou pro studenty pro zapisování poznámek. Učebna může být počítačovým prostředím, kde bude hlavním zájmem minimalizace odrazů obrazovky od zobrazovacích terminálů (VDT). Čitelnost obrazovky může být snížena odraženým obrazem vytvářeným svítidly, okny a okolními vysoce svítivými povrchy.

Úvahy o světelném designu

Osvětlení třídy může být považováno za vysoce kvalitní, pokud umožňuje studentům a instruktorům přesně a pohodlně provádět vizuální úkoly. Základem designu osvětlení je integrovat lidské potřeby, architekturu, ekonomiku a životní prostředí. Prioritou osvětlení učebny je uspokojit lidské potřeby, jako je viditelnost, plnění úkolů, vizuální komfort, sociální komunikace, zdraví, bezpečnost a pohoda. Tyto různé lidské potřeby musí být náležitě vyváženy, aby bylo možné kultivovat stimulující vzdělávací prostředí, a zároveň brát v úvahu ekonomická, environmentální a architektonická hlediska. Dosažení kvalitního osvětlení zahrnuje více než jen zajištění správného osvětlení, aby byl daný úkol viditelný. Existuje mnoho faktorů, které ovlivňují schopnost lidí vidět a vykonávat úkoly, sedm nejdůležitějších je oslnění, rovnoměrnost osvětlení, kontrast jasu, blikání, barevný vzhled, modelování tváří a objektů a závojové odrazy.

Rovnoměrnost osvětlení

Intenzita osvětlení je množství světla dopadajícího na povrch. Nejběžnější úkoly a aplikace v učebnách vyžadují osvětlení pracovní plochy v rozsahu 150 lx až 250 lx. Rovnoměrné horizontální osvětlení ve studentské zóně eliminuje stíny, které ovlivňují viditelnost úkolu, a umožňuje flexibilitu využití prostoru při přemisťování umístění úkolů. Ve třídách, zejména v zóně pro pedagogy, je velmi důležité i svislé osvětlení a osvětlení v jiných rovinách mezi vodorovnou a svislou. Poměr minimálního osvětlení k průměrnému osvětlení nad pracovní plochou, např. horizontální osvětlení stolních počítačů a vertikální osvětlení výukových tabulí, by nemělo být nižší než 1:1,4.

Kontrast jasu

Jas je množství světla přicházejícího z povrchu nebo bodu. Je funkcí osvětlení povrchu a odrazivosti povrchu, což znamená, že jas lze zvýšit zvýšením množství světla dopadajícího na pracovní plochu nebo zvýšením odrazivosti povrchu. Aby byl zachován přijatelný kontrast pro křídové značky, odrazivost tabule by měla být udržována v rozmezí 5 až 20 procent. Pro srovnání, tabule vyžaduje 70procentní odrazivost, aby se stala středem pozornosti. Odrazivost pracovních ploch (stolních počítačů) by měla spadat do rozmezí 25 až 40 procent, aby bylo možné dosáhnout pohodlné rovnováhy jasu. Stěny a stropy se obvykle dodávají se světlými matnými povrchy. Vytvářejí vzájemné odrazy světla, které mohou zajistit efektivní využití světla pro zlepšení horizontálního a vertikálního osvětlení a zároveň minimalizovat odražené oslnění. Lidské oko reaguje na jas, nikoli na osvětlení. Je to jas, který vede k pocitu jasu. Schopnost vidět detaily je silně ovlivněna vztahem mezi jasem objektu a jeho bezprostředním pozadím. Vhodný kontrast mezi detailem úkolu a jeho pozadím může vytvořit vizuální zájem a poskytnout vizuální podněty. Příliš velké změny jasu však způsobí adaptační potíže a zrakové nepohodlí. Horní limit poměru jasu mezi úkolem a bezprostředním okolím je 3:1 (tmavší okolí) nebo 1:3 (světlejší okolí).

Barevný vzhled

Barva je kritickým prvkem osvětlení. Má integrální vztah se světlem, pokud jde o vizuální, emocionální a biologické účinky. Rozsah, v jakém světlo ovlivňuje vizuální výkon, náladu, atmosféru, zdraví a pohodu, závisí na spektrální distribuci výkonu (SPD) světla vyzařovaného světelným zdrojem. Světelný zdroj lze charakterizovat svou barevnou teplotou a výkonem podání barev, které jsou obě určeny SPD. Barevný vzhled objektů, které nejsou samosvítivé, je produktem interakce mezi SPD světelného zdroje a funkcí spektrální odrazivosti objektů. Některé učebny mohou vyžadovat osvětlení, které přesně vykresluje barvy. Barevné podání je jen jedním aspektem osvětlení. Důležitější je podívat se na spektrální rozložení síly světla a intuitivně pochopit, jak barva světla ovlivní chování, spokojenost, psychologické reakce a zdraví. Barva světelných zdrojů – ať už je vzhledově „teplá“ nebo „studená“, má obrovský vliv na lidské zdraví, produktivitu a pohodu.

Oslnění

K oslnění dochází, když jasy nebo poměry jasů jsou nadměrně vyšší než jasy nebo poměr jasů, na které jsou oči přizpůsobeny. Následky oslnění zahrnují postižení (snížení viditelnosti a zrakového výkonu) a nepohodlí (nepříjemný pocit jasu, který nemusí nutně narušovat zrakový výkon nebo viditelnost). Oslnění může být důsledkem světla dopadajícího do oka přímo ze světelného zdroje (přímé oslnění) nebo může být způsobeno odrazy vysokého jasu od odrazného povrchu (odražené oslnění). Stropním svítidlům může být přiřazeno jednotné hodnocení oslnění (UGR) nebo pravděpodobnost vizuálního pohodlí (VCP) pro předpovídání nepříjemného oslnění v interiérových aplikacích. Maximální UGR 19 nebo minimální VCP 70 je považováno za přijatelné pro čtení, psaní a počítačové úlohy. Pokud je požadována vyšší úroveň zrakového komfortu, měla by být vybrána svítidla s UGR 16 nebo VCP 80.

Blikat

Flicker je amplitudová modulace světla, která ruší pozornost a má řadu negativních důsledků. Jak zářivková, tak LED svítidla, která jsou napájena nekvalitními napájecími zdroji, mohou produkovat dvojnásobnou frekvenci elektrického vedení (tj. 120 Hz nebo 100 Hz). Blikání je obecně patrné při frekvencích vyšších než 70 Hz. Nicméně blikání, které lidské oko nepostřehne, může stále vyvolat reakci nervového systému. Obavy jsou viditelné i nepostřehnutelné blikání. U různých osob může expozice blikání způsobit únavu očí, malátnost, nevolnost, sníženou zrakovou výkonnost, záchvaty paniky, bolesti hlavy, migrény, epileptické záchvaty a známky přitěžujících autistických stavů. Ve vzdělávacích zařízeních, kde se děti nebo mladí lidé zdržují každý den po dlouhou dobu, by měla být přísně kontrolována blikání. Procento blikání by přednostně nemělo překročit 4 procenta při 120 Hz nebo 3 procenta při 100 Hz, což je extrémně bezpečné pro všechny populace. Maximální povolená hodnota 10 procent při 120 Hz nebo 8 procent při 100 Hz.

Závojové odrazy

Závojové odrazy jsou skvrny s vysokým jasem (jasné obrazy světelného zdroje) odrážené zrcadlovými povrchy, jako jsou obrazovky počítačů nebo lesklé čtecí materiály. Závojové odrazy od primárních světelných zdrojů (vdovy nebo svítidla) nebo sekundárních světelných zdrojů (odražené) snižují kontrast úkolu a zakrývají detaily. Abyste zajistili, že žádné zdroje světla nevytvářejí zrcadlový nebo difúzní odraz do očí osoby, uspořádejte obrazovky počítačů do polohy kolmo ke zdroji světla nebo určete svítidlo s rozložením světla, které má minimální vyzařované světlo v problémových úhlech.

Modelování tváří a objektů

Modelování obličeje a objektů je důležitým hlediskem osvětlení ve vzdělávacích zařízeních. Souhra světla a stínu na obličeji může pomoci komunikaci mezi učitelem a studentem tím, že usnadňuje čtení rtů a snazší interpretaci gest obličeje. Osvětlení může přidat tvar a hloubku vizuální scéně, odhalit texturu a detaily objektů, vytvořit žádoucí vzor a vyzdvihnout zvýraznění a vizuální zájmy. Silné směrové osvětlení může způsobit nelichotivé hluboké stíny, zatímco extrémně rozptýlené osvětlení způsobuje, že tváře nebo předměty vypadají ploché nebo nezajímavé. Správná kombinace směrového a difuzního osvětlení je proto žádoucí.

Obecné osvětlení

Obecné osvětlení je hlavním zdrojem osvětlení ve třídách. Poskytuje prostoru celkové osvětlení a zároveň slouží jako primární zdroj pracovního osvětlení. Celkové osvětlení ve třídách může být provedeno pomocí stropních osvětlovacích systémů s přímým, nepřímým nebo kombinovaným přímým/nepřímým rozvodem. Přímé osvětlení dodává nepřerušované světlo ze svítidla do horizontální pracovní roviny. Nepřímé osvětlení distribuuje světlo směrem ke stropu, který zase odráží světlo dolů. Přímé/nepřímé osvětlení zajišťuje rozložení světla směrem dolů i nahoru. Systémy přímého osvětlení jsou účinné při dodávání světla, ale mohou vytvářet ostré stíny, závojové odrazy a nežádoucí vizuální efekty, jako jsou tmavé stropy a hřebeny na horních površích stěn. S osvětlením nasměrovaným na stropy nepřímé osvětlovací systémy rovnoměrně rozdělují světlo do nadměrného jasu v zorném poli. Nepřímé osvětlení však způsobuje, že prostor působí nudně a prázdný od světel a vizuálních zájmů. Přímé/nepřímé osvětlení kombinuje výhody přímého a nepřímého osvětlení a poskytuje vyvážené rozložení světla pro lepší vizuální komfort, rovnoměrné osvětlení na horizontálních pracovních plochách a zesílený dojem z prostoru, bdělost a vizuální jasnost.

Navzdory obavám z oslnění a jeskynního efektu je přímé osvětlení ve třídách téměř univerzální volbou jednoduše proto, že většina vzdělávacích prostor má nízkou výšku stropu. Přímé osvětlení je obvykle poskytováno ve formě zapuštěného osvětlení, zapuštěného osvětlení nebo závěsného osvětlení. Přímá svítidla mohou být navržena v různých tvarech a velikostech. Ve vzdělávacích zařízeních jsou běžně používaná svítidla obdélníkové troffy určené pro instalaci do mřížových stropů a lineární svítidla určená pro zapuštěné, povrchové a zapuštěné instalace. Troffery jsou k dispozici ve formě volumetrických troffů, parabolických troffů, difuzních/čočkových troffů a okrajově osvětlených LED panelů. Lineární svítidla se dodávají v sekcích standardní délky, jako jsou sekce 4, 8 nebo 12 stop, nebo v konfiguraci s nepřetržitým provozem.

Technologie osvětlení

V posledních několika desetiletích bylo osvětlení učeben a dalších vzdělávacích prostor téměř výhradní oblastí technologie zářivkového osvětlení. Fluorescenční lampa využívá elektřinu k buzení rtuťových par ve skleněné trubici. Výboje rtuťových par emitují ultrafialové (UV) světlo, které pak způsobí fluorescenci fosforového povlaku, čímž vzniká světlo ve viditelném spektru. Zářivky získaly široké použití díky své vysoké světelné účinnosti, rozptýlené distribuci světla a dlouhé provozní životnosti. Použití zářivek je však kontroverzní. Zářivky mají mnoho nevýhod, jako je ultrafialové záření, dlouhá doba spouštění, rádiové rušení, vysoká křehkost, harmonická zkreslení, omezený rozsah provozních teplot a zkrácená životnost v důsledku častého spínání. Nejnegativnějším dopadem zářivkového osvětlení je však to, že výrazně snižovalo kvalitu vnitřního osvětlení a představovalo zdravotní rizika. Nadměrné zaměření na světelnou účinnost způsobilo, že většina zářivkových svítidel fungovala špatně v reprodukci barev a poskytovala příliš vysokou teplotu barev (6000 K - 6500 K), která by mohla mít rušivý vliv na lidský cirkadiánní rytmus a vyvolalo obavy z nebezpečí modrého světla. Protože zářivka vyžaduje předřadník k regulaci proudu dodávaného elektrodami lampy, vzniká problém blikání. Pokud jde o kvalitu světla, zářivkové osvětlení je obzvláště špatným začátkem v historii umělého osvětlení vnitřních prostor.

Solid state osvětlení založené na technologii světelných diod (LED) rychle získává na popularitě. LED se staly převládajícím světelným zdrojem pro každou představitelnou světelnou aplikaci. LED je polovodičové zařízení, které přeměňuje elektrickou energii přímo na fotony. Polovodičová součástka má pn přechod tvořený opačně dotovanými vrstvami polovodičového materiálu, jako je indium-gallium nitrid (InGaN). Když je pn přechod vychýlen v dopředném směru, elektrony a díry jsou injektovány do aktivní oblasti a rekombinovány za vzniku světla. LED technologie řeší mnoho nedostatků konvenčních technologií a nabízí příslib vysoké účinnosti, dlouhé životnosti, vysoké spektrální všestrannosti, výjimečné ovladatelnosti (zapnuto/vypnuto/stmívání), vysoké flexibility v optickém designu a vysoké odolnosti proti nárazům a vibracím. LED produkují zářivý výkon pouze ve viditelném spektru (typicky od 400 do 700 nm). Absence ultrafialového (UV) a infračerveného (IR) záření činí tuto technologii zvláště vhodnou pro použití osobami se specifickou citlivostí nebo v situacích, kdy by optické záření z tradičních světelných zdrojů představovalo pro člověka riziko.

LED svítidla

Dlouhá životnost a vysoká energetická účinnost jsou charakteristickými výhodami LED. To vede k běžné mylné představě, že dlouhá životnost a vysoká světelná účinnost LED osvětlovacích systémů je samozřejmostí. Fluorescenční svítidlo využívá sadu zářivek, např. lineární T5 (průměr 5/8 palce), T8 (průměr 1 palce) a T12 (průměr 11/2 palce), standardizované v celém odvětví a mezi výrobci s podobnou životností. , světelné výkony a údržba lumenu. Svítidlo v podstatě slouží jako montážní rám pro lampy a poskytuje omezenou kontrolu distribuce světla. Naproti tomu svítidlo LED je obecně vysoce navržený systém, který holisticky integruje LED s tepelnými, elektrickými a optickými podsystémy, aby poskytl přijatelný produkt. Účinnost systému a provozní životnost LED svítidla do značné míry závisí na návrhu a konstrukci systému. Životnost svítidla LED je založena na prvním případě, kdy svítidlo vyžaduje údržbu, což by pravděpodobně bylo způsobeno snížením světelného toku, barevným posunem, poruchou nebo dokonce náhlým selháním ovladačů LED.

LED diody jsou dnes nejúčinnějším zdrojem světla. Stále se však více než polovina elektrické energie dodávané do LED diod přeměňuje na teplo. Na rozdíl od žárovek a halogenových žárovek, které vyzařují teplo ze žárovek ve formě infračervené energie, je teplo generované LED diodami zachyceno v polovodičových pouzdrech a musí být odváděno samotným svítidlem. Nadměrné nahromadění tepla uvnitř LED může urychlit proces degradace čipu, fosforu a obalových materiálů. Ukázalo se, že zvýšené teploty přechodu způsobují mnoho mechanismů selhání, jako je nukleace a růst dislokací v aktivní oblasti diody, degradace kvantové účinnosti fosforu a změna barvy zapouzdřených a plastových pouzder. Efektivní tepelný management je tedy zásadní pro provoz LED po jejich jmenovitou životnost. Tepelný design je nejdůležitější součástí designu svítidel. Všechny materiály a součástky v tepelné cestě z polovodičové matrice přes desku plošných spojů (PCB) do okolního prostředí musí mít nízký tepelný odpor. Účinnost tepelného návrhu v podstatě závisí na schopnosti chladiče odvádět teplo vedením tepla a konvekcí. Stropní svítidla, jako jsou troffy a lineární závěsy, obvykle poskytují dostatečný objem pro vytvoření přiměřené plochy, která usnadňuje výměnu tepla.

Častěji než ne, bodem selhání nebo nesprávné funkce v systému LED je ovladač LED. Protože LED jsou citlivé i na velmi malé změny proudu a napětí, musí být obvody budiče LED nakonfigurovány tak, aby regulovaly výstup při konstantním proudu pod napájecím napětím nebo změnami zátěže. Součástí tepelného managementu je také provoz LED s vhodným budicím proudem. Přebuzení, pro které je LED dimenzována, zvýší teplotu přechodu a sníží vnitřní kvantovou účinnost LED. Klíčové výkonové metriky měničů se zaměřují na jejich schopnost regulovat výkon LED nebo řetězu (nebo řetězců) LED vhodně a efektivně, a zároveň poskytovat vysoký účiník a nízké celkové harmonické zkreslení (THD) v širokém rozsahu vstupního napětí. . Ovladač musí také poskytnout ochranné funkce proti přetížení, přerušení a zkratu, stejně jako potlačení přechodového napětí a inteligentní ochranu proti přehřátí. Někteří výrobci osvětlení však neúnavně snižují náklady tím, že poddimenzují obvody budiče. To nejen způsobí, že je ohrožena spolehlivost obvodu ovladače, ale také se stává problémem blikání, protože levné ovladače často poskytují neúplné potlačení zvlnění. Obecně je nepřijatelné, aby hodnota zvlnění výstupního proudu překračovala ±10 procent.

Optický design se stává vysokou prioritou při navrhování LED systémů. Rovnoměrné osvětlení na velké ploše nebo v pracovní rovině vyžaduje použití velkého počtu LED se středním výkonem. Vysoká intenzita výstupu těchto miniaturních světelných zdrojů dělá zmírnění oslnění prioritou. LED svítidla přicházejí v různých distribučních charakteristikách, kterých je dosaženo pomocí optických komponentů, jako jsou difuzory, čočky, reflektory a žaluzie. Přímé oslnění z LED by mohlo být zmírněno rozptýlením jasu na velké plochy. Čočky, které obsahují řadu malých hranolů, mohou snížit jas svítidla při pozorovacích úhlech blízkých horizontále. Odraz je běžně používaná technika pro regulaci světelného toku z LED. Volumetrické troffery jsou typem "přímých odražených" svítidel, která odrážejí světlo od vnitřního povrchu zapuštěného pouzdra, zatímco moduly LED, které vyzařují světlo nahoru, jsou stíněné nebo zakryté v kovových koších podložených difúzním akrylátem. Osvětlení panelů LED s okrajovým osvětlením vstřikuje světlo do světlovodné desky (LGP), která pak rovnoměrně distribuuje světlo směrem k difuzoru prostřednictvím úplného vnitřního odrazu (TIR). Schopnost poskytovat rovnoměrné osvětlení bez vytváření nadměrně vysokého jasu činí z těchto vestavných svítidel dříče ve vzdělávacích zařízeních.

Vykreslování barev

Stejně jako u zářivkového osvětlení, kompromis mezi kvalitou barev a světelnou účinností zůstal i v éře LED osvětlení. Bílé LED jsou obvykle fosforem konvertované LED, které využívají krátkovlnné světlo vyzařované z LED diod k čerpání fosforu (luminiscenční materiály). Většina fosforově konvertovaných LED diod jsou modré pumpy LED, které částečně převádějí elektroluminiscenci. Modrá pumpa LED s vysokým podáním barev vyžaduje velmi velkou část vyzařovaného světla s krátkou vlnovou délkou, aby byla převedena dolů. Tento proces přeměny světla čerpadla na fosforové světlo (fotoluminiscence) zahrnuje velké množství Stokesových energetických ztrát. Přeměna světelné účinnosti záření (LER) citlivostí oka je neefektivní ve srovnání se spektrální distribucí světla s delší vlnovou délkou. Při sloučení těchto efektů je světelná účinnost LED s vysokým podáním barev, které mají SPD rovnoměrněji rozprostřeny ve viditelném spektru, relativně nízká než u LED s nízkým podáním barev, které jsou přesycené v modrých a zelených vlnových délkách.

V důsledku přechodu k vysoce účinnému osvětlení a snížení nákladů většina LED svítidel používaných ve vzdělávacích zařízeních obsahuje LED s indexem podání barev (CRI) 80, což je přijatelné (ale zdaleka ne dobré). Zejména světlo vyzařované z těchto svítidel má nedostatek vlnových délek, které poskytují syté barvy. Aby třída působila příjemně a barvy působily přirozeně, musí být zdroj světla schopen spustit vizuální odezvu na všechny vlnové délky ve viditelném spektru. Vzdělávací zařízení si zaslouží osvětlení s vysokou kvalitou barev, např. CRI 90. Zatímco modré LED pumpy mohou být navrženy tak, aby poskytovaly vynikající podání barev, fialové pumpy LED byly vyvinuty speciálně pro vytváření širokospektrálního bílého světla, které dodává zářivý výkon poměrně široce napříč viditelné spektrum.

Věda za barvou světla

Korelovaná barevná teplota (CCT) světelného zdroje je určena k charakterizaci barvy světla (např. teplé nebo studené). Bílé světlo s teplým tónem má CCT v rozsahu 2700 K až 3200 K. Bílé světlo s CCT v rozsahu 3500 K až 4100 K je běžně označováno jako mající "neutrální bílý" vzhled. Bílé světlo s CCT nad 4100 K se označuje jako „studené bílé“. Ne všechno bílé světlo je stejné, ať už je vzhled bílého světla teplý nebo chladný, nejen vizuálně ovlivňuje naše vnímání a emocionálně ovlivňuje naši náladu, ale má také vliv na řadu neuroendokrinních a neurobehaviorálních reakcí. Obecně platí, že studenější bílá odpovídá relativně vysokému procentu modrého světla ve spektru a teplá bílá označuje nízkou modrou složku ve spektru.

Výzkum zjistil, že modré světlo může stimulovat vlastní fotosenzitivní fotoreceptory gangliových buněk sítnice (ipRGC) ve vrstvě gangliových buněk sítnice. ipRGC převádějí světlo na nervové signály pro biologické hodiny. Biologické hodiny umístěné v suprachiasmatických jádrech (SCN) pak regulují tělesnou teplotu a uvolňují endokrinní hormony, jako je melatonin a kortizol. Dostatečně vysoká dávka bioaktivního modrého světla spustí hlavní biologické hodiny, aby naprogramovaly lidské tělo na denní režim. Bylo objeveno, že vystavení modrému záření stimuluje produkci hormonů, jako je kortizol pro reakci na stres a bdělost; serotonin pro kontrolu impulzů a chutě na uhlohydráty; a dopamin pro potěšení, bdělost a svalovou koordinaci. Při simulaci denní fyziologické reakce vede expozice bioaktivnímu modrému světlu také k potlačení hormonu melatoninu podporujícího spánek. Protože podporuje koncentraci, bdělost a výkon, je jasné bílé světlo s vysokými modrými složkami často používáno během hodin učení.

Pro denní osvětlení ve vzdělávacích prostorách se obvykle volí studené bílé světlo s CCT kolem 4100 K. Maximální CCT pro vnitřní osvětlení by obecně nemělo překročit 5400 K, což je zdánlivá barevná teplota slunečního světla svítícího přímo nad hlavou. Zavedení zářivkového osvětlení však provázelo prudký nárůst teploty barev pro vnitřní osvětlení. Světelné zdroje, které produkují bílé světlo s vlnovými délkami akumulovanými na modrém konci spektra, mají nejvyšší světelnou účinnost díky minimální fotoluminiscenci a vysoké citlivosti oka v tomto spektrálním pásmu. Díky tomu jsou CCT v rozsahu 6000 K až 6500 K běžnou volbou pro vzdělávací osvětlení. Optické záření s tak extrémně vysokým CCT se však jeví jako drsné a často způsobuje zkreslení barev kvůli chybějícím vlnovým délkám pro vykreslení sytých barev. A co je nejdůležitější, vystavení modrému záření v extrémně vysoké dávce po celý den může přetěžovat lidské tělo a ztěžovat udržování plynulých cirkadiánních rytmů.

Studenti obvykle pokračují v přijímání vysoce intenzivního modrého záření během hodin nočního koučování, což má za následek nesprávné potlačení melatoninu ve večerních hodinách. Noční uvolňování melatoninu od 21:00 do 7:30 je životně důležitý ochranný mechanismus, který podporuje nezbytnou regeneraci a potlačuje vyvíjející se rakovinné buňky v našem těle. Večer, alespoň dvě hodiny před spaním, je třeba se vyhnout vysokému CCT a vysoce intenzivnímu osvětlení. Mírné úrovně teplého bílého světla, definované jako 60 luxů, jsou dostatečné pro drobné zrakové úkoly bez narušení cirkadiánního dne.

Nastavitelné bílé osvětlení

Účinky osvětlení na lidské zdraví, pohodu a výkon přiměly osvětlovací průmysl k vývoji řešení, které dokáže vyvolat konkrétní biologické reakce člověka pro zvýšení koncentrace, bdělosti a výkonu a zároveň podporuje příznivý cirkadiánní rytmus. Laditelné bílé osvětlení umožňuje modulaci teploty barvy bílého světla s nezávisle řízenou svítivostí. Tato technologie umožňuje dodávat dynamické schéma osvětlení po celý den a umožňuje přizpůsobit osvětlení potřebám různých cílových skupin. Laditelné bílé osvětlení založené na technologii LED je hnací silou zrychleného nasazení lidského centrického osvětlení (HCL). Lidské centrické osvětlení je navrženo tak, aby posilovalo cirkadiánní rytmus těla a přirozený cyklus biologických funkcí. Poskytuje vědomou kontrolu nad hormonálními procesy a učebním prostředím prostřednictvím holistického designu vizuálních, biologických a emocionálních účinků světla. Množství a spektrum osvětlení interiéru lze vyladit tak, aby odráželo vlastnosti přirozeného denního světla v průběhu dne.

Fotobiologická bezpečnost

Odborníci na křesla dělali povyk ohledně nebezpečí modrého světla LED osvětlení. Tvrdí, že modré LED pumpy obsahují vyšší podíly modrých vlnových délek, a proto mají větší potenciál než jiné typy světelných zdrojů představovat riziko nebezpečí modrého světla. Nebezpečí modrého světla je fotochemicky vyvolané poškození sítnice způsobené expozicí záření o vlnových délkách primárně mezi 400 nm a 500 nm. Jen proto, že bílé LED diody používají modré zářiče k pumpování fosforových konvertorů dolů-n a v jejich SPD může být zřetelný modrý vrchol, nemusí to nutně znamenat, že LED mají větší potenciál způsobit fotochemické poškození sítnice. Bílé světlo různého barevného vzhledu je v podstatě výsledkem různých kombinací dlouhých a krátkých vlnových délek. Existuje silná korelace mezi CCT a obsahem modrého světla bez ohledu na to, z čeho bílé světlo vychází. Funkce vážení rizika modrého světla se rozšiřuje v rozsahu vlnových délek. Je důležité vzít v úvahu spíše rozsah nebezpečného záření než jakýkoli místní vrchol. Celkové množství modrých vlnových délek ve spektrálním složení světla vyzařovaného LED diodami je obecně stejné jako světlo vyzařované jakýmkoli jiným světelným zdrojem při stejné barevné teplotě.

Pro zopakování: LED se zásadně neliší od světelných zdrojů využívajících tradiční technologie, pokud jde o fotobiologickou bezpečnost. Co je třeba vytknout, je použití extrémně vysokého CCT v osvětlení interiéru. Bílé světlo s CCT nad 6000 K obsahuje značné množství modrého světla a je pravděpodobnější, že způsobí fotochemické poškození sítnice než bílé světlo vyzařované zdroji světla s nízkým CCT. Prahová osvětlenost pro klasifikaci rizikové skupiny jako RG2 nebo vyšší je 1000 luxů pro světelný zdroj s CCT 6000 K, 1600 luxů pro světelný zdroj s CCT 4000 K a 3200 luxů pro světelný zdroj s CCT 2700 K. Klasifikace nebezpečnosti modrého světla rizikové skupiny 2 a 3 je však velmi nepravděpodobná pro všechny typy zdrojů bílého světla jednoduše proto, že maximální osvětlení pro vzdělávací aplikace zřídka přesahuje 300 luxů. Důležité je, že výrobek musí také překročit práh pro podmínky jasu, aby byly považovány za nebezpečné (10 mcd/k2 při 6000 K, 16 mcd/k2 při 4000 K, 30 mcd/k2 při 2700 K pro rizikovou skupinu 2). I když existuje nebezpečí ze skupiny rizik 2 nebo 3, averzní reakce lidí toto nebezpečí zmírní, takže nebezpečí modrého světla není nic, čeho by se lidé měli obávat.

Populární Tagy: Design osvětlení třídy LED svítidla pro školy a vzdělávací zařízení, Čína, dodavatelé, výrobci, továrna, koupit, cena, nejlepší, levně, na prodej, skladem, vzorek zdarma