Kryteria innowacyjnego oświetlenia

Transkrypt

1 Kryteria innowacyjnego oświetlenia dr inż. Paweł Baranowski LUXMEDIA POLAND Sopocka Szkoła Wyższa Uniwersytet Artystyczny w Poznaniu Fot: Eric Johansson Kwiecień 2013

2 Promieniowanie

3 Co się dzieje lampa Oko ludzkie jest niezbędne, abyśmy mogli mówić o świetle!!!!

4 Promieniowanie Źródło światła Naturalne źródło Źródła światła Promieniowanie temperaturowe Wyładowanie elektryczne Luminescencja słońce błyskawica owady -świetliki żarówka lampa Hg, MH, Na Dioda LM Sztuczne źródło żarówka halogenowa świetlówka Sztuczne źródło

5 Wytwarzanie światła elektryczne źródła światła inkandescencja promieniowanie powstaje w wyniku cieplnego wzbudzenia atomów lub cząstek promieniowanie temperaturowe widmo ciągłe elektroluminescencja luminescencja fotoluminescencja promieniowanie powstaje w wyniku wzbudzania atomów lub cząstek, intensywność tego promieniowania jest dla pewnych zakresów widma wyższa od promieniowania temperaturowego ciała w danej temperaturze promieniowanie luminescencyjne widmo liniowe z mniejszą lub większą podbudową widma ciągłego

6 Energia

7 Skuteczność wywoływania wrażeń wzrokowych

8 Parametry ekonomiczne XV wiek XIX wiek XX wiek... i może XXI HID LED Skuteczność [ Im/W ] Sprawność [ % ] Cel > 80 < Cel >30

9 Dlaczego to źródło może być przyczyną dyskomfortu?

10 PODSTAWOWE ŹRÓDŁA ŚWIATŁA Skuteczność świetlna podstawowych rodzajów źródeł światła

11 żarówka Wavelength (nm) Relative spectral intensity

12 Wysokoprężna lampa rtęciowa Widmo żarówki (dla porównania)

13 Cykl halogenowy

14 Cykl halogenowy

15 żarówka Wavelength (nm) Relative spectral intensity

16 Cykl halogenowy

17 Promieniowanie rtęci

18 Lampa metalohalogenowa Widmo żarówki (dla porównania)

19 Spectral distribution of light sources Technology and Ra Spectral intensity distribution Mercury HP lamp Ra 45 Induction lamp Ra 85 CDM-T lamp Ra 90

20 Podstawowe wielkości świetlne Strumień świetlny: Φ [lm] Skuteczność świetlna: η [ lm/w] charakteryzuje efektywność wytwarzania światła przez źródło, Barwa światła - temperatura barwowa: Tb [ K ] barwę światła określa się podając temperaturę w kelwinach, im temperatura jest wyższa tym bielsze jest światło. Dla przykładu żarówka klasyczna wytwarza światło o Tb=2700K, żarówka halogenowa o Tb=3100K Wskaźnik oddawania barw: Ra [ ] Określa zdolność światła do oddawania barw oświetlanych przedmiotów. Wskaźnik ten określany jest w granicach od 0 do 100, 0 - brak własności oddawania barw, pełne oddawanie barw. Trwałość: w godzinach [h]

21 Oddawanie barw Colour Rendering Index (CRI) Człowiek ma większe wymagania dotyczące widzenia barw przy dużych luminancjach (zastosowania wewnętrzne), a mniejsze przy mniejszych (zastosowania zewnętrzne np. przy iluminacji obiektów).

22 Cechy lamp

23

24 Parametry LED Napięcie przewodzenia od 2 do 4 V Prąd przewodzenia od 10 do 70 ma Długość fali dominującej od 460 do 650 nm Kąt emisji światła od 15 o do 120 o Zakres temperatur pracy od 40 o do +100 o C Skuteczność świetlna (zależy od barwy) ok. 80 lm/w Wskaźnik oddawania barw Ra = ok.80 (dla światła białego) UWAGA skuteczność świetlna maleje ze wzrostem temperatury, wpływ temperatury jest silniejszy przy barwie żółtej niż przy zielonej. Temperatura 100 o C nie powinna być przekraczana!

25 spektrum Język

26 - Biała dioda LED Rozkład widmowy

27 Temperatura barwowa 6500 K 5400 K 4000 K 3000 K 2700 K

28 Energooszczędne rozwiązania oświetlenia funkcjonalnego i iluminacyjnego w technologii LED 100 Skuteczność źródła światła Lm/W Standardo we źródła światła Fluorescencyjne 1961 Data odkrycia Metalohalogenkowe Rtęciowe Biała Power 2011 LED CFL // Halogenowe 1959 Główny szereg Źródło: Osram

29 Prognoza

30 Projekt oprawy LED!!! 1250 LINEARLight DRAGON : 15 kw 200 OT OT DIM - poziom natężenia E = 300 lx w odległości 16m - Waga : 8200 kg -Średnica : 7m - Powierzchnia radiatora 216 m 2 - Temperatura w punkcie Tc = 55 C

31 Barwa światła subiektywna ocena wyglądu próbek i obiektów Żarówka Świetlówka LED Żarówka

32 Co się dzieje?

33 Co się dzieje?

34 Dystrybucja światła

35 Przestrzenny rozsył światła

36 Rozsył żarówki halogenowej 38 z odbłyśnikiem

37 Przykładowy rozsył oprawy

38 Co się dzieje?

39 Co się dzieje? Natężenie oświetlenia

40

41 Co należy zapewnić? Odpowiednia ilość światła Wielkość obserwowanego przedmiotu Kontrast Czas obserwacji Rozkład luminancji w polu widzenia

42 E na zewnątrz lx lx

43 E na zewnątrz 0,5 lx

44 Ile ma być?

45 Wyniki badań

46 ZALEŻNOŚĆ OD WIEKU

47 I doświadczenia

48

49 Wykres Kruithoffa

50 Co się dzieje?

51 Luminancja

52 Luminancja

53 Inny przykład

54 Inny przykład

55 Inny przykład

56 Materiały

57 Przy średniej wielkości bodźca świetlnego (od 10-2 Do 10 cd/m 2 ) w oku równocześnie funkcjonują czopki i pręciki takie widzenie nazywamy mezopowym lub zmierzchowym. Co się dzieje?

58 Co się dzieje?

59 Co się dzieje?

60 Co należy zapewnić? Odpowiednia ilość światła (zależy od wieku!)

61 Odpowiednia ilość światła - i od temperatury barwowej

62 Co należy zapewnić? Odpowiednia ilość światła Wielkość (rozmiar kątowy) obserwowanego przedmiotu

63 Odpowiedni rozmiar kątowy

64 Rozmiar kątowy

65 Rozmiar kątowy

66 Co należy zapewnić? Odpowiednia ilość światła Wielkość obserwowanego przedmiotu Kontrast

67 Co należy zapewnić? Odpowiednia ilość światła Wielkość obserwowanego przedmiotu Kontrast

68 Kontrast jest bardzo ważny!!!!

69 kontrast

70 Oddawanie barw

71 A jednak obiekt może być niewidoczny...

72 A jednak obiekt może być niewidoczny...

73 I co wtedy?

74 Co należy zapewnić? Odpowiednia ilość światła Wielkość obserwowanego przedmiotu Kontrast Czas obserwacji

75 Co należy zapewnić? Odpowiednia ilość światła Wielkość obserwowanego przedmiotu Kontrast Czas obserwacji Rozkład luminancji w polu widzenia

76 Olśnienie - warunki widzenia, które odczuwa się jako nieprzyjemne, lub w których występuje obniżenie zdolności rozpoznawania szczegółów lub przedmiotów, albo oba wrażenia razem, na skutek nieodpowiedniego rozkładu lub zakresu luminancji lub na skutek występowania nadmiernych kontrastów

77 Od czego zależy? Od luminancji Od wielkości powierzchni świecącej Od jej położenia Od luminancji otoczenia Od stanu adaptacji

78 Rodzaje olśnienia 1. Odbiciowe 2. Bezpośrednie

79 Rodzaje olśnienia PRZESZKADZAJĄCE pogarsza postrzeganie przedmiotów, ale niekoniecznie powoduje przykrość (np. nasłoneczniony śnieg) PRZYKRE powoduje przykrość, ale niekoniecznie pogarszające postrzeganie przedmiotów (np.olśnienie kontrastem)

80 Dowód, że to jest ważne A o co chodzi naprawdę? A po co produkuje się okulary dla kur?

81 Olśnienie bezpośrednie

82 Olśnienie pośrednie

83 Ekologia

84 ogólne zasady Czyli zbiór uniwersalnych wskazówek

85 Zasada spójności obrazu SPÓJNOŚĆ to możliwość odbioru i oglądania z danego kierunku - całości obiektu, bez nieczytelnych, mylących obszarów. Jest to szczególnie istotne przy iluminacji metodą punktową. Doświadczenie wskazuje, że przerwy między plamami nie powinny przekraczać wymiaru plamy świetlnej.

86 Spójność (cd.) - Budynek ratusza rozległy, pozbawiony symetrii, trudny do iluminowania - Poszczególne plamy nie łączą się w całość i nie tworzą obrazu ciągłego obiektu - Wrażenie dysharmonii i braku pomysłu na nocna ekspozycję gmachu

87 Przykład naruszenia zasady spójności Wiarygodna iluminacja fasady i górnej partii wieży. Zbyt duża przerwa wrażenie zawieszenia wieży w powietrzu. Nie zaznaczono dachu ani bocznych wieżyczek zubożono obraz obiektu.

88 Kolejny przykład naruszenia spójności - hotel Europejski Cztery strefy: parter (bez iluminacji) I i II piętro i III i IV piętro i nadbudówka. Poprawnie i atrakcyjnie oświetlono nadbudówkę (największa luminancja) Parter może pozostać nieoświetlony wystarczą duże, świecące okna. III i IV piętro rytm pilastrów jest inny na obu elewacjach i inny w rejonie zaokrąglenia zmienne odstępy plam świetlnych i nieczytelny kształt narożnika. Zbyt ostre akcenty na pilastrach i nieczytelne przestrzenie między nimi.

89 Zasada uporządkowania obrazu iluminowanego obiektu Zwykle obiekty architektoniczne cechuje symetria, podziały poziome (gzymsy, piętra) i pionowe (ryzality, pilastry, kolumny). Rytm nie może być zakłócony przy oświetleniu nocnym. Problem zakłócenia rytmu pojawia się przy wykorzystywaniu pomieszczeń biurowych do późnych godzin nocnych. PRZESŁANKI: Powtarzające się elementy powinny być oświetlone tak samo. Należy zachować istniejąca symetrię Dobre efekty wywołuje akcentowanie poziomych linii podziału Należy dążyć do akcentowania krawędzi i naturalnych granic obiektu

90 Zasada ukrywania widoku opraw oświetleniowych Luminancja obiektów jest niewielka rzędu 12 cd/m2, co oznacza niewysoki poziom adaptacji wzroku. Należy zapobiegać występowaniu w polu widzenia zbyt jaskrawych obiektów przez: - właściwe rozmieszczenie opraw - stosowanie rastrów; klap itp. Dotyczy to również odbić od nowoczesnych budynków, wykończonym szkłem lub polerowanym granitem. Zasada ta dotyczy również ukrywania opraw w dzień, bo często nie pasują do elewacji i stanowią ingerencję w neutralność jej obrazu dziennego.

91 Nieosłonięte oprawy przeszkadzają w obserwacji Ukrywanie opraw

92 Inny przykład olśniewających opraw (ul Mariacka w Gdańsku) Tu wystarczyłoby zastosować raster

93 Zasada wzmacniania efektu krągłości obiektu Równomierne oświetlenie powierzchni walcowej powoduje utratę możliwości wyeksponowania jej zakrzywienia.

94 Zasada akcentowania krawędzi ścian prostopadłych Dla zwiększenia efektu przestrzenności obiektu należy dążyć do takiego oświetlenia, aby sąsiadujące prostopadłe ściany odróżniały się poziomem luminancji. Można to zrealizować za pomocą jednego, odpowiednio usytuowanego naświetlacza. Z doświadczenia wynika, że aby zaistniał efekt krawędzi, różnica luminancji powinna być co rzędu 30% Efekt ten można również osiągnąć oświetlając sąsiadujące ściany z różnych kierunków, lub światłem o różnej barwie

95 Ściany prostopadłe

96 Ściany prostopadłe

97 Zasada wzmacniania głębi i wysokości Dotyczy to budynków z wzajemnie poprzesuwanymi płaszczyznami pionowych ścian, które na planie maja kształt litery U lub podobny. Ogólna zasada płaszczyzna położona dalej lub wyżej powinna być jaśniejsza w przeciwnym przypadku obiekt będzie płaski. Duża luminancja najbliższej płaszczyzny NISZCZY GŁĘBIĘ!!!

98 Dlaczego??? Oczy podświadomie kierują się w stronę obszarów jaśniejszych Na bliższej obserwatorowi płaszczyźnie obiektu łatwiej dostrzec szczegóły Budynki zwykle są obserwowane na tle nieboskłonu, który jest jaśniejszy a wiadomo, że odległy. Wytworzył się mechanizm taki, że to, co jaśniejsze, jest dalsze

99 Wzmacnianie głębi Elewacja parteru i I piętra są w jednej płaszczyźnie. Zróżnicowanie luminancji powoduje, że są one odbierane, jako przesunięte.