Архитектура дизайн освещения - это область в рамках архитектуры, дизайна интерьера и электротехники, которая связана с проектированием систем освещения, включая естественный свет, электрический свет или и то, и другое, для удовлетворения потребностей человека.
Целью светового дизайна является человеческая реакция, чтобы видеть ясно и без дискомфорта. Целью проектирования архитектурного освещения является дальнейшее развитие архитектуры или опыта зданий и других физических структур.
Газовое освещение было достаточно экономичным, чтобы освещать улицы в крупных городах с начала 1800-х годов, а также использовался в некоторых коммерческих зданиях и в домах богатых людей. Газовая накладка увеличила яркость общего освещения и керосиновых ламп. Следующее существенное снижение цен произошло с лампой накаливания, питаемой от электричества.
Архитектурный дизайн освещения фокусируется на трех основных аспектах освещения зданий или помещений. Во-первых, это эстетическая привлекательность здания, аспект, особенно важный при освещении торговой среды. Во-вторых, эргономичный аспект: мера того, какую функцию играет освещение. В-третьих, это энергоэффективность, гарантирующая, что свет не будет потрачен впустую из-за чрезмерного освещения, которое происходит либо из-за ненужного освещения пустых пространств, либо путем обеспечения большего количества света, чем необходимо для эстетики или задача. Также необходимо учитывать культурные факторы; например, яркий свет был знаком богатства на протяжении большей части истории Китая.
Для цветов, основанных на теории черного тела, синий цвет возникает при более высоких температурах, а красный - при более низких., прохладнее, температуры. Это противоположно культурным ассоциациям, приписываемым цветам, в которых красный представляет горячий, а синий - холодный.
Светильники бывают самых разных стилей для различных функций. Наиболее важными функциями являются держатель источника света, обеспечение направленного света и предотвращение визуальных бликов. Некоторые из них очень просты и функциональны, а некоторые сами по себе являются произведениями искусства. Можно использовать практически любой материал, если он может выдерживать избыточное тепло и соответствует правилам безопасности.
Важным свойством светильников является световая отдача или эффективность розетки, что означает количество используемого света, излучаемого осветительной арматурой, на использованную энергию, обычно измеряемое. в люмен на ватт. Светильник, использующий сменные источники света, также может иметь эффективность, выраженную в процентах света, прошедшего от «лампочки» в окружающую среду. Чем более прозрачным будет осветительный прибор, тем выше будет его эффективность. Затенение света обычно снижает эффективность, но увеличивает направленность и вероятность визуального комфорта.
PH-лампы - это серия светильников, разработанных датским дизайнером и писателем. Пол Хеннингсен с 1926 г. Лампа имеет несколько концентрических плафонов для устранения визуальных бликов, излучающих только отраженный свет, загораживающих источник света.
Фотометрические исследования (также иногда называемые «схемы» или «точки за точками») часто используются для моделирования световых схем проектов до их строительства или ремонта. Это позволяет архитекторам, дизайнерам освещения и инженерам определять, доставляет ли предлагаемая система освещения желаемое количество света. Также они смогут определить коэффициент контрастности между светлыми и темными участками. Во многих случаях эти исследования ссылаются на Общество инженеров по освещению Северной Америки (IESNA) или CIBSE, рекомендованные методы освещения для данного типа применения. В зависимости от типа помещения для безопасности или практичности могут быть подчеркнуты различные аспекты дизайна (например, поддержание одинакового уровня освещенности, предотвращение бликов или выделение определенных участков). Для их создания часто используется специализированное приложение для проектирования освещения, которое обычно объединяет использование двумерных цифровых чертежей CAD и программного обеспечения для моделирования освещения .
Цветовая температура Источники белого света также влияют на их использование для определенных приложений. Цветовая температура источника белого света - это температура в кельвинах теоретического излучателя черного тела, которая наиболее точно соответствует спектральным характеристикам лампы. Лампа накаливания имеет цветовую температуру от 2800 до 3000 кельвинов; дневной свет составляет около 6400 кельвинов. Лампы с более низкой цветовой температурой имеют относительно больше энергии в желтой и красной части видимого спектра, тогда как высокие цветовые температуры соответствуют лампам с более сине-белым внешним видом. Для критических проверок или задач подбора цвета или для розничных демонстраций продуктов питания и одежды цветовая температура ламп будет выбрана для наилучшего общего светового эффекта. Цвет также может использоваться по функциональным причинам. Например, синий свет мешает видеть вены и, таким образом, может использоваться для предотвращения употребления наркотиков.
Цветовая температура источника света равна температура идеального излучателя черного тела, который излучает свет, сопоставимый оттенка с источником света. Цветовая температура - это характеристика видимого света, которая имеет важные применения в освещении, фотографии, видеографии, издательском деле, производство, астрофизика, садоводство и другие области. На практике цветовая температура имеет значение только для источников света, которые на самом деле в некоторой степени соответствуют излучению некоторого черного тела, то есть те, которые находятся на линии от красноватого / оранжевого через желтый и более или менее белого до голубовато-белого; нет смысла говорить о цветовой температуре, например, зеленого или фиолетового света. Цветовая температура обычно выражается в единицах абсолютной температуры, кельвин, с символом единицы K.
Для освещения интерьеров зданий часто важно принимать во внимание цветовую температуру освещение. Например, более теплый (то есть с более низкой цветовой температурой) свет часто используется в общественных местах для расслабления, а более холодный (с более высокой цветовой температурой) свет используется для повышения концентрации в офисах.
Затемнение CCT для светодиодов Технология считается сложной задачей, поскольку эффекты биннинга, возраста и температурного дрейфа светодиодов изменяют фактическое значение цвета на выходе. Здесь системы обратной связи используются, например, с датчиками цвета, для активного мониторинга и управления выводом цвета нескольких светодиодов смешивания цветов.
Цветовая температура электромагнитного излучения, испускаемого идеальным черное тело определяется как температура его поверхности в кельвинах или, альтернативно, в майредах (микро-обратных кельвинах). Это позволяет определить стандарт, по которому сравниваются источники света.
Температура | Источник |
---|---|
1700 K | Матчевые натриевые лампы низкого давления (LPS / SOX) |
1850 K | Пламя свечи, восход, закат |
2,700–3,300 K | Лампы накаливания, мягко-белые люминесцентные лампы |
3,000 K | Люминесцентные лампы с теплым белым светом лампы |
4,100–4,150 K | Лунный свет, холодно-белые люминесцентные лампы |
5,000 K | Дневной свет Horizon |
5,500–6,000 K | Вертикальный дневной свет, электронная вспышка |
6200 K | Ксеноновая лампа с короткой дугой |
6500 K | Дневной свет, пасмурная погода, люминесцентные лампы дневного света |
6500–10 500 K | ЖК-экран или ЭЛТ-экран |
15,000–27,000 K | Ясное голубое небо к полюсу |
Эти температуры являются лишь характеристическими;. могут присутствовать значительные колебания. |
В той степени, в которой горячая поверхность излучает тепловое излучение, но не является идеальным излучателем для абсолютно черного тела, цветовая температура света не является фактической температурой поверхности. Лампа накаливания излучает тепловое излучение, а лампа приближается к идеальному излучателю черного тела, поэтому ее цветовая температура по сути является температурой нити накала.
Многие другие источники света, такие как люминесцентные лампы или светодиоды (светоизлучающие диоды) излучают свет в основном за счет процессов, отличных от теплового излучения. Это означает, что испускаемое излучение не имеет формы спектра черного тела. Этим источникам назначается так называемая коррелированная цветовая температура (CCT). CCT - это цветовая температура излучателя черного тела, которая с точки зрения человеческого восприятия наиболее близко соответствует свету от лампы. Поскольку такое приближение не требуется для лампы накаливания, CCT для лампы накаливания - это просто ее нескорректированная температура, полученная из сравнения с излучателем черного тела.
Для простых установок можно использовать ручные вычисления на основе табличных данных для обеспечения приемлемого дизайна освещения. Более критичные или оптимизированные конструкции теперь обычно используют математическое моделирование на компьютере.
Основываясь на положении и высоте установки светильников, а также их фотометрических характеристиках, предложенная схема освещения может быть проверена на однородность и количество освещения. Для более крупных проектов или проектов с нестандартной планировкой можно использовать программное обеспечение для проектирования освещения. Для каждого прибора указано его местоположение, а также можно ввести коэффициент отражения стен, потолка и пола. Затем компьютерная программа создаст набор контурных диаграмм, наложенных на план этажа проекта, показывая ожидаемый уровень освещенности на рабочей высоте. Более сложные программы могут включать эффект света из окон или световых люков, что позволяет дополнительно оптимизировать эксплуатационные расходы осветительной установки. Количество дневного света, получаемого во внутреннем пространстве, обычно можно проанализировать, выполнив расчет коэффициента дневного света.
Метод зональной полости используется в качестве основы для ручных, табличных и компьютерных расчетов. Этот метод использует коэффициенты отражения поверхностей комнаты для моделирования вклада в полезное освещение на рабочем уровне комнаты из-за света, отраженного от стен и потолка. Упрощенные фотометрические значения обычно предоставляются производителями приспособлений для использования в этом методе.
Компьютерное моделирование наружного заливающего освещения обычно осуществляется непосредственно на основе фотометрических данных. Общая мощность освещения лампы разделена на небольшие сплошные угловые области. Каждая область расширяется до поверхности, которая должна быть освещена, и рассчитывается площадь, дающая мощность света на единицу площади. Если несколько ламп используются для освещения одной и той же области, вклад каждой из них суммируется. Снова табулированные уровни освещенности (в люксах или фут-канделах) могут быть представлены в виде контурных линий постоянной освещенности, наложенных на чертеж плана проекта. Ручные расчеты могут потребоваться только в нескольких точках, но компьютерные расчеты позволяют лучше оценить однородность и уровень освещения.
Типы электрического освещения включают:
Различные типы огней имеют очень разные эффективности и цвета света. [1]
Имя | Оптический спектр | Номинальная эффективность. (lm /W ) | Срок службы (MTTF ). (часы) | Цветовая температура. (кельвин ) | Цвет | Цвет. цветопередача. индекс |
---|---|---|---|---|---|---|
Лампа накаливания | Непрерывный | 4-17 | 2-20000 | 2400-3400 | Теплый белый (желтоватый) | 100 |
Галогенная лампа | Непрерывный | 16-23 | 3000-6000 | 3200 | Теплый белый (желтоватый) | 100 |
Люминесцентная лампа | Меркурий li ne + Люминофор | 52-100 (белый) | 8000-20000 | 2700-5000 | Белый (различные цветовые температуры), а также насыщенный доступные цвета | 15-85 |
Металлогалогенная лампа | Квазинепрерывная | 50-115 | 6000-20000 | 3000-4500 | Холодный белый | 65-93 |
Серная лампа | Непрерывный | 80-110 | 15000-20000 | 6000 | Бледно-зеленый | 79 |
Натрий высокого давления | Широкополосный | 55-140 | 10000-40000 | 1800-2200 | Розовато-оранжевый | 0-70 |
Натрий низкого давления | Узкая линия | 100-200 | 18000-20000 | 1800 | Желтый, без цветопередачи | 0 |
Светодиод | Линия плюс люминофор | 10-110 (белый) | 50,000- 100,000 | Различный белый от 2700 до 6000 | Различная цветовая температура, а также насыщенные цвета | 70-85 (белый) |
Индукционная лампа (внешняя катушка) | Меркурий строка + Люминофор | 70-90 (белый) | 80,000-100,000 | Различный белый от 2700 до 6000 | Различная цветовая температура, а также насыщенные цвета | 70-85 (белый) |
Цветовая температура определяется как температура черного тела, излучающего аналогичный спектр; эти спектры сильно отличаются от спектров черных тел.
Наиболее эффективным источником электрического света является натриевая лампа низкого давления. Для всех практических целей он излучает монохроматический оранжево-желтый свет, который дает аналогичное монохроматическое восприятие любой освещенной сцены. По этой причине он обычно используется для уличного освещения. Астрономы предпочитают натриевые лампы низкого давления для общественного освещения, поскольку создаваемое ими световое загрязнение можно легко отфильтровать, в отличие от широкополосных или непрерывных спектров.
Современная лампа накаливания со спиральной вольфрамовой нитью была коммерциализирована в 1920-х годах и была разработана на основе угольной лампы накаливания, представленной примерно в 1880 году. Помимо ламп для нормального освещения, существует очень широкий диапазон, в том числе низковольтные и маломощные лампы, которые часто используются в качестве компонентов оборудования, но теперь в значительной степени заменены светодиодами
В настоящее время существует интерес к запрету некоторых типов. ламп накаливания в некоторых странах, например в Австралии, где к 2010 году планируется запретить стандартные лампы накаливания, поскольку они неэффективны при преобразовании электричества в свет. Шри-Ланка уже запретила импорт ламп накаливания из-за высокого потребления электроэнергии и меньшего количества света. Менее 3% входной энергии преобразуется в полезный свет. Практически вся потребляемая энергия превращается в тепло, которое в жарком климате необходимо отводить из здания с помощью вентиляции или кондиционирования воздуха, что часто приводит к большему потреблению энергии. В более холодном климате, где отопление и освещение требуется в холодные и темные зимние месяцы, побочный продукт тепла имеет хоть какую-то ценность.
Люминесцентная лампа состоит из стеклянной трубки, содержащей пары ртути или аргона под низким давлением. Электричество, протекающее по трубке, заставляет газы выделять ультрафиолетовую энергию. Внутренняя часть трубок покрыта люминофором, излучающим видимый свет при воздействии ультрафиолетовой энергии. имеют гораздо более высокий КПД, чем лампы накаливания. Для того же количества генерируемого света они обычно используют от четверти до одной трети мощности лампы накаливания.
Светодиоды (светодиоды) получили широкое распространение в качестве индикаторных ламп в 1970-х годах. С изобретением Сюдзи Накамура светодиодов высокой мощности, светодиоды теперь используются в качестве твердотельного освещения для общего освещения.
Первоначально из-за относительно высокая стоимость люмена, светодиодное освещение чаще всего использовалось для сборок ламп мощностью менее 10 Вт, таких как фонари. Разработка ламп с большей мощностью была мотивирована такими программами, как US L Prize, кульминацией которых стало коммерческое использование светодиодных ламп, подходящих для замены ламп накаливания и люминесцентных ламп.