Klassrumsbelysningsdesign LED-lampor för skolor och utbildningsanläggningar

Belysningens roll i kunskapsinhämtning och inlärningsprocessen är grundläggande. Det möjliggör visuell utforskning av de fysiska egenskaperna hos studieämnena samt upptäckt av begrepp från skriftliga och grafiska visningar på papper, dator och projektion. Belysning sätter också scenen för lyssnande, verbal kommunikation, utveckling av sociala färdigheter och förståelse av situationer. Som en kritisk del av designen som i hög grad påverkar hur väl utrymmet möter elevernas och instruktörernas behov, bör klassrumsbelysning stödja hälsa, välbefinnande och prestation genom att tillhandahålla en bekväm, attraktiv miljö för elever och instruktörer. Förutom att öka användarnas tillfredsställelse och stödja utbildningsupplevelsen i det upplysta utrymmet, bör belysning i skolor och utbildningslokaler levereras inom skärpta kodbegränsningar.

Inlärningsmiljön

Utbildningsfaciliteter sträcker sig från grundskolor, mellanstadier, gymnasieskolor, till universitet och högskolor. Även om dessa anläggningar har olika typer av utrymmen, har de alla gemensamt att majoriteten av lärande och studieaktiviteter sker i klassrum. Ett allmänt klassrum har en golvyta på minst 32 kvadratmeter (350 sq.ft) och rymmer mellan 20 och 75 elever. Ett typiskt klassrum har en rektangulär planlösning som tillåter bättre siktlinjer än en kvadratisk plan. Undervisningsutrymmet är utformat med siktlinjer parallella med fönster som ger dagsljus (takfönster) inträde till utrymmet och ger sensorisk stimulans och visuell kontakt med omvärlden. Kontrollmedia som skärmar eller persienner används för att minska yttre ljusstyrka så att de är i balans med inre ljusstyrka, eller för att eliminera dagsljus när det inte behövs. Sidobelysning med dagsljus genom fönster ger allmän belysning under stora delar av skoldagen. Artificiell belysning spelar dock en nyckelroll när en balanserad, konsekvent och kontrollerbar visuell miljö behövs.

Utformningen av ett klassrum är i allmänhet uppdelad i en elevzon och en pedagogzon. Elevzonen kräver alltid allmänbelysning, medan pedagogzonen kräver kompletterande belysning för att leverera vertikal belysning på undervisningstavlor och ge bra modellering av instruktörens mänskliga drag. Det vanligaste instruktionsverktyget i klassrum är undervisningstavlor, som inkluderar mörkgrå och gröna svarta tavlor (svarta tavlor) och torrraderingstavlor som whiteboards och gråa tavlor. Videoskärmar för presentation av projicerade media används ofta för datorinstruktion. Detta kräver att belysningsstyrkan på projektionsduken minimeras samtidigt som tillräckligt med omgivande ljus bör tillhandahållas över elevzonen för att göra anteckningar. Ett klassrum kan vara en datoriserad miljö där minimering av skärmreflektioner från videodisplayterminaler (VDT) kommer att vara det främsta problemet. Skärmens läsbarhet kan försämras av reflekterade bilder som produceras av armaturer, fönster och omgivande ytor med hög luminans.

Ljusdesign överväganden

Klassrumsbelysning kan anses vara av hög kvalitet om den gör det möjligt för elever och instruktörer att exakt och bekvämt utföra visuella uppgifter. Grunden för ljusdesign är att integrera mänskliga behov, arkitektur och ekonomi och miljö. Prioriteten för klassrumsbelysning är att tillfredsställa mänskliga behov som synlighet, uppgiftsutförande, visuell komfort, social kommunikation, hälsa, säkerhet och välbefinnande. Dessa olika mänskliga behov måste balanseras ordentligt för att odla en stimulerande inlärningsmiljö, samtidigt som man tar hänsyn till ekonomiska, miljömässiga och arkitektoniska hänsyn. Att uppnå kvalitetsbelysning innebär mer än att tillhandahålla rätt belysningsstyrka för att göra en given uppgift synlig. Det finns många faktorer som påverkar människors förmåga att se och utföra uppgifter, de sju viktigaste är bländning, likformighet i belysningsstyrkan, luminanskontrast, flimmer, färgutseende, modellering av ansikten och föremål och beslöjande reflektioner.

Belysningsstyrkans enhetlighet

Belysningsstyrka är mängden ljus som faller in på en yta. De vanligaste uppgifterna och tillämpningarna i klassrum kräver en skrivbordsbelysning i intervallet 150 lx till 250 lx. Enhetlig horisontell belysning i elevzonen eliminerar skuggor som påverkar uppgiftens synlighet och tillåter flexibilitet i utrymmesutnyttjandet under ompositionering av uppgiftsplatser. I klassrum, särskilt pedagogområdet, är vertikal belysningsstyrka och belysningsstyrkan på andra plan mellan horisontell och vertikal också mycket viktig. Förhållandet mellan minsta belysningsstyrka och genomsnittlig belysningsstyrka över arbetsytan, t.ex. horisontell belysningsstyrka på stationära datorer och vertikal belysningsstyrka på undervisningstavlor bör inte vara lägre än 1:1,4.

Luminanskontrast

Luminans är mängden ljus som kommer från en yta eller punkt. Det är en funktion av ytbelysningsstyrkan och ytreflektansen, vilket innebär att luminansen kan ökas genom att öka mängden ljus som träffar en arbetsyta eller öka ytans reflektionsförmåga. För att bibehålla en acceptabel kontrast för kritamärken bör tavlans reflektans hållas inom 5 till 20 procent. Som jämförelse kräver en whiteboard 70 procent reflektans för att göra sig själv i fokus. Reflexionsförmågan hos arbetsytor (skrivbord) bör ligga inom intervallet 25 till 40 procent så att en bekväm luminansbalans kan uppnås. Väggar och tak kommer vanligtvis med ljus matt finish. De skapar inbördes reflektioner av ljus som kan säkerställa ett effektivt utnyttjande av ljus för förbättrad horisontell och vertikal belysning samtidigt som reflekterad bländning minimeras. Det mänskliga ögat reagerar på luminans, inte luminans. Det är luminans som leder till känslan av ljusstyrka. Förmågan att se detaljer påverkas starkt av förhållandet mellan ett objekts luminans och dess omedelbara bakgrund. Lämplig kontrast mellan uppgiftsdetaljen och dess bakgrund kan skapa visuellt intresse och ge visuella ledtrådar. Men för stora luminansvariationer kommer att skapa anpassningssvårigheter och visuellt obehag. Den övre gränsen för luminansförhållandet mellan en uppgift och den omedelbara omgivningen är 3:1 (mörkare omgivning) eller 1:3 (ljusare omgivning).

Färg utseende

Färg är en kritisk del av belysning. Den har en integrerad relation med ljus när det gäller visuella, emotionella och biologiska effekter. I vilken utsträckning visuell prestanda, humör, atmosfär, hälsa och välbefinnande påverkas av ljus beror på den spektrala effektfördelningen (SPD) av ljus som emitteras av en ljuskälla. En ljuskälla kan karakteriseras av dess färgtemperatur och av dess färgåtergivningsprestanda, som båda bestäms av SPD. Färgutseendet på föremål som inte är självlysande är en produkt av interaktionen mellan ljuskällans SPD och objektens spektrala reflektansfunktion. Vissa klassrum kan kräva belysning som återger färgerna korrekt. Färgåtergivning är bara en aspekt av belysning. Det är viktigare att titta på en spektral effektfördelning av ljus och intuitivt förstå hur ljusets färg kommer att påverka beteende, tillfredsställelse, psykologiska reaktioner och hälsa. Färgen på ljuskällor – oavsett om den är "varm" eller "sval" till utseendet har enorma effekter på människors hälsa, produktivitet och välbefinnande.

Lysa skarpt

Bländning uppstår när luminanser, eller luminansförhållanden, är överdrivet högre än de luminanser eller luminansförhållandet som ögonen är anpassade till. Konsekvenserna av bländning inkluderar funktionsnedsättning (minskad synlighet och synförmåga) och obehag (obehaglig känsla av ljusstyrka som inte nödvändigtvis stör visuell prestanda eller synlighet). Bländning kan orsakas av ljus som når ögat direkt från en ljuskälla (direkt bländning) eller orsakas av reflektioner av hög luminans från en reflekterande yta (reflekterad bländning). Taklampor kan tilldelas en Unified Glare Rating (UGR) eller Visual Comfort Probability (VCP) för att förutsäga obehagsbländning i interiörapplikationer. En maximal UGR på 19 eller en minsta VCP på 70 anses vara acceptabel för läsning, skrivning och datorbaserade uppgifter. När en högre nivå av visuell komfort önskas bör armaturer med en UGR på 16 eller en VCP på 80 väljas.

Flimmer

Flimmer är amplitudmodulering av ljus som är distraherande och har ett antal negativa konsekvenser. Både lysrörsarmaturer och LED-armaturer som drivs av strömförsörjning av dålig kvalitet kan producera vid dubbelt så hög elnätsfrekvens (dvs. 120 Hz eller 100 Hz). Flimmer märks i allmänhet vid frekvenser högre än 70 Hz. Men flimmer som inte är märkbart för det mänskliga ögat kan fortfarande ge ett nervsystemsvar. Både synligt och omärkligt flimmer är oroande. Olika från person till person kan exponering för flimmer orsaka ansträngda ögon, sjukdomskänsla, illamående, nedsatt synförmåga, panikattacker, huvudvärk, migrän, epileptiska anfall och tecken på försvårande autistiska tillstånd. I utbildningslokaler där barn eller ungdomar vistas under en längre period varje dag, bör strikt flimmerkontroll utövas. Procentandelen flimmer bör helst inte överstiga 4 procent vid 120 Hz eller 3 procent vid 100 Hz, vilket är extremt säkert för alla populationer. Det högsta tillåtna värdet 10 procent vid 120 Hz eller 8 procent vid 100 Hz.

Slöjande reflektioner

Skyddsreflektioner är fläckar med hög luminans (ljusa bilder av en ljuskälla) som reflekteras av spegelytor som datorskärmar eller glänsande läsmaterial. Skyddsreflektioner från antingen primära ljuskällor (änkor eller armaturer) eller sekundära ljuskällor (reflekterade) minskar kontrasten i en uppgift och döljer detaljer. För att säkerställa att inga ljuskällor skapar speglande eller diffus reflektion i en persons ögon, placera datorskärmar i en position vinkelrätt mot ljuskällan, eller specificera en armatur med en ljusfördelning som har minimalt med ljus som emitteras i problemvinklar.

Modellering av ansikten och föremål

Ansikts- och objektmodellering är en viktig belysningsfaktor i utbildningslokaler. Samspelet mellan ljus och skugga i ett ansikte kan underlätta kommunikationen mellan lärare och elev genom att göra läppar lättare att läsa och ansiktsgester lättare att tolka. Belysning kan lägga till form och djup till en visuell scen, avslöja textur och detaljer hos objekt, skapa ett önskvärt mönster och få fram höjdpunkter och visuella intressen. Stark riktad belysning kan orsaka föga smickrande djup skuggning, medan extremt diffus belysning gör att ansikten eller föremål verkar platta eller ointressanta. En ordentlig blandning av riktad och diffus belysning är därför önskvärd.

Allmän belysning

Allmän belysning är den huvudsakliga belysningskällan i klassrummen. Den förser utrymmet med övergripande belysning samtidigt som den fungerar som den primära källan för arbetsbelysning. Allmän belysning i klassrum kan åstadkommas genom att använda takmonterade belysningssystem med en direkt, indirekt eller kombination av direkt/indirekt fördelning. Direkt belysning levererar oavbrutet ljus från armaturen till ett horisontellt arbetsplan. Indirekt belysning fördelar ljuset mot ett tak, vilket i sin tur reflekterar ljuset nedåt. Direkt/indirekt belysning ger ljusfördelningar både nedåt och uppåt. Direktbelysningssystem är effektiva för att leverera ljus, men kan skapa hårda skuggor, beslöjade reflektioner och oönskade visuella effekter som mörka tak och kammusslor på övre väggytor. Med belysning riktad mot tak fördelar indirekta belysningssystem ljuset jämnt till överdriven luminans i synfältet. Indirekt belysning får dock ett utrymme att framstå som tråkigt och tomt på höjdpunkter och visuella intressen. Direkt/indirekt belysning kombinerar fördelarna med direkt och indirekt belysning för att ge balanserade ljusfördelningar för förbättrad visuell komfort, enhetlig belysning på horisontella arbetsytor och förstärkta intryck av rymd, vakenhet och visuell klarhet.

Trots oron för att producera bländning och grotteffekt, är direkt belysning nästan ett universellt val i klassrum helt enkelt för att de flesta pedagogiska utrymmen har låg takhöjd. Direkt belysning tillhandahålls vanligtvis i form av infälld belysning, infälld belysning eller upphängningsbelysning. Direktbelysningsarmaturer kan utformas i olika former och storlekar. I utbildningslokaler är belysningsarmaturer i vanlig användning rektangulära troffers designade för installation i gallertak och linjära armaturer avsedda för infällda, ytmonterade och infällda installationer. Troffers finns i form av volymetriska troffers, paraboliska troffers, diffusa/linsed troffers och kantupplysta LED-paneler. Linjära armaturer finns i standardlängdssektioner, såsom 4, 8 eller 12 fots sektioner, eller i en kontinuerlig körkonfiguration.

Ljusteknik

Under de senaste decennierna har belysning av klassrum och andra pedagogiska utrymmen varit en nästan exklusiv provins för lysrörsteknik. En lysrör använder elektricitet för att excitera kvicksilverångor i ett glasrör. Kvicksilverångan släpps ut för att avge ultraviolett (UV) ljus som sedan får en fosforbeläggning att fluorescera och producerar ljus i det synliga spektrumet. Lysrör fick stor användning på grund av deras höga ljuseffektivitet, diffusa ljusfördelning och långa livslängd. Användningen av lysrör är dock kontroversiell. Lysrör har många nackdelar såsom ultraviolett strålning, lång starttid, radiostörningar, hög bräcklighet, harmoniska förvrängningar, begränsat område av driftstemperaturer och minskad livslängd på grund av frekventa omkopplingar. Ändå är den mest negativa effekten av lysrörsbelysning att det avsevärt sänkte kvaliteten på interiörbelysningen och utgjorde hälsorisker. Ett överdrivet stort fokus på ljuseffektivitet gjorde att majoriteten av lysrörsarmaturer presterade dåligt i färgåtergivning och levererade en alltför hög färgtemperatur (6000 K - 6500 K) som kunde ha en störande effekt på den mänskliga dygnsrytmen och väckte oro för blåljusfaran. Eftersom en lysrör kräver en ballast för att reglera strömmen som levereras via lampans elektroder, uppstår problemet med flimmer. När det gäller ljuskvalitet är lysrör en särskilt dålig start i historien om artificiell belysning för interiörer.

Solid state-belysning baserad på lysdiodteknik (LED) vinner snabbt i popularitet. Lysdioder har blivit den dominerande ljuskällan för alla tänkbara belysningstillämpningar. En LED är en halvledarenhet som omvandlar elektrisk energi direkt till fotoner. Halvledaranordningen har en pn-övergång bildad av motsatt dopade skikt av ett halvledarmaterial såsom indiumgalliumnitrid (InGaN). När pn-övergången är förspänd i framåtriktningen injiceras elektroner och hål i det aktiva området och rekombineras för att generera ljus. LED-tekniken åtgärdade många av nackdelarna med konventionell teknik och erbjuder löftet om hög effektivitet, lång livslängd, hög spektral mångsidighet, exceptionell styrbarhet (på/av/dämpning), hög flexibilitet i optisk design och hög motståndskraft mot stötar och vibrationer. Lysdioder producerar strålningseffekt endast i det synliga spektrumet (vanligtvis från 400 till 700 nm). Frånvaron av ultraviolett (UV) och infraröd (IR) strålning gör denna teknik särskilt väl lämpad för användning av personer med en specifik känslighet eller i situationer där den optiska strålningen från traditionella ljuskällor skulle utgöra risker för människor.

LED-ljusarmaturer

Lång livslängd och hög energieffektivitet är de kännetecknande fördelarna med LED. Detta leder till en vanlig missuppfattning att LED-belysningssystemens långa livslängd och höga ljusutbyte är en självklarhet. En lysrörsarmatur använder en uppsättning lampor, t.ex. den linjära T5 (5/8 tum diameter), T8 (1 tum diameter) och T12 (11/2 tum diameter), standardiserade inom branschen och över tillverkare med liknande livslängder , ljuseffekter och underhåll av lumen. Armaturen fungerar i princip som monteringsram för lamporna och ger begränsad kontroll av ljusfördelningen. Däremot är en LED-armatur i allmänhet ett högkonstruerat system som holistiskt integrerar lysdioder med termiska, elektriska och optiska delsystem för att ge en acceptabel produkt. Systemets effektivitet och livslängd för en LED-armatur beror till stor del på systemdesign och konstruktion. Livslängden för en LED-armatur baseras på första gången armaturen kräver underhåll, vilket sannolikt skulle bero på försämrad lumen, färgskiftning, felfunktion eller till och med plötsliga fel hos LED-drivrutiner.

LED är den mest effektiva ljuskällan som finns idag. Men fortfarande omvandlas mer än hälften av den elektriska kraften som matas till lysdioder till värme. Till skillnad från glödlampor och halogenlampor som strålar ut värme från lamporna i form av infraröd energi, är värme som genereras av lysdioder fångad i halvledarpaketen och måste avledas genom själva armaturen. Överskottsvärmeuppbyggnad i lysdioderna kan påskynda nedbrytningsprocessen av chip, fosfor och förpackningsmaterial. Förhöjda korsningstemperaturer har visat sig orsaka många felmekanismer såsom kärnbildning och tillväxt av dislokationer i det aktiva området av dioden, försämring av fosforkvanteffektivitet och missfärgning av inkapslings- och plasthöljen. Effektiv termisk hantering är därför avgörande för att lysdioderna ska fungera så länge de är märkta. Termisk design är den viktigaste delen av armaturdesign. Alla material och komponenter i den termiska vägen från halvledarmatrisen genom det tryckta kretskortet (PCB) till den omgivande miljön måste ha lågt termiskt motstånd. Effektiviteten av en termisk design beror i huvudsak på kylflänsens förmåga att avleda värme genom värmeledning och konvektion. Overhead-armaturer som troffers och linjära pendlar ger vanligtvis tillräcklig volym för att skapa tillräcklig yta som underlättar värmeväxling.

Oftare än inte är punkten för fel eller fel i ett LED-system LED-drivrutinen. Eftersom lysdioder är känsliga för även mycket små förändringar i ström och spänning, måste LED-drivkretsarna konfigureras för att reglera utgången vid en konstant ström under matningsspänning eller belastningsvariationer. Drift av lysdioder med rätt drivström är också en del av värmehanteringen. Att överdriva vad en lysdiod är klassad för kommer att öka korsningstemperaturen och minska den interna kvanteffektiviteten hos lysdioderna. Nyckelprestandamåtten för förare fokuserar på deras förmåga att reglera strömmen till en lysdiod eller en sträng (eller strängar) av lysdioder på ett lämpligt och effektivt sätt, samtidigt som de levererar hög effektfaktor och en låg total harmonisk distorsion (THD) över ett brett inspänningsområde . Föraren måste också tillhandahålla skyddsfunktioner mot överbelastning, öppen- och kortslutningsförhållanden, samt övergående spänningsdämpning och intelligent övertemperaturskydd. Vissa belysningstillverkare sänker dock kostnaderna obevekligt genom att underdesigna drivkretsarna. Detta gör inte bara att drivkretsens tillförlitlighet äventyras, utan gör också flimmer till ett problem eftersom lågkostnadsdrivrutiner ofta ger ofullständig rippeldämpning. Det är generellt oacceptabelt att pulsvärdet för utströmmen överstiger ±10 procent.

Optisk design blir en hög prioritet vid design av LED-system. Enhetlig belysningsstyrka över ett stort område eller arbetsplan kräver användning av ett stort antal medelstora lysdioder. Den höga intensiteten från dessa miniatyrljuskällor gör att bländningsreducering har företräde. LED-armaturer finns i en mängd olika fördelningsegenskaper som uppnås med hjälp av optiska komponenter som diffusorer, linser, reflektorer och jalusier. Direkt bländning från lysdioder kan mildras genom att sprida ljusstyrkan över stora ytor. Linser som innehåller en serie små prismor kan minska armaturens luminans vid betraktningsvinklar nära horisontellt. Reflektion är en vanlig teknik för att reglera ljusflödet från lysdioder. Volumetriska troffers är en typ av "reflekterade direkt"-armaturer som reflekterar ljus från den inre ytan av ett infällt hölje, medan LED-modulerna som avger ljus uppåt är skärmade eller skymmade i metallkorgar bakade med diffus akryl. Kantbelysta LED-panellampor injicerar ljus i en ljusledarplatta (LGP) som sedan fördelar ljuset jämnt mot en diffusor genom total intern reflektion (TIR). Möjligheten att leverera enhetlig belysning utan att skapa för hög luminans gör dessa infällda armaturer till en arbetshäst i utbildningslokaler.

Färgåtergivning

Liksom med fluorescerande belysning har avvägningen mellan färgkvalitet och ljuseffektivitet kvarstått i LED-belysningens era. Vita lysdioder är vanligtvis fosforkonverterade lysdioder som använder ljus med kort våglängd som emitteras från lysdioder för att pumpa fosfor (luminiscerande material). De flesta fosforkonverterade lysdioder är blå pumplysdioder som delvis omvandlar elektroluminescensen. En blå pump-LED med hög färgåtergivning kräver att en mycket stor del av emitterat ljus med kort våglängd nedkonverteras. Denna process att omvandla pumpljus till fosforljus (fotoluminescens) involverar en stor mängd Stokes energiförlust. Omvandling av strålningseffektivitet (LER) av ögats känslighet är ineffektiv över den spektrala fördelningen av ljus med längre våglängder. När man kombinerar dessa effekter är ljuseffekten för lysdioder med hög färgåtergivning som har en SPD mer likformigt spridd över det synliga spektrumet relativt låg än lysdioder med låg färgåtergivning som är övermättade i de blå och gröna våglängderna.

Som ett resultat av att de går mot högeffektiv belysning och sänker kostnaderna, har de flesta LED-armaturer som används i utbildningsanläggningar lysdioder med ett färgåtergivningsindex (CRI) på 80, vilket är acceptabelt (men långt ifrån bra). I synnerhet är ljuset från dessa armaturer bristfälligt i våglängder som ger mättade färger. För att ett klassrum ska ha en behaglig känsla och för att färgerna ska se naturliga ut måste ljuskällan kunna utlösa visuell respons på alla våglängder i det synliga spektrumet. Utbildningsanläggningar förtjänar belysning med en hög färgkvalitet, t.ex. en CRI på 90. Medan blå pumplysdioder kan designas för att ge överlägsen färgåtergivning, har violett pumplysdioder utvecklats specifikt för att producera vitt ljus med brett spektrum som levererar strålningskraft ganska brett överallt det synliga spektrumet.

Vetenskapen bakom ljusets färg

Den korrelerade färgtemperaturen (CCT) för en ljuskälla är avsedd att karakterisera ljusets färg (t.ex. varmt eller kallt). Vitt ljus som uppvisar en varm ton har en CCT i intervallet 2700 K till 3200 K. Vitt ljus med en CCT i intervallet 3500 K till 4100 K kallas vanligtvis för ett "neutralt vitt" utseende. Vitt ljus med en CCT över 4100 K kallas för att ha ett "kallvitt" utseende. Allt vitt ljus är inte lika, oavsett om utseendet på vitt ljus är varmt eller kallt påverkar inte bara vår uppfattning och känslomässigt vårt humör, utan har också effekter på en rad neuroendokrina och neurobeteendereaktioner. Generellt sett motsvarar kallare vitt en relativt hög andel blått ljus i spektrumet och varmvitt indikerar en låg blå komponent i spektrumet.

Forskning har fastställt att blått ljus kan stimulera de i sig självt fotokänsliga retinala ganglioncell (ipRGC) fotoreceptorerna i gangliecellskiktet i näthinnan. ipRGC:erna omvandlar ljus till neurala signaler för den biologiska klockan. Den biologiska klockan som finns i de suprachiasmatiska kärnorna (SCN) reglerar sedan kroppstemperaturen och frisätter endokrina hormoner, som melatonin och kortisol. En tillräckligt hög dos av bioaktivt blått ljus kommer att trigga den biologiska huvudklockan för att programmera människokroppen för dagläge. Exponering för blå strålning upptäcktes stimulera produktionen av hormoner som kortisol för stressrespons och vakenhet; serotonin för impulskontroll och kolhydratsug; och dopamin för njutning, vakenhet och muskelkoordination. Samtidigt som ett fysiologiskt svar på dagarna simuleras, resulterar exponering för bioaktivt blått ljus också i undertryckande av det sömnbefrämjande hormonet melatonin. Eftersom det stöder koncentration, vakenhet och prestanda, används därför ofta starkt vitt ljus med höga blå komponenter under timmar av lärande.

Vanligtvis väljs kallvitt ljus med en CCT runt 4100 K för dagsbelysning i utbildningslokaler. Den maximala CCT för interiörbelysning i allmänhet bör inte överstiga 5400 K, vilket är den skenbara färgtemperaturen för solljus som skiner direkt ovanifrån. Införandet av lysrörsbelysning åtföljde dock en kraftig ökning av färgtemperaturerna för interiörbelysning. Ljuskällor som producerar vitt ljus med våglängder ackumulerade i den blå änden av spektrumet har den högsta ljuseffektiviteten på grund av minimal fotoluminescens involverad och hög ögonkänslighet över detta spektralband. Detta gör CCT i intervallet 6000 K till 6500 K till ett vanligt val för pedagogisk belysning. Optisk strålning med en så extremt hög CCT verkar dock hård och orsakar ofta färgförvrängning på grund av de saknade våglängderna för att återge mättade färger. Det viktigaste är att exponering för blå strålning vid en extremt hög dos under dagen kan överbelasta människokroppen och göra det svårt att upprätthålla jämna dygnsrytmer.

Studenter fortsätter vanligtvis att få högintensiv blå strålning under nattträning, vilket resulterar i felaktigt undertryckande av melatonin på kvällen. Den nattliga frisättningen av melatonin från 21.00 till 07.30 är en viktig skyddsmekanism som stöder essentiell regenerering och hämmar utvecklande cancerceller i vår kropp. På kvällen, minst två timmar före sänggåendet, bör hög CCT och högintensiv belysning undvikas. Måttliga nivåer av varmt vitt ljus, definierat som 60 lux, är tillräckligt för mindre visuella uppgifter utan dygnsstörningar.

Avstämbar vit belysning

Effekterna av belysning på människors hälsa, välbefinnande och prestanda fick belysningsindustrin att utveckla en lösning som kan framkalla speciella mänskliga biologiska reaktioner för ökad koncentration, vakenhet och prestanda, samtidigt som den stöder en gynnsam dygnsrytm. Avstämbar vit belysning tillåter modulering av färgtemperaturen för vitt ljus, med ljusintensiteten styrd oberoende. Denna teknik möjliggör att ett dynamiskt ljusschema kan levereras under hela dagen och gör det möjligt att anpassa belysningen till olika målgruppers behov. Avstämbar vit belysning baserad på LED-teknik är drivkraften bakom den accelererade utbyggnaden av mänskligt centrerad belysning (HCL). Mänsklig centrerad belysning är designad för att förstärka kroppens dygnsrytm och den naturliga cykeln av biologiska funktioner. Det ger medveten kontroll av hormonella processer och inlärningsmiljö genom en holistisk design av ljusets visuella, biologiska och känslomässiga effekter. Kvantiteten och spektrumet av interiörbelysning kan anpassas för att återspegla egenskaperna hos naturligt dagsljus under dagen.

Fotobiologisk säkerhet

Fåtöljeexperter har gjort väsen av sig om risken för blått ljus med LED-belysning. De hävdar att blå pumplysdioder innehåller högre delar av blå våglängder och därmed har större potential än andra typer av ljuskällor att utgöra en risk för blått ljus. Faran för blått ljus är en fotokemiskt inducerad näthinneskada orsakad av strålningsexponering vid våglängder främst mellan 400 nm och 500 nm. Bara för att vita lysdioder använder blå sändare för att pumpa ned fosforomvandlare och det kan finnas en distinkt blå topp i deras SPD, betyder det inte nödvändigtvis att lysdioder har större potential att orsaka fotokemiska skador på näthinnan. Vitt ljus av olika färger är i grunden ett resultat av olika kombinationer av långa och korta våglängder. Det finns en stark korrelation mellan CCT och blått ljus, oavsett vilket vitt ljus som emitteras från. Funktionen för vägning av blått ljus sträcker sig över ett antal våglängder. Det är viktigt att överväga omfattningen av farlig strålning, snarare än någon lokal topp. Den totala mängden blå våglängder i spektral sammansättning av ljus som emitteras av lysdioder är i allmänhet densamma som ljus som emitteras av någon annan ljuskälla vid samma färgtemperatur.

För att upprepa: LED skiljer sig inte i grunden från ljuskällor som använder traditionell teknik när det gäller fotobiologisk säkerhet. Det som bör skyllas är användningen av extremt hög CCT i interiörbelysning. Vitt ljus med en CCT över 6000 K innehåller en betydande mängd blått ljus och är mer sannolikt att orsaka en fotokemisk skada på näthinnan än vitt ljus som emitteras av ljuskällor med låg CCT. Tröskelbelysningsstyrkan för riskgruppsklassificering som RG2 eller högre är 1000 lux för en ljuskälla med en CCT på 6000 K, 1600 lux för en ljuskälla med en CCT på 4000 K och 3200 lux för en ljuskälla med en CCT på 2700 K. En faroklassificering för blått ljus av riskgrupp 2 och 3 är dock mycket osannolik för alla typer av vita ljuskällor helt enkelt därför att den maximala belysningsstyrkan för utbildningstillämpningar sällan överstiger 300 lux. Viktigt är att en produkt också måste överskrida tröskeln för att luminansförhållandena ska anses vara farliga (10 mcd/k2 vid 6000 K, 16 mcd/k2 vid 4000 K, 30 mcd/k2 vid 2700 K för riskgrupp 2). Även när det finns en fara från riskgrupp 2 eller 3, kommer människors aversionsreaktioner att mildra faran, så risken med blått ljus är inget för människor att oroa sig för.

Populära Taggar: Klassrumsbelysningsdesign LED-ljusarmaturer för skolor och utbildningsanläggningar, Kina, leverantörer, tillverkare, fabrik, köp, pris, bäst, billigt, till salu, i lager, gratis prov