Verlichtingskunde Verlichtingskunde. Kunstlicht eisen Week 4. Mariëlle Aarts Laurens Zonneveldt

Verlichtingskunde 2009

Verlichtingskunde Kunstlicht eisen Week 4 Mariëlle Aarts Laurens Zonneveldt





Ergonomie EUROPESE NORM NEN-EN 12464-1


Doel van NEN-EN 12464-1 Visueel comfort, prestatie en veiligheid werkplekken binnen Vervangt • NEN 1890

1 Europese norm


Aspecten Hoeveelheid licht benodigd voor verrichten specifieke taak – Verlichtingssterkte Ēm – Gelijkmatigheid (Emin/ Egem)

Luminantie & Luminantieverhouding – UGR als mate van verblinding – Minimale afschermhoek

Kleurweergave index (Ra)


Praktijkverlichtingssterkte, Ēm Engels: Maintained illuminance NEN-EN 12464

Laagst toelaatbare waarde van de gemiddelde verlichtingssterkte op het gespecificeerde oppervlak (lux).




Voorbeeld tabel

Ref. no.

Soort ruimte, taak of activiteit

Ēm lx

UGR L

Ra -

Opmerkingen

6.2.20

Docentenkamers

300

19

80

3.3

Technisch tekenen

750

16

80

2.18.3

Spinnen, plooien, spoelen, winden

500

22

80

Voorkom stroboscopische effecten.

2.13.2

Stampen

300

25

60


Verder: • Zou verhoogd moeten worden als er sprake is van een hogere eis die gesteld wordt aan de visuele taak. • Mag worden verlaagd als de oogtaak minder lang of minder kritisch is. 20 - 30 - 50 - 75 - 100 - 150 - 200 - 300 - 500 - 750 - 1 000 - 1500 - 2 000 - 3 000 - 5 000


Minimaal 200 lux voor ruimtes waar continu mensen aanwezig zijn


Taakgebied en directe omgeving


Taakgebied onbekend?


Gelijkmatigheid Emin/Egem

Taakgebied (lx)

Directe omgeving (lx)

≥ 750

500

500

300

300

200

200

Etask

gelijkmatigheid: ≥ 0,7

gelijkmatigheid: ≥ 0,5


Keuze type lichtbron Lijn of puntbron? Lijn lichtbronnen Fluorescentie lampen Punt lichtbronnen Hogedruk gasontladingslampen (HID lampen)


Lijnbron of puntbron?


Lijn of puntbron? Fluorescentie Aantal armaturen

Veel

HID systemen Weinig, Ontwerpafhankelijk

Horizontale gelijkmatigheid

Goed

Ontwerpafhankelijk

Schaduw patroon

Zacht

Hard

Kleurtemperatuur Tc

2700 - 6500 K

1950 - 4600 K

Kleurweergave Ra Noodverlichting

> 50 algemeen> 80 Geintegreerd (optioneel)

20 - 70 - 90 Tc afhankelijk Apart systeem nodig

Lampkeuze

Groot

Beperkt

Dim mogelijkheid

Goed

Vrijwel niet


Lijn of puntbron? Fluorescentie

HID systems

Nauwelijks

Weinig

Momentane vervanging

Niet nodig

Nodig

Armaturen voor Onderhoud/aanschaf

Veel

Weinig

Vroegtijdig lampuitval

Lampveroudering

Levensduur (uren) Omgevings temperatuur Temperatuur afhankelijke lichtstroom

Zeer langzaam

Gemiddeld/snel

Super /80 10000 uur Super /80 (HF) 17000 uur

HPI Plus BU 8000 uur HPL Comfort 6000 uur SON Comfort 13000 uur CDM-TD /942 8000 uur

-5o < Tamb < 40oC

-20o < Tamb < 40oC

Kritiek (TLD, TL5)

Onafhankelijk


Lijn of puntbron? Toepassing h<6m 95 % fluorescentie (‘TL’D) 5 % HID lampen


Lijn of puntbron? Toepassing 6 m < h < 12 m Vrije keuze fluorescentielampen HID lampen (CDM-TD, HPI, SON-C)


Lijn of puntbron? Toepassing h > 12 m Vrije keuze HID lampen hebben de voorkeur fluorescentielampen zijn mogelijk


Kunstijsbaan Eindhoven Wensen ijsbaan: Energie besparen zonder kwaliteitsverlies Het snel aan.- en uit schakelen van de verlichting Flexibel regelbaar Eisen normen NEN-EN 12193, NOC*NSF Beperking: Afstand spanten



Eisen normen NEN-EN 12193, NOC*NSF Minimale horizontale verlichtingsst erkte

Egem (lux)

Minimale verticale verlichtingsst erkte omheining

Emin/Ege

Egem (lux)

Emin/Ege

m

m

IJshockey, wedstrijd

1000

0.7

625

0.7

IJshockey, training

500

0.7

300

0.7

Recreatief

300

0.7

200

0.7

Ra > 65 Tk 3000-4000 Kelvin


Oplossingen 182 armaturen, E340/480-z-1. 4 TL-5, 80 W lampen per armatuur 51600W

66 armaturen 2*400 W HPI-T per armatuur 56000 W A

1000

50 0 70

40 20

1100

F F F F F F F F F F F F F F F F F F F F A

10

A

00 10

90 0

1000

900

F F F F F F F F F F F F F F F F F F F F

A

0

A

1000

Y(m) 30

80 0

900

1000

10 00

110 0

800 900

1100

11 00

A

A

0 80

0 80

A

A

800

A

0 90 0 70

110 0


900

0 110

0 120

1000

00 10

00 112 00

1100

800

A

00 12

10 00


A

900

1100

800 0 90

A

110 0

A

700

1100

00 11 200 1


900

00 10

A 700 900

900

00 12

00 11

A

0 110

800

A 900

120 0

A

1100

800

A

900

A

0 120 1000


1000

900

A

1100

A

900

00 12

900


A

1000

00 10

A

1200

A

900

A

900

900

0 110

700

A

A

0 F F F F 0F0 F F F F F F F F F F 0F F F F F 8 100 0

1100

1100

700

A

00 11 00 12

11 00

1000 0 90

A

A

700 0 80 00 0 A1

10 00

A

00 12

1200

1100

A

8

A 0 80 900 1100

00 11

60

A

160 armaturen MVF617/250 MB (p Per armatuur 250 W HQI-TS lamp 44000 W

-40

-30

-20

Egemhorizontaal: 0 10 20 Emin/Egem: X(m) Egemverticaal: Emin/Egem:

-10

30

1007 lux 40 0.63 577 lux 0.29

50

60

70

80 -40

-30

-20

Egemhorizontaal: 0 10 20 X(m) Emin/Egem: Egemverticaal: Emin/Egem:

-10

30

998 lux 40 0.78 476 lux 0.48


Ēm moet ook aan het einde van de onderhoudsperiode aanwezig zijn.

Ē geïnstalleerd

Ēm

Onderhouds periode


Verblinding (glare) Heldere vlakken binnen het gezichtsveld als niet comfortabel of zelfs onwerkzaam worden ervaren. – – –

Vermoeiend Fouten Ongelukken


Verblinding Luminantie [cd/m2] Directe verblinding

Indirecte verblinding


Verblinding beeldscherm Afhankelijk van de beeldschermkwaliteit* < 1000 cd/m2 goed-gemiddelde kwaliteit scherm < 200 cd/m2 slechte kwaliteit scherm

*Volgens iso 9241-7

L op 650


UGR

Ref. no.


Ēm lx

UGR L

Ra -

Opmerkingen

6.2.20

Docentenkamers

300

19

80

3.3

Technisch tekenen

750

16

80

2.18.3


500

22

80


2.13.2

Stampen

300

25

60


Directe verblinding Unified Glare Rating (UGR) 8log[0,25/Lb ∑L2ω/p2]

armatuur ω

Lb= achtergrond luminantie [cd/m2] L = armatuurluminantie in richting waarnemer ω = openingshoek armatuur naar oog waarnemer p = Guth positie index

kijkrichting


Directe verblinding


UGR kwaliteitslimieten UGR

Voorbeelden werkzaamheden

16

Technisch tekenen

19

Archiveren, lezen, schrijven, cad werkstations, vergaderen

22

Receptie balie

25

Archieven, trappen, liften

28

Circulatie, gangen


UGR armatuur • Tabellen (per armatuur) • Berekenen (dialux) • UGRR. – referentie voor standaard ruimte afmetingen, reflectiefactoren.

• diagrammen


kleur • Kleurtemperatuur (Tk) • Kleurweergave (Ra)

Capella de madres Capuchinas, Mexico City Luis Barragan


kleur Additieve kleurmenging


CIE - kleurendriehoek

x, y, coördinaten bepalen kleur. (kleurpunten) Ter vergelijking Munsellsysteem voor gekleurde oppervlakken Tint Verzadiging Helderheid


Kleurtemperatuur, Tk De temperatuur van een zwarte straler (zon of daglicht) waarvan het licht ‘lijkt’op dat van de betreffende lichtbron. Dus waarvan de kleurpunten binnen hetzelfde kleurgebied vallen. Temperatuurstralers. Een object met een bepaalde temperatuur zendt een hoeveelheid licht uit die vergeleken kan worden met de straling die een zwart lichaam (black body) met een bepaalde temperatuur uitzendt


Kleurtemperatuur Licht is elektromagnetische straling Gloeidraad, toevoer elektrische energie verhogen 4. Verandering van kleur (Wien) λT =constant

2. Uitgezonde straling neemt toe (StefanBoltzman) M = σ T4

-> Wet van Planck Elke temperatuur eigen stralingscurve


Kleurtemperatuur zichtbare straling

relatief spectraal vermogen >

UV UV

IR IR

Temperatuur stralers gloeilamp ~2800 K

7000 K 6000 K 5000 K

halogeenlamp ~3000 K

4000 K

zon ~6000 K

3000 K

2800 K

2000 K

400

800

1600

2400 3200 golflengte (nm) >


Kleurtemperatuur Lichtbronnen bandenspectrum: Toegevoegde kleurtemperatuur [CCT in Kelvin]


Lichtbronnen


gloeilampen


Energie gloeilamp 1. Zichtbare straling – 5 W 2. Infrarode straling van de gloeidraad – 61 W 3. Verliezen tengevolge van convectie en conductie van gloeidraad naar de ballonwand – 34 W 4. Infrarode straling van de ballon – 22 W 5. Totale verliezen tengevolge van convectie en conductie van de ballon –12W 6. Totale infrarode straling – 83 W 400

500

600

700 (nm)


halogeengloeilampen

• Halogeen vulgassen zorgen voor proces waarbij wolfraamdraad langer intact blijft – Hogere temperatuur gloeidraad -> hogere Tk ~3000 K – Langere levensduur,~ 4000 branduren


Fluorescentie, kwikontlading


Bandenspectrum 1. Vermogen in de ontlading – 30,1 W 2. Thermische verliezen in de elektroden – 5,9 W 3. Visuele straling uit de ontlading – 1,2 W 4. UV-straling uit de ontlading – 22,5 W 5. Thermische verliezen in de ontlading – 6,5 W 6. Visuele straling vanuit de fluorescerende laag – 8,8 W 7. UV-straling – 0,2 W 8. Infrarood straling – 13,5 W 9. Totale visuele straling – 10 W 10. Infrarood straling en overige warmteverliezen – 25,8 W

400

500

600

700

(nm)


LED Light Emitting Diode


Spectrum en kleur van het licht: LED


Spectrum en kleur van daglicht

400

500

600

700

(nm)


CIE Kleurendriehoek

Lijn zwarte straler


Kleurtemperatuur


Kleurtemperatuur in Kelvin (K)

<3300

3300-5300

>5300

• De keuze voor de kleurtemperatuur heeft te warm maken met psychologie, esthetiek en wat als natuurlijk wordt neutraal beschouwd.

koel


Ref. no.


Ēm lx

UGR L

Ra -

Opmerkingen

6.2.20

Docentenkamers

300

19

80

3.3

Technisch tekenen

750

16

80

2.18.3


500

22

80


2.13.2

Stampen

300

25

60


Kleurweergave Voor de visuele prestatie, het comfort en het welbevinden is het belangrijk dat kleuren in de omgeving, van objecten en van de menselijke huid natuurlijk en correct worden weergegeven De kleurweergave-index [Ra] is een maat voor deze weergave


Kleurweergave Ra

typische lampen

90 - 100

gloeilamp, halogeenlamp, enkele fluorescentie lampen en metaalhalogeenlampen

80 - 89

de meeste fluorescentie lampen, enkele metaalhalogeenlampen

60 - 79

enkele metaalhalogeenlampen

20 - 59

hogedruk kwiklampen hogedruk natriumlampen (een paar >60 of >80)

nog lager

lagedruk natriumlampen


Kleurweergave-index Een kleurweergave Ra > 80 is standaard voor toepassingen binnen Andere voorbeelden: Gangen, trappen 40 Parkeerplaatsen 20 Diverse onderzoeksruimten in ziekenhuizen 90 Intensive care 90 Kleurinspectie (industrie)90


Lagedruk-natrium lamp Rendement lagedruk-natrium lamp: < 200 lm/W

400

500

600

700

(nm)


Verschijning van kleur van een oppervlak hangt af van de spectrale verdeling van de lichtbron die het oppervlak verlicht

Hogedruk-natrium lamp Ra 25

Hogedruk Metaalhalogeen Ra > 80


Bruin textiel bij daglicht

400

500

600

700

(nm)


Bruin textiel bij daglicht

400

500

600

700

(nm)


Bruin textiel 3 banden fluorescentie

400

500

600

700

(nm)


Kleurweergave

Ra 25

Ra 100

Ra > 80


Kunstlichteisen • Verlichtingssterkte [E] – Lichtverdeling

• Luminantie [L] • Kleur [Tc, Ra] Luminantie Lichtstroom

Lichtsterkte

Verlichtingssterkte


Voorbeelden toepassingen Beschrijving Geïnstalleerd vermogen [W/m2] Totaal geïnstalleerd vermogen [W]

direct 13,2 256

direct/indirect 11,1 216

Kosten voor investment, installatie, onderhoud en energie

laag

middel



direct 13,2 256

indirect 18,1 351


laag

middel



direct 13,2 256

representatief 33,6 654


laag

hoog


http://sts.bwk.tue.nl/artificial%5Flight/


http://sts.bwk.tue.nl/artificial%5Flight/


Keuze


Eisen • • • • • • • • • •

Zicht Visuele prestatie Visueel comfort Zekerheid & veiligheid Sociale communicatie Gezondheid Welbevinden/preferentie Esthetiek Sfeer Energieverbruik


Noodverlichting


Inverse kwadraten wet, puntbron

I E = 2 cos α r


Lichtstroom methode • Voor grote ruimte, alleen directe component doet mee Edirect Edirect

ε ⋅Φ 0 = A = gemiddelde directe verlichting

ε = het armatuurrendement (LOR) Φ 0 = totale lichtstroom van de lampen in de armaturen A = oppervlak van het werkvlak Gaat uit van gelijkmatige lichtverdeling en grote ruimte


Armatuurrendement =

Licht uit de lamp Licht uit de armatuur

Vaak onderverdeeld in onder en boven CIE flux codes


Lichtkwaliteit: de aspecten van lichtkwaliteit

Visueel

Em otioneel

N iet visueel


Lichtkwaliteit: emotionele aspecten


Lichtontwerp: werking van licht in een ruimte 1.De ruimte lijkt lager 2.Diffuus licht – geeft een ruimtelijk gevoel, de gang lijkt relatief lang 3.Aandachtspunten – de gang lijkt minder lang


Lichtontwerp: werking van licht & kleur in een ruimte


Lichtkwaliteit: de aspecten van lichtkwaliteit

Visueel

Em otioneel

N iet visueel


Lichtkwaliteit: visuele aspecten • Light for • visual wellbeing


Lichtkwaliteit: visuele aspecten De gebruiker van de ruimte moet: • goed zijn opgaven kunnen verrichten • niet gestoord worden door het licht


Visuele prestatie: leeftijd

source: Fortuin


Visuele prestatie, gemiddelde taak

bron: CIE


Visuele prestatie, moeilijke taak

bron: CIE


Afname van ongevallen met behulp van licht


Verlichting en alertheid

bron: Boyce et.al.


Lichtkwaliteit

Visueel

Em otioneel

N iet visueel


Niet visuele aspecten: doorsnede van het oog

Third receptor

Cones Rods


Niet visuele aspecten: Suprachiasmatic nucleus (SCN)

15


Circadiane ritme

cortisol

m elatonin

alertness

body tem p.


Effecten van licht: Ochtend Stijgend verlichtingsniveau > biologische klok krijgt een signaal om de ‘actieve cyclus’ te starten Productie van seratonine, adrenaline, cortisol, ...


Effecten van licht: Overdag Het niveau van de hormonen stijgt, de lichaamstemperatuur en het metabolisme stijgen


Effecten van licht: Avond Het daglichtniveau verminderd, de biologische klok geeft een signaal de productie van seratonine om te zetten in melatonine > afname lichaamstemperatuur


Effecten van licht: ‘s Nachts Toename melatonine, lage lichaamstemperatuur


Effecten van licht: Zonsopgang Bij zonsopgang neemt de productie van melatonine af en de actieve cycles wordt weer door afgifte van cortisol, gevolgd door de productie van adrenaline en seratonine


.. waarom we ons overdag wakker voelen .. Cortisol niveau Melatonine niveau

9 uur `s ochtends


.. en `s nachts slaperig .. • Cortisol niveau • Melatonine niveau

• 1 uur `s nachts


Niet visuele aspecten: ooggevoeligheid Ooggevoeligheid voor kegeltjes (max 505 nm, continue lijn) en staafjes (max 555 nm, gestippelde lijn)

Punten – spectrum voor onderdrukken melatonine


Niet visuele effecten van licht

“warm wit licht ondersteunt de ontspanning en verhoogt het welbevinden van mensen daglicht wit licht stimuleert en activeert het menselijk lichaam”

D r . S. Fle isc h e r


Niet visuele aspecten van licht


Project: Dynamic Lighting


Gebruikers hebben persoonlijke voorkeur... lic h t n iv e au

h igh

lo w

bron: Philips Research Center

k le u r t e m p e r at u u r

co o l w h it e

w ar m w h it e


Emotionele aspecten van licht Grote spreiding in wensen en voorkeur van gebruikers Afhankelijk van humeur, eigen gevoeligheid en de omgeving Individuele verlichtingseisen worden steeds belangrijker


Persoonlijk licht <

De verlichting kan door de persoon zelf gewijzigd worden

Gestuurd door afstandsbediening, computer, schakelaar


Effecten van licht: momenten met weinig daglicht


.. waarom we ons overdag wakker voelen .. Cortisol niveau Melatonine niveau

9 uur `s ochtends


Licht in de morgen: dawn simulation Dawn simulation: licht stijgt in 30 minuten van 0 tot 300 lux, vergelijkbaar met het patroon van een natuurlijke zonsopgang


Seasonal Affective Disorder

B rightlight


Melatonine productie `s nachts

Cortisol niveau Melatonine niveau

1 uur `s nachts


Melatonine productie `s nachts


alert <

> slaperig

Alertheid ‘s nachts

08:00

16:00

00:00

08:00


Onderdrukking van melatonine door licht

bron: Rueger


Onderdrukking van melatonine door licht

bron: Rueger


Licht & circadiane ritme 1. Schuiven van het ritme nachtdienst (langdurige) jetlag

11.‘Entrain’ circadiane ritme

Verlichtingskunde Verlichtingskunde. Kunstlicht eisen Week 4. Mariëlle Aarts Laurens Zonneveldt

Recommend Documents