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

Transcriptie

1 Verlichtingskunde Kunstlicht eisen Week 4 Mariëlle Aarts Laurens Zonneveldt

2

3

4

5 Ergonomie EUROPESE NORM NEN-EN

6 Doel van NEN-EN Visueel comfort, prestatie en veiligheid werkplekken binnen Vervangt NEN Europese norm

7 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)

8 Praktijkverlichtingssterkte, Ēm Engels: Maintained illuminance NEN-EN Laagst toelaatbare waarde van de gemiddelde verlichtingssterkte op het gespecificeerde oppervlak (lux).

9

10

11 Voorbeeld tabel Ref. no. Soort ruimte, taak of activiteit Ēm lx UGR L Ra - Opmerkingen Docentenkamers Technisch tekenen Spinnen, plooien, spoelen, winden Voorkom stroboscopische effecten Stampen

12 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

13 Minimaal 200 lux voor ruimtes waar continu mensen aanwezig zijn

14 Taakgebied en directe omgeving

15 Taakgebied onbekend?

16 Gelijkmatigheid Emin/Egem Taakgebied (lx) Directe omgeving (lx) Etask gelijkmatigheid: 0,7 gelijkmatigheid: 0,5

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

18 Lijnbron of puntbron?

19 Lijn of puntbron? Fluorescentie Aantal armaturen Veel HID systemen Weinig, Ontwerpafhankelijk Horizontale gelijkmatigheid Goed Ontwerpafhankelijk Schaduw patroon Zacht Hard Kleurtemperatuur Tc K K Kleurweergave Ra Noodverlichting > 50 algemeen> 80 Geintegreerd (optioneel) Tc afhankelijk Apart systeem nodig Lampkeuze Groot Beperkt Dim mogelijkheid Goed Vrijwel niet

20 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 / uur Super /80 (HF) uur HPI Plus BU 8000 uur HPL Comfort 6000 uur SON Comfort uur CDM-TD / uur -5o < Tamb < 40oC -20o < Tamb < 40oC Kritiek (TLD, TL5) Onafhankelijk

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

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

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

24 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

25

26 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 IJshockey, training Recreatief Ra > 65 Tk Kelvin

27 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 W A F F F F F F F F F F F F F F F F F F F F A 10 A 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) A A A A 800 A F F F F F F F F F F F F F F F F F F F F A F F F F F F F F F F F F F F F F F F F F A A A F F F F F F F F F F F F F F F F F F F F A A A A A 900 A F F F F F F F F F F F F F F F F F F F F A 1100 A F F F F F F F F F F F F F F F F F F F F A A 1200 A 900 A A A 0 F F F F 0F0 F F F F F F F F F F 0F F F F F A A A A A A 8 A A 160 armaturen MVF617/250 MB (p Per armatuur 250 W HQI-TS lamp W Egemhorizontaal: Emin/Egem: X(m) Egemverticaal: Emin/Egem: lux lux Egemhorizontaal: X(m) Emin/Egem: Egemverticaal: Emin/Egem: lux lux 0.48

28 Ēm moet ook aan het einde van de onderhoudsperiode aanwezig zijn. Ē geïnstalleerd Ēm Onderhouds periode

29 Verblinding (glare) Heldere vlakken binnen het gezichtsveld als niet comfortabel of zelfs onwerkzaam worden ervaren. Vermoeiend Fouten Ongelukken

30 Verblinding Luminantie [cd/m2] Directe verblinding Indirecte verblinding

31 Verblinding beeldscherm Afhankelijk van de beeldschermkwaliteit* < 1000 cd/m2 goed-gemiddelde kwaliteit scherm < 200 cd/m2 slechte kwaliteit scherm *Volgens iso L op 650

32 UGR Ref. no. Soort ruimte, taak of activiteit Ēm lx UGR L Ra - Opmerkingen Docentenkamers Technisch tekenen Spinnen, plooien, spoelen, winden Voorkom stroboscopische effecten Stampen

33 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

34 Directe verblinding

35 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

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

37 kleur Kleurtemperatuur (Tk) Kleurweergave (Ra) Capella de madres Capuchinas, Mexico City Luis Barragan

38 kleur Additieve kleurmenging

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

40 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

41 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

42 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 golflengte (nm) >

43 Kleurtemperatuur Lichtbronnen bandenspectrum: Toegevoegde kleurtemperatuur [CCT in Kelvin]

44 Lichtbronnen

45 gloeilampen

46 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 (nm)

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

48 Fluorescentie, kwikontlading

49 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 (nm)

50 LED Light Emitting Diode

51 Spectrum en kleur van het licht: LED

52 Spectrum en kleur van daglicht (nm)

53 CIE Kleurendriehoek Lijn zwarte straler

54 Kleurtemperatuur

55 Kleurtemperatuur in Kelvin (K) < >5300 De keuze voor de kleurtemperatuur heeft te warm maken met psychologie, esthetiek en wat als natuurlijk wordt neutraal beschouwd. koel

56 Ref. no. Soort ruimte, taak of activiteit Ēm lx UGR L Ra - Opmerkingen Docentenkamers Technisch tekenen Spinnen, plooien, spoelen, winden Voorkom stroboscopische effecten Stampen

57 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

58 Kleurweergave Ra typische lampen gloeilamp, halogeenlamp, enkele fluorescentie lampen en metaalhalogeenlampen de meeste fluorescentie lampen, enkele metaalhalogeenlampen enkele metaalhalogeenlampen hogedruk kwiklampen hogedruk natriumlampen (een paar >60 of >80) nog lager lagedruk natriumlampen

59 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

60 Lagedruk-natrium lamp Rendement lagedruk-natrium lamp: < 200 lm/w (nm)

61 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

62 Bruin textiel bij daglicht (nm)

63 Bruin textiel bij daglicht (nm)

64 Bruin textiel 3 banden fluorescentie (nm)

65 Kleurweergave Ra 25 Ra 100 Ra > 80

66 Kunstlichteisen Verlichtingssterkte [E] Lichtverdeling Luminantie [L] Kleur [Tc, Ra] Luminantie Lichtstroom Lichtsterkte Verlichtingssterkte

67 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

68 Voorbeelden toepassingen Beschrijving Geïnstalleerd vermogen [W/m2] Totaal geïnstalleerd vermogen [W] direct 13,2 256 indirect 18,1 351 Kosten voor investment, installatie, onderhoud en energie laag middel

69 Voorbeelden toepassingen Beschrijving Geïnstalleerd vermogen [W/m2] Totaal geïnstalleerd vermogen [W] direct 13,2 256 representatief 33,6 654 Kosten voor investment, installatie, onderhoud en energie laag hoog

70

71

72 Keuze

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

74 Noodverlichting

75 Inverse kwadraten wet, puntbron I E = 2 cos α r

76 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

77 Armatuurrendement = Licht uit de lamp Licht uit de armatuur Vaak onderverdeeld in onder en boven CIE flux codes

78 Lichtkwaliteit: de aspecten van lichtkwaliteit Visueel Em otioneel N iet visueel

79 Lichtkwaliteit: emotionele aspecten

80 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

81 Lichtontwerp: werking van licht & kleur in een ruimte

82 Lichtkwaliteit: de aspecten van lichtkwaliteit Visueel Em otioneel N iet visueel

83 Lichtkwaliteit: visuele aspecten Light for visual wellbeing

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

85 Visuele prestatie: leeftijd source: Fortuin

86 Visuele prestatie, gemiddelde taak bron: CIE

87 Visuele prestatie, moeilijke taak bron: CIE

88 Afname van ongevallen met behulp van licht

89 Verlichting en alertheid bron: Boyce et.al.

90 Lichtkwaliteit Visueel Em otioneel N iet visueel

91 Niet visuele aspecten: doorsnede van het oog Third receptor Cones Rods

92 Niet visuele aspecten: Suprachiasmatic nucleus (SCN) 15

93 Circadiane ritme cortisol m elatonin alertness body tem p.

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

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

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

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

98 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

99 .. waarom we ons overdag wakker voelen.. Cortisol niveau Melatonine niveau 9 uur `s ochtends

100 .. en `s nachts slaperig.. Cortisol niveau Melatonine niveau 1 uur `s nachts

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

102 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

103 Niet visuele aspecten van licht

104 Project: Dynamic Lighting

105 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

106 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

107 Persoonlijk licht < De verlichting kan door de persoon zelf gewijzigd worden Gestuurd door afstandsbediening, computer, schakelaar

108 Effecten van licht: momenten met weinig daglicht

109 .. waarom we ons overdag wakker voelen.. Cortisol niveau Melatonine niveau 9 uur `s ochtends

110 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

111 Seasonal Affective Disorder B rightlight

112 Melatonine productie `s nachts Cortisol niveau Melatonine niveau 1 uur `s nachts

113 Melatonine productie `s nachts

114 alert < > slaperig Alertheid s nachts 08:00 16:00 00:00 08:00

115 Onderdrukking van melatonine door licht bron: Rueger

116 Onderdrukking van melatonine door licht bron: Rueger

117 Licht & circadiane ritme 1. Schuiven van het ritme nachtdienst (langdurige) jetlag 11. Entrain circadiane ritme