5 Verlichtingsaspecten bij werkstations

Transcriptie

1 5 Verlichtingsaspecten bij werkstations 5.1 Licht Licht is een vorm van energie bestaande uit elektromagnetische straling. Zichtbaar licht is de elektromagnetische straling die wordt uitgezonden in het smalle golflengtegebied van 380 nm tot 780 nm. Deze straling is namelijk in staat in het gezichtszintuig een lichtindruk op te wekken. Binnen dit zichtbaar spectrum heeft het menselijk oog een verschillende gevoeligheid bij verschillende frequenties. 5.2 Basisgrootheden Lumen (lm) is de eenheid van de lichtstroom (F): de totale lichthoeveelheid in het zichtbaar spectrum die de lichtbron zelf uitstraalt, ongeacht in welke richting dit is. Bij Lumen is vooral de efficiëntie van belang: het lichtrendement (η) is de hoeveelheid lichtstroom per eenheid van toegevoegd vermogen Deze geeft aan hoe efficiënt de lichtbron stroom omzet in licht. De eenheid is Lm/W en daarom spreekt men ook van de Lumen/Watt-verhouding. Bij een gloeilamp heeft men ongeveer 15 Lumen per watt. In vergelijking met andere lichtbronnen is dit zeer weinig en in het kader van verspilling en milieubelasting mogen deze niet meer verkocht worden. De verhouding bij een spaarlamp is 60 Lm/W en bij een TL buis ligt deze verhouding tussen 70 en 100 Lm/W. Bij LED-lampen is deze waarde nog hoger, gaande van 110 tot 160 Lm/W, omdat ze minder Watt vermogen nodig hebben om een bepaalde Lumenstroom te genereren. Candela (cd, lumen/sr) is een eenheid voor lichtsterkte (I): de hoeveelheid licht die door een lichtbron in een bepaalde richting, d.i. binnen een bepaalde ruimtehoek, wordt uitgezonden. Eén candela komt ongeveer overeen met de lichtsterkte van een gewone kaars. Wanneer men op een boloppervlak met een straal van 1 m een figuur tekent met een oppervlakte van 1 m 2, heeft deze figuur (vanuit het middelpunt van de bol) een ruimtehoek van 1 steradiaal (sr). Lux (lx, lm/m 2 ) is een eenheid voor verlichtingssterkte (E), namelijk de lichthoeveelheid die op een oppervlakte terechtkomt. Hierbij is het dus belangrijk in welke richting de lichtbron schijnt. Deze waarde is ongeacht het aantal gebruikte lichtbronnen, de kleur of de structuur waar het licht op schijnt. De hoeveelheid lux geeft aan hoeveel licht (lumen) er op een bepaald oppervlak terecht komt. Lumen en Lux verschillen van elkaar doordat Lux rekening houdt met het oppervlakte waarover de hoeveelheid licht (Lumen) verspreid wordt. Bijvoorbeeld: een lichtbron van 500 Lumen verlicht 1 vierkante meter met 500 Lux. Dezelfde lichtbron die 10 vierkante meter moet verlichten, verlicht dit oppervlakte met slechts 50 Lux. 35

2 Luminantie (L, cd/m 2 ) in een bepaalde richting van een lichtbron of een reflecterend oppervlak A is de verhouding van de lichtsterkte tot de schijnbare oppervlakte van A, gezien vanuit deze richting. A Acosα α β I β I α I o vanop oppervlak A vertrekt loodrecht een lichtstroom I o : luminantie, loodrecht: L o = Io A bij een hoek α met de loodrechte, kan de lichtstroom I α anders zijn; de oppervlakte gezien vanuit die richting is kleiner: luminantie: L α = Iα A cos α Wanneer een oppervlak wordt verlicht, is de luminantie afhankelijk van zowel het verlichtingsniveau als de reflectie-eigenschap van het oppervlak zelf: luminantie = verlichtingssterkte reflectiefactor Bij een verlichtingssterkte van 400 lx heeft wit papier met een reflectiefactor van 80 % een luminantie van of ongeveer 100 cd/m 2 ; bij zwart papier met een reflectiefactor van 4 % is de luminantie 5 cd/m Eigenschappen Kleurweergave-index (KWI of Ra-waarde) is een index die weergeeft hoe goed een lichtbron in staat is de kleuren van verlichte objecten natuurgetrouw weer te geven. Het is een indicatie van de precisie waarmee men de kleuren van het waargenomen object kan onderscheiden. Een hoge waarde staat voor een betere kleurweergave (maximum is 100). Bij een lamp met een lage waarde (< 70) wijkt de zichtbare kleur af van de natuurlijke kleur. Een lamp met een waarde van 100 geeft kleuren weer zoals in daglicht (zonlicht). Kleurtemperatuur is een maat voor de lichtkleur van een lichtbron en bepaalt de spectrale verdeling van het uitgezonden licht. Temperatuurstralers (kaars, gloeilamp,...) hebben een continu spectrum, alle kleuren zijn vertegenwoordigd. Ontladingslampen hebben een discontinu spectrum. De kleurtemperatuur bepaalt in hoge mate de visuele indruk van de verlichte ruimte. Licht met een lage kleurtemperatuur maakt een warmere indruk dan licht met een hoge kleurtemperatuur. Deze waarde wordt uitgedrukt in Kelvin (K); er zijn vier categoriën: extra warmwit (tot 2900K), warmwit ( K), neutraal wit ( K) en koelwit (5000K en hoger). Unified Glare Rating (UGR) is een kengetal dat aangeeft in hoeverre er sprake is van lichthinder en/of verblinding. De UGR waarde wordt bepaald door 1. meetpunt: Verlichtng straalt licht uit. Hoe deze straling in het oog valt wordt bepaald door de locatie waar een persoon zich bevindt. 2. locatie en reflectiefactoren: De grootte van een ruimte en de eigenschappen van de afbakening (muren, vloer, plafond,...) zijn van invloed op de mate van verblinding. Witte muren bijvoorbeeld reflecteren het licht en zijn daarmee van invloed op de UGR. Hoe groter de ruimte, des te minder verblinding. De functionaliteit van de ruimte is meebepalend: in een ruimte waar niet of nauwelijks omhoog wordt gekeken, is UGR minder belangrijk dan bijvoorbeeld in een sporthal. 3. verlichtingsproduct: Door het toepassen van een niet-transparante afscherming wordt de verblinding aanzienlijk verlaagd. De gemiddelde UGR waarde ligt tussen 15 en 30. Een lage waarde staat voor weinig verblinding (een waarde lager dan 10 betekent geen verblinding). De verblinding ontstaat door 36

3 vensters, lampen en verlichtingsarmaturen met grote luminantie in het gezichtsveld; reflectie van hoge luminantievlakken in het gezichtsveld (bijvoorbeeld een witte muur door de zon beschenen); te grote luminantieverschillen tussen de verschillende grote vlakken in het gezichtsveld. 5.4 Werkposten voor beeldschermwerk Verlichtingssterkte Binnen het gebied van lux kunnen de meeste visuele taken worden uitgevoerd en wordt de prestatie slechts in geringe mate beïnvloed door de verlichtingssterkte. De niveaukeuze binnen dit interval is moeilijk kwantificeerbaar: de keuze van de verlichtingssterkte heeft meer te maken met visueel comfort dan met detailwaarneming. Een verlichtingssterkte van lux wordt als comfortabel ervaren en geldt als maximum grens voor werkplekken waar beeldschermwerk wordt uitgevoerd. Hogere verlichtingssterkten hebben een nadelige invloed op het contrast op het scherm Luminatie - contrast Luminantie is de helderheidsindruk die men krijgt door het bekijken van een verlicht of oplichtend vlak. Contrast is de verhouding tussen de hoogste en de laagste luminantie. Te grote luminantieverschillen geven aanleiding tot te grote contrasten. Tabel met het verband tussen contrastgetal en contrastindruk die globaal door de mens ervaren wordt: contrastgetal contrastindruk geen goed hoog te hoog veel te hoog uiterst hinderlijk In werkstation-omgevingen (of meer algemeen kantoor) voldoen de contrasten: 3 voor het onmiddellijk gezichtsveld (bijv. tussen tekst en beeldscherm, tussen tekst en werkblad); 10 voor het verdere gezichtsveld (bijv. tussen tekst en muren, tussen beeldscherm en muren, tussen beeldscherm en vensters). Voorbeeld. De verlichtingssterkte op een bureel bedraagt 500 lux. Het werkblad heeft een reflectiegraad van 15 %. Het wit papier met tekst dat op het werkblad ligt, heeft een reflectiegraad van 90 %. luminantie werkblad = = 24 cd/m 2 luminantie papier = Het contrast tussen het papier en het werkblad van het bureel = 143 cd/m 2 contrast = hoogste luminantie laagste luminantie = = 6 Een contrastgetal van 6 ligt voor het onmiddellijke gezichtsveld iets te hoog. Een lichter werkblad (met een hogere reflectiegraad) kan verbetering brengen. Toepassingen van tabel 5.3: 1. Een beeldscherm voor een raam geplaatst, zodat het raam de achtergrond vormt, levert een veel te hoog contrast op, zelfs voor een beeldscherm met een lichte achtergrond: luminantie raam luminantie licht beeldscherm = 5000 cd/m 2 12 cd/m 2 =

4 2. Het is belangrijk om TL-verlichtingsarmaturen met spiegelraster te kiezen (zogenaamde lage-luminantie armaturen): luminantie gewoon TL armatuur luminantie lichte wand = 4000 cd/m cd/m 2 = 40 luminantie lage luminantie-armatuur luminantie lichte wand = 200 cd/m cd/m 2 = 2 3. Schatting van de refelectiehinder. Wanneer de luminantie van de echte informatie minstens 10 maal zo hoog is als die van de reflectie, is een spiegeling niet meer hinderlijk. Bijvoorbeeld bij gebruik van een niet-ontspiegeld beeldscherm in een omgeving met lageluminantie armaturen, moet de tekstluminantie op het scherm minstens bedragen minimum waarde = 10 8 cd/m 2 = 80 cd/m 2 Tekst op een lichtsterk scherm heeft een luminantie van 200 cd/m 2, zodat er bij dit type van TL-armaturen geen reflectiehinder is Verblinding Verblinding is de beleving die veroorzaakt wordt door heldere oppervlakken binnen het gezichtsveld en die als onbehaaglijk of als storend ervaren kan worden. Directe verblinding wordt veroorzaakt door armaturen en andere lichtbronnen. Indirecte verblinding wordt veroorzaakt door reflectie van een lichtbron op een glad oppervlak. Voorbeeld van een ruimte van 8 m breed en 12 m lang met armaturen op een hoogte van 3.2 m; reflectiefactoren van plafond, wanden en vloer zijn, respectievelijk 0.70, 0.50 en Aangezien de waarnemer bij de werkpost zit, wordt de ooghoogte op 1.2 m boven de vloer genomen. De verticale afstand tussen armatuur en waarnemer wordt H genoemd. In het voorbeeld is H = of H = 2 m. De breedte van de ruimte bedraagt 8 m, dus 4H en de lengte is 12 m, dus 6H. In tabel 5.4 worden bij de reflectiewaarden 0.70, 0.50 en 0.20 twee UGR-waarden gegeven in de rij 4H, 6H: 15.1 : wanneer de waarnemer vanaf zijn positie bij de korte wand in de lengterichting door de ruimte kijkt; 16.3 : wanneer hij vanaf de lange wand in de dwarsrichting kijkt. De hoogste van de twee gevonden waarden is bepalend Kleurtemparatuur en -weergave Deze elementen bepalen het klimaat van een lokaal en beïnvloeden het zich goed voelen van de mens. Bepalende factoren: samenstelling van het licht van de lichtbron, afwerking van wanden, vloer, meubilair,..., functioneel gebruik in de oogtaak zelf, bijv. gekleurde formulieren. Voor kantoren worden TL-lampen met een kleurtemperatuur van 3000 K (warmwit) tot 4000 K (wit) aanbevolen. De kleurweergave-index moet groter of gelijk zijn aan

5 Lichtstroom (lumen) 75 W gloeilamp 960 lm 75 W halogeenlamp 1100 lm 8 W ledlamp 800 lm 185 W lage druk natriumlamp lm 58 W TL-lamp 5200 lm 2000 W metaalhalogeenlamp lm Lichtsterkte (candela) 5 W ledspot cd rijwiellampje recht vooruit 1 cd 120 W reflectorgloeilamp cd rijwiellampje, in reflector 250 cd vuurtorenlicht cd Verlichtingssterkte (lux) zomer, middaguur, helder lx middaguur, zwaar bewolkt 2000 lx goedverlicht kantoor (kunstlicht) 800 lx straatverlichting 5 30 lx volle maan, heldere nacht 0.25 lx Tabel 5.1: Licht: basisgrootheden, voorbeelden aard vh. oppervlak reflectie aard vh. oppervlak reflectie wit pleisterwerk (nieuw) wit pleisterwerk (oud) witte waterverf witte olieverf beton (nieuw) beton (oud) baksteen (nieuw) baksteen (oud) houtvezelplaat (nieuw) houtvezelplaat (oud) licht gelakt eikenhout donker gelakt eikenhout licht berken/esdoornhout mahonie-/notenhout zwart fluwelen gordijnen witte gordijnen zoldering en muren (geverfd) beige, lichtbeige, ivoor, wit hemelblauw, zachtgroen vloeren (grijs, havanna, baksteen) aluminiumverf Tabel 5.2: Referentiewaarden van reflectiefactoren 39

6 zonoppervlak daglichthemel (niet zwaar bewolkt) maanoppervlak 2500 straatoppervlak onder kunstlicht oppervlak TL lamp gloeidraad van gloeilamp opp. lichtende delen opp. gematteerde gloeilamp TL-armatuur wit papier in zonneschijn idem opzij bij sterke afscher- tekst op lichtsterk beeldscherm 200 ming bijv. spiegelrasters 200 tekst op lichtzwak beeldscherm 30 bij 500 lux kunstverlichting (plafond) spiegelingen in beeldscherm wit papier 150 op goed ontspiegeld scherm zeer donkere vloer 7 hemel en TL-lamp lichte vloer 70 gewoon TL-armatuur lichte wand lage-luminantie TL-armatuur 2 tekstondergrond voor op niet-ontspiegeld scherm donker beeldscherm 3 hemel en TL-lamp licht beeldscherm 12 gewoon TL-armatuur lage-luminantie TL-armatuur 8 Tabel 5.3: In praktijk voorkomende luminanties (cd/m 2 ) Reflectiecoëficiënten Plafond 0,70 0,70 0,50 0,50 0,30 0,70 0,70 0,50 0,50 0,30 Wand 0,50 0,30 0,50 0,30 0,30 0,50 0,30 0,50 0,30 0,30 Vloer 0,20 0,20 0,20 0,20 0,20 0,20 0,20 0,20 0,20 0,20 Ruimte afmetingen: X Y in dwarsrichting in langsrichting 2H 2H 15,7 17,0 16,0 17,3 17,6 17,0 18,3 17,3 18,6 18,9 3H 15,5 16,7 15,9 17,0 17,3 16,8 18,0 17,2 18,3 18,7 4H 15,4 16,5 15,8 16,8 17,2 16,7 17,9 17,1 18,2 18,5 6H 15,3 16,3 15,7 16,7 17,0 16,7 17,7 17,1 18,0 18,4 3H 2H 15,5 16,7 15,9 17,0 17,4 16,8 18,0 17,2 18,3 18,7 3H 15,4 16,4 15,8 16,7 17,1 16,7 17,7 17,1 18,0 18,4 4H 15,3 16,2 15,7 16,5 16,9 16,6 17,5 17,0 17,8 18,2 6H 15,2 16,0 15,6 16,3 16,8 16,5 17,3 16,9 17,6 18,1 4H 2H 15,4 16,5 15,8 16,9 17,2 16,7 17,8 17,1 18,2 18,5 3H 15,3 16,2 15,7 16,5 16,9 16,6 17,5 17,0 17,8 18,2 4H 15,2 16,0 15,6 16,3 16,8 16,5 17,3 16,9 17,6 18,2 6H 15,1 15,7 15,5 16,2 16,6 16,4 17,0 16,8 17,5 17,9 8H 15,0 15,6 15,5 16,1 16,5 16,3 16,9 16,8 17,4 17,8 6H 2H 15,4 16,4 15,8 16,7 17,1 16,7 17,7 17,1 18,0 18,4 3H 15,2 16,0 15,6 16,3 16,8 16,5 17,3 16,9 17,6 18,1 4H 15,1 15,7 15,5 16,2 16,6 16,4 17,0 16,8 17,5 17,9 6H 15,0 15,5 15,5 15,9 16,4 16,3 16,8 16,8 17,2 17,7 8H 14,9 15,4 15,4 15,8 16,3 16,2 16,7 16,7 17,1 17,6 12H 14,9 15,3 15,4 15,7 16,2 16,2 16,6 16,7 17,0 17,5 Tabel 5.4: Voorbeeld van UGR tabel (l x 4300 lm) 40