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 F F F F F F F F F F F F F F F F F F F F 900 0 110 0 120 1000 00 10 00 112 00 1100 800 A 00 12 10 00 F F F F F F F F F F F F F F F F F F F F A 900 1100 800 0 90 A 110 0 A 700 1100 00 11 200 1 F F F F F F F F F F F F F F F F F F F F 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 F F F F F F F F F F F F F F F F F F F F 1000 900 A 1100 A 900 00 12 900 F F F F F F F F F F F F F F F F F F F F 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. 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
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. 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
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
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
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
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