Efecto del ángulo de proyección de las luces exteriores para la iluminación de una cancha de baloncesto

Directorio:
1. Medición de la iluminancia en la cancha exterior de baloncesto
2. Diseño y simulación de iluminación

   2.1 Simulación de la iluminación del sitio

   2.2 Simulación de iluminación

La iluminación en recintos deportivos no solo debe satisfacer las necesidades de iluminación del espacio, sino que también debe considerar cada vez más las experiencias subjetivas de las personas, como la comodidad. En recintos que albergan eventos deportivos televisados, es fundamental atender las necesidades de los atletas, los espectadores y los requisitos de iluminación de las cámaras. Por lo tanto, es necesario un diseño óptico profesional adaptado a diversas especificaciones para estos recintos deportivos.

Actualmente, la mayoría de las canchas de baloncesto suelen utilizar lámparas halógenas o de halogenuros metálicos de alta potencia, con configuraciones de instalación que incluyen configuraciones de cuatro torres, configuraciones de doble cara, disposición de franjas de luz y configuraciones mixtas. Sin embargo, muchas de estas configuraciones se centran principalmente en cumplir con los estándares de iluminación y lograr uniformidad, ignorando a menudo las experiencias subjetivas de los individuos. En los deportes, en particular en el baloncesto, cuando los atletas lanzan o realizan acciones que requieren mirar hacia arriba, pueden estar de frente a la fuente de luz. Las luces de alta intensidad pueden causar deslumbramiento, lo que puede afectar significativamente a los atletas, perjudicando su rendimiento y potencialmente perjudicando su salud.

Para abordar estos problemas, optimizamos la iluminación de una cancha de baloncesto exterior, utilizando las lámparas y luminarias existentes . Dado que las lámparas son asimétricas, el ángulo de deflexión horizontal y el ángulo de inclinación vertical de la instalación influyen significativamente en los resultados de iluminación, lo que requiere requisitos de instalación diferentes a los de las lámparas tradicionales.

1. Medición de la iluminancia en la cancha exterior de baloncesto

Se realizaron mediciones de iluminancia en campo en las luces recién instaladas en una cancha de entrenamiento de baloncesto al aire libre. La cancha tiene dimensiones estándar. Se eligieron puntos de prueba a una distancia de 2 metros entre los lados largos y 1,5 metros entre los lados cortos, con una altura de medición de 2 metros. Se registró la iluminancia en cada punto sin interferencias de luz difusa. Los resultados se presentan en la Tabla 1.

Tabla 1 Resultados de la prueba de la iluminancia horizontal lx de la cancha de baloncesto exterior

El análisis de datos revela que la iluminancia horizontal promedio de la cancha es de 240 lx, con una uniformidad de 0,49. Aunque no se realizó una prueba de deslumbramiento, se observó un deslumbramiento significativo en el lugar de medición. Si bien la iluminancia promedio de 240 lx es suficiente para esta cancha de baloncesto exterior, que sirve como centro de entrenamiento general, la uniformidad de 0,49 no cumple con los estándares requeridos. Además, el ángulo de proyección incorrecto de las luces suele dirigir la superficie emisora ​​de luz hacia los ojos, lo que causa molestias. 

La iluminancia bajo el poste central de la lámpara varía significativamente, lo que afecta la uniformidad. Al compararla con las normas nacionales de uniformidad de la iluminación de canchas de baloncesto exteriores, y considerando los datos presentados en la Tabla 1, es evidente que, si bien la iluminancia horizontal promedio cumple con los criterios necesarios para canchas de baloncesto amateur, su uniformidad es insuficiente. Existe una considerable disparidad de luminosidad en todo el recinto, con una alta iluminancia justo debajo de la lámpara y niveles más bajos en los bordes, lo que resulta en puntos brillantes y oscuros notables. 

Esta variación puede provocar cambios rápidos en la intensidad de la luz durante el juego, lo que aumenta el deslumbramiento y causa incomodidad a los atletas. Las pupilas pueden contraerse y dilatarse rápidamente, lo que provoca fatiga visual, mientras que el deslumbramiento puede provocar mareos. Además, la alta reflectividad de la superficie exterior de la cancha de baloncesto, combinada con una iluminación excesiva, puede generar fuertes reflejos. Estos factores pueden afectar el rendimiento de los atletas, especialmente durante acciones como tiros y saltos, donde la luz intensa puede afectar directamente su visión. En conclusión, para solucionar los problemas con la iluminación instalada en la cancha de baloncesto, ajustar el ángulo de instalación podría mejorar la uniformidad y minimizar el deslumbramiento.

2. Diseño y simulación de iluminación

2.1 Simulación de la iluminación del sitio

El local está equipado con un reflector LED con una eficiencia lumínica superior a 100 lm/W y un índice de reproducción cromática superior a 80. La lámpara LED tiene una potencia de 120 W con una distribución luminosa asimétrica, como se ilustra en la Figura 2. Esta distribución asimétrica cumple eficazmente con los criterios de diseño de iluminación . Para optimizar el uso de recursos, las lámparas y estructuras de soporte existentes se mantendrán; solo se ajustarán el ángulo de instalación y otros detalles específicos de las lámparas.

Fig 2 Distribución de la luz

El software de diseño de iluminación DIAlux se utiliza para simular las condiciones de iluminación de la cancha exterior de baloncesto ajustando el ángulo de proyección de las lámparas. Se crea un modelo del espacio con datos recopilados en el sitio. El recinto cuenta con iluminación a ambos lados, con tres postes de luz en un lado, separados 12 metros entre sí y 8 metros de altura. El poste central cuenta con tres lámparas, mientras que los otros dos tienen dos cada uno, lo que da un total de 14 lámparas. 

Los postes de luz de esta cancha de baloncesto exterior tienen una altura de 8 metros y están separados 12 metros, medidas fijas. El único factor ajustable es el ángulo de proyección de la lámpara. En el software DIAlux, este ángulo se establece manipulando el punto de iluminación de la lámpara, normalmente el punto más alejado de la lámpara a la superficie de cálculo, aunque en ciertas situaciones pueden ser necesarios diseños especiales. La lámpara que se describe en este artículo emite luz asimétricamente. 

Para lograr resultados óptimos, el punto de iluminación se ajusta varias veces durante los cálculos de simulación, teniendo en cuenta el ángulo de deflexión de la luz. Si bien la cancha de baloncesto es el área principal de iluminación, sus bordes también requieren atención.

2.2 Simulación de iluminación

Como se ilustra en la Figura 2, el ángulo de luz asimétrico de la lámpara es de aproximadamente 30°. Para determinar la dirección óptima de proyección, se dibujan en la cancha varias líneas auxiliares con una desviación vertical de 30°, junto con líneas de cuadrícula en el centro como referencia para localizar el punto de irradiación. La ubicación del punto de irradiación es un aspecto crucial del diseño de iluminación. Con base en la disposición simétrica de las lámparas a ambos lados del recinto y el ángulo de polarización de 30°, primero aseguramos una iluminación uniforme a lo largo de la línea media simétrica de la cancha, con todos los puntos de irradiación ubicados en esta línea media. 

A continuación, debido a la simetría del recinto, el área se divide en cuatro secciones y se ajustan los puntos de irradiación en un cuarto para lograr una iluminación uniforme. Finalmente, utilizando los puntos de irradiación establecidos en este cuarto, la cuadrícula y las líneas auxiliares, se determinan los puntos de irradiación para todo el recinto. Se presta especial atención a las zonas singulares en los bordes del recinto, donde se ajustan los puntos de irradiación de las lámparas. Durante este proceso, se analizan cuidadosamente las características asimétricas de la emisión de luz de las lámparas. Tras varios ajustes, se obtiene un conjunto satisfactorio de datos de puntos de irradiación, como se muestra en la Figura 4.

La curva de distribución de luz de la lámpara se importa al software DIALux y se configuran los parámetros correspondientes. Utilizando los puntos de irradiación de la Figura 4, se simula la iluminación de la cancha de baloncesto exterior, cuyos resultados se presentan en la Figura 5.

Fig 4 Puntos de iluminación de las lámparas

Fig 5 La iluminancia del lugar de simulación

Examine los datos de iluminación presentados en la Figura 5, que indican que el nivel de iluminación promedio es de 229 lx, con una uniformidad de 0,7 y un valor de deslumbramiento uniforme inferior a 10. Tras modificar el ángulo de proyección de la lámpara, la uniformidad mejoró de 0,49 a 0,7 y el deslumbramiento también se minimizó. En la escena tridimensional, se observa que la lámpara no incide directamente sobre el área. Por consiguiente, tras ajustar el ángulo de la lámpara, durante las actividades de baloncesto en la cancha, las personas generalmente no estarán de frente a la superficie emisora ​​de luz, lo que reduce el deslumbramiento.

Evaluamos la iluminación horizontal de una cancha de baloncesto exterior, encontrando una iluminación promedio de 240 lx y una uniformidad de 0,49, con un deslumbramiento notable. Cuando la iluminación solo podía modificarse modificando el ángulo de proyección de la lámpara, utilizamos el software DIALux para ajustar los puntos de iluminación del sitio y determinar el ángulo de proyección óptimo para cada lámpara. Aplicando estos ángulos óptimos, simulamos la iluminación horizontal y logramos una uniformidad de 0,7 y un valor de deslumbramiento inferior a 10. 

Esta estrategia de optimización aprovechó eficazmente las características asimétricas de la salida de luz de las lámparas existentes e identificó ángulos de proyección adecuados mediante el ajuste de los puntos de iluminación. En el entorno simulado, no se observó ninguna señal de que el ojo humano se dirigiera hacia la fuente de luz. Por consiguiente, el ajuste del ángulo de proyección mejoró la uniformidad de la iluminación y minimizó el deslumbramiento, un factor crucial en el diseño de iluminación.

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