Основные термины, относящиеся к освещению: технический глоссарий

Оглавление

Введение

Часть 1: Физика света и зрения

Часть 2: Фотометрия: Количественная оценка света

Часть 3: Цветоведение и качество

Часть 4: Распределение оптического излучения и контроль бликов

Часть 5: Электрические и механические термины

Часть 6: Полный глоссарий по освещению в Аризоне

Заключение

Введение

Вам когда-нибудь казалось, что, глядя на технические характеристики светодиода, вы читаете на другом языке? Вы не одиноки.

От "L70" до "MacAdam Ellipse" — индустрия освещения полна сложных аббревиатур и технического жаргона. Однако понимание этих  терминов в области освещения  уже не является чем-то необязательным.

Независимо от того, являетесь ли вы инженером, дизайнером освещения или менеджером по закупкам, освоение этой терминологии имеет решающее значение. Это гарантирует, что вы покупаете не просто «яркие светильники», а выбираете продукцию, обеспечивающую энергоэффективность, визуальный комфорт и долгосрочную надежность для ваших проектов.

Это руководство выходит за рамки простого словаря. Мы систематизировали наиболее важные понятия в логическую структуру, чтобы помочь вам принимать более взвешенные решения:

Физика  света : понимание спектра и человеческого зрения.

Фотометрия  : Как мы измеряем и количественно оцениваем свет (люмены, люксы и т. д.) .

l  Цветоведение : освоение CCT, CRI и TM-30.

Электротехника  и механика : драйверы, диммирование и параметры защиты.

l  Словарь терминов Аризоны : Краткий справочный указатель по всему остальному.

Часть 1: Физика света и зрения

Прежде чем обсуждать технические характеристики ламп, необходимо понять природу самого света и то, как наши глаза его воспринимают.

01. Свет

С физической точки зрения, свет — это форма электромагнитного излучения. Он распространяется волнами и по прямым линиям от источника. Хотя свет существует во Вселенной, в нашей отрасли важен именно тот диапазон энергии, который может обнаружить человеческий глаз.

Источник:  https://en.wikipedia.org/wiki/Light 

02. Спектр

«Видимый спектр» — это сегмент электромагнитного спектра, который может воспринимать человеческий глаз. Его длина волны составляет приблизительно от  380 нм (фиолетовый)  до  780 нм (красный) .

Почему это  важно : Понимание спектра является основой для понимания индекса цветопередачи (CRI) и освещения для роста растений (PAR).

03. Человеческое зрение (фотопическое, скотопическое, мезопическое)

Не весь свет воспринимается  одинаково  . В наших глазах используются два типа фоторецепторов:  колбочки  (для яркого света и цвета) и  палочки  (для слабого света и движения). Это приводит к трем различным состояниям зрения:

Фотопическое зрение (дневное зрение):

l  Возникает в условиях яркого освещения (>3 кд/м² ) .

Колбочковые  клетки  активны. Мы четко видим цвет и детали.

Максимальная  чувствительность достигается при длине волны  555 нм (зелено-желтый цвет) . Большинство стандартных светильников для помещений рассчитаны на это значение.

Скотопическое зрение (ночное видение):

l  Встречается в очень темных условиях (<0,001 кд/м² ) .

Палочки  активны. Мы видим изображение в черно-белом цвете (оттенки серого) . 

Пиковая  чувствительность смещается до  507 нм (сине-зеленый диапазон) .

Мезопическое зрение (промежуточное зрение):

Критическая  зона : это область между светом и темнотой (например, сумерки или уличное освещение). В ней активны как колбочки, так и палочки.

Применение  : При  проектировании уличного освещения  необходимо учитывать мезопическое зрение. Более холодный белый свет (который лучше стимулирует палочковые клетки) часто улучшает видимость для водителей ночью по сравнению с теплым желтым светом, даже если световой поток одинаков.

Часть 2: Фотометрия: Количественная оценка света

Одна из самых больших путаниц в терминологии освещения связана со словом «яркость». В инженерной практике мы не используем это слово. Вместо этого мы используем четыре точных показателя.

04. Световой поток (люмены - лм)

«Сколько света излучается?»
Световой поток — это общее количество видимого света, излучаемого источником во всех направлениях. Это чистая «мощность» лампы.

Примечание : Более высокая яркость не всегда означает «более яркое» освещение на вашем столе — это зависит от того, куда направлен свет.

05. Световой поток (кандела - кд)

«Насколько силен луч в одном направлении?»
Этот параметр измеряет силу света в определенном направлении.

Пример : Лазерная указка имеет низкую яркость в люменах (общий световой поток), но чрезвычайно высокую яркость в канделах (интенсивность), потому что свет сфокусирован. Прожектор будет иметь более высокую яркость в канделах, чем обычная лампочка той же мощности.

06. Освещенность (люкс - лк и фут-кандел - фк)

«Сколько света попадает на поверхность?»
Это важнейший показатель для приемки проекта. Он измеряет световой поток, падающий на определенную единицу площади (например, на стол или пол).

Ø  Люкс (лк) : люмены на квадратный метр (метрическая система, используемая во всем мире).

Ø  Фут-кандела (фк) : люмены на квадратный фут (имперская система, используется в США).

Формула пересчета:

1 фут-кандела ≈ 10,76 люкс
(эмпирическое правило: 1 фут-кандела примерно равна 10 люкс)

07. Яркость (кд/м² или нит)

«Насколько ярко это выглядит для глаза?»
Освещенность — это свет, падающий на стену;  яркость  — это свет, отражающийся от стены и попадающий в глаз. Это единственное фотометрическое значение, которое мы действительно видим.

08. Световой КПД (лм/Вт)

«Насколько эффективна конверсия?»

Этот показатель измеряет, насколько хорошо источник света преобразует электричество (ватты) в видимый свет (люмены). Это аналог показателя «миль на галлон» (MPG) в мире освещения.

09. Равномерность (U0)

Равномерность освещения — это отношение минимальной освещенности к средней освещенности на поверхности (Emin / Eavg) . 

Почему это важно : если в комнате есть светлые и темные участки (низкая равномерность освещения), нашим глазам постоянно приходится адаптироваться, что приводит к зрительной усталости. Идеальным является коэффициент равномерности, близкий к 1,0, но его трудно достичь; для большинства рабочих мест стандартным является значение >0,4.

10. Отражательная способность

Это процент света, который поверхность отражает, а не поглощает.

Совет по дизайну : Вы можете использовать одни и те же светильники в двух разных комнатах, но если в комнате А черные стены (низкая отражательная способность), а в комнате Б белые стены (высокая отражательная способность), комната Б будет казаться значительно светлее. При проектировании освещения всегда следует учитывать материал помещения.

Часть 3: Цветоведение и качество

Большинство производителей ограничиваются индексом цветопередачи (CRI). Но для проектов высокого уровня — музеев, розничной торговли и элитного гостиничного бизнеса — стандартных показателей уже недостаточно. В этом подробном обзоре мы рассмотрим современное качество цветопередачи.

11. Цветовая температура (ЦТ) и кривая Крюйтхофа

Цветовая температура (ЦТ) измеряет «теплоту» или «холодность» света в Кельвинах (К). Но определение ЦТ — это не просто выбор числа; это вопрос психологии и комфорта.

Это подводит нас к  кривой Крюйтхофа . Этот принцип объясняет, что зрительный комфорт зависит от конкретного сочетания  яркости (люкс)  и  цветовой температуры (ЦТ) .

Принцип : Приглушенное освещение выглядит естественно, когда оно теплое (например, свеча или закат). Яркое освещение выглядит естественно, когда оно холодное (например, солнечное голубое небо).

Ловушка : Если использовать высокую цветовую температуру (например, 6000K) при низком уровне яркости, пространство будет казаться «жутким» или «холодным», как в пасмурный зимний день. И наоборот, высокая яркость с очень теплым светом (например, 2700K) может создавать ощущение чрезмерной жары и неестественности.

Источник:  https://en.wikipedia.org/wiki/Kruithof_curve 

12. CRI против TM-30 (цветопередача за пределами стандарта)

На протяжении десятилетий  стандартом был индекс цветопередачи CRI (Ra)  . Он рассчитывает средний балл для 8 пастельных цветов (R1-R8).

Ø  Недостаток CRI : он игнорирует  R9 (насыщенный красный) . Источник света может иметь CRI 80, но при этом совершенно не справляться с передачей красных тонов (кожа выглядит болезненной, а мясо — коричневым). Для качественных проектов всегда требуйте  R9 > 50 .

Представляем TM-30-15: Новый стандарт высокой четкости.
TM-30 — это современная, всеобъемлющая система, разработанная IES (Институтом инженеров-электронщиков). Она оценивает 99 цветовых образцов (вместо 8, как у CRI) и предоставляет два важных показателя:

1.  Rf (индекс качества изображения) : Аналогично CRI, измеряет, насколько цвет близок к естественному освещению. (Шкала 0-100).

2.  Rg (Гамутационный индекс) : Этот показатель измеряет  насыщенность .

Rg = 100: Нормальная сатурация.

Rg > 100: Цвета выглядят более яркими (перенасыщенными).

Rg < 100: Цвета выглядят тусклыми (ненасыщенными).

Как читать цветную векторную графику:

При просмотре отчета TM-30 вы увидите кружок.

Черный  круг : обозначает опорный источник (солнечный свет).

Красная  фигура : обозначает ваш светодиод.

Интерпретация  : Если красная линия выходит за пределы черного круга, этот конкретный цвет (например, красный или синий) будет выглядеть более ярким. Если же она сужается внутри, цвет будет казаться тусклым. Этот визуальный прием необходим в дизайне освещения торговых помещений , где требуется «яркая» цветовая гамма.

Источник:  https://en.wikipedia.org/wiki/Color_rendering_index 

13. SDCM и биннинг (эллипс МакАдама)

Вы когда-нибудь устанавливали 10 потолочных светильников и замечали, что два из них выглядят немного розоватыми или зеленоватыми по сравнению с остальными? Это  проблема сортировки по параметрам  .

Мы измеряем однородность цвета с помощью  эллипса МакАдама  (или SDCM — стандартного отклонения соответствия цвета).

Концепция  : Она определяет зону на цветовой диаграмме, где человеческий глаз не может различить разницу между двумя цветами .

l  3-ступенчатая система MacAdam : золотой стандарт архитектурного освещения. Разница в цвете практически незаметна для человеческого глаза.

Пятиступенчатая  методика МакАдама : приемлема для обычных помещений (например, складов), но заметна при ближайшем рассмотрении.

l  7-шаговый MacAdam : Дешевые светодиоды. Гарантируется видимое изменение цвета.

Часть 4: Распределение оптического излучения и контроль бликов

Отличный чип бесполезен без отличного объектива. В этом разделе рассматривается, как мы управляем светом, чтобы он попадал туда, куда нам нужно , не причиняя вреда нашим глазам.

14. Блики (UGR)

Блики — это не просто «слишком много света»; это свет, попадающий в глаз под неправильным углом, вызывающий дискомфорт или ухудшение зрения. Мы количественно оцениваем это с помощью  UGR (Unified Glare Rating — Единый рейтинг бликов) . Чем ниже значение, тем лучше зрительный комфорт.

Стандартные пороговые значения UGR:

15. Угол экранирования (угол отсечки)

Это физическая характеристика конструкции светильника. Это угол, измеренный от горизонта до точки, где источник света впервые становится видимым.

Почему это важно : конструкция с «глубокой перегородкой» увеличивает угол экранирования (например, >30 ° ). Это скрывает яркий светодиодный чип от глаз, гарантируя, что вы видите световой эффект на объекте, а не сам источник света. Это отличительная черта элитного освещения.

16. Угол луча в зависимости от угла поля зрения

Эти два понятия часто путают, что приводит к неряшливому дизайну освещения.

Угол луча  (FWHM) : угол, при котором интенсивность света падает до  50%  от максимальной яркости в центре. Это ваш «основной» световой конус.

Угол  поля зрения : угол, при котором интенсивность света падает до  10% .

Ловушка  : У светильника может быть узкий угол луча 20 ° ,  но широкий угол поля зрения 60 °  . Это создает «мягкий край» или рассеянный свет, который может непреднамеренно освещать окружающие области. Для точного акцентного освещения необходимо, чтобы углы луча и поля зрения были относительно близки.

17. Световое загрязнение (темное небо и ультранизкие частоты)

При выполнении работ на открытом воздухе контроль за тем, куда не попадает свет, так же важен, как и контроль за тем, куда он попадает.

l  ULR (коэффициент восходящего излучения) : процент света, излучаемого выше горизонтальной плоскости (в сторону неба).

Соответствие требованиям защиты ночного  неба : светильники разработаны с коэффициентом светового излучения ULR = 0%. Они устраняют «свечение неба», защищая дикую природу и наш обзор звезд. Во многих современных городах эта сертификация является обязательной для получения разрешения на строительство.

Часть 5: Электрические и механические термины

Срок службы светодиодного светильника редко зависит от самого светодиодного чипа. Он зависит от электроники и качества сборки. Вот на что следует обратить внимание в технических характеристиках.

18. Драйвер светодиодов (зависимость постоянного тока от напряжения)

Драйвер — это сердце светодиодной системы.

l.  Постоянный ток (CC) : Драйвер регулирует силу тока (например, 350 мА, 700 мА). Используется в большинстве потолочных светильников, трековых светильников и светильников для высоких потолков. Обеспечивает лучшую эффективность и контроль срока службы.

l.  Постоянное напряжение (CV) : Драйвер обеспечивает фиксированное напряжение (например, 12 В, 24 В). В основном используется для светодиодных лент и параллельных цепей, где длина нагрузки изменяется.