Архитектурный дизайн освещения — это область работы или исследования, которая занимается проектированием систем освещения в пределах застроенной среды, как внутренних, так и внешних. Он может включать в себя манипуляцию и проектирование как дневного, так и электрического света или обоих, для удовлетворения потребностей человека. [1] [2]
Световой дизайн основан как на науке, так и на изобразительном искусстве . Основная цель освещения в пределах застроенной среды — дать возможность жильцам видеть ясно и без дискомфорта. [1] Целью архитектурного светового дизайна является баланс между искусством и наукой освещения для создания настроения, визуального интереса и улучшения восприятия пространства или места, при этом соблюдая технические требования и требования безопасности. [3] [4] [5]
Целью проектирования архитектурного освещения является балансировка характеристик света в пространстве для оптимизации технических, визуальных и, в последнее время, невизуальных компонентов [6] эргономики в отношении освещения зданий или пространств. [7]
Технические требования включают количество света, необходимое для выполнения задачи, энергию, потребляемую освещением в пространстве, а также относительное распределение и направление движения света, чтобы не вызывать ненужного бликования и дискомфорта. Визуальные аспекты света связаны с эстетикой и повествованием пространства (например, настроение ресторана, опыт выставки в музее, продвижение товаров в торговом пространстве, укрепление корпоративного бренда), а невизуальные аспекты связаны со здоровьем и благополучием человека. [8]
В процессе проектирования освещения необходимо учитывать как культурные, так и контекстные факторы. Например, яркое освещение было признаком богатства на протяжении большей части истории Китая, [9] но если неконтролируемый яркий свет, как известно, вреден для насекомых, птиц и вида звезд. [10]
История электрического света хорошо документирована, [11] и с развитием технологий освещения профессия освещения развивалась вместе с ней. Разработка высокоэффективных, недорогих люминесцентных ламп привела к зависимости от электрического света и единообразного подхода к освещению, но энергетический кризис 1970-х годов потребовал большего внимания к дизайну и возродил использование дневного света. [12] [13]
The Illuminating Engineering Society of North America (IESNA) было образовано в 1906 году, а его британская версия была основана в 1909 году (теперь известно как Society of Light and Lighting и является частью CIBSE ). The International Commission on Illumination (CIE) была основана в 1913 году и стала профессиональной организацией, признанной как представляющая лучший авторитет в области света и освещения. [14] The Institution of Lighting Professionals был основан как Association of Public Lighting Engineers в 1924 году. По всему миру появились похожие профессиональные организации. [15] [16]
Первоначально эти отраслевые организации были в первую очередь сосредоточены на науке и технике освещения, а не на эстетическом дизайне, [17] но в 1969 году группа дизайнеров основала Международную ассоциацию дизайнеров освещения (IALD). [18] Другие ассоциации, занимающиеся исключительно дизайном освещения, включают Ассоциацию профессиональных дизайнеров освещения (PLDA), основанную в 1994 году, Ассоциацию концептуалистов освещения (ACE) во Франции, основанную в 1995 году, [19] Ассоциацию профессионалов освещения (APIL) в Италии, основанную в 1998 году, [20] Ассоциацию архитекторов освещения (Associação Brasileira de Arquitetos de Iluminação) в Бразилии, основанную в 1999 году [21] и Профессиональную ассоциацию дизайнеров освещения в Испании (APDI), основанную в 2008 году. [22]
Архитектурный светодизайнер — это отдельная профессия, которая стоит рядом с профессиями архитектора , дизайнера интерьера , ландшафтного архитектора и электротехники . [23]
Одним из первых сторонников архитектурного освещения был Ричард Келли , который основал свою практику в 1935 году. [24] [25] Келли разработал подход к архитектурному освещению, который используется и по сей день, основанный на восприятии трех визуальных элементов, как было представлено на совместном заседании Американского института архитекторов , Американского общества промышленных дизайнеров (ныне Общество промышленных дизайнеров Америки ) и Общества светотехников Северной Америки в Кливленде в 1952 году . [26]
В то время как многие дизайнеры архитектурного освещения имеют опыт работы в области электротехники, архитектурного проектирования , архитектуры или производства светильников , несколько университетов и технических школ теперь предлагают программы обучения специально по проектированию архитектурного освещения. [27] [28]
Процесс проектирования архитектурного освещения обычно следует плану работ архитектора с точки зрения основных этапов проекта: осуществимость, концепция, детализация, строительная документация, надзор за стройкой и ввод в эксплуатацию. [29] [30]
После этапа технико-экономического обоснования, на котором устанавливаются параметры проекта, наступает этап концепции, на котором разрабатывается дизайн освещения с точки зрения светового эффекта, технических целей освещения и общей визуальной стратегии, обычно с использованием концептуальных эскизов, визуализаций или мудбордов . [ необходима ссылка ]
Источником дневного света или естественного освещения является солнце. [31] Солнечный свет обеспечивает наивысшее качество света, оцененное как 100, в электромагнитном спектре . Использование дневного света в пространстве приносит психологическую и физическую пользу для здоровья. Например, он может помочь облегчить сезонное аффективное расстройство (САР), он может обеспечить людей необходимым витамином D и может помочь в регулировании циркадных ритмов или суточных циклов света и темноты. Использование дневного света в качестве источника света может исключить использование энергии . Дневное освещение также может привести к ухудшению качества материалов и отделки и увеличению использования энергии для охлаждения пространства. Архитектурный облик пространства влияет на дневное освещение. Его можно использовать в пространстве через окна, проемы в интерьере, световые люки и отражающие поверхности. [8]
Электрическое освещение или искусственное освещение — это тип архитектурного освещения, который включает в себя электрические источники света . Общая цель электрического освещения — позволить пользователю пространства видеть в разное время дня, но особенно ночью, когда дневной свет больше не является возможным источником света. Искусственное освещение помогает создать или улучшить эстетику пространства. Различные методы могут быть реализованы, когда дело доходит до электрического освещения, поскольку пользователи имеют больше контроля над светом. Это может включать затемнение или увеличение яркости лампы, рассеивание источника света и использование различных оттенков ламп. Основные источники, используемые для электрического освещения, включают лампы накаливания , твердотельные лампы и газоразрядные лампы . [31]
Светильники бывают самых разных стилей для различных функций. Наиболее важные функции — это держатель для источника света, обеспечение направленного света и избежание визуального бликования . Некоторые из них очень простые и функциональные, а некоторые сами по себе являются произведениями искусства. Можно использовать практически любой материал, если он может выдерживать избыточное тепло и соответствует правилам безопасности.
Важным свойством осветительных приборов является световая эффективность или эффективность настенной розетки , то есть количество полезного света, исходящего от прибора на единицу использованной энергии, обычно измеряется в люменах на ватт . У прибора, использующего сменные источники света, эффективность также может быть указана как процент света, прошедшего от «лампочки» в окружающую среду. Чем прозрачнее осветительный прибор, тем выше эффективность. Затенение света обычно снижает эффективность, но увеличивает направленность и вероятность визуального комфорта .
Лампы PH представляют собой серию светильников, разработанных датским дизайнером и писателем Полем Хеннингсеном с 1926 года. [32] Лампа спроектирована с несколькими концентрическими абажурами для устранения визуальных бликов, излучая только отраженный свет, скрывающий источник света. [33]
Дизайнеры используют идею слоев освещения при создании плана освещения для пространства. Слои освещения включают: рабочий слой, фокусный слой, окружающий слой, декоративный слой и слой дневного света. Каждый слой вносит свой вклад в функцию пространства, и часто они работают вместе, чтобы создать хорошо составленный дизайн освещения. Рабочий слой — это освещение, которое служит цели выполнения определенной работы или задачи. Обычно в этом слое, как правило, требуется больше света. Примером этого может служить использование освещения под шкафами на кухне. Фокусный слой — это когда освещение используется для выделения определенной особенности в комнате, например, камина. Этот тип освещения привлекает внимание к этой определенной области. Окружающий слой обеспечивает фоновое или общее освещение. Этот слой оказывает сильное влияние на яркость пространства. В декоративном слое освещение используется как украшение пространства и может помочь развить стиль. Дневной слой использует естественный свет или солнце для освещения пространства. Использование техники наложения слоев помогает развить эстетику и функциональность освещения. [8]
Фотометрические исследования проводятся для моделирования дизайна освещения для проектов до их строительства или ремонта. Это позволяет архитекторам , светодизайнерам и инженерам определить, будет ли предлагаемая схема освещения обеспечивать предполагаемое количество света. [34] Они также смогут определить коэффициент контрастности между светлыми и темными областями. Во многих случаях эти исследования ссылаются на рекомендуемые IESNA или CIBSE методы освещения для типа приложения. В зависимости от типа области, различные аспекты дизайна могут быть подчеркнуты для безопасности или практичности (например, поддержание равномерного уровня освещенности, предотвращение бликов или выделение определенных областей). Для их создания часто используется специализированное приложение для проектирования освещения , которое обычно сочетает использование двумерных цифровых чертежей САПР и программного обеспечения для моделирования освещения .
Цветовая температура для источников белого света также влияет на их использование для определенных приложений. Цветовая температура источника белого света - это температура в градусах Кельвина теоретического излучателя черного тела , которая наиболее близко соответствует спектральным характеристикам лампы. Лампы накаливания имеют цветовую температуру около 2700-3000 Кельвинов; дневной свет - около 6400 Кельвинов. Лампы с более низкой цветовой температурой имеют относительно больше энергии в желтой и красной части видимого спектра, в то время как высокие цветовые температуры соответствуют лампам с более сине-белым внешним видом. Для критических задач проверки или сопоставления цветов, или для розничной демонстрации продуктов питания и одежды цветовая температура ламп будет выбрана для наилучшего общего эффекта освещения. Цвет также может использоваться по функциональным причинам. Например, синий свет затрудняет видимость вен и, таким образом, может использоваться для предотвращения употребления наркотиков. [35]
Коррелированная цветовая температура (CCT) источника света — это температура идеального черного тела-излучателя, излучающего свет сопоставимого оттенка с оттенком источника света. Цветовая температура — это характеристика видимого света , которая имеет важные приложения в освещении , фотографии , видеосъемке , издательском деле , производстве , астрофизике , садоводстве и других областях. На практике цветовая температура имеет смысл только для источников света, которые фактически соответствуют излучению какого-либо черного тела (т. е. тех, которые находятся на линии от красно-оранжевого через желтый и более или менее белый до голубовато-белого); не имеет смысла говорить о цветовой температуре (например, зеленого или фиолетового света). Цветовая температура традиционно указывается в единице абсолютной температуры, кельвине, имеющей символ единицы K.
Для освещения внутренних помещений зданий часто важно учитывать цветовую температуру освещения. Например, более теплый (т.е. с более низкой цветовой температурой) свет часто используется в общественных местах для содействия релаксации, в то время как более холодный (с более высокой цветовой температурой) свет используется для повышения концентрации в офисах. [38]
Регулировка CCT для светодиодной технологии считается сложной задачей, поскольку биннинг, старение и температурный дрейф светодиодов изменяют фактическое выходное значение цвета. Здесь используются системы обратной связи, например, с датчиками цвета, для активного мониторинга и управления цветовым выходом нескольких светодиодов смешивания цветов. [39]
Цветовая температура электромагнитного излучения, испускаемого абсолютно черным телом, определяется как температура его поверхности в градусах Кельвина или, альтернативно, в майредах (микрообратных кельвинах). [40] Это позволяет определить стандарт, по которому сравниваются источники света.
Для простых установок можно использовать ручные расчеты на основе табличных данных, чтобы обеспечить приемлемый дизайн освещения. Более критические или оптимизированные проекты теперь обычно используют математическое моделирование на компьютере.
На основе положений и высоты установки светильников, а также их фотометрических характеристик, предлагаемая схема освещения может быть проверена на равномерность и количество освещения. Для более крупных проектов или проектов с нерегулярной планировкой этажей можно использовать программное обеспечение для проектирования освещения. Для каждого светильника вводится его местоположение, а также может быть введена отражательная способность стен, потолка и пола. Затем компьютерная программа создаст набор контурных диаграмм, наложенных на план этажа проекта, показывающих ожидаемый уровень освещенности на рабочей высоте. Более продвинутые программы могут включать эффект света из окон или световых люков, что позволяет дополнительно оптимизировать эксплуатационные расходы на установку освещения. Количество дневного света, полученного во внутреннем пространстве, обычно можно проанализировать, проведя расчет коэффициента дневного света .
Метод зональных полостей используется в качестве основы для ручных, табличных и компьютерных расчетов. Этот метод использует коэффициенты отражения поверхностей помещения для моделирования вклада в полезное освещение на рабочем уровне помещения за счет света, отраженного от стен и потолка. Упрощенные фотометрические значения обычно предоставляются производителями светильников для использования в этом методе.
Компьютерное моделирование наружного заливающего освещения обычно исходит непосредственно из фотометрических данных. Общая мощность освещения лампы делится на небольшие сплошные угловые области. Каждая область расширяется до поверхности, которая должна быть освещена, и вычисляется площадь, давая мощность света на единицу площади. Если для освещения одной и той же области используется несколько ламп, вклад каждой из них суммируется. Опять же, табличные уровни освещенности (в люксах или фут-свечах) могут быть представлены в виде контурных линий постоянного значения освещенности, наложенных на чертеж плана проекта. Ручные расчеты могут потребоваться только в нескольких точках, но компьютерные расчеты позволяют лучше оценить равномерность и уровень освещения.
Различные типы электрического освещения имеют существенно разную эффективность и цветовую температуру: [48]
* Цветовая температура определяется как температура абсолютно черного тела, излучающего аналогичный спектр; эти спектры существенно отличаются от спектров абсолютно черных тел.
Самым эффективным источником электрического света является натриевая лампа низкого давления. Она производит, для всех практических целей, монохромный желтый свет, который дает аналогичное монохроматическое восприятие любой освещенной сцены. По этой причине она, как правило, зарезервирована для использования в наружном общественном освещении. Астрономы предпочитают натриевые лампы низкого давления для общественного освещения, поскольку световое загрязнение , которое они создают, можно легко отфильтровать, в отличие от широкополосных или непрерывных спектров.
Современная лампа накаливания со спиральной нитью из вольфрама была выпущена на рынок в 1920-х годах и была разработана на основе угольной лампы накаливания , представленной примерно в 1880 году. Помимо ламп для обычного освещения, существует очень широкий ассортимент, включая низковольтные маломощные типы, часто используемые в качестве компонентов в оборудовании, но в настоящее время в значительной степени вытесненные светодиодами. [ необходима цитата ]
Флуоресцентные лампы состоят из стеклянной трубки, содержащей пары ртути или аргона под низким давлением. Электричество, протекающее через трубку, заставляет газы выделять ультрафиолетовую энергию. Внутренняя часть трубок покрыта люминофорами , которые выделяют видимый свет при попадании на них ультрафиолетовой энергии. [49]
Светодиоды (LED) получили широкое распространение в качестве индикаторных ламп в 1970-х годах. С изобретением светодиодов высокой мощности Сюдзи Накамурой , светодиоды теперь используются в качестве твердотельного освещения для общего освещения. [50]
Первоначально, из-за относительно высокой стоимости за люмен, светодиодное освещение в основном использовалось для ламповых сборок мощностью менее 10 Вт, таких как фонарики . Разработка ламп с более высокой выходной мощностью была мотивирована такими программами, как US L Prize . [51]
{{cite book}}: CS1 maint: отсутствует местоположение издателя ( ссылка )люминесцентные лампы пары ртути возбуждают.