Проектирование архитектурного освещения — это область работы или обучения, которая связана с проектированием систем освещения внутри застроенной среды, как внутри, так и снаружи. Это может включать в себя манипулирование и проектирование как дневного , так и электрического света или того и другого для удовлетворения потребностей человека. [1] [2]
Световой дизайн основан как на науке , так и на изобразительном искусстве . Основная цель освещения в застроенной среде — дать возможность жильцам видеть ясно и без дискомфорта. [1] Цель архитектурного проектирования освещения — сбалансировать искусство и науку об освещении, чтобы создать настроение, визуальный интерес и улучшить восприятие пространства или места, сохраняя при этом соответствие техническим требованиям и требованиям безопасности. [3] [4] [5]
Цель архитектурного проектирования освещения — сбалансировать характеристики 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 ненужных бликов и дискомфорта. Визуальные аспекты света связаны с эстетикой и повествованием пространства (например, настроение ресторана, впечатление от выставки в музее, продвижение товаров в торговом пространстве, усиление корпоративного стиля). бренд), а невизуальные аспекты связаны со здоровьем и благополучием человека. [8]
В процессе проектирования освещения также необходимо учитывать культурные и контекстуальные факторы. Например, яркое освещение было признаком богатства на протяжении большей части китайской истории, [9] но, как известно, неконтролируемый яркий свет вреден для насекомых, птиц и вида звезд. [10]
История электрического освещения хорошо документирована [11] , а с развитием светотехники параллельно с ней развивалась профессия осветителя. Разработка высокоэффективных и недорогих люминесцентных ламп привела к использованию электрического света и единообразному подходу к освещению, но энергетический кризис 1970-х годов потребовал большего внимания к дизайну и активизировал использование дневного света. [12] [13]
Общество светотехники Северной Америки (IESNA) было основано в 1906 году, а британская версия была основана в 1909 году (ныне известное как Общество света и освещения и часть CIBSE ). Международная комиссия по освещению (CIE) была основана в 1913 году и стала профессиональной организацией, признанной лучшим авторитетом в области света и освещения. [14] Институт специалистов по освещению был основан как Ассоциация инженеров по общественному освещению в 1924 году. Подобные профессиональные организации развивались по всему миру. [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 учредила Международную ассоциацию дизайнеров освещения (IALD). [18] Другие ассоциации, занимающиеся исключительно светодизайном, включают Ассоциацию профессиональных светодизайнеров (PLDA), созданную в 1994 году, Ассоциацию концептов освещения (ACE) во Франции, основанную в 1995 году, [19] Профессиональную ассоциацию освещения (APIL) в Италии. основана в 1998 году, [20] Бразильская ассоциация специалистов по освещению в Бразилии в 1999 году [21] и Профессиональная ассоциация дизайнеров освещения в Испании (APDI), созданная в 2008 году. [22]
Дизайнер архитектурного освещения — это отдельная профессия, которая соседствует с профессиями архитектуры , дизайна интерьера , ландшафтной архитектуры 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 до сих пор, основанный на восприятии трех визуальных элементов, представленных в 1952 Совместное собрание Американского института архитекторов , Американского общества промышленных дизайнеров (ныне Американское общество промышленных дизайнеров ) и Общества светотехники Северной Америки в Кливленде . [26]
Хотя 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 в области архитектурного светодизайна. [27] [28]
Процесс проектирования архитектурного освещения обычно следует плану работ архитектора с точки зрения ключевых этапов проекта: технико-экономическое обоснование, концепция, детали, строительная документация, шеф-монтаж и ввод в эксплуатацию. [29] [30]
После этапа технико-экономического обоснования, на котором устанавливаются параметры проекта, наступает этап разработки концепции, на котором проект освещения разрабатывается с точки зрения светового эффекта, технических целей освещения и общей визуальной стратегии, обычно с использованием концептуальных эскизов, визуализаций или досок настроения . [ нужна цитата ]
Источником дневного или естественного освещения является солнце. [31] Солнечный свет обеспечивает наивысшее качество света (оценка 100) в электромагнитном спектре . Использование дневного света в помещении приносит пользу психологическому и физическому здоровью. Например, он может помочь облегчить сезонное аффективное расстройство (САР), обеспечить людей необходимым витамином D и помочь в регулировании циркадных ритмов или ежедневных циклов света и темноты. Использование дневного света в качестве источника света может исключить потребление энергии . Дневной свет также может привести к ухудшению качества материалов и отделки и увеличению использования энергии для охлаждения помещения. Архитектурный облик помещения влияет на дневное освещение. Его можно использовать в помещениях через окна, внутренние проемы, мансардные окна и отражающие поверхности. [8]
Электрическое освещение или искусственное освещение — вид архитектурного освещения, включающий в себя источники электрического света . Общая цель электрического освещения — позволить пользователю помещения 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. Когда дело доходит до электрического освещения, можно реализовать различные методы, поскольку пользователи имеют больше контроля над светом. Это может включать затемнение или увеличение яркости лампы, рассеивание источника света и использование ламп разных оттенков. Основными источниками электрического освещения являются лампы накаливания , твердотельные лампы и газоразрядные лампы . [31]
Светильники бывают самых разных стилей для различных функций. Наиболее важными функциями являются держатель источника света, обеспечение направленного света и предотвращение визуального ослепления . Некоторые из них очень просты и функциональны, а некоторые сами по себе являются произведениями искусства. Можно использовать практически любой материал, если он выдерживает избыточное тепло и соответствует нормам безопасности.
Важным свойством осветительных приборов является светоотдача или эффективность розетки , что означает количество полезного света, исходящего от светильника на использованную энергию, обычно измеряется в люменах на ватт . Эффективность светильника, в котором используются сменные источники света, также может оцениваться как процент света, прошедшего от «лампочки» в окружающую среду. Чем прозрачнее светильник, тем выше эффективность. Затенение света обычно снижает эффективность, но увеличивает направленность и вероятность визуального комфорта .
PH -лампы — это серия светильников, разработанных датским дизайнером и писателем Полом Хеннингсеном с 1926 года. [32] Лампа имеет несколько концентрических плафонов для устранения визуальных бликов и излучает только отраженный свет, закрывая источник света. [33]
Дизайнеры используют идею слоев освещения при создании плана освещения помещения. Слои освещения включают в себя: рабочий слой, фокальный слой, окружающий слой, декоративный слой и слой дневного света. Каждый слой вносит свою лепту в пространство, и часто они работают вместе, создавая хорошо составленный дизайн освещения. Слой задачи — это освещение, которое служит цели выполнения определенной работы или задачи. Обычно на этом слое возникает потребность в большем количестве света. Примером этого может быть использование освещения под шкафом на кухне. Фокусный слой — это когда освещение используется для выделения определенной особенности комнаты, например камина. Этот тип освещения привлекает внимание к определенной области. Окружающий слой обеспечивает фоновое или общее освещение. Этот слой оказывает сильное влияние на яркость пространства. На декоративном уровне освещение используется как украшение пространства и может способствовать развитию стиля. Слой дневного света использует естественный свет или солнце для освещения пространства. Использование техники наслоения помогает развить эстетику и функциональность освещения. [8]
Фотометрические исследования проводятся для моделирования проектов освещения проектов до их строительства или ремонта. Это позволяет архитекторам , дизайнерам освещения и инженерам определить, обеспечит ли предлагаемая схема освещения запланированное количество света. [34] Они также смогут определять коэффициент контрастности между светлыми и темными областями. Во многих случаях эти исследования сравниваются с рекомендуемыми IESNA или CIBSE методами освещения для данного типа применения. В зависимости от типа помещения, различные аспекты дизайна могут быть подчеркнуты в целях безопасности или практичности (например, поддержание одинакового уровня освещенности, избежание бликов или выделение определенных областей). Для их создания часто используется специализированное приложение для проектирования освещения , которое обычно сочетает в себе использование двумерных цифровых чертежей САПР и программного обеспечения для моделирования освещения .
Цветовая температура источников белого света также влияет на их использование в определенных целях. Цветовая температура источника белого света — это температура в Кельвинах теоретического излучателя абсолютно черного тела , которая наиболее точно соответствует спектральным характеристикам лампы. Лампы накаливания имеют цветовую температуру от 2700 до 3000 Кельвинов; дневной свет составляет около 6400 Кельвинов. Лампы с более низкой цветовой температурой имеют относительно больше энергии в желтой и красной части видимого спектра, тогда как лампы с более высокой цветовой температурой соответствуют лампам с более сине-белым внешним видом. Для критически важных задач проверки или подбора цвета, а также для розничной демонстрации продуктов питания и одежды цветовая температура ламп будет выбрана для наилучшего общего светового эффекта. Цвет также может использоваться по функциональным причинам. Например, синий свет затрудняет просмотр вен и поэтому может использоваться для предотвращения употребления наркотиков. [35]
Коррелированная цветовая температура (CCT) источника света — это температура идеального излучателя черного тела, который излучает свет сопоставимого оттенка с оттенком источника света. Цветовая температура — это характеристика видимого света , которая имеет важное применение в освещении , фотографии , видеосъемке , издательском деле , производстве , астрофизике , садоводстве и других областях. На практике цветовая температура имеет значение только для источников света, которые на самом деле в некоторой степени соответствуют излучению какого-либо черного тела (т.е. находятся на линии от красно-оранжевого через желтый и более или менее белый к синевато-белому); нет смысла говорить о цветовой температуре (например, зеленого или фиолетового света). Цветовую температуру обычно выражают в единице абсолютной температуры — кельвине, имеющем символ единицы К.
При освещении внутренних помещений зданий часто важно учитывать цветовую температуру освещения. Например, более теплый свет (то есть с более низкой цветовой температурой) часто используется в общественных местах, чтобы способствовать расслаблению, тогда как более холодный свет (с более высокой цветовой температурой) используется для повышения концентрации в офисах. [38]
Регулирование яркости CCT для светодиодной технологии считается сложной задачей, поскольку эффекты бинирования, возраста и температурного дрейфа светодиодов изменяют фактическое выходное значение цвета. Здесь используются системы обратной связи, например, с датчиками цвета, для активного мониторинга и управления цветовым выходом нескольких светодиодов, смешивающих цвета. [39]
Цветовая температура электромагнитного излучения , испускаемого идеальным черным телом, определяется как температура его поверхности в Кельвинах или, альтернативно, в майредах (микрообратный кельвин). [40] Это позволяет определить стандарт, по которому сравниваются источники света.
Для простых установок можно использовать ручные расчеты на основе табличных данных, чтобы обеспечить приемлемый проект освещения. В более важных или оптимизированных конструкциях теперь обычно используется математическое моделирование на компьютере.
В зависимости от положения и высоты установки светильников, а также их фотометрических характеристик предлагаемую схему освещения можно проверить на равномерность и количество освещенности. Для более крупных проектов или проектов с нестандартной планировкой можно использовать программное обеспечение для проектирования освещения. Для каждого прибора указано его местоположение, а также можно ввести коэффициент отражения стен, потолка и пола. Компьютерная программа затем создаст набор контурных диаграмм, наложенных на план этажа проекта, показывающий ожидаемый уровень освещенности на рабочей высоте. Более продвинутые программы могут включать эффект света из окон или мансардных окон, что позволяет дополнительно оптимизировать эксплуатационные расходы на осветительную установку. Количество дневного света, получаемого во внутреннем пространстве, обычно можно проанализировать, вычислив коэффициент дневного света .
Метод зональной полости используется как основа для ручных, табличных и компьютерных расчетов. Этот метод использует коэффициенты отражения поверхностей помещения для моделирования вклада в полезную освещенность на рабочем уровне помещения за счет света, отраженного от стен и потолка. Производители светильников обычно предоставляют упрощенные фотометрические значения для использования в этом методе.
Компьютерное моделирование наружного прожекторного освещения обычно основывается непосредственно на фотометрических данных. Общая мощность света лампы делится на небольшие сплошные угловые области. Каждая область распространяется на поверхность, которая должна быть освещена, и рассчитывается площадь, давая мощность света на единицу площади. Если для освещения одной и той же площади 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 некоторых точках, но компьютерные расчеты позволяют лучше оценить однородность и уровень освещения.
Различные типы электрического освещения имеют совершенно разную эффективность и цветовую температуру: [48]
* Цветовая температура определяется как температура черного тела, излучающего аналогичный спектр; эти спектры сильно отличаются от спектров черных тел.
Наиболее эффективным источником электрического света является натриевая лампа низкого давления. Для всех практических целей он производит монохроматический желтый свет, который дает такое же монохроматическое восприятие любой освещенной сцены. По этой причине его обычно используют для наружного общественного освещения. Астрономы предпочитают натриевые лампы низкого давления для общественного освещения, поскольку генерируемое ими световое загрязнение можно легко фильтровать, в отличие от широкополосного или непрерывного спектра.
Современная лампа накаливания со спиральной вольфрамовой нитью была коммерциализирована в 1920-х годах на основе лампы с угольной нитью , появившейся примерно в 1880 году. Помимо ламп для нормального освещения, существует очень широкий ассортимент, включая низковольтные и низковольтные. типы мощности, которые часто используются в качестве компонентов оборудования, но в настоящее время в значительной степени вытеснены светодиодами. [ нужна цитата ]
Люминесцентные лампы состоят из стеклянной трубки, в которой содержатся пары ртути или аргон под низким давлением. Электричество, протекающее через трубку, заставляет газы выделять ультрафиолетовую энергию. Внутренняя часть трубок покрыта люминофором , который излучает видимый свет при воздействии ультрафиолетовой энергии. [49]
Светодиоды (LED) получили широкое распространение в качестве индикаторных ламп в 1970-х годах. С изобретением Сюдзи Накамура светодиодов высокой мощности , светодиоды теперь используются в качестве полупроводникового освещения для общего освещения. [50]
Первоначально из-за относительно высокой стоимости люмена светодиодное освещение чаще всего использовалось для ламп мощностью менее 10 Вт, таких как фонарики . Разработка ламп более высокой мощности была мотивирована такими программами, как премия США L Prize . [51]
{{cite book}}: CS1 maint: отсутствует местоположение издателя ( ссылка )люминесцентные лампы, пары ртути возбуждают.