طراحی نور کلاس درس چراغ های LED برای مدارس و امکانات آموزشی

نقش روشنایی در کسب دانش و فرآیند یادگیری اساسی است. این امکان کاوش بصری ویژگی های فیزیکی افراد مورد مطالعه و همچنین کشف مفاهیم از نمایشگرهای نوشتاری و گرافیکی روی کاغذ، کامپیوتر و طرح ریزی را فراهم می کند. نور همچنین صحنه را برای گوش دادن، ارتباط کلامی، توسعه مهارت های اجتماعی و درک موقعیت ها تنظیم می کند. به عنوان یک عنصر حیاتی در طراحی که تا حد زیادی بر میزان پاسخگویی فضا به نیازهای دانش‌آموزان و مربیان تأثیر می‌گذارد، نور کلاس باید با فراهم کردن محیطی راحت و جذاب برای دانش‌آموزان و مربیان، از سلامت، رفاه و عملکرد حمایت کند. فراتر از افزایش رضایت ساکنین و حمایت از تجربه آموزشی در فضای روشن، روشنایی در مدارس و امکانات آموزشی باید با محدودیت‌های کد سخت‌تر ارائه شود.

محیط یادگیری

امکانات آموزشی از مدارس ابتدایی (ابتدایی)، مدارس راهنمایی، دبیرستان ها تا دانشگاه ها و کالج ها را شامل می شود. در حالی که این امکانات دارای انواع مختلفی از فضاها هستند، وجه مشترک همه آنها این است که اکثر فعالیت های یادگیری و مطالعه در کلاس های درس انجام می شود. یک کلاس درس عمومی دارای مساحت حداقل 32 متر مربع (350 فوت مربع) است و بین 20 تا 75 دانش آموز را در خود جای می دهد. یک کلاس درس معمولی دارای پلان مستطیل شکل است که باعث می شود دید بهتری نسبت به پلان مربعی داشته باشد. فضای آموزشی با خطوط دید موازی با پنجره‌ها طراحی شده است که نور روز (نور سقف) را به فضا وارد می‌کند و باعث تحریک حسی و تماس بصری با دنیای بیرون می‌شود. رسانه‌های کنترلی مانند سایه‌ها یا پرده‌ها برای کاهش درخشندگی بیرونی به‌گونه‌ای استفاده می‌شوند که با درخشندگی داخلی در تعادل باشند، یا برای از بین بردن نور روز در مواقعی که نیازی به آن نیست. روشنایی جانبی با استفاده از نور روز از طریق پنجره ها، روشنایی عمومی را برای بیشتر روزهای مدرسه فراهم می کند. با این حال، زمانی که به یک محیط بصری متعادل، سازگار و قابل کنترل نیاز باشد، نور مصنوعی نقش کلیدی ایفا می کند.

چیدمان یک کلاس درس به طور کلی به یک منطقه دانش آموزی و یک منطقه آموزشی تقسیم می شود. منطقه دانش آموزی همیشه به روشنایی عمومی نیاز دارد، در حالی که منطقه آموزشی به نور اضافی برای ارائه روشنایی عمودی بر روی تخته های آموزشی و ارائه مدل سازی خوب برای ویژگی های انسانی مربی نیاز دارد. رایج‌ترین ابزار آموزشی در کلاس‌های درس، تخته‌های آموزشی است که شامل تخته‌های خاکستری تیره و سبز (تخته‌های سیاه) و تخته‌های پاک‌کننده خشک مانند تخته‌های سفید و تخته‌های خاکستری است. صفحه های ویدئویی برای ارائه رسانه های پیش بینی شده اغلب برای آموزش کامپیوتر استفاده می شوند. این امر مستلزم آن است که روشنایی روی صفحه نمایش به حداقل برسد در حالی که نور کافی محیط باید در منطقه دانش آموز برای یادداشت برداری فراهم شود. یک کلاس درس ممکن است یک محیط کامپیوتری باشد که در آن به حداقل رساندن انعکاس صفحه نمایش پایانه های نمایش ویدیویی (VDT) دغدغه اصلی خواهد بود. خوانایی صفحه ممکن است با تصاویر منعکس شده تولید شده توسط لامپ ها، پنجره ها و سطوح با درخشندگی بالا کاهش یابد.

ملاحظات طراحی نورپردازی

نور کلاس ممکن است با کیفیت بالا در نظر گرفته شود اگر دانش آموزان و مربیان را قادر به انجام دقیق و راحت وظایف بصری کند. اساس طراحی نور ادغام نیازهای انسان، معماری و اقتصاد و محیط است. اولویت روشنایی کلاس ارضای نیازهای انسان از جمله دید، انجام وظیفه، راحتی بصری، ارتباطات اجتماعی، سلامت، ایمنی و رفاه است. این نیازهای مختلف انسانی باید به درستی متعادل شوند تا محیط یادگیری محرک ایجاد شود و در عین حال ملاحظات اقتصادی، زیست محیطی و معماری نیز در نظر گرفته شود. دستیابی به روشنایی با کیفیت بیش از ارائه نورهای مناسب برای قابل مشاهده کردن یک کار مشخص است. عوامل زیادی بر توانایی انسان برای دیدن و انجام کارها تأثیر می‌گذارند که هفت عامل مهم آن عبارتند از تابش خیره کننده، یکنواختی روشنایی، کنتراست درخشندگی، سوسو زدن، ظاهر رنگ، مدل‌سازی چهره‌ها و اشیا و بازتاب‌های حجاب.

یکنواختی روشنایی

روشنایی میزان تابش نور به یک سطح است. رایج ترین کارها و برنامه های کاربردی در کلاس های درس نیاز به روشنایی دسکتاپ در محدوده 150 lx تا 250 lx دارند. روشنایی افقی یکنواخت در ناحیه دانش آموز، سایه هایی را که بر روی دید کار تأثیر می گذارند حذف می کند و امکان انعطاف پذیری استفاده از فضا را در هنگام تغییر موقعیت مکان های کار فراهم می کند. در کلاس‌های درس، به‌ویژه منطقه آموزشی، روشنایی عمودی و روشنایی در سایر سطوح بین افقی و عمودی نیز بسیار مهم است. نسبت حداقل روشنایی به میانگین روشنایی در سطح کار، به عنوان مثال روشنایی افقی روی دسکتاپ و روشنایی عمودی در تابلوهای آموزشی نباید کمتر از 1:1.4 باشد.

کنتراست درخشندگی

درخشندگی مقدار نوری است که از یک سطح یا نقطه می‌آید. این تابعی از روشنایی سطح و بازتاب سطح است، به این معنی که درخشندگی را می توان با افزایش میزان نوری که به یک سطح کار برخورد می کند یا افزایش بازتاب سطح افزایش داد. برای حفظ کنتراست قابل قبول برای علائم گچ، بازتاب تخته سیاه باید بین 5 تا 20 درصد حفظ شود. در مقایسه، تخته وایت برد به 70 درصد بازتاب نیاز دارد تا بتواند خود را در کانون توجه قرار دهد. انعکاس سطوح کار (رومیزی) باید در محدوده 25 تا 40 درصد باشد تا بتوان به تعادل روشنایی راحت دست یافت. دیوارها و سقف ها معمولاً با روکش های مات با رنگ روشن عرضه می شوند. آنها بازتاب های متقابل نور ایجاد می کنند که می تواند استفاده کارآمد از نور را برای بهبود روشنایی افقی و عمودی تضمین کند و در عین حال تابش خیره کننده منعکس شده را به حداقل برساند. چشم انسان به درخشندگی پاسخ می دهد، نه به روشنایی. این درخشندگی است که منجر به احساس روشنایی می شود. توانایی دیدن جزئیات به شدت تحت تأثیر رابطه بین درخشندگی یک شی و پس زمینه فوری آن است. تضاد مناسب بین جزئیات کار و پس زمینه آن ممکن است باعث ایجاد علاقه بصری و ارائه نشانه های بصری شود. با این حال، تغییرات درخشندگی که خیلی زیاد است، مشکلات انطباق و ناراحتی بصری ایجاد می کند. حد بالایی نسبت روشنایی بین یک کار و محیط اطراف 3:1 (محیط تاریک تر) یا 1:3 (محیط روشن تر) است.

ظاهر رنگ

رنگ یک عنصر حیاتی در نورپردازی است. از نظر تأثیرات بصری، عاطفی و بیولوژیکی با نور رابطه جدایی ناپذیری دارد. میزان تأثیرگذاری عملکرد بصری، خلق و خو، جو، سلامت و رفاه از نور به توزیع توان طیفی (SPD) نور ساطع شده از منبع نور بستگی دارد. یک منبع نور را می توان با دمای رنگ و عملکرد ارائه رنگ آن مشخص کرد که هر دو توسط SPD تعیین می شوند. ظاهر رنگ اجسامی که خودنور نیستند محصول برهمکنش بین SPD منبع نور و تابع بازتاب طیفی اجسام است. برخی از کلاس‌های درس ممکن است به نورپردازی نیاز داشته باشند که رنگ‌ها را به دقت نمایش دهد. نمایش رنگ تنها یکی از جنبه های نورپردازی است. مهم‌تر است که به توزیع توان طیفی نور نگاه کنیم و به طور شهودی درک کنیم که چگونه رنگ نور بر رفتار، رضایت، پاسخ‌های روان‌شناختی و سلامتی تأثیر می‌گذارد. رنگ منابع نور - چه از نظر ظاهری "گرم" یا "خنک" باشد، تأثیرات شگرفی بر سلامت، بهره وری و رفاه انسان دارد.

تابش خیره کننده

تابش خیره کننده زمانی اتفاق می افتد که درخشندگی ها یا نسبت های درخشندگی بسیار بیشتر از نسبت درخشندگی یا درخشندگی است که چشم ها با آن سازگار شده اند. پیامدهای تابش خیره کننده شامل ناتوانی (کاهش دید و عملکرد بصری) و ناراحتی (احساس ناخوشایند روشنایی است که لزوماً با عملکرد بصری یا دید تداخلی ندارد). تابش خیره کننده ممکن است ناشی از نوری باشد که مستقیماً از یک منبع نور به چشم می رسد (نور مستقیم) یا ناشی از انعکاس درخشندگی بالا از سطح بازتابنده (نور بازتابی) است. برای پیش‌بینی تابش تابش ناراحتی در کاربردهای داخلی، ممکن است به لامپ‌های سقفی یک رتبه‌بندی یکپارچه تابش نور (UGR) یا احتمال راحتی بصری (VCP) اختصاص داده شود. حداکثر UGR 19 یا حداقل VCP 70 برای خواندن، نوشتن و کارهای مبتنی بر رایانه قابل قبول در نظر گرفته می شود. هنگامی که سطح بالاتری از راحتی بصری مورد نظر است، چراغ‌هایی با UGR 16 یا VCP 80 باید انتخاب شوند.

سوسو زدن

فلیکر مدولاسیون دامنه نور است که باعث حواس پرتی می شود و تعدادی پیامد منفی دارد. لامپ های فلورسنت و LED که توسط منابع تغذیه بی کیفیت کار می کنند می توانند با فرکانس دو برابر خط برق (یعنی 120 هرتز یا 100 هرتز) تولید کنند. سوسو زدن به طور کلی در فرکانس های بالاتر از 70 هرتز قابل توجه است. با این حال، سوسو زدنی که برای چشم انسان قابل توجه نیست همچنان می تواند پاسخ سیستم عصبی را ایجاد کند. سوسو زدن قابل مشاهده و نامحسوس نگران کننده است. قرار گرفتن در معرض سوسو زدن از فردی به فرد دیگر متفاوت است، ممکن است باعث خستگی چشم، ضعف، حالت تهوع، کاهش عملکرد بینایی، حملات پانیک، سردرد، میگرن، تشنج‌های صرعی و شواهدی از تشدید شرایط اوتیسم شود. در مراکز آموزشی که کودکان یا افراد جوان هر روز برای مدت طولانی در آنجا می مانند، کنترل فلیکر شدید باید اعمال شود. درصد سوسو زدن ترجیحاً نباید از 4 درصد در 120 هرتز یا 3 درصد در 100 هرتز تجاوز کند که برای همه جمعیت ها بسیار ایمن است. حداکثر مقدار مجاز 10 درصد در 120 هرتز یا 8 درصد در 100 هرتز.

بازتاب های حجاب

انعکاس‌های حجاب، تکه‌های با درخشندگی بالا (تصاویر روشن از منبع نور) هستند که توسط سطوح خاص مانند صفحه‌نمایش رایانه یا مواد خواندنی براق منعکس می‌شوند. انعکاس پوشش از منابع نور اولیه (بیوه ها یا لامپ ها) یا منابع نور ثانویه (بازتاب شده) کنتراست یک کار را کاهش می دهد و جزئیات را مبهم می کند. برای اطمینان از عدم ایجاد انعکاس چشمگیر یا پراکنده توسط منابع نور، صفحه‌های کامپیوتر را در موقعیتی عمود بر منبع نور قرار دهید یا لامپی را با توزیع نور مشخص کنید که حداقل نور ساطع شده در زوایای مشکل را داشته باشد.

مدل سازی چهره ها و اشیا

مدل‌سازی چهره و اشیا یکی از نکات مهم نورپردازی در امکانات آموزشی است. تأثیر متقابل نور و سایه بر روی صورت می‌تواند به ارتباط معلم و دانش‌آموز با آسان‌تر خواندن لب‌ها و ژست‌های صورت برای تفسیر آسان‌تر کمک کند. نورپردازی می تواند شکل و عمق را به صحنه بصری اضافه کند، بافت و جزئیات اشیاء را آشکار کند، الگوی مطلوبی ایجاد کند و نکات برجسته و علایق بصری را به نمایش بگذارد. نور جهت‌دار قوی ممکن است باعث ایجاد سایه‌های عمیق نامطلوب شود، در حالی که نور بسیار پراکنده باعث می‌شود چهره‌ها یا اشیا صاف یا غیر جالب به نظر برسند. بنابراین ترکیب مناسبی از نور جهت دار و پراکنده مطلوب است.

روشنایی عمومی

روشنایی عمومی منبع اصلی روشنایی در کلاس های درس است. این فضا را با روشنایی کلی فراهم می کند و در عین حال به عنوان منبع اصلی روشنایی وظیفه نیز عمل می کند. روشنایی عمومی در کلاس های درس را می توان با استفاده از سیستم های روشنایی سقفی با توزیع مستقیم، غیرمستقیم یا ترکیبی مستقیم و غیرمستقیم انجام داد. نور مستقیم نور بدون وقفه را از لامپ به یک صفحه کار افقی می رساند. نور غیرمستقیم نور را به سمت سقف پخش می کند که به نوبه خود نور را به سمت پایین منعکس می کند. نور مستقیم/غیرمستقیم توزیع نور به سمت پایین و بالا را فراهم می کند. سیستم‌های روشنایی مستقیم در ارائه نور کارآمد هستند، اما می‌توانند سایه‌های خشن، بازتاب‌های پوششی و جلوه‌های بصری نامطلوب مانند سقف‌های تیره و گوش ماهی در سطوح دیوار بالایی ایجاد کنند. با نوری که به سقف ها هدایت می شود، سیستم های روشنایی غیرمستقیم نور را به طور یکنواخت به درخشندگی بیش از حد در میدان دید توزیع می کنند. نور غیر مستقیم، با این حال، فضا را کسل کننده و خالی از نکات برجسته و علایق بصری می کند. نور مستقیم/غیر مستقیم مزایای نور مستقیم و غیرمستقیم را ترکیب می‌کند تا توزیع نور متعادلی را برای راحتی بصری بهبود بخشد، روشنایی یکنواخت در سطوح افقی کار، و تأثیرات تقویت‌شده از فضا، هوشیاری و وضوح بصری را فراهم کند.

علیرغم نگرانی از ایجاد تابش خیره کننده و جلوه غار، نور مستقیم تقریباً یک انتخاب جهانی در کلاس های درس است، زیرا اکثر فضاهای آموزشی دارای ارتفاع سقف کم هستند. روشنایی مستقیم معمولاً به شکل روشنایی فرورفته، نورپردازی هموار یا روشنایی تعلیق ارائه می شود. وسایل روشنایی مستقیم ممکن است در اشکال و اندازه های مختلف طراحی شوند. در تأسیسات آموزشی، چراغ‌های مورد استفاده متداول، تروفرهای مستطیلی هستند که برای نصب در سقف‌های شبکه‌ای و وسایل روشنایی خطی طراحی شده‌اند که برای نصب‌های توکار، نصب روی سطح و نصب هموار طراحی شده‌اند. تروفرها به شکل تروفرهای حجمی، تروفرهای سهموی، لنزهای پراکنده/لنز و پنل های LED با نور لبه در دسترس هستند. چراغ‌های خطی در بخش‌های با طول استاندارد، مانند بخش‌های 4، 8 یا 12 فوتی یا در پیکربندی اجرا مداوم وجود دارند.

فناوری روشنایی

در چند دهه گذشته، روشنایی کلاس‌ها و دیگر فضاهای آموزشی یک استان تقریباً منحصر به فرد از فناوری نورهای فلورسنت بوده است. یک لامپ فلورسنت از الکتریسیته برای تحریک بخارات جیوه در یک لوله شیشه ای استفاده می کند. بخار جیوه برای ساطع نور ماوراء بنفش (UV) تخلیه می شود که سپس باعث فلورسانس یک پوشش فسفر می شود و نور در طیف مرئی تولید می کند. لامپ های فلورسنت به دلیل کارایی نوری بالا، توزیع نور پراکنده و عمر طولانی کارکردشان، کاربرد گسترده ای پیدا کردند. با این حال، استفاده از لامپ های فلورسنت بحث برانگیز است. لامپ های فلورسنت دارای معایب زیادی هستند مانند انتشار فرابنفش، زمان راه اندازی طولانی، تداخل رادیویی، شکنندگی بالا، اعوجاج هارمونیک، محدوده دمایی محدود و کاهش طول عمر به دلیل تعویض مکرر. با این وجود، منفی ترین تأثیر نورهای فلورسنت این است که به طور قابل توجهی کیفیت روشنایی داخلی را پایین می آورد و خطراتی برای سلامتی ایجاد می کند. تمرکز بیش از حد روی کارایی نور باعث می شود که اکثر لامپ های فلورسنت در بازتولید رنگ ضعیف عمل کنند و دمای رنگ بسیار بالا (6000 K - 6500 K) ارائه دهند که می تواند تأثیر مخربی بر ریتم شبانه روزی انسان داشته باشد و نگرانی از خطر نور آبی را مطرح کرد. از آنجایی که یک لامپ فلورسنت به یک بالاست برای تنظیم جریان ارسال شده از طریق الکترودهای لامپ نیاز دارد، مشکل سوسو زدن به وجود می آید. هنگامی که صحبت از کیفیت نور به میان می آید، نور فلورسنت شروع بدی در تاریخچه نور مصنوعی برای فضاهای داخلی است.

روشنایی حالت جامد مبتنی بر فناوری دیود ساطع نور (LED) به سرعت در حال افزایش محبوبیت است. LED ها به منبع نور غالب برای هر کاربرد روشنایی قابل تصور تبدیل شده اند. LED یک وسیله نیمه هادی است که انرژی الکتریکی را مستقیماً به فوتون تبدیل می کند. دستگاه نیمه هادی دارای یک اتصال pn است که توسط لایه های دوپ شده مخالف یک ماده نیمه هادی مانند نیترید گالیوم ایندیم (InGaN) تشکیل شده است. هنگامی که اتصال pn در جهت رو به جلو بایاس می شود، الکترون ها و حفره ها به ناحیه فعال تزریق می شوند و برای تولید نور دوباره ترکیب می شوند. فناوری LED بسیاری از معایب فناوری های معمولی را برطرف می کند و نوید راندمان بالا، عمر طولانی، تطبیق پذیری طیفی بالا، قابلیت کنترل استثنایی (روشن/خاموش/کم نور)، انعطاف پذیری بالا در طراحی نوری و مقاومت بالا در برابر ضربه و لرزش را ارائه می دهد. ال ای دی ها تنها در طیف مرئی (معمولا از 400 تا 700 نانومتر) قدرت تابشی تولید می کنند. عدم وجود اشعه ماوراء بنفش (UV) و مادون قرمز (IR) این فناوری را به ویژه برای استفاده توسط افرادی با حساسیت خاص یا در شرایطی که تابش نوری از منابع نور سنتی خطراتی برای انسان ایجاد می کند، مناسب می کند.

چراغ های LED

عمر طولانی و راندمان انرژی بالا از مزایای بارز LED ها هستند. این منجر به یک تصور غلط رایج می شود که طول عمر طولانی و کارایی نوری بالای سیستم های روشنایی LED یک امر مسلم است. یک چراغ فلورسنت از مجموعه ای از لامپ ها استفاده می کند، به عنوان مثال، T5 خطی (قطر 5/8 اینچ)، T8 (قطر 1 اینچ)، و T12 (قطر 11/2 اینچ)، استاندارد شده در سراسر صنعت و تولید کنندگان با طول عمر مشابه. ، خروجی نور و نگهداری لومن. فیکسچر اساساً به عنوان قاب نصب لامپ ها عمل می کند و کنترل محدودی از توزیع نور را فراهم می کند. در مقابل، یک لامپ LED به طور کلی یک سیستم بسیار مهندسی شده است که به طور کلی LED ها را با سیستم های فرعی حرارتی، الکتریکی و نوری ادغام می کند تا محصول قابل قبولی ارائه دهد. کارایی سیستم و عمر عملیاتی یک چراغ LED تا حد زیادی به طراحی و ساخت سیستم بستگی دارد. طول عمر یک لامپ LED بر اساس اولین باری است که لامپ نیاز به تعمیر و نگهداری دارد، که احتمالاً به دلیل از بین رفتن لومن، تغییر رنگ، خرابی یا حتی خرابی ناگهانی درایورهای LED است.

LED ها کارآمدترین منبع نوری هستند که امروزه وجود دارد. با این حال، هنوز بیش از نیمی از توان الکتریکی تغذیه شده به LED ها به گرما تبدیل می شود. برخلاف لامپ های رشته ای و هالوژن که گرما را به شکل انرژی مادون قرمز از لامپ ها به بیرون ساطع می کنند، گرمای تولید شده توسط LED ها در بسته های نیمه هادی به دام افتاده و باید از طریق خود لامپ پخش شود. تجمع گرمای بیش از حد در LED ها می تواند روند تخریب تراشه، فسفر و مواد بسته بندی را تسریع کند. نشان داده شده است که دمای اتصال بالا باعث ایجاد مکانیسم‌های خرابی زیادی مانند هسته‌زایی و رشد نابجایی‌ها در ناحیه فعال دیود، کاهش راندمان کوانتومی فسفر، و تغییر رنگ محفظه‌های محصورکننده و پلاستیکی می‌شود. از این رو، مدیریت حرارتی موثر برای کارکرد LED ها در طول عمر مفید آنها بسیار مهم است. طراحی حرارتی مهمترین بخش طراحی چراغ ها است. تمام مواد و اجزای موجود در مسیر حرارتی از قالب نیمه هادی از طریق برد مدار چاپی (PCB) به محیط اطراف باید مقاومت حرارتی پایینی داشته باشند. اثربخشی یک طراحی حرارتی اساساً به توانایی هیت سینک برای دفع گرما از طریق هدایت حرارتی و همرفت بستگی دارد. لامپ های بالای سر مانند آویزها و آویزهای خطی معمولاً حجم کافی را برای ایجاد سطح کافی فراهم می کنند که تبادل حرارت را تسهیل می کند.

بیشتر اوقات، نقطه خرابی یا نقص در یک سیستم LED، درایور LED است. از آنجایی که LED ها حتی به تغییرات بسیار کوچک در جریان و ولتاژ حساس هستند، مدارهای راه انداز LED باید به گونه ای پیکربندی شوند که خروجی را در یک جریان ثابت تحت تغییرات ولتاژ تغذیه یا بار تنظیم کنند. کارکرد LED ها با جریان درایو مناسب نیز بخشی از مدیریت حرارتی است. درایو بیش از حد آنچه که یک LED برای آن درجه بندی می شود، دمای اتصال را افزایش می دهد و بازده کوانتومی داخلی LED ها را کاهش می دهد. معیارهای کلیدی عملکرد درایورها بر توانایی آنها در تنظیم توان یک LED یا یک رشته (یا رشته) LED به طور مناسب و کارآمد متمرکز است، در حالی که ضریب توان بالا و اعوجاج هارمونیک کل کم (THD) را در محدوده وسیع ولتاژ ورودی ارائه می‌کند. . راننده همچنین باید ویژگی های حفاظتی در برابر اضافه بار، شرایط اتصال کوتاه و باز، و همچنین سرکوب گذرا ولتاژ و حفاظت هوشمند در برابر دمای بیش از حد را فراهم کند. با این حال، برخی از تولیدکنندگان روشنایی با طراحی نادرست مدارهای درایور، هزینه ها را بی وقفه کاهش می دهند. این امر نه تنها باعث می‌شود که قابلیت اطمینان مدار درایور به خطر بیفتد، بلکه سوسو زدن را نیز به یک مشکل تبدیل می‌کند، زیرا درایورهای کم‌هزینه اغلب مهار ناقص ریپل را فراهم می‌کنند. به طور کلی غیرقابل قبول است که مقدار ریپل جریان خروجی از ± 10 درصد بیشتر شود.

طراحی نوری در طراحی سیستم های ال ای دی به اولویت بالایی تبدیل می شود. روشنایی یکنواخت در یک منطقه بزرگ یا صفحه وظیفه نیاز به استفاده از تعداد زیادی LED با توان متوسط ​​دارد. شدت بالای خروجی این منابع نور مینیاتوری کاهش تابش خیره کننده را اولویت دارد. چراغ های LED دارای ویژگی های توزیع مختلفی هستند که با استفاده از اجزای نوری مانند دیفیوزرها، لنزها، بازتابنده ها و لوورها به دست می آیند. تابش مستقیم نور ال ای دی ها را می توان با انتشار روشنایی در سطوح بزرگ کاهش داد. لنزهایی که دارای یک سری منشورهای کوچک هستند می توانند درخشندگی نور را در زوایای دید نزدیک به افقی کاهش دهند. انعکاس یک تکنیک رایج برای تنظیم شار نور از LED است. تروفرهای حجمی نوعی از لامپ های "مستقیم منعکس شده" هستند که نور را از سطح داخلی یک محفظه فرورفته منعکس می کنند، در حالی که ماژول های LED که نور را به سمت بالا ساطع می کنند در سبدهای فلزی که پشت آن با اکریلیک پخش شده پوشانده شده است محافظت می شوند یا پنهان می شوند. چراغ‌های پنل ال‌ای‌دی لبه‌ای نور را به صفحه راهنمای نور (LGP) تزریق می‌کنند که سپس نور را از طریق بازتاب داخلی کامل (TIR) ​​به طور یکنواخت به سمت دیفیوزر توزیع می‌کند. توانایی ارائه روشنایی یکنواخت بدون ایجاد درخشندگی بیش از حد بالا، این چراغ‌های فرورفته را به یک نیروی کار در امکانات آموزشی تبدیل می‌کند.

رندر رنگ

همانند نورهای فلورسنت، معاوضه بین کیفیت رنگ و اثربخشی نور در عصر نورپردازی LED باقی مانده است. ال‌ای‌دی‌های سفید معمولاً ال‌ای‌دی‌های تبدیل‌شده به فسفر هستند که از نور با طول موج کوتاه ساطع شده از قالب‌های LED برای پمپاژ فسفر (مواد شب تاب) استفاده می‌کنند. اکثر ال‌ای‌دی‌های تبدیل‌شده با فسفر، LED‌های پمپ آبی هستند که تا حدی نور الکتریسیته را تبدیل می‌کنند. یک LED پمپ آبی با رندر رنگی بالا به بخش بسیار زیادی از نور با طول موج کوتاه ساطع شده نیاز دارد تا به سمت پایین تبدیل شود. این فرآیند تبدیل نور پمپ به نور فسفر (فوتولومینسانس) شامل مقدار زیادی از دست دادن انرژی استوکس است. تبدیل اثر نوری تابش (LER) توسط حساسیت چشم در توزیع طیفی نور با طول موج بلندتر ناکارآمد است. هنگام ترکیب این اثرات، کارایی نورانی LED های رندر رنگ بالا که دارای SPD به طور یکنواخت در سراسر طیف مرئی پخش شده اند نسبت به LED های ارائه رنگ کم که در طول موج های آبی و سبز بیش از حد اشباع شده اند، کم است.

به عنوان یک نتیجه از لبه به سمت نورپردازی با کارایی بالا و کاهش هزینه ها، اکثر لامپ های LED مورد استفاده در امکانات آموزشی دارای LED با شاخص نمایش رنگ (CRI) 80 هستند که قابل قبول است (اما به دور از خوب است). به طور خاص، نور ساطع شده از این لامپ ها از نظر طول موجی که رنگ های اشباع شده را ارائه می دهد، کم است. برای اینکه کلاس درس احساس خوشایندی داشته باشد و رنگ ها طبیعی به نظر برسند، منبع نور باید بتواند پاسخ بصری به تمام طول موج های طیف مرئی ایجاد کند. امکانات آموزشی مستحق نورپردازی با کیفیت رنگ بالا هستند، به عنوان مثال CRI 90. در حالی که LED های پمپ آبی را می توان برای ارائه رنگ برتر طراحی کرد، LED های پمپ بنفش به طور خاص برای تولید نور سفید با طیف گسترده ای توسعه یافته اند که قدرت تابشی نسبتاً گسترده ای را در سراسر جهان ارائه می دهد. طیف مرئی

علم پشت رنگ نور

دمای رنگ همبسته (CCT) منبع نور برای مشخص کردن رنگ نور (به عنوان مثال گرم یا سرد) در نظر گرفته شده است. نور سفید که تون گرمی را نشان می دهد دارای CCT در محدوده 2700 K تا 3200 K است. نور سفید با CCT در محدوده 3500 K تا 4100 K معمولاً به عنوان ظاهر "سفید خنثی" شناخته می شود. نور سفید با CCT بالای 4100 K به عنوان داشتن ظاهر "سفید سرد" شناخته می شود. همه نورهای سفید برابر نیستند، چه ظاهر نور سفید گرم باشد و چه سرد، نه تنها از نظر بصری بر ادراک ما تأثیر می گذارد و از نظر احساسی بر خلق و خوی ما تأثیر می گذارد، بلکه تأثیراتی بر طیفی از پاسخ های عصبی غدد درون ریز و عصبی-رفتاری دارد. به طور کلی، سفید سردتر مربوط به درصد نسبتاً بالایی از نور آبی در طیف است و سفید گرم نشان دهنده یک جزء آبی کم در طیف است.

تحقیقات نشان داده است که نور آبی می تواند گیرنده های نوری سلول های گانگلیونی شبکیه (ipRGC) ذاتی حساس به نور را در لایه سلول گانگلیونی شبکیه تحریک کند. ipRGC ها نور را به سیگنال های عصبی برای ساعت بیولوژیکی تبدیل می کنند. ساعت بیولوژیکی واقع در هسته های فوق کیاسماتیک (SCN) سپس دمای بدن را تنظیم می کند و هورمون های غدد درون ریز مانند ملاتونین و کورتیزول را آزاد می کند. دوز بالای نور آبی فعال زیستی، ساعت بیولوژیکی اصلی را برای برنامه ریزی بدن انسان برای حالت روز فعال می کند. قرار گرفتن در معرض تابش آبی برای تحریک تولید هورمون هایی مانند کورتیزول برای پاسخ به استرس و هوشیاری کشف شد. سروتونین برای کنترل تکانه و هوس کربوهیدرات؛ و دوپامین برای لذت، هوشیاری و هماهنگی عضلات. در حالی که یک پاسخ فیزیولوژیکی در طول روز شبیه‌سازی می‌شود، قرار گرفتن در معرض نور آبی فعال زیستی باعث سرکوب هورمون ملاتونین می‌شود. از آنجایی که از تمرکز، هوشیاری و عملکرد پشتیبانی می کند، نور سفید روشن با اجزای آبی بالا اغلب در طول ساعت ها یادگیری استفاده می شود.

به طور معمول، نور سفید سرد با CCT در حدود 4100 K برای روشنایی روز در فضاهای آموزشی انتخاب می شود. حداکثر CCT برای روشنایی داخلی به طور کلی نباید از 5400 K تجاوز کند، که دمای رنگ ظاهری نور خورشید است که مستقیماً از بالای سر می تابد. با این حال، معرفی نور فلورسنت با افزایش شدید دمای رنگ برای روشنایی داخلی همراه بود. منابع نوری که نور سفید با طول موج‌های انباشته شده در انتهای آبی طیف را تولید می‌کنند، به دلیل حداقل نورتابی درگیر و حساسیت چشمی بالای این باند طیفی، بالاترین اثر نوری را دارند. این امر باعث می‌شود که دوربین‌های مداربسته در محدوده 6000 K تا 6500 K انتخابی رایج برای نورپردازی آموزشی باشند. با این حال، تابش نوری با چنین CCT بسیار بالایی خشن به نظر می رسد و اغلب باعث اعوجاج رنگ می شود زیرا طول موج های از دست رفته برای نمایش رنگ های اشباع شده وجود ندارد. مهمتر از همه، قرار گرفتن در معرض تابش آبی با دوز بسیار بالا در طول روز ممکن است بدن انسان را تحت فشار قرار دهد و حفظ ریتم های شبانه روزی را دشوار کند.

دانش‌آموزان معمولاً در طول ساعات مربیگری شبانه به دریافت تابش آبی با شدت بالا ادامه می‌دهند که منجر به سرکوب نامناسب ملاتونین در عصر می‌شود. ترشح شبانه ملاتونین از ساعت 9 شب تا 7:30 صبح یک مکانیسم حفاظتی حیاتی است که از بازسازی ضروری پشتیبانی می کند و سلول های سرطانی در حال رشد را در بدن ما سرکوب می کند. در شب، حداقل دو ساعت قبل از خواب، باید از CCT بالا و نور با شدت بالا اجتناب شود. سطوح متوسط ​​نور سفید گرم، که به عنوان 60 لوکس تعریف شده است، برای کارهای بصری جزئی بدون اختلال شبانه روزی کافی است.

روشنایی سفید قابل تنظیم

اثرات نور بر سلامت، رفاه و عملکرد انسان، صنعت روشنایی را بر آن داشت تا راه حلی ایجاد کند که می تواند واکنش های بیولوژیکی خاص انسان را برای افزایش تمرکز، هوشیاری و عملکرد ایجاد کند، در حالی که از یک ریتم شبانه روزی مطلوب پشتیبانی می کند. نور سفید قابل تنظیم امکان تعدیل دمای رنگ نور سفید را با شدت نور به طور مستقل فراهم می کند. این فناوری امکان ارائه یک طرح روشنایی پویا را در طول روز فراهم می کند و امکان تطبیق نور را با نیازهای گروه های هدف مختلف فراهم می کند. روشنایی سفید قابل تنظیم مبتنی بر فناوری LED، نیروی محرکه استقرار سریع روشنایی انسان محور (HCL) است. نورپردازی محور انسان برای تقویت ریتم شبانه روزی بدن و چرخه طبیعی عملکردهای بیولوژیکی طراحی شده است. کنترل آگاهانه فرآیندهای هورمونی و محیط یادگیری را در طول یک طراحی جامع از اثرات بصری، بیولوژیکی و احساسی نور فراهم می کند. کمیت و طیف نور داخلی را می توان به گونه ای تنظیم کرد که ویژگی های نور طبیعی روز را در طول روز منعکس کند.

ایمنی فوتوبیولوژیکی

کارشناسان صندلی راحتی در مورد خطر نور آبی نورپردازی LED سروصدا کرده اند. آنها ادعا می کنند که LED های پمپ آبی حاوی بخش های بالاتری از طول موج های آبی هستند و بنابراین پتانسیل بیشتری نسبت به سایر انواع منابع نور برای ایجاد خطر برای خطر نور آبی دارند. خطر نور آبی یک آسیب شبکیه ناشی از فوتوشیمیایی است که در اثر قرار گرفتن در معرض تابش در طول موج‌های عمدتاً بین 400 تا 500 نانومتر ایجاد می‌شود. فقط به این دلیل که ال ای دی های سفید از ساطع کننده های آبی برای پمپ کردن مبدل های پایین فسفر استفاده می کنند و ممکن است یک پیک آبی مشخص در SPD آنها وجود داشته باشد، لزوماً به این معنی نیست که LED ها پتانسیل بیشتری برای ایجاد آسیب های فتوشیمیایی شبکیه دارند. نور سفید با ظاهر رنگ های مختلف اساساً نتیجه ترکیب های مختلف طول موج های بلند و کوتاه است. صرف نظر از اینکه نور سفید از چه چیزی ساطع می شود، ارتباط قوی بین CCT و محتوای نور آبی وجود دارد. تابع وزن دهی خطر نور آبی در طیف وسیعی از طول موج ها گسترش می یابد. در نظر گرفتن دامنه تشعشعات خطرناک به جای هر اوج محلی مهم است. مقدار کل طول موج های آبی در ترکیب طیفی نور ساطع شده توسط LED ها به طور کلی با نور ساطع شده توسط هر منبع نور دیگری در همان دمای رنگ برابر است.

برای تکرار: LED ها اساساً با منابع نوری که از فناوری های سنتی استفاده می کنند، در مورد ایمنی فوتوبیولوژیکی تفاوتی ندارند. آنچه باید مورد سرزنش قرار گیرد استفاده از CCT بسیار بالا در نورپردازی داخلی است. نور سفید با CCT بالای 6000 کلوین حاوی مقدار قابل توجهی نور آبی است و به احتمال زیاد باعث آسیب فتوشیمیایی شبکیه می شود تا نور سفید ساطع شده از منابع نور کم CCT. روشنایی آستانه برای طبقه بندی گروه خطر به عنوان RG2 یا بالاتر 1000 لوکس برای منبع نور با CCT 6000 K، 1600 لوکس برای منبع نور با CCT 4000 K و 3200 لوکس برای منبع نور با CCT 2700 است. K. با این حال، طبقه بندی خطر نور آبی در گروه خطر 2 و 3 برای همه انواع منابع نور سفید بسیار بعید است زیرا حداکثر روشنایی برای کاربردهای آموزشی به ندرت از 300 لوکس تجاوز می کند. نکته مهم این است که یک محصول همچنین باید از آستانه برای خطرناک در نظر گرفتن شرایط درخشندگی فراتر رود (10 mcd/k2 در 6000K، 16 mcd/k2 در 4000 K، 30 mcd/k2 در 2700 K برای گروه ریسک 2). حتی زمانی که خطری از گروه خطر 2 یا 3 وجود داشته باشد، واکنش‌های بیزاری انسان خطر را کاهش می‌دهد، بنابراین خطر نور آبی برای مردم جای نگرانی ندارد.

تگ های محبوب: طراحی روشنایی کلاس درس چراغ های LED برای مدارس و امکانات آموزشی، چین، تامین کنندگان، تولید کنندگان، کارخانه، خرید، قیمت، بهترین، ارزان، برای فروش، موجودی، نمونه رایگان