학교 및 교육 시설을 위한 교실 조명 디자인 LED 전등 설비

지식 습득과 학습 과정에서 조명의 역할은 기본입니다. 그것은 연구 주제의 물리적 특성에 대한 시각적 탐색을 가능하게 할 뿐만 아니라 종이, 컴퓨터 및 프로젝션에 쓰여지고 그래픽으로 표시되는 개념의 발견을 가능하게 합니다. 조명은 또한 듣기, 언어적 의사소통, 사회적 기술 개발 및 상황 이해를 위한 장면을 설정합니다. 공간이 학생과 강사의 요구를 얼마나 잘 충족시키는가에 큰 영향을 미치는 디자인의 중요한 요소로서 교실 조명은 학생과 강사에게 편안하고 매력적인 환경을 제공하여 건강, 웰빙 및 성능을 지원해야 합니다. 거주자 만족도를 높이고 조명 공간 내에서 교육 경험을 지원하는 것을 넘어 학교 및 교육 시설의 조명은 강화된 코드 제약 내에서 전달되어야 합니다.

학습 환경

교육 시설은 초등학교(초등학교), 중학교, 고등학교에서 대학교 및 전문대학에 이르기까지 다양합니다. 이러한 시설은 다양한 유형의 공간을 가지고 있지만 공통점은 대부분의 학습 및 학습 활동이 교실에서 이루어진다는 것입니다. 다목적 교실은 바닥 면적이 최소 32제곱미터(350제곱피트)이고 20명에서 75명 사이의 학생을 수용합니다. 일반적인 교실은 정사각형 평면도보다 더 나은 시야를 허용하는 직사각형 평면도를 가지고 있습니다. 교육 공간은 공간에 일광(채광창) 진입을 제공하고 외부 세계와 감각 자극 및 시각적 접촉을 제공하는 창과 평행한 시야선으로 설계되었습니다. 차양이나 블라인드와 같은 제어 매체는 외부 휘도를 줄여 내부 휘도와 균형을 이루거나 필요하지 않은 일광을 제거하는 데 사용됩니다. 창문을 통한 일광을 사용하는 측면 조명은 수업 시간의 많은 부분에 일반적인 조명을 제공합니다. 그러나 인공 조명은 균형 잡히고 일관되며 제어 가능한 시각적 환경이 필요할 때 중요한 역할을 합니다.

교실의 레이아웃은 일반적으로 학생 구역과 교육자 구역으로 나뉩니다. 학생 구역은 항상 일반 조명이 필요하지만 교육자 구역은 교육 보드에 수직 조명을 전달하고 강사의 인간 특징에 대한 우수한 모델링을 제공하기 위해 보조 조명이 필요합니다. 교실에서 가장 일반적인 교육 도구는 짙은 회색 및 녹색 칠판(칠판)과 화이트보드 및 회색 보드와 같은 건조 지우개 보드를 포함하는 교육용 보드입니다. 투사된 미디어의 프레젠테이션을 위한 비디오 화면은 종종 컴퓨터 지침에 사용됩니다. 이를 위해서는 프로젝션 스크린의 조도를 최소화해야 하며 메모를 할 수 있도록 학생 구역에 충분한 주변 조명이 제공되어야 합니다. 교실은 비디오 디스플레이 터미널(VDT)의 화면 반사를 최소화하는 것이 주요 관심사인 컴퓨터 환경일 수 있습니다. 등기구, 창문 및 주변의 고휘도 표면에서 생성된 반사 이미지로 인해 화면 가독성이 떨어질 수 있습니다.

조명 설계 고려 사항

교실 조명은 학생과 강사가 시각적 작업을 정확하고 편안하게 수행할 수 있도록 하는 경우 고품질로 간주될 수 있습니다. 조명 디자인의 기초는 인간의 요구, 건축, 경제와 환경을 통합하는 것입니다. 교실 조명의 우선 순위는 가시성, 작업 수행, 시각적 편안함, 사회적 의사 소통, 건강, 안전 및 웰빙과 같은 인간의 요구를 충족시키는 것입니다. 이러한 다양한 인간의 요구는 경제, 환경 및 건축적 고려 사항을 고려하면서 자극적인 학습 환경을 조성하기 위해 적절하게 균형을 이루어야 합니다. 양질의 조명을 얻으려면 주어진 작업을 볼 수 있도록 적절한 조도를 제공하는 것 이상이 필요합니다. 인간이 작업을 보고 수행하는 능력에 영향을 미치는 많은 요소가 있으며, 가장 중요한 7가지 요소는 눈부심, 조도 균일성, 휘도 대비, 깜박임, 색상 모양, 얼굴 및 물체 모델링, 베일링 반사입니다.

조도 균일성

조도는 표면에 입사하는 빛의 양입니다. 교실에서 가장 일반적인 작업과 응용 프로그램에는 150lx에서 250lx 범위의 데스크탑 조도가 필요합니다. 학생 구역의 균일한 수평 조도는 작업 가시성에 영향을 미치는 그림자를 제거하고 작업 위치를 재배치하는 동안 공간 활용의 유연성을 허용합니다. 교실, 특히 교육자 구역에서는 수직 조도와 수평과 수직 사이의 다른 평면에서의 조도도 매우 중요합니다. 작업 표면의 평균 조도에 대한 최소 조도의 비율(예: 책상의 수평 조도 및 교육 보드의 수직 조도)은 1:1.4 이상이어야 합니다.

휘도 대비

휘도는 표면이나 점에서 나오는 빛의 양입니다. 이는 표면 조도와 표면 반사율의 함수로, 작업 표면에 부딪치는 빛의 양을 증가시키거나 표면의 반사율을 증가시켜 휘도를 증가시킬 수 있음을 의미합니다. 분필 표시에 대한 허용 가능한 대비를 유지하려면 칠판 반사율을 5%에서 20% 이내로 유지해야 합니다. 이에 비해 화이트보드는 주의를 집중시키기 위해 70%의 반사율이 필요합니다. 작업 표면(데스크탑)의 반사율은 편안한 휘도 균형을 얻을 수 있도록 25%에서 40% 범위 내에 있어야 합니다. 벽과 천장은 일반적으로 밝은 색상의 무광 마감재로 마감됩니다. 그들은 반사된 눈부심을 최소화하면서 수평 및 수직 조도를 개선하기 위해 빛의 효율적인 활용을 보장할 수 있는 빛의 상호 반사를 생성합니다. 인간의 눈은 조도가 아니라 휘도에 반응합니다. 밝기를 느끼게 하는 것은 휘도입니다. 세부 사항을 볼 수 있는 능력은 물체의 휘도와 물체의 직접적인 배경 사이의 관계에 의해 크게 영향을 받습니다. 작업 세부 사항과 배경 간의 적절한 대조는 시각적 흥미를 유발하고 시각적 신호를 제공할 수 있습니다. 그러나 휘도 변화가 너무 크면 적응이 어렵고 시각적으로 불편합니다. 작업과 주변 환경 간의 휘도 비율의 상한선은 3:1(어두운 주변) 또는 1:3(밝은 주변)입니다.

색상 외관

색상은 조명의 중요한 요소입니다. 그것은 시각적, 정서적, 생물학적 효과 측면에서 빛과 통합된 관계를 가지고 있습니다. 시각 성능, 기분, 분위기, 건강 및 웰빙이 빛의 영향을 받는 정도는 광원에서 방출되는 빛의 SPD(분광 전력 분포)에 따라 다릅니다. 광원은 SPD에 의해 결정되는 색온도와 연색성 성능으로 특징지을 수 있습니다. 자체 발광하지 않는 물체의 색상 외관은 광원의 SPD와 물체의 분광 반사율 함수 사이의 상호 작용의 산물입니다. 특정 교실에서는 색상을 정확하게 렌더링하는 조명이 필요할 수 있습니다. 연색성은 조명의 한 측면일 뿐입니다. 빛의 스펙트럼 파워 분포를 살펴보고 빛의 색이 행동, 만족도, 심리적 반응 및 건강에 어떤 영향을 미치는지 직관적으로 이해하는 것이 더 중요합니다. 광원의 색상은 외관상 "따뜻한" 또는 "차가운" 여부에 관계없이 인간의 건강, 생산성 및 웰빙에 엄청난 영향을 미칩니다.

섬광

눈부심은 휘도 또는 휘도 비율이 눈이 적응되는 휘도 또는 휘도 비율보다 과도하게 높을 때 발생합니다. 눈부심의 결과에는 장애(시야 및 시각 성능 감소) 및 불편함(시각 성능 또는 가시성을 반드시 방해하지 않는 밝기의 불쾌한 감각)이 포함됩니다. 눈부심은 광원에서 직접 눈에 도달하는 빛(직접 눈부심) 또는 반사 표면에서 높은 휘도의 반사(반사 눈부심)로 인해 발생할 수 있습니다. 머리 위 조명 기구는 실내 응용 분야에서 불쾌한 눈부심을 예측하기 위해 UGR(Unified Glare Rating) 또는 VCP(Visual Comfort Probability)를 할당할 수 있습니다. 읽기, 쓰기 및 컴퓨터 기반 작업에는 최대 UGR 19 또는 최소 VCP 70이 허용되는 것으로 간주됩니다. 더 높은 수준의 시각적 편안함을 원하는 경우 UGR이 16 또는 VCP가 80인 등기구를 선택해야 합니다.

깜박임

깜박임은 주의를 산만하게 하고 여러 가지 부정적인 결과를 초래하는 빛의 진폭 변조입니다. 품질이 낮은 전원 공급 장치로 작동되는 형광등 및 LED 등기구 모두 전력선 주파수의 두 배(즉, 120Hz 또는 100Hz)에서 생산할 수 있습니다. 깜박임은 일반적으로 70Hz보다 높은 주파수에서 두드러집니다. 그러나 사람의 눈에는 눈에 띄지 않는 깜박임이 여전히 신경계 반응을 일으킬 수 있습니다. 눈에 보이는 깜박임과 감지할 수 없는 깜박임 모두 문제가 됩니다. 사람마다 다르지만 깜박임에 대한 노출은 눈의 피로, 권태감, 메스꺼움, 시력 저하, 공황 발작, 두통, 편두통, 간질 발작 및 악화되는 자폐 상태의 증거를 유발할 수 있습니다. 어린이나 청소년이 매일 장기간 머무는 교육시설에서는 플리커 제어를 철저히 해야 합니다. 퍼센트 깜박임은 120Hz에서 4% 또는 100Hz에서 3%를 초과하지 않는 것이 바람직하며, 이는 모든 인구에게 매우 안전합니다. 최대 허용 값은 120Hz에서 10% 또는 100Hz에서 8%입니다.

베일링 반사

베일링 반사는 컴퓨터 화면이나 광택 있는 독서 자료와 같은 반사 표면에 의해 반사되는 고휘도 패치(광원의 밝은 이미지)입니다. 1차 광원(과부 또는 등기구) 또는 2차 광원(반사)에서 반사를 가리면 작업의 대비가 감소하고 세부 사항이 흐려집니다. 사람의 눈에 정반사 또는 난반사를 생성하는 광원이 없도록 하려면 광원에 수직인 위치에 컴퓨터 화면을 배치하거나 문제 각도에서 방출되는 빛을 최소화하는 배광을 가진 등기구를 지정하십시오.

얼굴 및 물체 모델링

얼굴 및 물체 모델링은 교육 시설에서 중요한 조명 고려 사항입니다. 얼굴의 빛과 그림자의 상호 작용은 입술을 더 쉽게 읽고 얼굴 제스처를 더 쉽게 해석하여 교사와 학생의 의사 소통에 도움이 될 수 있습니다. 조명은 시각적 장면에 모양과 깊이를 추가하고 물체의 질감과 세부 사항을 드러내며 바람직한 패턴을 만들고 하이라이트와 시각적 관심을 끌어낼 수 있습니다. 강한 방향성 조명은 아첨하지 않는 깊은 그림자를 유발할 수 있는 반면, 극도로 확산된 조명은 얼굴이나 물체를 평평하거나 흥미롭지 않게 보이게 합니다. 따라서 방향 및 확산 조명의 적절한 혼합이 바람직합니다.

일반 조명

일반 조명은 교실의 주요 조명 소스입니다. 작업 조명의 주요 소스 역할을 하는 동시에 전체 조명으로 공간을 제공합니다. 교실의 일반 조명은 직접, 간접 또는 직접/간접 분배가 결합된 천장 장착 조명 시스템을 사용하여 수행할 수 있습니다. 직접 조명은 등기구에서 수평 작업 평면까지 중단 없는 빛을 전달합니다. 간접 조명은 빛을 천장 쪽으로 분산시키고 차례로 빛을 아래쪽으로 반사시킵니다. 직접/간접 조명은 하향 및 상향 조명 분포를 모두 제공합니다. 직접 조명 시스템은 빛을 전달하는 데 효율적이지만 거친 그림자, 가려지는 반사, 어두운 천장 및 상부 벽면의 가리비와 같은 바람직하지 않은 시각 효과를 생성할 수 있습니다. 천장에 조명을 비추는 간접 조명 시스템은 시야에서 과도한 휘도까지 빛을 고르게 분산시킵니다. 그러나 간접 조명은 공간을 흐릿하고 하이라이트와 시각적 관심이 없는 것처럼 보이게 합니다. 직접/간접 조명은 직접 조명과 간접 조명의 이점을 결합하여 시각적 편안함을 개선하고 수평 작업 표면의 균일한 조도를 제공하고 공간, 경계 및 시각적 선명도에 대한 강화된 인상을 위해 균형 잡힌 조명 분포를 제공합니다.

눈부심과 동굴 효과 생성에 대한 우려에도 불구하고 대부분의 교육 공간이 천장 높이가 낮기 때문에 직접 조명은 교실에서 거의 보편적인 선택입니다. 직접 조명은 일반적으로 매입형 조명, 매립형 조명 또는 서스펜션 조명의 형태로 제공됩니다. 직접 조명 기구는 다양한 모양과 크기로 설계될 수 있습니다. 교육 시설에서 일반적으로 사용되는 조명 기구는 그리드 천장에 설치하도록 설계된 직사각형 트로퍼와 오목한, 표면 장착 및 매립형 설치를 위해 설계된 선형 조명 기구입니다. 트로퍼는 체적 트로퍼, 포물선 트로퍼, 확산/렌즈 트로퍼 및 에지 조명 LED 패널의 형태로 제공됩니다. 선형 조명 기구는 4, 8 또는 12피트 섹션과 같은 표준 길이 섹션이나 연속 실행 구성으로 제공됩니다.

조명 기술

지난 수십 년 동안 교실 및 기타 교육 공간의 조명은 거의 독점적인 형광 조명 기술의 영역이었습니다. 형광등은 전기를 사용하여 유리관 내의 수은 증기를 여기시킵니다. 수은 증기는 자외선(UV) 빛을 방출하기 위해 방출되어 형광체 코팅이 형광을 발하여 가시 스펙트럼의 빛을 생성합니다. 형광등은 높은 발광 효율, 확산된 발광 분포 및 긴 작동 수명으로 인해 널리 사용되었습니다. 그러나 형광등의 사용은 논란의 여지가 있습니다. 형광등은 자외선 방출, 긴 시동 시간, 전파 간섭, 높은 취약성, 고조파 왜곡, 제한된 작동 온도 범위, 빈번한 스위칭으로 인한 수명 감소 등 많은 단점이 있습니다. 그럼에도 불구하고 형광등의 가장 부정적인 영향은 실내 조명의 품질을 크게 떨어뜨리고 건강에 위험을 초래한다는 것입니다. 발광 효율에 대한 과도한 초점으로 인해 대부분의 형광등 조명기구는 색 재현이 제대로 수행되지 않고 인간의 24시간 주기 리듬 및 블루라이트 위험에 대한 우려를 제기했습니다. 형광등은 램프의 전극을 통해 전달되는 전류를 조절하기 위해 안정기가 필요하기 때문에 깜박임 문제가 발생합니다. 조명 품질과 관련하여 형광등 조명은 실내 공간용 인공 조명 역사에서 특히 나쁜 출발입니다.

발광 다이오드(LED) 기술을 기반으로 한 고체 조명이 빠르게 인기를 얻고 있습니다. LED는 상상할 수 있는 모든 조명 응용 분야의 주요 광원이 되었습니다. LED는 전기 에너지를 직접 광자로 변환하는 반도체 장치입니다. 반도체 장치는 인듐 갈륨 질화물(InGaN)과 같은 반도체 재료의 반대 도핑된 층에 의해 형성된 pn 접합을 가지고 있습니다. pn 접합이 순방향으로 바이어스되면 전자와 정공이 활성 영역으로 주입되고 재결합하여 빛을 생성합니다. LED 기술은 기존 기술의 많은 단점을 해결했으며 고효율, 긴 수명, 높은 스펙트럼 다양성, 뛰어난 제어 가능성(켜기/끄기/디밍), 광학 설계의 높은 유연성, 충격 및 진동에 대한 높은 내성을 약속합니다. LED는 가시 스펙트럼(일반적으로 400~700nm)에서만 복사 전력을 생성합니다. 자외선(UV) 및 적외선(IR) 복사가 없기 때문에 이 기술은 특정 감도를 가진 사람들이나 기존 광원의 광학 복사가 인간에게 위험을 초래할 수 있는 상황에서 사용하기에 특히 적합합니다.

LED 조명기구

긴 수명과 높은 에너지 효율성은 LED의 특징입니다. 이것은 LED 조명 시스템의 긴 수명과 높은 발광 효율이 당연하다는 일반적인 오해로 이어집니다. 형광등 등기구는 업계 및 유사한 수명을 가진 제조업체 전반에 걸쳐 표준화된 선형 T5(직경 5/8인치), T8(직경 1인치) 및 T12(직경 11/2인치)와 같은 램프 세트를 사용합니다. , 광 출력 및 루멘 유지 보수. 고정 장치는 기본적으로 램프의 장착 프레임 역할을 하며 제한된 배광 제어를 제공합니다. 대조적으로, LED 조명 기구는 일반적으로 허용 가능한 제품을 제공하기 위해 LED를 열, 전기 및 광학 하위 시스템과 전체적으로 통합하는 고도로 엔지니어링된 시스템입니다. LED 조명기구의 시스템 효율성과 작동 수명은 시스템 설계 및 구성에 크게 좌우됩니다. LED 조명 기구의 수명 등급은 조명 기구가 처음으로 유지 보수가 필요한 시점을 기준으로 하며, 이는 루멘 저하, 색상 이동, 오작동 또는 LED 드라이버의 갑작스러운 고장으로 인한 것일 수 있습니다.

LED는 오늘날 사용 가능한 가장 효율적인 광원입니다. 그러나 여전히 LED에 공급되는 전력의 절반 이상이 열로 변환됩니다. 적외선 에너지의 형태로 램프에서 열을 방출하는 백열등 및 할로겐 램프와 달리 LED에서 생성된 열은 반도체 패키지 내에 갇히므로 조명기구 자체를 통해 소산되어야 합니다. LED 내부의 과도한 열 축적은 칩, 형광체 및 패키징 재료의 열화 과정을 가속화할 수 있습니다. 상승된 접합 온도는 다이오드의 활성 영역에서 핵 생성 및 전위의 성장, 인광체 양자 효율의 저하, 인캡슐런트 및 플라스틱 하우징의 변색과 같은 많은 실패 메커니즘을 유발하는 것으로 나타났습니다. 따라서 LED를 정격 수명으로 작동하려면 효과적인 열 관리가 중요합니다. 열 설계는 등기구 설계에서 가장 중요한 부분입니다. 반도체 다이에서 인쇄 회로 기판(PCB)을 통해 주변 환경으로의 열 경로에 있는 모든 재료 및 구성 요소는 열 저항이 낮아야 합니다. 열 설계의 효율성은 본질적으로 열 전도 및 대류를 통해 열을 발산하는 방열판의 능력에 달려 있습니다. 트로퍼 및 선형 펜던트와 같은 머리 위 조명 기구는 일반적으로 열 교환을 용이하게 하는 적절한 표면적을 생성하기에 충분한 볼륨을 제공합니다.

종종 LED 시스템의 고장 또는 오작동 지점은 LED 드라이버입니다. LED는 전류 및 전압의 아주 작은 변화에도 민감하므로 LED 드라이버 회로는 공급 전압 또는 부하 변동 하에서 일정한 전류로 출력을 조절하도록 구성되어야 합니다. 적절한 구동 전류로 LED를 작동하는 것도 열 관리의 일부입니다. LED의 정격을 과도하게 구동하면 접합 온도가 증가하고 LED의 내부 양자 효율이 감소합니다. 드라이버의 주요 성능 메트릭은 LED 또는 LED 스트링(또는 스트링)에 대한 전력을 적절하고 효율적으로 조절하는 능력에 초점을 맞추면서 넓은 입력 전압 범위에서 높은 역률과 낮은 총 고조파 왜곡(THD)을 제공합니다. . 또한 드라이버는 과부하, 개방 및 단락 상태에 대한 보호 기능은 물론 과도 전압 억제 및 지능형 과열 보호 기능도 제공해야 합니다. 그러나 일부 조명 제조업체는 드라이버 회로를 과소 설계하여 비용을 끊임없이 절감합니다. 이것은 드라이버 회로의 신뢰성을 손상시킬 뿐만 아니라 저가 드라이버가 종종 불완전한 리플 억제를 제공하기 때문에 깜박임 문제를 야기합니다. 일반적으로 출력 전류의 리플 값이 ±10퍼센트를 초과하는 것은 허용되지 않습니다.

광학 설계는 LED 시스템 설계에서 최우선 순위가 됩니다. 넓은 영역이나 작업 평면에서 균일한 조도를 위해서는 많은 수의 중간 전력 LED를 사용해야 합니다. 이러한 소형 광원의 고휘도 출력은 눈부심 완화를 우선시합니다. LED 조명기구는 확산기, 렌즈, 반사판 및 루버와 같은 광학 부품을 사용하여 달성되는 다양한 분포 특성으로 제공됩니다. LED의 직접적인 눈부심은 넓은 표면적에 밝기를 분산시켜 완화할 수 있습니다. 일련의 작은 프리즘을 포함하는 렌즈는 수평에 가까운 시야각에서 등기구의 휘도를 감소시킬 수 있습니다. 반사는 LED의 광속을 조절하기 위해 일반적으로 사용되는 기술입니다. 체적 트로퍼는 오목한 하우징의 내부 표면에서 빛을 반사하는 일종의 "반사된 직접" 조명기구이며, 위쪽으로 빛을 방출하는 LED 모듈은 확산 아크릴로 뒷받침되는 금속 바구니에서 차폐되거나 가려집니다. Edge-lit LED 패널 조명은 빛을 도광판(LGP)에 주입한 다음 내부 전반사(TIR)를 통해 디퓨저 쪽으로 빛을 고르게 분산시킵니다. 과도하게 높은 휘도를 생성하지 않고 균일한 조명을 제공할 수 있는 기능으로 인해 이 매립형 조명 기구는 교육 시설의 핵심 제품입니다.

컬러 렌더링

형광등 조명과 마찬가지로 LED 조명 시대에도 색 품질과 발광 효율 간의 균형이 유지되었습니다. 백색 LED는 일반적으로 LED 다이에서 방출되는 단파장 빛을 사용하여 형광체(발광 재료)를 펌핑하는 형광체 변환 LED입니다. 대부분의 인광체 변환 LED는 전기발광을 부분적으로 변환하는 청색 펌프 LED입니다. 고연색성 청색 펌프 LED는 방출된 단파장 광의 매우 많은 부분이 하향 변환되어야 합니다. 펌프 광을 형광체 광으로 변환하는 이 과정(광발광)은 많은 양의 스톡스 에너지 손실을 수반합니다. 눈 감도에 의한 LER(luminous efficacy of radiation)의 변환은 더 긴 파장의 빛의 스펙트럼 분포에 대해 비효율적입니다. 이러한 효과를 복합할 때 SPD가 가시 스펙트럼 전체에 더 균일하게 퍼져 있는 고 연색성 LED의 발광 효율은 청색 및 녹색 파장에서 과포화된 저연색성 LED보다 상대적으로 낮습니다.

고효율 조명을 지향하고 비용을 절감한 결과, 교육 시설에서 사용되는 대부분의 LED 조명기구는 허용 가능한(그러나 좋은 것과는 거리가 먼) 연색 지수(CRI)가 80인 LED를 통합합니다. 특히, 이러한 등기구에서 방출되는 빛은 포화된 색상을 렌더링하는 파장이 부족합니다. 교실이 쾌적한 느낌을 주고 색상이 자연스럽게 나타나려면 광원이 가시 스펙트럼의 모든 파장에 대한 시각적 반응을 유발할 수 있어야 합니다. 교육 시설은 높은 색상 품질(예: CRI 90)로 조명을 받을 자격이 있습니다. 파란색 펌프 LED는 우수한 연색성을 제공하도록 설계될 수 있지만 보라색 펌프 LED는 특히 전체에 걸쳐 상당히 광범위하게 복사 전력을 전달하는 넓은 스펙트럼의 백색광을 생성하도록 개발되었습니다. 가시 스펙트럼.

빛의 색 뒤에 숨겨진 과학

광원의 상관 색온도(CCT)는 빛의 색(예: 따뜻한 색 또는 차가운 색)을 특성화하기 위한 것입니다. 따뜻한 색조를 나타내는 백색광은 2700K에서 3200K 범위의 CCT를 갖습니다. 3500K ~ 4100K 범위의 CCT를 갖는 백색광은 일반적으로 "중성 백색" 외관을 갖는다고 합니다. CCT가 4100K를 초과하는 백색광은 "차가운 백색" 외관을 갖는 것으로 언급됩니다. 백색광의 외관이 따뜻하든 차갑든 상관없이 모든 백색광이 같지는 않습니다. 시각적으로 지각에 영향을 미치고 감정적으로 기분에 영향을 미칠 뿐만 아니라 다양한 신경내분비 및 신경행동 반응에도 영향을 미칩니다. 일반적으로 차가운 흰색은 스펙트럼에서 상대적으로 높은 비율의 청색광에 해당하고 따뜻한 흰색은 스펙트럼에서 낮은 파란색 구성 요소를 나타냅니다.

연구에 따르면 청색광은 망막의 신경절 세포층에 있는 본질적으로 감광성인 망막 신경절 세포(ipRGC) 광수용체를 자극할 수 있습니다. ipRGC는 빛을 생체 시계의 신경 신호로 변환합니다. 그러면 시교차상핵(SCN)에 위치한 생물학적 시계가 체온을 조절하고 멜라토닌 및 코티솔과 같은 내분비 호르몬을 방출합니다. 충분히 많은 양의 생체 활성 청색광은 생체 시계를 작동시켜 인체를 낮 모드로 프로그래밍합니다. 파란색 방사선에 노출되면 스트레스 반응과 각성을 위한 코티솔과 같은 호르몬 생성을 자극하는 것으로 밝혀졌습니다. 충동 조절 및 탄수화물 갈망을 위한 세로토닌; 그리고 쾌락, 각성 및 근육 협응을 위한 도파민. 주간 생리학적 반응을 시뮬레이션하는 동안 생리 활성 청색광에 노출되면 수면 촉진 호르몬인 멜라토닌이 억제됩니다. 집중력, 각성 및 수행을 지원하기 때문에 높은 파란색 구성 요소를 가진 밝은 백색광은 학습 시간 동안 자주 사용됩니다.

일반적으로 교육 공간의 주간 조명에는 약 4100K의 CCT를 가진 시원한 백색광이 선택됩니다. 일반적으로 실내 조명의 최대 CCT는 5400K를 초과하지 않아야 하며, 이는 바로 머리 위에서 비치는 햇빛의 겉보기 색온도입니다. 그러나 형광등의 도입으로 실내조명의 색온도가 급격히 상승하였다. 스펙트럼의 파란색 끝에 축적된 파장으로 백색광을 생성하는 광원은 관련된 최소 광발광과 이 스펙트럼 대역에 대한 높은 눈 민감도 때문에 가장 높은 발광 효율을 갖습니다. 따라서 6000K ~ 6500K 범위의 CCT는 교육용 조명을 위한 일반적인 선택입니다. 그러나 이러한 극도로 높은 CCT를 갖는 광 복사는 거칠게 보이고 종종 포화된 색상을 렌더링하기 위한 누락된 파장으로 인해 색상 왜곡을 일으킵니다. 가장 중요한 것은 하루 종일 매우 높은 선량의 청색 방사선에 노출되면 인체에 과도한 스트레스를 주어 원활한 일주기 리듬을 유지하기 어렵게 만들 수 있다는 것입니다.

학생들은 일반적으로 야간 코칭 시간 동안 계속해서 고강도 청색 방사선을 받아 저녁에 멜라토닌이 부적절하게 억제됩니다. 밤 9시부터 오전 7시 30분까지 멜라토닌이 밤마다 방출되는 것은 필수적인 재생을 지원하고 우리 몸에서 암세포가 발달하는 것을 억제하는 중요한 보호 메커니즘입니다. 저녁에는 취침 최소 2시간 전에 높은 CCT와 고강도 조명을 피해야 합니다. 60럭스로 정의되는 적당한 수준의 따뜻한 백색광은 일주기 방해 없이 사소한 시각적 작업에 충분합니다.

조정 가능한 백색 조명

조명이 인간의 건강, 웰빙 및 성능에 미치는 영향으로 인해 조명 산업은 바람직한 일주기 리듬을 지원하면서 집중력, 각성 및 성능 향상을 위해 특정 인간의 생물학적 반응을 불러일으킬 수 있는 솔루션을 개발하게 되었습니다. 조정 가능한 백색 조명을 사용하면 광도를 독립적으로 제어하여 백색광의 색온도를 조절할 수 있습니다. 이 기술을 사용하면 하루 종일 동적 조명 구성표를 전달할 수 있으며 다양한 대상 그룹의 요구에 맞게 조명을 조정할 수 있습니다. LED 기술을 기반으로 하는 조정 가능한 백색 조명은 HCL(인간 중심 조명) 배포를 가속화하는 원동력입니다. 인간 중심 조명은 신체의 일주기 리듬과 생물학적 기능의 자연스러운 주기를 강화하도록 설계되었습니다. 빛의 시각적, 생물학적, 정서적 효과에 대한 전체적인 디자인을 통해 호르몬 과정과 학습 환경을 의식적으로 제어할 수 있습니다. 실내 조명의 양과 스펙트럼은 하루 중 자연 채광의 특성을 반영하도록 조정할 수 있습니다.

광생물학적 안전성

안락의자 전문가들은 LED 조명의 청색광 위험에 대해 소란을 피우고 있습니다. 그들은 청색 펌프 LED가 청색 파장의 더 높은 부분을 포함하므로 청색광 위험에 대한 위험을 제기할 수 있는 다른 유형의 광원보다 더 많은 잠재력을 가지고 있다고 주장합니다. 청색광 위험은 주로 400nm에서 500nm 사이의 파장에서 방사선 노출로 인해 광화학적으로 유발된 망막 손상입니다. 백색 LED가 청색 발광체를 사용하여 형광체 다우 변환 장치를 펌핑하고 SPD에 뚜렷한 청색 피크가 있을 수 있다고 해서 LED가 망막의 광화학적 손상을 일으킬 가능성이 더 크다는 의미는 아닙니다. 다양한 색상의 백색광은 기본적으로 장파장과 단파장의 서로 다른 조합의 결과입니다. 백색광이 방출되는 것과 상관없이 CCT와 청색광 함량 사이에는 강한 상관관계가 있습니다. 청색광 위험 가중치 기능은 파장 범위에 걸쳐 확장됩니다. 국지적 피크보다 위험한 방사선의 범위를 고려하는 것이 중요합니다. LED에서 방출되는 빛의 스펙트럼 구성에서 청색 파장의 총량은 일반적으로 동일한 색온도에서 다른 광원에서 방출되는 빛과 동일합니다.

다시 말해서, LED는 광생물학적 안전성과 관련하여 기존 기술을 사용하는 광원과 근본적으로 다르지 않습니다. 비난받아야 할 것은 실내 조명에 매우 높은 CCT를 사용했다는 점입니다. 6000K 이상의 CCT를 가진 백색광은 상당한 양의 청색광을 포함하고 낮은 CCT 광원에서 방출되는 백색광보다 망막의 광화학적 손상을 일으킬 가능성이 더 큽니다. RG2 이상의 위험군 분류를 위한 임계 조도는 CCT가 6000K인 광원의 경우 1000lux, CCT가 4000K인 광원의 경우 1600lux, CCT가 2700인 광원의 경우 3200lux입니다. K. 그러나 교육용 최대 조도가 300lux를 거의 초과하지 않기 때문에 모든 유형의 백색 광원에 대해 위험 그룹 2 및 3의 청색광 위험 분류는 거의 불가능합니다. 중요하게도, 제품은 위험한 것으로 간주되는 휘도 조건에 대한 임계값을 초과해야 합니다(위험 그룹 2의 경우 6000K에서 10mcd/k2, 4000K에서 16mcd/k2, 2700K에서 30mcd/k2). Risk Group 2 또는 3의 위험이 있는 경우에도 인간의 혐오 반응이 위험을 완화하므로 블루라이트 위험은 걱정할 필요가 없습니다.

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