Projeto de iluminação de sala de aula Luminárias LED para escolas e instalações educacionais

O papel da iluminação na aquisição do conhecimento e no processo de aprendizagem é fundamental. Ele permite a exploração visual das características físicas dos sujeitos do estudo, bem como a descoberta de conceitos de exibições escritas e gráficas em papel, computador e projeção. A iluminação também define o cenário para a escuta, comunicação verbal, desenvolvimento de habilidades sociais e compreensão de situações. Como um elemento crítico do design que influencia muito o quão bem o espaço atende às necessidades de alunos e instrutores, a iluminação da sala de aula deve apoiar a saúde, o bem-estar e o desempenho, proporcionando um ambiente confortável e atraente para alunos e instrutores. Além de aumentar a satisfação dos ocupantes e apoiar a experiência educacional dentro do espaço iluminado, a iluminação nas escolas e instalações educacionais deve ser fornecida dentro das restrições do código rígido.

O Ambiente de Aprendizagem

As instalações educacionais variam de escolas primárias (ensino fundamental), escolas secundárias, escolas secundárias, universidades e faculdades. Embora essas instalações tenham diferentes tipos de espaços, o que todas elas têm em comum é que a maioria das atividades de aprendizado e estudo ocorre nas salas de aula. Uma sala de aula de uso geral tem uma área útil de pelo menos 32 metros quadrados (350 pés quadrados) e acomoda entre 20 e 75 alunos. Uma sala de aula típica tem uma planta retangular que permite melhores linhas de visão do que uma planta quadrada. O espaço de ensino é projetado com linhas de visão paralelas às janelas que permitem a entrada da luz do dia (clarabóia) no espaço e proporcionam estimulação sensorial e contato visual com o mundo exterior. Meios de controle, como persianas ou persianas, são usados ​​para reduzir a luminância externa para que fiquem em equilíbrio com a luminância interna ou para eliminar a luz do dia quando não for necessária. A iluminação lateral usando a luz do dia através das janelas fornece iluminação geral durante grande parte do dia escolar. No entanto, a iluminação artificial desempenha um papel fundamental quando é necessário um ambiente visual equilibrado, consistente e controlável.

O layout de uma sala de aula é geralmente dividido em uma zona de aluno e uma zona de educador. A zona do aluno sempre requer iluminação geral, enquanto a zona do educador requer iluminação suplementar para fornecer iluminação vertical aos quadros de ensino e fornecer boa modelagem para os recursos humanos do instrutor. A ferramenta instrucional mais comum nas salas de aula são os quadros de ensino, que incluem quadros-negros cinza-escuro e verde (quadros-negros) e quadros de apagar a seco, como quadros brancos e cinzas. Telas de vídeo para apresentação de mídia projetada são frequentemente usadas para instrução de computador. Isso requer que a iluminância na tela de projeção seja minimizada, enquanto a luz ambiente suficiente deve ser fornecida sobre a zona do aluno para anotações. Uma sala de aula pode ser um ambiente computadorizado onde minimizar os reflexos de tela de terminais de exibição de vídeo (VDTs) será a principal preocupação. A legibilidade da tela pode ser reduzida por imagens refletidas produzidas por luminárias, janelas e superfícies circundantes de alta luminância.

Considerações sobre o projeto de iluminação

A iluminação da sala de aula pode ser considerada de alta qualidade se permitir que alunos e instrutores realizem tarefas visuais com precisão e conforto. A base do design de iluminação é integrar as necessidades humanas, a arquitetura, a economia e o meio ambiente. A prioridade da iluminação da sala de aula é satisfazer as necessidades humanas, como visibilidade, desempenho de tarefas, conforto visual, comunicação social, saúde, segurança e bem-estar. Estas várias necessidades humanas devem ser devidamente equilibradas para cultivar um ambiente de aprendizagem estimulante, tendo também em conta as considerações económicas, ambientais e arquitetónicas. Alcançar uma iluminação de qualidade envolve mais do que fornecer iluminâncias adequadas para tornar uma determinada tarefa visível. Existem muitos fatores que afetam a capacidade dos seres humanos de ver e realizar tarefas, sendo os sete mais importantes: brilho, uniformidade de iluminância, contraste de luminância, cintilação, aparência de cor, modelagem de rostos e objetos e reflexos velados.

Uniformidade de iluminância

A iluminância é a quantidade de luz incidente em uma superfície. As tarefas e aplicações mais comuns em salas de aula requerem uma iluminância de área de trabalho na faixa de 150 lx a 250 lx. A iluminância horizontal uniforme na zona do aluno elimina sombras que afetam a visibilidade da tarefa e permite flexibilidade na utilização do espaço durante o reposicionamento dos locais das tarefas. Nas salas de aula, particularmente na zona do educador, a iluminância vertical e a iluminância em outros planos entre horizontal e vertical também são muito importantes. A relação entre a iluminância mínima e a iluminância média sobre a superfície da tarefa, por exemplo, iluminância horizontal em desktops e iluminância vertical em quadros de ensino não deve ser inferior a 1:1,4.

Contraste de luminância

Luminância é a quantidade de luz que vem de uma superfície ou ponto. É uma função da iluminância da superfície e da refletância da superfície, o que significa que a luminância pode ser aumentada aumentando a quantidade de luz que atinge uma superfície de tarefa ou aumentando a refletividade da superfície. Para manter um contraste aceitável para marcas de giz, a refletância do quadro-negro deve ser mantida entre 5% e 20%. Em comparação, um quadro branco requer 70% de refletância para se tornar um foco de atenção. A refletância das superfícies de trabalho (desktops) deve estar dentro da faixa de 25% a 40% para que um equilíbrio de luminância confortável possa ser alcançado. Paredes e tetos geralmente vêm com acabamentos foscos de cor clara. Eles criam inter-reflexões de luz que podem garantir a utilização eficiente da luz para melhorar a iluminação horizontal e vertical, minimizando o brilho refletido. O olho humano responde à luminância, não à iluminação. É a luminância que leva à sensação de brilho. A capacidade de ver detalhes é fortemente influenciada pela relação entre a luminância de um objeto e seu plano de fundo imediato. O contraste apropriado entre o detalhe da tarefa e seu plano de fundo pode criar interesse visual e fornecer pistas visuais. No entanto, variações de luminância muito grandes criarão dificuldades de adaptação e desconforto visual. O limite superior da razão de luminância entre uma tarefa e o ambiente imediato é de 3:1 (ambiente mais escuro) ou 1:3 (ambiente mais claro).

Aparência da cor

A cor é um elemento crítico da iluminação. Tem uma relação integral com a luz em termos de efeitos visuais, emocionais e biológicos. A extensão em que o desempenho visual, humor, atmosfera, saúde e bem-estar são afetados pela luz depende da distribuição de potência espectral (SPD) da luz emitida por uma fonte de luz. Uma fonte de luz pode ser caracterizada por sua temperatura de cor e por seu desempenho de reprodução de cor, ambos determinados pelo SPD. A aparência da cor de objetos que não são autoluminosos é um produto da interação entre o SPD da fonte de luz e a função de refletância espectral dos objetos. Certas salas de aula podem exigir iluminação que reproduza as cores com precisão. A reprodução de cores é apenas um aspecto da iluminação. É mais importante observar uma distribuição de energia espectral da luz e entender intuitivamente como a cor da luz influenciará o comportamento, a satisfação, as respostas psicológicas e a saúde. A cor das fontes de luz - seja "quente" ou "fria" na aparência tem efeitos tremendos na saúde humana, produtividade e bem-estar.

Brilho

O ofuscamento ocorre quando as luminâncias, ou razões de luminância, são excessivamente maiores do que as luminâncias ou razão de luminância às quais os olhos estão adaptados. As consequências do ofuscamento incluem deficiência (redução da visibilidade e desempenho visual) e desconforto (sensação desagradável de luminosidade que não interfere necessariamente no desempenho visual ou na visibilidade). O ofuscamento pode ser resultado da luz que atinge o olho diretamente de uma fonte de luz (brilho direto) ou causada por reflexos de alta luminância de uma superfície refletora (brilho refletido). As luminárias suspensas podem receber uma Classificação Unificada de Reflexo (UGR) ou Probabilidade de Conforto Visual (VCP) para prever o ofuscamento de desconforto em aplicações internas. Um UGR máximo de 19 ou um VCP mínimo de 70 é considerado aceitável para leitura, escrita e tarefas baseadas em computador. Quando se deseja um maior nível de conforto visual, devem ser selecionadas luminárias com UGR de 16 ou VCP de 80.

Cintilação

Flicker é a modulação de amplitude da luz que distrai e tem várias consequências negativas. Tanto as luminárias fluorescentes quanto as de LED que são operadas por fontes de alimentação de baixa qualidade podem produzir duas vezes a frequência da linha de energia (ou seja, 120 Hz ou 100 Hz). A cintilação é geralmente perceptível em frequências superiores a 70 Hz. No entanto, a cintilação que não é perceptível ao olho humano ainda pode produzir uma resposta do sistema nervoso. Tanto a cintilação visível quanto a imperceptível são motivo de preocupação. Variando de pessoa para pessoa, a exposição à cintilação pode causar fadiga ocular, mal-estar, náusea, redução do desempenho visual, ataques de pânico, dores de cabeça, enxaquecas, crises epilépticas e evidências de condições autistas agravantes. Em instalações educacionais onde crianças ou jovens permanecem por um longo período todos os dias, deve ser exercido um controle rigoroso da cintilação. A porcentagem de cintilação não deve, de preferência, exceder 4% em 120 Hz ou 3% em 100 Hz, o que é extremamente seguro para todas as populações. O valor máximo permitido 10 por cento a 120 Hz ou 8 por cento a 100 Hz.

Reflexos velados

Reflexões veladas são manchas de alta luminância (imagens brilhantes de uma fonte de luz) refletidas por superfícies especulares, como telas de computador ou materiais de leitura brilhantes. Os reflexos velados de fontes de luz primárias (viúvas ou luminárias) ou fontes de luz secundárias (refletidas) reduzem o contraste de uma tarefa e obscurecem os detalhes. Para garantir que nenhuma fonte de luz crie reflexos especulares ou difusos nos olhos de uma pessoa, organize as telas dos computadores em uma posição perpendicular à fonte de luz ou especifique uma luminária com uma distribuição de luz que tenha o mínimo de luz emitida em ângulos problemáticos.

Modelagem de rostos e objetos

A modelagem facial e de objetos é uma consideração importante de iluminação em instalações educacionais. A interação de luz e sombra em um rosto pode ajudar na comunicação professor-aluno, tornando os lábios mais fáceis de ler e os gestos faciais mais fáceis de interpretar. A iluminação pode adicionar forma e profundidade a uma cena visual, revelar textura e detalhes de objetos, criar um padrão desejável e destacar destaques e interesses visuais. A iluminação direcional forte pode causar sombras profundas desfavoráveis, enquanto a iluminação extremamente difusa faz com que os rostos ou objetos pareçam planos ou desinteressantes. Uma mistura adequada de iluminação direcional e difusa é, portanto, desejável.

Iluminação geral

A iluminação geral é a principal fonte de iluminação nas salas de aula. Ele fornece iluminação geral ao espaço, ao mesmo tempo em que serve como fonte primária de iluminação de tarefas. A iluminação geral nas salas de aula pode ser realizada usando sistemas de iluminação montados no teto com distribuição direta, indireta ou combinação direta/indireta. A iluminação direta fornece luz ininterrupta da luminária para um plano de tarefa horizontal. A iluminação indireta distribui a luz em direção ao teto, que por sua vez reflete a luz para baixo. A iluminação direta/indireta fornece distribuições de luz para baixo e para cima. Os sistemas de iluminação direta são eficientes em fornecer luz, mas podem criar sombras duras, reflexos velados e efeitos visuais indesejáveis, como tetos escuros e vieiras nas superfícies das paredes superiores. Com a iluminação direcionada para os tetos, os sistemas de iluminação indireta distribuem uniformemente a luz até a luminância excessiva no campo de visão. A iluminação indireta, no entanto, faz um espaço parecer monótono e vazio de destaques e interesses visuais. A iluminação direta/indireta combina os benefícios da iluminação direta e indireta para fornecer distribuições de luz equilibradas para maior conforto visual, iluminação uniforme em superfícies horizontais de tarefas e impressões reforçadas de espaço, alerta e clareza visual.

Apesar da preocupação de produzir ofuscamento e efeito de caverna, a iluminação direta é uma escolha quase universal nas salas de aula simplesmente porque a maioria dos espaços educacionais tem pé direito baixo. A iluminação direta é normalmente fornecida na forma de iluminação embutida, iluminação de montagem embutida ou iluminação suspensa. As luminárias diretas podem ser projetadas em várias formas e tamanhos. Em instalações educacionais, as luminárias de uso comum são troffers retangulares projetados para instalação em tetos de grade e luminárias lineares projetadas para instalações embutidas, montadas em superfície e embutidas. Os troffers estão disponíveis na forma de troffers volumétricos, troffers parabólicos, troffers difusos/lentes e painéis de LED com iluminação de borda. As luminárias lineares vêm em seções de comprimento padrão, como seções de 4, 8 ou 12 pés, ou em uma configuração de execução contínua.

Tecnologia de Iluminação

Nas últimas décadas, a iluminação de salas de aula e outros espaços educacionais foi uma província quase exclusiva da tecnologia de iluminação fluorescente. Uma lâmpada fluorescente usa eletricidade para excitar vapores de mercúrio dentro de um tubo de vidro. O vapor de mercúrio é descarregado para emitir luz ultravioleta (UV), que então faz com que um revestimento de fósforo fluoresça, produzindo luz no espectro visível. As lâmpadas fluorescentes ganharam amplo uso devido à sua alta eficácia luminosa, distribuição luminosa difusa e longa vida útil. O uso de lâmpadas fluorescentes, no entanto, é controverso. As lâmpadas fluorescentes têm muitas desvantagens, como emissão ultravioleta, tempo de inicialização longo, interferência de rádio, alta fragilidade, distorções harmônicas, faixa limitada de temperaturas de operação e vida útil reduzida devido à comutação frequente. No entanto, o impacto mais negativo da iluminação fluorescente é que reduziu significativamente a qualidade da iluminação interior e apresentou riscos à saúde. Uma quantidade excessiva de foco na eficácia luminosa fez com que a maioria das luminárias fluorescentes apresentasse um desempenho ruim na reprodução de cores e fornecesse uma temperatura de cor excessivamente alta (6000 K - 6500 K) que poderia ter um efeito perturbador no ritmo circadiano humano e levantou a preocupação do perigo da luz azul. Como uma lâmpada fluorescente requer um reator para regular a corrente fornecida pelos eletrodos da lâmpada, surge o problema da cintilação. Quando se trata de qualidade de luz, a iluminação fluorescente é um começo particularmente ruim na história da iluminação artificial para espaços interiores.

A iluminação de estado sólido baseada na tecnologia de diodo emissor de luz (LED) está ganhando popularidade rapidamente. Os LEDs tornaram-se a fonte de luz predominante para todas as aplicações de iluminação imagináveis. Um LED é um dispositivo semicondutor que converte energia elétrica diretamente em fótons. O dispositivo semicondutor tem uma junção pn formada por camadas dopadas opostas de um material semicondutor, como nitreto de índio e gálio (InGaN). Quando a junção pn é polarizada na direção direta, elétrons e buracos são injetados na região ativa e se recombinam para gerar luz. A tecnologia LED abordou muitas das desvantagens das tecnologias convencionais e oferece a promessa de alta eficiência, longa vida útil, alta versatilidade espectral, controlabilidade excepcional (ligar/desligar/dim), alta flexibilidade no design óptico e alta resistência a choques e vibrações. Os LEDs produzem energia radiante apenas no espectro visível (tipicamente de 400 a 700 nm). A ausência de radiação ultravioleta (UV) e infravermelha (IR) torna esta tecnologia particularmente adequada para uso por pessoas com uma sensibilidade específica ou em situações em que a radiação óptica de fontes de luz tradicionais representaria riscos para os seres humanos.

Luminárias de LED

Longa vida útil e alta eficiência energética são as principais vantagens dos LEDs. Isso leva a um equívoco comum de que a longa vida útil e a alta eficácia luminosa dos sistemas de iluminação LED são evidentes. Uma luminária fluorescente utiliza um conjunto de lâmpadas, por exemplo, a linear T5 (diâmetro de 5/8 polegadas), T8 (diâmetro de 1 polegada) e a T12 (diâmetro de 1 1/2 polegada), padronizadas em toda a indústria e em fabricantes com vida útil semelhante , saídas de luz e manutenção do lúmen. A luminária serve basicamente como estrutura de montagem para as lâmpadas e fornece controle limitado da distribuição de luz. Em contraste, uma luminária LED é geralmente um sistema altamente projetado que integra de forma holística os LEDs com subsistemas térmicos, elétricos e ópticos para fornecer um produto aceitável. A eficácia do sistema e a vida operacional de uma luminária LED dependem em grande parte do projeto e da construção do sistema. A vida útil de uma luminária LED é baseada na primeira vez que a luminária requer manutenção, o que provavelmente seria devido à depreciação do lúmen, mudança de cor, mau funcionamento ou mesmo falhas abruptas dos drivers de LED.

Os LEDs são a fonte de luz mais eficiente disponível atualmente. No entanto, ainda mais da metade da energia elétrica alimentada aos LEDs é convertida em calor. Ao contrário das lâmpadas incandescentes e halógenas que irradiam calor das lâmpadas na forma de energia infravermelha, o calor gerado pelos LEDs fica preso dentro dos pacotes semicondutores e deve ser dissipado pela própria luminária. O acúmulo excessivo de calor dentro dos LEDs pode acelerar o processo de degradação do chip, fósforo e materiais de embalagem. Temperaturas de junção elevadas mostraram causar muitos mecanismos de falha, como nucleação e crescimento de discordâncias na região ativa do diodo, degradação na eficiência quântica de fósforo e descoloração de encapsulantes e invólucros de plástico. Portanto, o gerenciamento térmico eficaz é crucial para operar os LEDs em sua vida útil nominal. O design térmico é a parte mais importante do design da luminária. Todos os materiais e componentes no caminho térmico da matriz semicondutora através da placa de circuito impresso (PCB) até o ambiente devem ter baixa resistência térmica. A eficácia de um projeto térmico depende essencialmente da capacidade do dissipador de calor de dissipar o calor por condução e convecção térmicas. As luminárias suspensas, como troffers e pendentes lineares, normalmente fornecem volume suficiente para criar uma área de superfície adequada que facilita a troca de calor.

Na maioria das vezes, o ponto de falha ou mau funcionamento em um sistema de LED é o driver de LED. Como os LEDs são sensíveis a pequenas mudanças de corrente e tensão, os circuitos do driver de LED devem ser configurados para regular a saída a uma corrente constante sob tensão de alimentação ou variações de carga. A operação de LEDs com uma corrente de acionamento adequada também faz parte do gerenciamento térmico. Superar o que um LED é classificado para aumentar a temperatura da junção e reduzir a eficiência quântica interna dos LEDs. As principais métricas de desempenho dos drivers se concentram em sua capacidade de regular a energia de um LED ou uma sequência (ou sequências) de LEDs de forma adequada e eficiente, ao mesmo tempo em que fornece alto fator de potência e baixa distorção harmônica total (THD) em uma ampla faixa de tensão de entrada . O driver também deve fornecer recursos de proteção contra sobrecarga, condições de circuito aberto e curto-circuito, bem como supressão de tensão transitória e proteção inteligente contra temperatura excessiva. No entanto, alguns fabricantes de iluminação cortam custos implacavelmente ao subprojetar os circuitos de acionamento. Isso não apenas compromete a confiabilidade do circuito do driver, mas também torna a cintilação um problema, porque os drivers de baixo custo geralmente fornecem supressão de ondulação incompleta. Geralmente é inaceitável que o valor de ondulação da corrente de saída exceda ±10 por cento.

O design óptico torna-se uma alta prioridade no design de sistemas de LED. A iluminância uniforme sobre uma grande área ou plano de tarefas exige o uso de um grande número de LEDs de potência média. A saída de alta intensidade dessas fontes de luz em miniatura torna a mitigação do brilho uma prioridade. As luminárias LED vêm em uma variedade de características de distribuição que são alcançadas usando componentes ópticos, como difusores, lentes, refletores e persianas. O brilho direto dos LEDs pode ser mitigado pela difusão do brilho em grandes áreas de superfície. As lentes que incorporam uma série de pequenos prismas podem reduzir a luminância da luminária em ângulos de visão próximos da horizontal. A reflexão é uma técnica comumente usada para regular o fluxo luminoso de LEDs. Os troffers volumétricos são um tipo de luminárias "refletidas diretas" que refletem a luz na superfície interna de uma caixa embutida, enquanto os módulos de LED que emitem luz para cima são blindados ou obscurecidos em cestos metálicos apoiados com acrílico difuso. As luzes do painel de LED com iluminação de borda injetam luz em uma placa guia de luz (LGP) que distribui a luz uniformemente em direção a um difusor através de reflexão interna total (TIR). A capacidade de fornecer iluminação uniforme sem criar luminância excessivamente alta torna essas luminárias embutidas um cavalo de batalha em instalações educacionais.

Renderização de cores

Tal como acontece com a iluminação fluorescente, o equilíbrio entre a qualidade da cor e a eficácia luminosa permaneceu na era da iluminação LED. Os LEDs brancos são geralmente LEDs convertidos em fósforo que utilizam luz de comprimento de onda curto emitida por matrizes de LED para bombear fósforos (materiais luminescentes). A maioria dos LEDs convertidos por fósforo são LEDs de bomba azul que convertem parcialmente a eletroluminescência. Um LED de bomba azul de alta renderização de cor requer que uma porção muito grande de luz de comprimento de onda curto emitida seja convertida. Este processo de conversão da luz da bomba em luz de fósforo (fotoluminescência) envolve uma grande quantidade de perda de energia de Stokes. A conversão da eficácia luminosa da radiação (LER) pela sensibilidade do olho é ineficiente sobre a distribuição espectral da luz de comprimento de onda mais longo. Ao combinar esses efeitos, a eficácia luminosa dos LEDs de alto rendimento de cor que têm um SPD mais uniformemente espalhado por todo o espectro visível é relativamente baixa do que os LEDs de baixo rendimento de cor que são supersaturados nos comprimentos de onda azul e verde.

Como resultado de uma iluminação de alta eficácia e redução de custos, a maioria das luminárias LED usadas em instalações educacionais incorporam LEDs com um índice de reprodução de cores (CRI) de 80, o que é aceitável (mas longe de ser bom). Em particular, a luz emitida por essas luminárias é deficiente em comprimentos de onda que tornam as cores saturadas. Para que uma sala de aula tenha uma sensação agradável e que as cores pareçam naturais, a fonte de luz deve ser capaz de desencadear uma resposta visual a todos os comprimentos de onda do espectro visível. As instalações educacionais merecem iluminação com alta qualidade de cor, por exemplo, um CRI de 90. Enquanto os LEDs de bomba azul podem ser projetados para fornecer uma reprodução de cor superior, os LEDs de bomba violeta foram desenvolvidos especificamente para produzir luz branca de amplo espectro que fornece energia radiante de maneira bastante ampla o espectro visível.

A ciência por trás da cor da luz

A temperatura de cor correlacionada (CCT) de uma fonte de luz destina-se a caracterizar a cor da luz (por exemplo, quente ou fria). A luz branca exibindo um tom quente tem uma CCT na faixa de 2700 K a 3200 K. A luz branca com um CCT na faixa de 3500 K a 4100 K é comumente referida como tendo uma aparência "branca neutra". A luz branca com um CCT acima de 4100 K é referida como tendo uma aparência "branca fria". Nem toda luz branca é igual, quer a aparência da luz branca seja quente ou fria, não apenas afeta visualmente nossa percepção e influencia emocionalmente nosso humor, mas também tem efeitos em uma série de respostas neuroendócrinas e neurocomportamentais. Geralmente, o branco mais frio corresponde a uma porcentagem relativamente alta de luz azul no espectro e o branco quente indica um baixo componente azul no espectro.

A pesquisa determinou que a luz azul pode estimular os fotorreceptores de células ganglionares da retina intrinsecamente fotossensíveis (ipRGC) na camada de células ganglionares da retina. Os ipRGCs transduzem a luz em sinais neurais para o relógio biológico. O relógio biológico localizado nos núcleos supraquiasmáticos (SCN) regula então a temperatura corporal e libera hormônios endócrinos, como melatonina e cortisol. Uma dose suficientemente alta de luz azul bioativa acionará o relógio biológico mestre para programar o corpo humano para o modo diurno. Descobriu-se que a exposição à radiação azul estimula a produção de hormônios como o cortisol para resposta ao estresse e estado de alerta; serotonina para controle de impulsos e desejos de carboidratos; e dopamina para prazer, atenção e coordenação muscular. Ao simular uma resposta fisiológica diurna, a exposição à luz azul bioativa também resulta na supressão do hormônio melatonina, que promove o sono. Uma vez que suporta concentração, estado de alerta e desempenho, a luz branca brilhante com componentes azuis altos é, portanto, frequentemente usada durante horas de aprendizado.

Normalmente, a luz branca fria com um CCT em torno de 4100 K é escolhida para iluminação diurna em espaços educacionais. O CCT máximo para iluminação interna em geral não deve exceder 5400 K, que é a temperatura de cor aparente da luz solar que brilha diretamente no teto. No entanto, a introdução da iluminação fluorescente acompanhou um aumento acentuado nas temperaturas de cor para a iluminação interior. As fontes de luz que produzem luz branca com comprimentos de onda acumulados na extremidade azul do espectro têm a maior eficácia luminosa devido à mínima fotoluminescência envolvida e alta sensibilidade ocular nessa faixa espectral. Isso torna as CCTs na faixa de 6.000 K a 6.500 K uma escolha comum para iluminação educacional. No entanto, a radiação óptica com um CCT extremamente alto parece dura e geralmente causa distorção de cor devido aos comprimentos de onda ausentes para renderizar cores saturadas. Mais importante ainda, a exposição à radiação azul em uma dose extremamente alta ao longo do dia pode sobrecarregar o corpo humano e dificultar a manutenção de ritmos circadianos suaves.

Os alunos geralmente continuam a receber radiação azul de alta intensidade durante as horas de treinamento noturno, o que resulta na supressão inadequada da melatonina à noite. A liberação noturna de melatonina das 21h às 7h30 é um mecanismo de proteção vital que suporta a regeneração essencial e suprime o desenvolvimento de células cancerígenas em nosso corpo. À noite, pelo menos duas horas antes de dormir, deve-se evitar alta CCT e iluminação de alta intensidade. Níveis modestos de luz branca quente, definidos como 60 lux, são suficientes para pequenas tarefas visuais sem interrupção circadiana.

Iluminação branca ajustável

Os efeitos da iluminação na saúde humana, bem-estar e desempenho levaram a indústria de iluminação a desenvolver uma solução que pode evocar respostas biológicas humanas específicas para melhorar a concentração, o estado de alerta e o desempenho, ao mesmo tempo em que suporta um ritmo circadiano favorável. A iluminação branca ajustável permite a modulação da temperatura de cor da luz branca, com intensidade luminosa controlada de forma independente. Esta tecnologia permite a entrega de um esquema de iluminação dinâmico ao longo do dia e permite adaptar a iluminação às necessidades de vários grupos-alvo. A iluminação branca ajustável baseada na tecnologia LED é a força motriz por trás da implantação acelerada da iluminação centrada no homem (HCL). A iluminação centrada no ser humano é projetada para reforçar o ritmo circadiano do corpo e o ciclo natural das funções biológicas. Ele fornece controle consciente dos processos hormonais e ambiente de aprendizagem através de um design holístico dos efeitos visuais, biológicos e emocionais da luz. A quantidade e o espectro da iluminação interior podem ser ajustados para refletir as características da luz natural ao longo do dia.

Segurança Fotobiológica

Especialistas em poltronas têm feito um barulho sobre o perigo da luz azul da iluminação LED. Eles afirmam que os LEDs azuis da bomba contêm porções mais altas de comprimentos de onda azuis e, portanto, têm mais potencial do que outros tipos de fontes de luz para representar um risco de luz azul. O perigo da luz azul é uma lesão retiniana induzida fotoquimicamente causada pela exposição à radiação em comprimentos de onda principalmente entre 400 nm e 500 nm. Só porque os LEDs brancos usam emissores azuis para bombear conversores descendentes de fósforo e pode haver um pico azul distinto em seus SPDs, isso não significa necessariamente que os LEDs tenham maior potencial de causar danos fotoquímicos na retina. A luz branca de diferentes aparências de cores é basicamente o resultado de diferentes combinações de comprimentos de onda longos e curtos. Há uma forte correlação entre a CCT e o conteúdo de luz azul, independentemente de qual luz branca é emitida. A função de ponderação de perigo de luz azul se estende por uma faixa de comprimentos de onda. É importante considerar a faixa de radiação perigosa, em vez de qualquer pico local. A quantidade total de comprimentos de onda azuis na composição espectral da luz emitida pelos LEDs é geralmente a mesma da luz emitida por qualquer outra fonte de luz na mesma temperatura de cor.

Reiterando: os LEDs não são fundamentalmente diferentes das fontes de luz que usam tecnologias tradicionais quando se trata de segurança fotobiológica. O que deve ser responsabilizado é o uso de CCT extremamente alto na iluminação interior. A luz branca com um CCT acima de 6000 K contém uma quantidade significativa de luz azul e é mais provável que cause um dano fotoquímico da retina do que a luz branca emitida por fontes de luz CCT baixas. A iluminância limite para classificação do grupo de risco como RG2 ou superior é 1000 lux para uma fonte de luz com CCT de 6000 K, 1600 lux para uma fonte de luz com CCT de 4000 K e 3200 lux para uma fonte de luz com CCT de 2700 K. No entanto, uma classificação de risco de luz azul do Grupo de Risco 2 e 3 é muito improvável para todos os tipos de fontes de luz branca simplesmente porque a iluminância máxima para aplicações educacionais raramente excede 300 lux. É importante ressaltar que um produto também deve exceder o limite para que as condições de luminância sejam consideradas perigosas (10 mcd/k2 a 6000 K, 16 mcd/k2 a 4000 K, 30 mcd/k2 a 2700 K para o Grupo de Risco 2). Mesmo quando há perigo do Grupo de Risco 2 ou 3, as reações de aversão dos humanos irão mitigar o perigo, então o perigo da luz azul não é nada para as pessoas se preocuparem.

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