Appareils d'éclairage de la conception LED d'éclairage de salle de classe pour des écoles et des établissements d'enseignement

Le rôle de l'éclairage dans l'acquisition des connaissances et le processus d'apprentissage est fondamental. Il permet l'exploration visuelle des caractéristiques physiques des sujets d'étude ainsi que la découverte de concepts à partir d'affichages écrits et graphiques sur papier, ordinateur et projection. L'éclairage prépare également le terrain pour l'écoute, la communication verbale, le développement des compétences sociales et la compréhension des situations. En tant qu'élément essentiel de la conception qui influence grandement la façon dont l'espace répond aux besoins des étudiants et des instructeurs, l'éclairage de la salle de classe doit favoriser la santé, le bien-être et la performance en offrant un environnement confortable et attrayant pour les étudiants et les instructeurs. Au-delà de l'amélioration de la satisfaction des occupants et du soutien de l'expérience éducative dans l'espace éclairé, l'éclairage dans les écoles et les établissements d'enseignement doit être fourni dans le cadre de contraintes de code plus strictes.

L'environnement d'apprentissage

Les établissements d'enseignement vont des écoles primaires (élémentaires), des collèges, des lycées aux universités et collèges. Bien que ces installations disposent de différents types d'espaces, elles ont toutes en commun le fait que la majorité des activités d'apprentissage et d'étude se déroulent dans des salles de classe. Une salle de classe polyvalente a une superficie d'au moins 32 mètres carrés (350 pieds carrés) et peut accueillir entre 20 et 75 élèves. Une salle de classe typique a un plan d'étage rectangulaire qui permet de meilleures lignes de visibilité qu'un plan carré. L'espace d'enseignement est conçu avec des lignes de visibilité parallèles aux fenêtres qui permettent à la lumière du jour (puits de lumière) d'entrer dans l'espace et offrent une stimulation sensorielle et un contact visuel avec le monde extérieur. Les supports de contrôle tels que les stores ou les stores sont utilisés pour réduire la luminance extérieure afin qu'ils soient en équilibre avec la luminance intérieure, ou pour éliminer la lumière du jour lorsqu'elle n'est pas nécessaire. L'éclairage latéral utilisant la lumière du jour à travers les fenêtres fournit un éclairage général pendant une grande partie de la journée scolaire. Cependant, l'éclairage artificiel joue un rôle clé lorsqu'un environnement visuel équilibré, cohérent et contrôlable est nécessaire.

L'aménagement d'une salle de classe est généralement divisé en une zone élèves et une zone éducateurs. La zone des étudiants nécessite toujours un éclairage général, tandis que la zone des éducateurs nécessite un éclairage supplémentaire pour fournir un éclairage vertical sur les tableaux d'enseignement et fournir une bonne modélisation des traits humains de l'instructeur. L'outil pédagogique le plus courant dans les salles de classe est le tableau d'enseignement, qui comprend des tableaux gris foncé et vert (tableaux noirs) et des tableaux effaçables à sec tels que des tableaux blancs et des tableaux gris. Les écrans vidéo pour la présentation des médias projetés sont souvent utilisés pour l'enseignement informatique. Cela nécessite que l'éclairement sur l'écran de projection soit minimisé tandis qu'une lumière ambiante suffisante doit être fournie au-dessus de la zone étudiante pour la prise de notes. Une salle de classe peut être un environnement informatisé où la minimisation des réflexions sur l'écran des terminaux d'affichage vidéo (TEV) sera la principale préoccupation. La lisibilité de l'écran peut être réduite par les images réfléchies produites par les luminaires, les fenêtres et les surfaces environnantes à haute luminance.

Considérations relatives à la conception de l'éclairage

L'éclairage de la salle de classe peut être considéré comme de haute qualité s'il permet aux étudiants et aux instructeurs d'effectuer des tâches visuelles avec précision et confort. Le fondement de la conception de l'éclairage est d'intégrer les besoins humains, l'architecture, l'économie et l'environnement. La priorité de l'éclairage des salles de classe est de satisfaire les besoins humains tels que la visibilité, l'exécution des tâches, le confort visuel, la communication sociale, la santé, la sécurité et le bien-être. Ces différents besoins humains doivent être correctement équilibrés pour cultiver un environnement d'apprentissage stimulant, tout en tenant compte des considérations économiques, environnementales et architecturales. Pour obtenir un éclairage de qualité, il ne suffit pas de fournir des éclairements appropriés pour rendre visible une tâche donnée. De nombreux facteurs affectent la capacité des humains à voir et à effectuer des tâches, les sept plus importants étant l'éblouissement, l'uniformité de l'éclairement, le contraste de luminance, le scintillement, l'apparence des couleurs, la modélisation des visages et des objets et les reflets voilés.

Uniformité de l'éclairement

L'éclairement est la quantité de lumière incidente sur une surface. Les tâches et applications les plus courantes dans les salles de classe nécessitent un éclairement de bureau compris entre 150 lx et 250 lx. L'éclairement horizontal uniforme dans la zone étudiante élimine les ombres qui affectent la visibilité des tâches et permet une flexibilité d'utilisation de l'espace lors du repositionnement des emplacements des tâches. Dans les salles de classe, en particulier la zone de l'éducateur, l'éclairement vertical et l'éclairement sur d'autres plans entre l'horizontal et le vertical sont également très importants. Le rapport entre l'éclairement minimal et l'éclairement moyen sur la surface de travail, par exemple l'éclairement horizontal sur les ordinateurs de bureau et l'éclairement vertical sur les tableaux pédagogiques, ne doit pas être inférieur à 1:1,4.

Contraste de luminosité

La luminance est la quantité de lumière provenant d'une surface ou d'un point. C'est une fonction de l'éclairement de surface et de la réflectance de surface, ce qui signifie que la luminance peut être augmentée en augmentant la quantité de lumière frappant une surface de travail ou en augmentant la réflectivité de la surface. Pour maintenir un contraste acceptable pour les marques de craie, la réflectance du tableau doit être maintenue entre 5 % et 20 % . En comparaison, un tableau blanc nécessite une réflectance de 70 % pour attirer l'attention. La réflectance des surfaces de travail (bureaux) doit se situer dans la plage de 25 à 40 % afin d'obtenir un équilibre de luminance confortable. Les murs et les plafonds sont généralement dotés de finitions mates de couleur claire. Ils créent des inter-réflexions de lumière qui peuvent assurer une utilisation efficace de la lumière pour un éclairement horizontal et vertical amélioré tout en minimisant l'éblouissement réfléchi. L'œil humain réagit à la luminance, pas à l'éclairement. C'est la luminance qui conduit à la sensation de luminosité. La capacité à voir les détails est fortement influencée par la relation entre la luminance d'un objet et son arrière-plan immédiat. Un contraste approprié entre le détail de la tâche et son arrière-plan peut créer un intérêt visuel et fournir des repères visuels. Cependant, des variations de luminance trop importantes créeront des difficultés d'adaptation et une gêne visuelle. La limite supérieure du rapport de luminance entre une tâche et l'environnement immédiat est de 3:1 (environnement plus sombre) ou 1:3 (environnement plus clair).

Apparence de la couleur

La couleur est un élément essentiel de l'éclairage. Il a une relation intégrale avec la lumière en termes d'effets visuels, émotionnels et biologiques. La mesure dans laquelle les performances visuelles, l'humeur, l'atmosphère, la santé et le bien-être sont affectés par la lumière dépend de la distribution de puissance spectrale (SPD) de la lumière émise par une source lumineuse. Une source lumineuse peut être caractérisée par sa température de couleur et par ses performances de rendu des couleurs, toutes deux déterminées par le SPD. L'apparence de la couleur des objets qui ne sont pas auto-lumineux est le produit de l'interaction entre le SPD de la source lumineuse et la fonction de réflectance spectrale des objets. Certaines salles de classe peuvent nécessiter un éclairage qui restitue fidèlement les couleurs. Le rendu des couleurs n'est qu'un aspect de l'éclairage. Il est plus important d'examiner une distribution de puissance spectrale de la lumière et de comprendre intuitivement comment la couleur de la lumière influencera le comportement, la satisfaction, les réponses psychologiques et la santé. La couleur des sources lumineuses, qu'elles soient "chaudes" ou "froides", a des effets considérables sur la santé, la productivité et le bien-être humains.

Éblouissement

L'éblouissement se produit lorsque les luminances, ou rapports de luminance, sont excessivement supérieures aux luminances ou rapport de luminance auxquels les yeux sont adaptés. Les conséquences de l'éblouissement sont le handicap (diminution de la visibilité et des performances visuelles) et l'inconfort (sensation de luminosité désagréable qui ne perturbe pas nécessairement les performances visuelles ou la visibilité). L'éblouissement peut résulter de la lumière atteignant l'œil directement à partir d'une source lumineuse (éblouissement direct) ou causé par des réflexions de haute luminance sur une surface réfléchissante (éblouissement réfléchi). Les plafonniers peuvent se voir attribuer un indice d'éblouissement unifié (UGR) ou une probabilité de confort visuel (VCP) pour prédire l'éblouissement inconfortable dans les applications intérieures. Un UGR maximum de 19 ou un VCP minimum de 70 est considéré comme acceptable pour la lecture, l'écriture et les tâches informatiques. Lorsqu'un niveau de confort visuel plus élevé est souhaité, il convient de sélectionner des luminaires avec un UGR de 16 ou un VCP de 80.

Vaciller

Le scintillement est une modulation d'amplitude de la lumière qui distrait et a un certain nombre de conséquences négatives. Les luminaires fluorescents et à DEL qui sont alimentés par des alimentations de mauvaise qualité peuvent produire à deux fois la fréquence de la ligne électrique (c.-à-d. 120 Hz ou 100 Hz). Le scintillement est généralement perceptible à des fréquences supérieures à 70 Hz. Cependant, un scintillement qui n'est pas perceptible à l'œil humain peut toujours produire une réponse du système nerveux. Le scintillement visible et imperceptible est préoccupant. Variant d'une personne à l'autre, l'exposition au scintillement peut provoquer une fatigue oculaire, des malaises, des nausées, une réduction des performances visuelles, des attaques de panique, des maux de tête, des migraines, des crises d'épilepsie et des signes d'aggravation des conditions autistiques. Dans les établissements scolaires où des enfants ou des jeunes séjournent pendant une longue période chaque jour, un contrôle strict du scintillement doit être exercé. Le pourcentage de scintillement ne doit de préférence pas dépasser 4 % à 120 Hz ou 3 % à 100 Hz, ce qui est extrêmement sûr pour toutes les populations. La valeur maximale autorisée est de 10 % à 120 Hz ou de 8 % à 100 Hz.

Reflets voilants

Les réflexions de voile sont des taches de luminance élevée (images lumineuses d'une source lumineuse) réfléchies par des surfaces spéculaires telles que des écrans d'ordinateur ou des supports de lecture brillants. Les réflexions voilées provenant des sources lumineuses primaires (veuves ou luminaires) ou des sources lumineuses secondaires (réfléchies) réduisent le contraste d'une tâche et obscurcissent les détails. Pour s'assurer qu'aucune source lumineuse ne crée de réflexion spéculaire ou diffuse dans les yeux d'une personne, disposez les écrans d'ordinateur dans une position perpendiculaire à la source lumineuse ou spécifiez un luminaire avec une distribution lumineuse qui a un minimum de lumière émise aux angles problématiques.

Modélisation de visages et d'objets

La modélisation du visage et des objets est une considération d'éclairage importante dans les établissements d'enseignement. L'interaction de la lumière et de l'ombre sur un visage peut faciliter la communication enseignant-élève en rendant les lèvres plus faciles à lire et les gestes du visage plus faciles à interpréter. L'éclairage peut ajouter de la forme et de la profondeur à une scène visuelle, révéler la texture et les détails des objets, créer un motif désirable et faire ressortir les points forts et les intérêts visuels. Un éclairage directionnel fort peut provoquer des ombres profondes peu flatteuses, tandis qu'un éclairage extrêmement diffus rend les visages ou les objets plats ou inintéressants. Un bon mélange d'éclairage directionnel et diffus est donc souhaitable.

Éclairage général

L'éclairage général est la principale source d'éclairage dans les salles de classe. Il fournit à l'espace un éclairage global tout en servant de source principale d'éclairage de travail. L'éclairage général dans les salles de classe peut être réalisé en utilisant des systèmes d'éclairage montés au plafond avec une distribution directe, indirecte ou mixte directe/indirecte. L'éclairage direct fournit une lumière ininterrompue du luminaire à un plan de travail horizontal. L'éclairage indirect distribue la lumière vers un plafond, qui à son tour réfléchit la lumière vers le bas. L'éclairage direct/indirect fournit des distributions lumineuses vers le bas et vers le haut. Les systèmes d'éclairage direct sont efficaces pour fournir de la lumière, mais peuvent créer des ombres dures, des reflets voilants et des effets visuels indésirables tels que des plafonds sombres et des coquilles Saint-Jacques sur les surfaces supérieures des murs. Avec un éclairage dirigé vers les plafonds, les systèmes d'éclairage indirect distribuent uniformément la lumière jusqu'à une luminance excessive dans le champ de vision. L'éclairage indirect, cependant, rend un espace terne et vide de points forts et d'intérêts visuels. L'éclairage direct/indirect combine les avantages de l'éclairage direct et indirect pour fournir des distributions lumineuses équilibrées pour un confort visuel amélioré, un éclairement uniforme sur les surfaces de travail horizontales et des impressions renforcées d'espace, de vigilance et de clarté visuelle.

Malgré le souci de produire un effet d'éblouissement et de grotte, l'éclairage direct est un choix presque universel dans les salles de classe simplement parce que la plupart des espaces éducatifs ont une faible hauteur sous plafond. L'éclairage direct est généralement fourni sous la forme d'un éclairage encastré, d'un éclairage encastré ou d'un éclairage suspendu. Les appareils d'éclairage direct peuvent être conçus dans différentes formes et tailles. Dans les établissements d'enseignement, les luminaires couramment utilisés sont des troffers rectangulaires conçus pour être installés dans des plafonds grillagés et des luminaires linéaires conçus pour des installations encastrées, en surface et encastrées. Les troffers sont disponibles sous la forme de troffers volumétriques, de troffers paraboliques, de troffers diffus/lentille et de panneaux LED éclairés par les bords. Les luminaires linéaires sont disponibles en sections de longueur standard, telles que des sections de 4, 8 ou 12 pieds, ou en configuration continue.

Technologie d'éclairage

Au cours des dernières décennies, l'éclairage des salles de classe et d'autres espaces éducatifs a été une province presque exclusive de la technologie d'éclairage fluorescent. Une lampe fluorescente utilise l'électricité pour exciter les vapeurs de mercure dans un tube de verre. La vapeur de mercure se décharge pour émettre une lumière ultraviolette (UV) qui provoque ensuite la fluorescence d'un revêtement de phosphore, produisant de la lumière dans le spectre visible. Les lampes fluorescentes ont été largement utilisées en raison de leur efficacité lumineuse élevée, de leur distribution lumineuse diffuse et de leur longue durée de vie. L'utilisation de lampes fluorescentes, cependant, est controversée. Les lampes fluorescentes présentent de nombreux inconvénients tels que l'émission ultraviolette, un temps de démarrage long, des interférences radio, une fragilité élevée, des distorsions harmoniques, une plage limitée de températures de fonctionnement et une durée de vie réduite en raison de commutations fréquentes. Néanmoins, l'impact le plus négatif de l'éclairage fluorescent est qu'il a considérablement réduit la qualité de l'éclairage intérieur et posé des risques pour la santé. Une concentration excessive sur l'efficacité lumineuse a entraîné une mauvaise reproduction des couleurs de la majorité des luminaires fluorescents et une température de couleur excessivement élevée (6000 K - 6500 K) qui pourrait avoir un effet perturbateur sur le rythme circadien humain et soulevé la préoccupation du danger de la lumière bleue. Du fait qu'une lampe fluorescente nécessite un ballast pour réguler le courant délivré via les électrodes de la lampe, le problème du scintillement se pose. En ce qui concerne la qualité de la lumière, l'éclairage fluorescent est un début particulièrement mauvais dans l'histoire de l'éclairage artificiel des espaces intérieurs.

L'éclairage à semi-conducteurs basé sur la technologie des diodes électroluminescentes (DEL) gagne rapidement en popularité. Les LED sont devenues la source de lumière prédominante pour toutes les applications d'éclairage imaginables. Une LED est un dispositif semi-conducteur qui convertit directement l'énergie électrique en photons. Le dispositif à semi-conducteur a une jonction pn formée par des couches à dopage opposé d'un matériau semi-conducteur tel que du nitrure d'indium et de gallium (InGaN). Lorsque la jonction pn est polarisée dans le sens direct, des électrons et des trous sont injectés dans la région active et se recombinent pour générer de la lumière. La technologie LED a résolu de nombreux inconvénients des technologies conventionnelles et offre la promesse d'un rendement élevé, d'une longue durée de vie, d'une polyvalence spectrale élevée, d'une contrôlabilité exceptionnelle (marche/arrêt/gradation), d'une grande flexibilité dans la conception optique et d'une résistance élevée aux chocs et aux vibrations. Les LED produisent une puissance rayonnante uniquement dans le spectre visible (généralement de 400 à 700 nm). L'absence de rayonnement ultraviolet (UV) et infrarouge (IR) rend cette technologie particulièrement bien adaptée à une utilisation par des personnes ayant une sensibilité spécifique ou dans des situations où le rayonnement optique des sources lumineuses traditionnelles présenterait des risques pour l'homme.

Luminaires DEL

Une longue durée de vie et une efficacité énergétique élevée sont les principaux avantages des LED. Cela conduit à une idée fausse commune selon laquelle la longue durée de vie et l'efficacité lumineuse élevée des systèmes d'éclairage à LED vont de soi. Un luminaire fluorescent utilise un ensemble de lampes, p. , rendements lumineux et maintien du flux lumineux. Le luminaire sert essentiellement de cadre de montage pour les lampes et offre un contrôle limité de la distribution de la lumière. En revanche, un luminaire à LED est généralement un système hautement technique qui intègre de manière holistique les LED avec des sous-systèmes thermiques, électriques et optiques pour fournir un produit acceptable. L'efficacité du système et la durée de vie opérationnelle d'un luminaire à LED dépendent largement de la conception et de la construction du système. La durée de vie d'un luminaire à LED est basée sur la première fois que le luminaire nécessite un entretien, ce qui serait probablement dû à une dépréciation de la lumière, à un changement de couleur, à un dysfonctionnement ou même à des pannes soudaines des pilotes de LED.

Les LED sont la source de lumière la plus efficace disponible aujourd'hui. Cependant, encore plus de la moitié de l'énergie électrique fournie aux LED est convertie en chaleur. Contrairement aux lampes à incandescence et halogènes qui émettent de la chaleur hors des lampes sous forme d'énergie infrarouge, la chaleur générée par les LED est piégée dans les boîtiers semi-conducteurs et doit être dissipée par le luminaire lui-même. Une accumulation excessive de chaleur dans les LED peut accélérer le processus de dégradation de la puce, du phosphore et des matériaux d'emballage. Il a été démontré que des températures de jonction élevées provoquent de nombreux mécanismes de défaillance tels que la nucléation et la croissance de dislocations dans la région active de la diode, la dégradation de l'efficacité quantique du phosphore et la décoloration de l'encapsulant et des boîtiers en plastique. Par conséquent, une gestion thermique efficace est essentielle pour faire fonctionner les LED jusqu'à leur durée de vie nominale. La conception thermique est la partie la plus importante de la conception des luminaires. Tous les matériaux et composants du chemin thermique depuis la puce semi-conductrice à travers la carte de circuit imprimé (PCB) jusqu'à l'environnement ambiant doivent avoir une faible résistance thermique. L'efficacité d'une conception thermique dépend essentiellement de la capacité du dissipateur thermique à dissiper la chaleur par conduction thermique et convection. Les plafonniers tels que les troffers et les suspensions linéaires fournissent généralement un volume suffisant pour créer une surface adéquate qui facilite l'échange de chaleur.

Le plus souvent, le point de défaillance ou de dysfonctionnement d'un système LED est le pilote LED. Comme les LED sont sensibles même à de très petites variations de courant et de tension, les circuits de commande de LED doivent être configurés pour réguler la sortie à un courant constant sous des variations de tension d'alimentation ou de charge. Le fonctionnement des LED avec un courant de commande approprié fait également partie de la gestion thermique. Surcharger ce pour quoi une LED est conçue augmentera la température de jonction et réduira l'efficacité quantique interne des LED. Les principales mesures de performance des pilotes se concentrent sur leur capacité à réguler la puissance d'une LED ou d'une chaîne (ou de plusieurs chaînes) de LED de manière appropriée et efficace, tout en offrant un facteur de puissance élevé et une faible distorsion harmonique totale (THD) sur une large plage de tension d'entrée. . Le pilote doit également fournir des fonctions de protection contre les conditions de surcharge, de circuit ouvert et de court-circuit, ainsi qu'une suppression de tension transitoire et une protection intelligente contre la surchauffe. Cependant, certains fabricants d'éclairage réduisent sans relâche les coûts en sous-concevant les circuits de commande. Cela compromet non seulement la fiabilité du circuit de commande, mais fait également du scintillement un problème car les pilotes à faible coût fournissent souvent une suppression d'ondulation incomplète. Il est généralement inacceptable que la valeur d'ondulation du courant de sortie dépasse ±10 %.

La conception optique devient une priorité élevée dans la conception des systèmes LED. Un éclairement uniforme sur une grande surface ou un plan de travail nécessite l'utilisation d'un grand nombre de LED de moyenne puissance. La sortie à haute intensité de ces sources lumineuses miniatures fait de l'atténuation de l'éblouissement une priorité. Les luminaires à LED présentent une variété de caractéristiques de distribution qui sont obtenues à l'aide de composants optiques tels que des diffuseurs, des lentilles, des réflecteurs et des persiennes. L'éblouissement direct des LED pourrait être atténué en diffusant la luminosité sur de grandes surfaces. Les lentilles qui intègrent une série de petits prismes peuvent réduire la luminance du luminaire à des angles de vision proches de l'horizontale. La réflexion est une technique couramment utilisée pour réguler le flux lumineux des LED. Les troffers volumétriques sont un type de luminaires "directs réfléchis" qui réfléchissent la lumière sur la surface intérieure d'un boîtier encastré, tandis que les modules LED qui émettent de la lumière vers le haut sont protégés ou obscurcis dans des paniers métalliques soutenus par de l'acrylique diffus. Les panneaux LED éclairés par les bords injectent de la lumière dans une plaque guide de lumière (LGP) qui distribue ensuite la lumière uniformément vers un diffuseur par réflexion interne totale (TIR). La capacité de fournir un éclairage uniforme sans créer de luminance excessivement élevée fait de ces luminaires encastrés une bête de somme dans les établissements d'enseignement.

Rendu des couleurs

Comme pour l'éclairage fluorescent, le compromis entre la qualité des couleurs et l'efficacité lumineuse est resté à l'ère de l'éclairage LED. Les LED blanches sont généralement des LED converties au phosphore qui utilisent la lumière à courte longueur d'onde émise par les matrices LED pour pomper les phosphores (matériaux luminescents). La plupart des LED à conversion de phosphore sont des LED bleues à pompe qui convertissent partiellement l'électroluminescence. Une LED de pompe bleue à rendu de couleur élevé nécessite une très grande partie de la lumière émise à courte longueur d'onde pour être convertie à la baisse. Ce processus de conversion de la lumière de pompe en lumière de phosphore (photoluminescence) implique une grande quantité de perte d'énergie de Stokes. La conversion de l'efficacité lumineuse du rayonnement (LER) par la sensibilité de l'œil est inefficace sur la distribution spectrale de la lumière à plus grande longueur d'onde. Lorsque ces effets sont combinés, l'efficacité lumineuse des LED à haut rendu des couleurs qui ont un SPD plus uniformément réparti sur tout le spectre visible est relativement faible par rapport aux LED à faible rendu des couleurs qui sont sursaturées dans les longueurs d'onde bleue et verte.

En raison de l'évolution vers un éclairage à haute efficacité et de la réduction des coûts, la plupart des luminaires à LED utilisés dans les établissements d'enseignement intègrent des LED avec un indice de rendu des couleurs (IRC) de 80, ce qui est acceptable (mais loin d'être bon). En particulier, la lumière émise par ces luminaires est déficiente en longueurs d'onde qui rendent les couleurs saturées. Pour qu'une salle de classe ait une sensation agréable et que les couleurs paraissent naturelles, la source lumineuse doit être capable de déclencher une réponse visuelle à toutes les longueurs d'onde du spectre visible. Les établissements d'enseignement méritent un éclairage avec une qualité de couleur élevée, par exemple un IRC de 90. Alors que les LED à pompe bleues peuvent être conçues pour fournir un rendu des couleurs supérieur, les LED à pompe violettes ont été développées spécifiquement pour produire une lumière blanche à large spectre qui fournit une puissance rayonnante assez large à travers le spectre visible.

La science derrière la couleur de la lumière

La température de couleur corrélée (CCT) d'une source lumineuse est destinée à caractériser la couleur de la lumière (par exemple, chaude ou froide). La lumière blanche présentant une tonalité chaude a un CCT dans la plage de 2700 K à 3200 K. La lumière blanche avec un CCT dans la plage de 3500 K à 4100 K est communément désignée comme ayant un aspect "blanc neutre". La lumière blanche avec un CCT supérieur à 4100 K est considérée comme ayant un aspect "blanc froid". Toutes les lumières blanches ne sont pas égales, que l'apparence de la lumière blanche soit chaude ou froide affecte non seulement visuellement notre perception et influence émotionnellement notre humeur, mais a également des effets sur une gamme de réponses neuroendocriniennes et neurocomportementales. Généralement, un blanc plus froid correspond à un pourcentage relativement élevé de lumière bleue dans le spectre et un blanc chaud indique une faible composante bleue dans le spectre.

La recherche a déterminé que la lumière bleue peut stimuler les photorécepteurs des cellules ganglionnaires rétiniennes intrinsèquement photosensibles (ipRGC) dans la couche de cellules ganglionnaires de la rétine. Les ipRGC transduisent la lumière en signaux neuronaux pour l'horloge biologique. L'horloge biologique située dans les noyaux suprachiasmatiques (SCN) régule alors les températures corporelles et libère des hormones endocrines, telles que la mélatonine et le cortisol. Une dose suffisamment élevée de lumière bleue bioactive déclenchera l'horloge biologique principale pour programmer le corps humain en mode jour. L'exposition au rayonnement bleu a été découverte pour stimuler la production d'hormones telles que le cortisol pour la réponse au stress et la vigilance; la sérotonine pour le contrôle des impulsions et les envies de glucides ; et la dopamine pour le plaisir, la vigilance et la coordination musculaire. Tout en simulant une réponse physiologique diurne, l'exposition à la lumière bleue bioactive entraîne également la suppression de la mélatonine, une hormone favorisant le sommeil. Puisqu'elle favorise la concentration, la vigilance et la performance, la lumière blanche brillante avec des composantes bleues élevées est donc souvent utilisée pendant les heures d'apprentissage.

En règle générale, une lumière blanche froide avec un CCT d'environ 4100 K est choisie pour l'éclairage diurne dans les espaces éducatifs. Le CCT maximal pour l'éclairage intérieur en général ne doit pas dépasser 5400 K, qui est la température de couleur apparente de la lumière du soleil qui brille directement au-dessus de la tête. Cependant, l'introduction de l'éclairage fluorescent s'est accompagnée d'une forte augmentation des températures de couleur pour l'éclairage intérieur. Les sources lumineuses qui produisent de la lumière blanche avec des longueurs d'onde accumulées à l'extrémité bleue du spectre ont l'efficacité lumineuse la plus élevée en raison de la photoluminescence minimale impliquée et de la sensibilité élevée des yeux sur cette bande spectrale. Cela fait des CCT dans la gamme 6000 K à 6500 K un choix courant pour l'éclairage éducatif. Cependant, le rayonnement optique avec un tel CCT extrêmement élevé semble dur et provoque souvent une distorsion des couleurs en raison des longueurs d'onde manquantes pour le rendu des couleurs saturées. Plus important encore, l'exposition au rayonnement bleu à une dose extrêmement élevée tout au long de la journée peut surcharger le corps humain et rendre difficile le maintien de rythmes circadiens réguliers.

Les étudiants continuent généralement à recevoir un rayonnement bleu de haute intensité pendant les heures de coaching nocturne, ce qui entraîne une suppression inappropriée de la mélatonine le soir. La libération nocturne de mélatonine de 21 h à 7 h 30 est un mécanisme de protection vital qui soutient la régénération essentielle et supprime les cellules cancéreuses en développement dans notre corps. Le soir, au moins deux heures avant le coucher, un CCT élevé et un éclairage à haute intensité doivent être évités. Des niveaux modestes de lumière blanche chaude, définis comme 60 lux, sont suffisants pour des tâches visuelles mineures sans perturbation circadienne.

Éclairage blanc réglable

Les effets de l'éclairage sur la santé, le bien-être et les performances humaines ont incité l'industrie de l'éclairage à développer une solution capable d'évoquer des réponses biologiques humaines particulières pour une concentration, une vigilance et des performances améliorées, tout en soutenant un rythme circadien favorable. L'éclairage blanc réglable permet de moduler la température de couleur de la lumière blanche, avec une intensité lumineuse contrôlée indépendamment. Cette technologie permet de diffuser un schéma d'éclairage dynamique tout au long de la journée et d'adapter l'éclairage aux besoins des différents groupes cibles. L'éclairage blanc accordable basé sur la technologie LED est le moteur du déploiement accéléré de l'éclairage centré sur l'humain (HCL). L'éclairage centré sur l'humain est conçu pour renforcer le rythme circadien du corps et le cycle naturel des fonctions biologiques. Il fournit un contrôle conscient des processus hormonaux et de l'environnement d'apprentissage à travers une conception holistique des effets visuels, biologiques et émotionnels de la lumière. La quantité et le spectre de l'éclairage intérieur peuvent être adaptés pour refléter les caractéristiques de la lumière naturelle au cours de la journée.

Sécurité photobiologique

Les experts en fauteuil ont fait des histoires sur le danger de la lumière bleue de l'éclairage LED. Ils affirment que les LED à pompe bleue contiennent des portions plus élevées de longueurs d'onde bleues et ont donc plus de potentiel que les autres types de sources lumineuses pour présenter un risque de danger pour la lumière bleue. Le danger de la lumière bleue est une lésion rétinienne photochimiquement induite causée par l'exposition aux rayonnements à des longueurs d'onde principalement comprises entre 400 nm et 500 nm. Ce n'est pas parce que les LED blanches utilisent des émetteurs bleus pour pomper les convertisseurs abaisseurs de phosphore et qu'il peut y avoir un pic bleu distinct dans leurs SPD que les LED ont nécessairement un plus grand potentiel de causer des dommages photochimiques à la rétine. La lumière blanche d'apparences de couleurs différentes est essentiellement le résultat de différentes combinaisons de longueurs d'onde longues et courtes. Il existe une forte corrélation entre le CCT et la teneur en lumière bleue, quelle que soit la source de lumière blanche émise. La fonction de pondération du danger de la lumière bleue s'étend sur une gamme de longueurs d'onde. Il est important de tenir compte de la gamme de rayonnements dangereux, plutôt que de tout pic local. La quantité totale de longueurs d'onde bleues dans la composition spectrale de la lumière émise par les LED est généralement la même que la lumière émise par toute autre source lumineuse à la même température de couleur.

Pour rappel : les LED ne sont pas fondamentalement différentes des sources lumineuses utilisant les technologies traditionnelles en matière de sécurité photobiologique. Ce qu'il faut blâmer, c'est l'utilisation d'un CCT extrêmement élevé dans l'éclairage intérieur. La lumière blanche avec un CCT supérieur à 6000 K contient une quantité importante de lumière bleue et est plus susceptible de provoquer des dommages photochimiques de la rétine que la lumière blanche émise par des sources lumineuses à faible CCT. Le seuil d'éclairement pour la classification du groupe de risque comme RG2 ou supérieur est de 1000 lux pour une source lumineuse avec un CCT de 6000 K, 1600 lux pour une source lumineuse avec un CCT de 4000 K et 3200 lux pour une source lumineuse avec un CCT de 2700 K. Cependant, une classification des risques liés à la lumière bleue des groupes de risque 2 et 3 est très peu probable pour tous les types de sources de lumière blanche simplement parce que l'éclairement maximal pour les applications éducatives dépasse rarement 300 lux. Il est important de noter qu'un produit doit également dépasser le seuil pour que les conditions de luminance soient considérées comme dangereuses (10 mcd/k2 à 6000K, 16 mcd/k2 à 4000 K, 30 mcd/k2 à 2700 K pour le groupe de risque 2). Même lorsqu'il y a un danger du groupe de risque 2 ou 3, les réactions d'aversion des humains atténueront le danger, de sorte que le danger de la lumière bleue n'est pas à craindre pour les gens.

étiquette à chaud: Luminaires LED de conception d'éclairage de salle de classe pour les écoles et les établissements d'enseignement, Chine, fournisseurs, fabricants, usine, acheter, prix, meilleur, pas cher, à vendre, en stock, échantillon gratuit