Введение

В области светового дизайна освещение выходит далеко за рамки простого достижения определенных уровней освещенности; обеспечение визуального комфорта имеет не меньшее значение. Проектирование спортивного освещения включает в себя множество параметров, в том числе горизонтальную освещенность, вертикальную освещенность, равномерность, блики и градиент равномерности. Среди них горизонтальная освещенность является основным, часто упоминаемым показателем, в то время как вертикальная освещенность в основном используется для площадок, требующих прямых трансляций в высоком разрешении или телевизионного освещения. Что касается равномерности, бликов и градиента равномерности, то они напрямую влияют на визуальный комфорт. Хотя равномерность освещения (Что такое равномерность освещения? И как ее улучшить?) является знакомым понятием для многих специалистов, градиент равномерности остается относительно нишевым параметром. Хотя он упоминается в таких стандартах, как EN12193 и RP-6-15, подробные объяснения часто отсутствуют. В этой статье мы сосредоточимся на объяснении того, что такое равномерность освещения и градиент равномерности, а также на формулах их расчета. Одновременно мы будем использовать проект спортивного освещения ZGSM в качестве примера для анализа вывода этих двух результатов расчета. Теперь перейдем к основному тексту, чтобы подробнее рассмотреть эти ключевые параметры, в первую очередь градиент равномерности, которые определяют качество спортивного освещения.

Что такое равномерность освещения?

В спортивном освещении равномерность освещенности служит основным показателем для оценки согласованности распределения света по всей игровой поверхности. Она включает в себя несколько оценочных индикаторов, таких как U1 и U2. На основе вертикальной и горизонтальной равномерности освещенности ее можно дополнительно подразделить на U1hor, U1vert, U2hor и U2vert. В качестве примера рассмотрим наиболее типичный показатель U2hor из стандарта EN12193, который представляет собой отношение минимальной освещенности к средней освещенности на игровой площадке. Этот показатель указывает на то, является ли освещенность равномерной по всему полю; в идеале U2hor=1. Более низкое значение часто указывает на наличие чрезмерно ярких или темных участков на игровой площадке. В соответствии со стандартом EN 12193 для большинства полей требуется U2hor > 0,7 для класса освещения I, хотя требования соответственно снижаются для более низких классов освещения. Достижение высоких стандартов равномерности в значительной степени зависит от точного оптического проектирования и расчетов моделирования. Моделирование освещения позволяет оптимизировать расположение светильников, включая выбор высоты мачты, углов луча, а также оптимизацию мощности светильников и распределения света. Кроме того, использование асимметричных линз (распределение света) обеспечивает равномерное освещение по всем углам поля, одновременно уменьшая блики. Естественно, это во многом зависит от превосходного дизайна изделия (в первую очередь, распределения света). Для производителей светодиодов обеспечение равномерности освещения, соответствующей стандартам ведущих международных соревнований (таких как FIFA и FIBA), требует незаменимого сочетания качества продукции, распределения света (Что такое распределение света?) и моделирования освещения.

Что такое градиент однородности?

Градиент равномерности (ГР) также используется для измерения равномерности освещения в спортивных целях. Однако, в отличие от равномерности освещения, ГР вычисляет разницу в освещенности между измеренной точкой/точкой расчета и четырьмя соседними точками. Этот показатель количественно определяет скорость снижения значений между точками измерения. В скоростных видах спорта истинная скорость визуальной цели (мяча) должна быть различима, чтобы спортсмены могли адекватно реагировать. При внезапных изменениях уровня освещенности на спортивном поле быстро движущиеся цели, переходящие между уровнями освещенности, могут казаться ускоряющимися или замедляющимися, что ухудшает оценку ситуации. В частности, градиент равномерности измеряет скорость изменения значений между соседними точками измерения (горизонтальными, вертикальными или диагональными). Значение градиента равномерности в отчете указывает на наибольшее соотношение или наибольшую скорость изменения. Многие специалисты отмечают, что скорость изменения (значение ГР) варьируется в зависимости от расстояния между точками измерения. Следовательно, приведенная ниже таблица, показывающая пределы ГР для разных скоростей в спорте, демонстрирует, что большие расстояния позволяют устанавливать более высокие допустимые пороговые значения ГР. Практическое применение ZGSM также показало, что большие расстояния между ячейками сетки обычно приводят к более высоким расчетным значениям UG. Значение UG выражается в виде числового отношения; в отчетах Dialux (Что такое Dialux и как он применяется в уличном и спортивном освещении?) оно обозначает наибольшее отношение или наибольшую скорость изменения.

Как рассчитываются равномерность освещения и градиент равномерности?

Расчетная сетка

Для измерения/расчета освещенности или яркости (подробнее об освещенности и яркости) на рассматриваемых эталонных поверхностях необходима научно спланированная измерительная сетка и точки измерения, которая также называется расчетной сеткой или точками. Стандарт EN 12193 определяет конкретные измерительные сетки для спортивных сооружений (таких как беговые дорожки). Соответственно, он определяет эталонные поверхности и количество точек сетки в двух направлениях относительно этих поверхностей для различных видов спорта. Этот стандарт устанавливает принципы деления измерительной сетки; например, если отношение длины к ширине (D:B) поля не должно превышать 2:1, мы можем определить расстояние между точками P по формуле P = 0,2 * 5 * logD, тем самым подтверждая плотность сетки. Рассмотрим в качестве примера теннисный корт размером 36 м × 18 м. Расчет P = 2,447 м дает M ≥ D/P = 14,7, что подтверждает M = 15. Аналогично, расчет N как N ≥ 18/2,447 = 7,36, где ближайшее нечетное число — 9, дает 15 × 9 точек измерения. Для кортов разных размеров стандарт EN 12193 также рекомендует соответствующие точки измерения. Например, для футбольного поля размером 105 × 68 метров по приведенной выше формуле потребуется 21 × 15 точек измерения, однако стандарт EN 12193 указывает 21 × 13 точек измерения — небольшое отклонение от стандартного метода расчета.

Формула расчета равномерности освещения

Равномерность освещенности измеряется двумя показателями: U1 (минимум/максимум) и U2 (минимум/среднее). Кроме того, освещенность подразделяется на горизонтальную и вертикальную составляющие, поэтому U1 подразделяется на U1 hor и U1 vert, а U2 — на U2 hor и U2 vert. Приводятся следующие четыре формулы вместе с соответствующими руководящими принципами. Уравнение 1: U1hor = Emin hor / Emax hor. Цель U2hor — одновременно устранить чрезмерно темные тени и чрезмерно яркие пятна, достигая максимальной плавности освещения. Только когда на участке нет ни чрезмерно ярких, ни чрезмерно темных областей, Emin/Emax может приблизиться к идеальному значению 1. Уравнение 2: U2hor = Emin hor / Eave hor. U1hor отдает приоритет общей равномерности яркости, чтобы предотвратить недоэкспонированные зоны, стремясь к тому, чтобы Emin приближался к Eave. Уравнение 3: U1vert = Emin vert / Emax vert, и уравнение 4: U2vert = Emin vert / Eave vert. Для полей, требующих прямых трансляций, вертикальная освещенность (Вертикальная освещенность и почему она важна в спортивном освещении?) должна соответствовать техническим требованиям. Соответствие значениям U1vert и U2vert предотвращает недоэкспонированные или переэкспонированные участки на лицах и форме игроков.

Формула расчета градиента однородности

Путем вычисления разницы освещенности между каждой точкой в ​​измерительной сетке и ее соседними точками (обычно в четырех направлениях) оценивается равномерность распределения света. Формула для этого: Градиент равномерности = Max(| Ep – Соседняя точка |/Ep). Поэтому сначала необходимо определить измерительную сетку. Градиент равномерности (UG) вычисляется для каждой точки Ep в сетке путем определения скорости изменения ее значения относительно четырех соседних точек: выше, ниже, слева и справа. Путем вычисления мы получаем значение градиента равномерности для каждой точки, тем самым проверяя, соответствует ли общее значение UG корта стандартным требованиям. Например, для стандартного теннисного корта наша модель освещения (сервис моделирования освещения ZGSM) выдает значения освещенности для каждой вычисленной точки, как показано на диаграмме. Для вычисления значения UG для точки, отмеченной красным, мы получаем: UGleft = 9,2%, UGright = 22,8%, UGup = 1,2%, UGdown = 2,4%. Таким образом, UGmax = 22,8%. Dialux также предоставляет соответствующие результаты, указывая на UG=22%, что согласуется с расчетным результатом (небольшое расхождение возникает из-за округления).

Как улучшить равномерность градиента освещения в спортивных залах?

Существует ли связь между равномерностью освещения и градиентом равномерности? Означает ли более высокая равномерность освещения обязательно более высокий градиент равномерности? На самом деле, из формулы и процесса расчета мы понимаем, что один фокусируется на общем эффекте, а другой — на локализованных областях. В большинстве случаев лучшая равномерность освещения приводит к меньшему значению градиента равномерности, но взаимосвязь между ними нелинейна. Кроме того, преобладает мнение, что меньшее количество прожекторов большей мощности создает более неестественные переходы света, подобные сценическому освещению. Следовательно, использование большего количества светодиодных прожекторов (светодиодных прожекторов ZGSM) может улучшить градиент равномерности. Теперь рассмотрим два сценария, чтобы проиллюстрировать этот момент.

Более высокая однородность для достижения лучших результатов в бакалавриате.

Ниже представлена ​​симуляция освещения теннисного корта. На правом изображении показано симметричное распределение света, где наблюдается низкая равномерность освещения. В программе Dialux мы одновременно рассчитали значение градиента равномерности (UG). Результаты показывают, что во многих точках значение UG превышает 20%, а в некоторых точках расчета — 60%. Для достижения лучшей равномерности освещения ZGSM рекомендует использовать асимметричное распределение света на таких теннисных кортах. Как показано на левом изображении ниже, равномерность освещения достигает 0,7, в то время как значение UG превышает 20% только на небольшом участке, достигая максимального значения в 32% — значительно ниже, чем при других схемах освещения. В целом, использование асимметричного распределения света на таких кортах обеспечивает идеальную равномерность освещения, значительно снижая значение UG и тем самым минимизируя резкие изменения интенсивности света. Кроме того, асимметричное распределение также снижает уровень бликов, повышая визуальный комфорт для пользователей корта. Для получения дополнительной информации о снижении бликов в спортивном освещении обращайтесь в ZGSM.

Избегайте использования небольшого количества мощных спортивных фонарей.

Почему мы можем добиться более низкого значения UG, не используя небольшое количество мощных спортивных светильников? Причина проста: использование большего количества светильников позволяет достичь большей равномерности освещения. На основе нашего анализа, как уже говорилось, мы можем получить лучшие результаты градиента равномерности. Но если равномерность останется прежней, будут ли результаты UG также идентичными? В следующем моделировании освещения анализируются два сценария. В первом используются 24штуков мачтовых светильника Glomax мощностью 1500 Вт (ZGSM мачтовые светильники Glomax), что дает значения равномерности U1=0,47 и U2=0,71. Во втором используются 48 штуков мачтовых светильников Glomax мощностью 750 Вт, что дает значения U1=0,46 и U2=0,71. Оба сценария демонстрируют сопоставимую равномерность с уровнями освещенности около 500 люкс. Однако, изучение таблицы градиент равномерности выявляет существенные различия: в первом сценарии достигается UGmax=50%, а во втором — только 36%. Кроме того, в последнем случае лишь небольшое количество расчетных точек превышает 20%.

Дизайн спортивного светодиодного освещения ZGSM

Краткое содержание

В проектировании спортивного освещения равномерность освещения и градиент равномерности являются двумя ключевыми, но часто путаемыми понятиями. Равномерность освещения измеряет общую согласованность распределения света по всей площадке, обычно оцениваемую с помощью отношения минимальной освещенности к средней (U2). Градиент равномерности, однако, фокусируется на локальных деталях, вычисляя скорость изменения освещенности между соседними точками измерения, чтобы отразить плавность переходов света. Оба расчета основаны на измерительных сетках, указанных в таких стандартах, как EN 12193 (подробнее об EN12193). Оценка равномерности является относительно макроуровневой, тогда как анализ градиента равномерности более детализирован и требует индивидуального изучения изменений яркости между каждой точкой сетки и ее соседними точками. В основном тексте мы отмечаем, что спортивные поля с высокой равномерностью освещения обычно демонстрируют более высокие градиенты равномерности. Однако существуют исключения. Например, спортивные поля, освещенные меньшим количеством мощных светильников, могут демонстрировать больший градиент равномерности, несмотря на достижение эквивалентной равномерности освещенности, соответствующей требованиям. В заключение, высококачественное проектирование спортивного освещения требует комплексного подхода к учету как равномерности освещения, так и равномерности градиента света. Только благодаря тщательному выбору распределения света, проведению расчетов и разумному выбору и размещению светильников можно достичь идеального сценария освещения: высокой равномерности освещения в сочетании с низким градиентом равномерности.

Сопутствующие товары

Похожие блоги

Связанные дела

Люди также спрашивают