Уменьшение бликов — UGR, GR и Ti в светотехническом дизайне

Введение

Блики, включая блики, связанные с инвалидностью, и дискомфортные блики, оказывают значительное влияние на зрительное восприятие людей, психологическое состояние и качество жизни. Блики, связанные с инвалидностью, представляют опасность для безопасности, снижая видимость объектов и нанося вред здоровью глаз; в то время как дискомфортные блики вызывают психологический дискомфорт и влияют на настроение и качество жизни. Чтобы смягчить эти опасности, нам необходимо оптимизировать световую среду и защитить здоровье зрения, отрегулировав положение и распределение света ламп и используя световые экраны/козырьки. В этой статье в основном рассказывается о том, что такое UGR, GR и TI, а также о методах их расчета. Кроме того, мы также расскажем, как проверить и улучшить блики (Уменьшение бликов) освещения стадионов ( Руководство по светодиодному освещению футбольного стадиона ) и блики (TI) освещения дорог.

Что такое UGR, GR и TI?

Блики можно разделить на две категории: блики, вызывающие инвалидность, и дискомфортные блики. Блики, вызывающие инвалидность, — это снижение видимости из-за рассеянного света в глазу, и их часто можно увидеть в автомобильных фарах. Они не обязательно связаны с физическим дискомфортом, а просто со снижением видимости. Тесты на блики, вызывающие инвалидность, измеряют способность субъекта обнаруживать объекты в присутствии источника бликов. Напротив, дискомфортные блики определяются как раздражающее или болезненное ощущение при воздействии яркого света в поле зрения, но не обязательно ухудшают зрение. Обсуждения бликов в спортивном освещении обычно относятся к дискомфортному типу бликов. В отличие от бликов, вызывающих инвалидность, дискомфортные блики субъективны. Существует множество различных моделей и переменных, используемых для количественной оценки дискомфортных бликов.

Измерение бликов основано на измерении света, поэтому перед тем, как обсуждать блики дальше, важно понять некоторые основы измерения света. Интенсивность света или источника света количественно определяется с помощью освещенности и яркости. Освещенность — это количество света (световой поток), падающего на поверхность или область, в основном, сколько света попадает на область, и она измеряется в люксах (люменах – Что такое Люмены? на квадратный метр). В то время как освещенность количественно определяет свет, падающий на область, яркость, напротив, количественно определяет свет, излучаемый областью. Яркость — это измерение интенсивности света, излучаемого определенной областью в пределах телесного угла (сила света), и она измеряется в канделах на квадратный метр. Ниже мы представляем общие UGR, GR и Ti.

UGR

UGR — это аббревиатура от Unified Glare Rating (унифицированный рейтинг ослепления). Это психологический параметр, который измеряет субъективный дискомфорт, вызванный светом, излучаемым осветительным устройством в визуальной среде для человеческого глаза. Его значение можно рассчитать по унифицированной формуле ослепления, опубликованной Международной комиссией по освещению. Сценарий применения: UGR часто используется для оценки степени дискомфортного ослепления в классах, офисах и других местах.

GR

GR — это аббревиатура от Glare rating, которая представляет собой уровень бликов в освещенном месте и используется для оценки дискомфорта от бликов, вызванного осветительными приборами. UGR фокусируется конкретно на внутреннем освещении, в то время как GR фокусируется в первую очередь на наружном освещении. В спортивном освещении ( Общие требования к освещению спортивных площадок ) блики могут существенно влиять на производительность и комфорт спортсменов, а также на впечатления зрителей. Разумный контроль значения GR имеет решающее значение для обеспечения видимости на площадке и снижения визуального дискомфорта.

Ti

TI, или пороговое приращение, — это метод измерения для описания отключения бликов. Он представляет собой процент контрастности между объектом и его фоном, который нам нужно увеличить, чтобы сохранить визуальное восприятие (т. е. распознавание) объекта при наличии бликов. Другими словами, если бликов нет, нам может потребоваться только более низкий контраст (низкое значение TI), чтобы четко видеть объект; но как только появляется блик, чтобы продолжать четко видеть объект, нам нужно увеличить контрастность между объектом и фоном.

	UGR	GR	Ti
Meaning	Unified Glare Rating	Glare Rating	Threshold Increment
Application	Indoor lighting	Outdoor(sports lighting)	Street lighting
Formula

Как рассчитать UGR, GR и Ti?

UGR

Формула включает в себя яркость фона (LB), яркость светильника (L), телесный угол между источником света и наблюдателем (ω) и индекс положения Гаса (р). Здесь мы можем просто думать о Lb как о непрямом освещении в направлении глаза, которое включает в себя интенсивность освещения стены, потолка, земли и т. д. Вторую половину формулы можно рассматривать как яркость, создаваемую светильником, и она также связана с положением светильника.

Упрощенно, UGR = яркость, создаваемая лампой / непрямое освещение в направлении глаза. В общем, чем больше световой поток лампы, чем ниже высота установки, чем больше угол луча, чем меньше светящаяся поверхность и чем ниже отражательная способность стены/пола в помещении, тем больше бликов она производит. Кроме того, на блики также влияет место установки лампы, заблокирован/рассеян источник света и характеристики распределения света (Типы светораспределения IESNA) лампы.

GR

Рейтинг ослепления (GR) – Эта модель была разработана Международной комиссией по освещению (CIE) для наружного освещения, ссылаясь на документ CIE 112-1994. Рейтинг ослепления рассчитывается на основе освещенности на глазу при наблюдении каждой точки в массиве точек с одной позиции наблюдателя. В следующей формуле Lvl – это освещенность, создаваемая светом, излучаемым лампой, непосредственно попадающим в глаз, а Lve можно понимать как освещенность, создаваемую средой, непосредственно попадающей в глаз, то есть яркость освещенного места.

После упрощения GR = яркость, создаваемая лампой / яркость освещаемого участка. В общем, увеличение высоты установки, использование солнцезащитных козырьков и использование асимметричного распределения света могут эффективно снизить значение GR.

TI

TI — это мера эффекта ослепления инвалидов, описываемая как эквивалентная вуалирующая яркость, вызванная рассеянием света в человеческом глазу ( Что такое Коэффициент освещенности вверх (ULR)? ). Значения TI рассчитываются в соответствии с EN 13201-3 с помощью уравнения для эквивалентной вуалирующей яркости, которая представляет молодого человека. При установлении требований к ограничению TI или при оценке рассчитанных значений TI следует учитывать, что рассеяние в глазу имеет тенденцию к увеличению с возрастом человека. Определение в CIE 150:2017 аналогично. Формула для расчета TI в этих двух документах: TI = 65 Lv /( Lad)0,8, где Lv = вуалирующая яркость и Lad = адаптационная яркость

PS: В этой формуле адаптационная яркость представляет собой сумму вуалирующей яркости от сцены и фоновой яркости. Поэтому она отличается от средней яркости проезжей части.

Основные принципы уменьшения бликов в освещении

Поняв метод расчета бликов, мы, вероятно, имеем определенное понимание того, как уменьшить блики. ZGSM считает, что следует начать с двух аспектов: направления света и установки ламп.

Сначала поговорим о направлении света. Это как лампа у вас дома. Если она плохо спроектирована, свет будет рассеиваться, не только освещая то место, которое вы хотите осветить, но и направляясь туда, куда вы не хотите, например, в глаза. В это время вы почувствуете блики. Чтобы решить эту проблему, дизайнеры или производители ламп усердно работают над лампами, например, добавляя абажуры, отражатели или специальные линзы, что похоже на добавление прицелов к лампам, чтобы они светили только туда, куда им следует идти, а не прямо в глаза.

Затем давайте поговорим об установке ламп. В практических приложениях установка ламп также имеет решающее значение. Представьте, что если вы посмотрите вверх на детской площадке, лампа на высоком столбе и лампа на низком столбе, какая из них с меньшей вероятностью заставит вас почувствовать блики? Конечно, короткая. Поскольку высокая лампа находится далеко от вас, свет становится мягким, когда достигает вас, и нелегко создать блики. Поэтому, вообще говоря, чем выше установлена ​​лампа и чем ближе она к целевой области, тем меньше вероятность того, что люди будут чувствовать себя некомфортно. Однако, если положение лампы нельзя изменить, мы также можем попытаться выровнять центральную точку лампы с местом, близким к месту установки, что также может уменьшить блики. Однако в этот раз возникнет проблема: мы должны уменьшить блики, одновременно обеспечивая достаточное освещение целевой области. Поэтому нам нужно сделать разумный выбор высоты установки и направления освещения. Например, высокая и максимально горизонтальная светящаяся поверхность часто бывает удобной, но стоимость также высока. Решение с низкой высотой установки и большим углом подъема ( Расположение светильники стетодиодного уличного ) светящейся поверхности часто имеет более высокую ослепляемость, но его стоимость ниже. Это требует от светодизайнеров баланса экономичности и комфорта освещения. При проектировании и установке светильников им часто приходится учитывать различные факторы в соответствии с реальной ситуацией, чтобы найти наилучшее решение. Давайте объясним их по одному следующим образом.

GR в спортивном освещении, TI в уличном освещении и как их улучшить?

GR в спортивном освещении

В спортивном освещении блики могут существенно влиять на производительность и комфорт спортсменов, а также на впечатления зрителей. Различные виды спорта и пространства имеют определенные требования к GR, которые необходимо соблюдать для обеспечения оптимальных условий освещения. На многих открытых площадках для соревнований максимальный блик составляет 50, а на тренировочных площадках максимальный блик составляет 55, а высота оценки часто составляет 1,5 метра над землей. При освещении стадиона нам необходимо измерить значение GR в различных точках стадиона. Положение наблюдателя, угол обзора, распределение света светильника и рекомендуемые пороговые значения учитываются в процессе оценки. При моделировании освещения стадиона нам необходимо вставить наблюдателя бликов, чтобы получить значение бликов. На рисунке ниже показаны результаты расчета бликов для футбольного поля размером 105 x 68 метров. В этом моделировании освещения все точки бликов находятся на 50 дюймов ниже расчетной поверхности. В следующем разделе мы обсудим, как уменьшить эти значения.

TI в уличном освещении

TI означает Threshold Increment (приращение порога), мера, используемая в уличном освещении для количественной оценки воздействия бликов на визуальные задачи, такие как вождение. В дорожном освещении полосы движения автотранспортных средств имеют четкие требования к значениям TI. Классы освещения M, которые от M1 до M6, требуют TI 10-20%. Например, TI для систем дорожного освещения M4a составляет менее 15%. Высокие значения TI указывают на более высокие уровни бликов и ухудшение видимости, что может быть опасно для водителей. В новом разделе мы можем найти TI в моделировании дорожного освещения. Некоторые из них могут соответствовать требованиям, а другие — нет. Нам нужно сделать так, чтобы скорректировать их для соответствия соответствующим требованиям, которые мы подробно рассмотрим ниже.

Стандартное распределение света против распределения света с защитным экраном или колпаком

Защита от бликов, также известная как козырьки или щитки, является необходимым аксессуаром для установок наружного освещения. Без мер по защите от бликов, таких как световой экран, свет, излучаемый источником света, может напрямую попадать в глаза людей, вызывая блики. Напротив, добавление светового экрана должно минимизировать блики и световое загрязнение, блокируя попадание прямого света в глаза пешеходов, тем самым улучшая визуальный комфорт и производительность. Ниже мы анализируем две ситуации освещения стадиона без светового экрана и со световым экраном. На левом рисунке мы видим, что ULR ( Что такое URL? ) = 6,5%, и его блики также высоки, достигая максимума 47. После использования светового экрана мы видим, что ULR = 1,0%, и его блики также эффективно контролируются, достигая максимума 44. В то же время мы видим, что первый будет иметь более высокую освещенность, в то время как последний будет иметь более низкую освещенность, в основном потому, что световой экран блокирует часть полезного света.

Стандартное распределение света против асимметричного

Асимметричное распределение света подчеркивает концентрацию света в определенном направлении, не рассеивая его в каком-либо направлении. Этого можно добиться с помощью линз или зеркал. Таким образом, оно минимизирует распределение света в ненужных пространствах и помогает уменьшить световое загрязнение. Лучшими примерами асимметричного освещения являются уличные фонари, освещение стадионов и парковок и т. д. Кроме того, асимметричные спектры обладают большим потенциалом для уменьшения бликов. Рационально проектируя световой угол и распределение интенсивности света источника света, можно значительно уменьшить блики и улучшить качество освещения. Ниже мы сравниваем результаты освещения при использовании симметричного распределения света и асимметричного распределения света при освещении стадиона. На рисунке справа ниже мы видим, что при ULR=0% максимальное значение бликов было снижено до 39. При использовании симметричного распределения света результаты не являются неудовлетворительными. Вы можете обратиться к результатам в предыдущем разделе. Кроме того, использование асимметричного распределения света и козырька также оказывает определенное влияние на световую эффективность ( Что такое световая эффективность? ) лампы. Прежде чем сделать окончательный выбор, нам необходимо всесторонне рассмотреть GR и стоимость.

Правильная высота установки для уменьшения бликов

Высота установки лампы является одним из важных факторов, влияющих на блики. Если высота установки уличного фонаря слишком низкая, свет будет светить прямо в глаз человека, вызывая блики. Напротив, если высота установки высокая, доля света лампы, светящего прямо в глаз, будет уменьшена. Поэтому выбор правильной высоты установки имеет решающее значение для уменьшения бликов. Давайте проанализируем влияние различной высоты установки на Ti дорожного освещения. Высота установки уличного фонаря слева составляет 7 метров, а значение TI достигает 18, но когда мы увеличиваем высоту до 8 метров, значение Ti падает до 14. Если высоту невозможно отрегулировать, мы также можем уменьшить значение Ti, заменив распределение света.

PS: При освещении стадиона мы можем соответствующим образом увеличить высоту установки и уменьшить значение GR.

ZGSM lighting solution

Краткое содержание

Существует множество способов количественной оценки дискомфорта/отключения бликов, например, унифицированный рейтинг бликов (UGR), рейтинг бликов (GR) и пороговое приращение (Ti). Процесс их расчета очень сложен, но благодаря обучению мы примерно знаем, какие факторы оказывают на них наибольшее влияние. Например, кривая распределения света лампы, высота установки лампы и позиционное соотношение между наблюдателем и источником света и т. д. Знание этих факторов может помочь нам улучшить блики в осветительных приложениях. В этой статье основное внимание уделяется методам улучшения GR и Ti, таким как использование солнцезащитного козырька и асимметричного распределения света в освещении стадиона для улучшения значения GR. Увеличение высоты опоры фонаря оказывает более очевидное влияние на улучшение GR на стадионе и TI уличного освещения. Конечно, методы не ограничиваются этим. Матовые линзы, изменение размещения ламп и световой поток ламп также оказывают влияние на блики. Короче говоря, это очень сложно. Как поставщик, мы должны предоставлять решения, которые отвечают соответствующим требованиям. Дальнейшие исследования, возможно, придется передать исследователям, чтобы они копнули глубже. Если вас интересует больше, свяжитесь с ZGSM. Для проектирования уличного освещения или спортивного освещения, пожалуйста, проверьте «“Ключевые факторы, которые следует учитывать при проектировании уличного освещения“ или «Как найти подходящие спортивные осветительные приборы для вашего спортивного комплекса».