Calitatea iluminatului

Calitatea iluminatului

Problematica

- parametri caracteristici ai unei instalatii de iluminat

- performanta vizuala, confort vizual, ambianta vizuala

- parametrii de calitate

- nivelul de iluminare si uniformitatea iluminarii

- evitarea sau limitarea orbirii (distributia luminantelor)

- culoarea aparenta si redarea culorilor

- modelarea

- modele de evaluare a calitatii

Pentru a proiecta o instalatie de iluminat trebuie:

sa stim care sunt standardele de iluminat pe care trebuie sa le asiguram;

sa stim caracteristicile si restrictiile spatiului;

sa oferim o solutie care sa poata fi transpusa in practica intr-un mod optim.

McNair afirma ca 'cheia este sa stii: ce trebuie sa faci, de ce trebuie sa o faci si ce inseamna aceasta'. Trebuie avut in considerare puterea consumata, pretul de cost si aspectul estetic.

Economisirea energiei prin corelare cu lumina naturala si un compromis tehnic sunt considerate in mod uzual. Fluxul luminos necesar, determinat de caracteristicile fotometrice, poate fi obtinut

folosind mai putine sau mai multe lampi de puteri diferite, astfel rezultand un anumit numar de

variante posibile

Aspecte generale

Iluminatul trebuie sa fie dimensionat astfel incat sa creeze o ambianta cat mai placuta pentru munca, asigurand in acelasi timp un consum de energie cat mai rezonabil. Este important ca aspectele vizuale ale unei instalatii de iluminat sa nu fie compromise printr-o simpla reducere a energiei consumate, avand in vedere faptul ca in cele mai multe institutii, costul iluminatului, chiar daca este substantial, nu reprezinta decat o mica parte din costurile totale aferente desfasurarii activitatii umane in spatiul respectiv. Impactul negativ al conditiilor vizuale proaste

asupra costurilor asociate calitatii muncii si productivitatii este de cateva ori mai mare decat cel al iluminatului. Este astfel o eroare sa se economiseasca energia pe seama eficacitatii umane.

Pentru proiectarea unei instalatii de iluminat este necesar sa fie cunoscute standardele in vigoare, caracteristicile si restrictiile spatiului si modalitatea optima de transpunere in practica a proiectului respectiv. Proiectantul (1) alege tipurile cele mai eficiente de lampi si corpuri de iluminat, (2) determina numarul si puterea lampilor, (3) stabileste amplasarea corpurilor de iluminat, avand in vedere configuratia localului, astfel incat sa asigure atat nivelul si

uniformitatea iluminarii cat si nivelul si contrastele de luminanta cerute de norme si (4) selecteaza solutia cea mai ieftina. Sarcina vizuala este foarte diferita in raport cu tipul activitatii desfasurate, de la citirea unei carti la asamblarea unor componente electronice. Caracteristicile sarcinii vizuale determina conditiile cerute unui sistem de iluminat. O proiectare si o executie ingrijite sunt cerinte apriorice pentru un iluminat artificial de buna calitate.

Calitatea iluminatului realizat de o anumita instalatie poate fi descrisa prin urmatorii parametri:

nivelul de iluminare si uniformitatea iluminarii

evitarea sau limitarea orbirii (distributia luminantei)

culoarea aparenta si redarea culorilor

modelarea.

Factorii calitativi ai iluminatului au ponderi diferentiate in functie de destinatia si arhitectura unei incaperi. Accentul poate sa cada pe:

performanta vizuala, prin alegerea corespunzatoare a nivelului de iluminare si limitarea orbirii

confortul vizual, prin redarea culorilor si distributia luminanteiambianta vizuala, prin selectarea culorii luminii, directiei luminii si modelare.

Modelarea. Aspectul unui spatiu interior este imbunatatit daca elementele de structura,dotarile si persoanele din incinta sunt iluminate astfel incat formele sunt evidentiate in mod clar si placut iar umbrele sunt formate fara sa creeze confuzii in perceptia vizuala. Ceea ce se obtine printr-o lumina orientata intr-o anumita directie mai mult decat in alta. Termenul modelare descrie modalitatea prin care lumina dezvaluie formele obiectelor tridimensionale.

Modelarea unui interior este cuprinsa intr-o scara de evaluare larga, de la redusa pana la puternica. Intensitatea modelarii depinde de tipul cladirii si activitatile desfasurate in interior.

Cand lumina vine dinspre mai multe directii si este difuza, modelarea rezulta slaba si interiorul apare neinteresant datorita lipsei contrastelor de luminanta. Pe de alta parte, o componenta directionala puternica produce o modelare prea intensa si umbrele pot fi deranjante. Totusi, umbrele intentionat-pronuntate prin folosirea unor surse de lumina de mici dimensiuni (lampi spot) conduc la efecte dramatice interesante. Magazinele, incaperile de arta si alte spatii de prezentare vor fi iluminate astfel incat sa se obtina diferite grade de modelare a umbrelor corespunzatoare diferitelor exponate. Ferestrele sau corpurile de iluminat de mari dimensiuni pot sa produca o modelare de calitate fara umbre intense; modelarea este insa diminuata daca dimensiunile sursei de lumina sunt prea mari in raport cu distanta pana la obiectul iluminat (cum ar fi cazul unui iluminat indirect). Umbrele profunde ce provoaca contraste de luminanta nedorite pot fi atenuate prin amplasarea unor surse de lumina suplimentare. De asemenea, suprafetele mate cu reflexivitate ridicata din incapere pot deveni surse secundare de lumina care contribuie la reducerea umbrelor prin reflexia difuza a luminii catre spatiile umbrite. Umbre cu contururi moi sunt obtinute de la surse de lumina de suprafata mare, cum sunt corpurile de iluminat cu lampi fluorescente sau folosind un sistem de iluminat indirect. In unele cazuri particulare, cand se cer evidentiate forme sau texturi deosebite, solutia optima se va stabili pe baza unor experimente. In situatiile in care lumina ajunge pe suprafata obiectului vizat din alte directii decat cea verticala se pot avea in vedere urmatoarele recomandari pentru a se obtine o modelare corespunzatoare a obiectului.

Raportul vector iluminare/iluminare scalara (sferica) determina relatia intre iluminarea obtinuta dintr-o directie data si iluminarea difuza. Un raport de 1,2 . 1,8 va asigura conditii satisfacatoare pentru perceptia figurii umane intr-un sistem de iluminat general.

Gradul de iluminare al unor exponate (display) reprezinta raportul intre iluminarea locala, in planul in care este asezat obiectul expus si iluminarea orizontala medie a incaperii. Valorile sunt cuprinse intre 5/1 pentru efecte subtile, abia sesizabile si 50/1 pentru efecte intense, dramatice.

Raportul intre componentele orizontala/verticala ale iluminarii medii a obiectului iluminat de aproximativ 3/1 . 4/1 permite perceptia optima tridimensionala.

Iluminarea scalara medie de cel putin 40% din cea orizontala evidentiaza satisfacator formele.

Raportul iluminare cilindrica/iluminare orizontala ce asigura o modelare acceptabila este

cuprins in limitele 0,3 . 3.

Recomandari privind evaluarea calitatii iluminatului

Criterii individuale de evaluare. O instalatie de iluminat de buna calitate este eficienta din punct de vedere energetic daca permite un nivel inalt de performanta vizuala fara disconfort.

Calitatea iluminatului nu este direct masurabila dar este o stare creata prin relatia dintre mediu si persoane. Un iluminat de buna calitate exista atunci cand: (1) sunt create conditii vizuale bune, sustine realizarea sarcinii sau determina comportamente corespunzatoare mediului si stari psihice corespunzatoare situatiilor, (3) determina interactiunile si comunicarea dorita si contribuie la estetica spatiului.

Stabilirea calitatii iluminatului trebuie facuta prin masurarea efectului asupra persoanelor, luand in considerare toate caracteristicile incaperilor si a persoanelor ce utilizeaza spatiul. S-au facut mai multe studii care au incercat sa gaseasca metode pentru evaluarea calitatii unui sistem de iluminat. In urma acestor studii, au rezultat anumite criterii care trebuie indeplinite pentru a obtine o calitate buna a iluminatului. Exista criterii subiective, rezultate in urma sondajelor de opinie privind efectul pe care-l are iluminatul asupra persoanelor ce folosesc spatiul iluminat.

Pentru a considera un iluminat de buna calitate trebuie ca minimum 70% din intervievati sa fie de acord ca iluminatul este confortabil. Un alt criteriu asociat cu o iluminare de buna calitate este ca 95% din ocupanti sa poata citi un scris de dimensiunea de 6 puncte.

Iluminarea medie pe birouri se calculeaza in urma masuratorilor in 6 puncte de lucru, a 10 birouri in fiecare oficiu, in timp ce personalul este asezat la birou.

Uniformitatea iluminarii intre birouri se calculeaza ca raport minim-mediu al iluminarii stabilit prin 6 masuratori in aria de lucru a fiecarui birou. Acesta trebuie sa fie cel putin 0,8. Uniformitatea iluminarii pe suprafata unui birou este raportul iluminarii minime si medii calculate prin 6 masuratori ale iluminarilor pe fiecare birou si trebuie sa fie mai mare de 0,7.

Acest criteriu este bazat pe un studiu facut de Boyce&Slater (1990), care au gasit ca uniformitatea iluminarii pe suprafata biroului nu are efect asupra realizarii sarcinilor si acceptarea conditiilor de uniformitate depinde de sarcina.

Prezenta reflexiei de voal in aria de lucru a biroului este determinata prin plasarea unei hartii laminate in aria de lucru cu persoana aflandu-se la masa si observand daca exista reflexii. La nici un birou testat nu trebuie sa existe o reflexie voalata evidenta, care reprezinta o cauza a disconfortului vizual (Bjorset&Frederiksen 1979). Referitor la prezenta reflexiei voalate pe monitoarele caculatoarelor, nici unul din monitoarele observate nu trebuie sa aiba reflexie voalata evidenta, acestea fiind o cauza a disconfortului vizual.

Raportul luminantei intre locul indeplinirii sarcinilor si mediul inconjurator se calculeaza prin masuratori pe fiecare birou testat, folosind un luminantmetru (sau un luxmetru echipat cu un tub cilindric negru). Acest raport al luminantei sarcina-mediu trebuie sa nu fie mai mare de 3/1 sau mai mic de 1/3. Criteriul privind raportul luminantei intre sarcina si podea este ca acesta sa nu fie mai mare de 10/1 sau mai mic de 1/10. Un alt criteriu privind luminanta este stabilit dupa un studiu facut de van Ooyen, van de Weijgert si Begemann (1987) care au raportat ca luminanta la nivelul peretelui si a planului de lucru depinde de tipul sarcinii indeplinite. Raportul luminanta

sarcinii / luminanta planului de lucru / luminanta peretelui ar trebui sa fie de 10:4:3. Aceste valori au fost obtinute pentru birouri inchise cu o iluminare orizontala de 750 lx.

Interpretarea culorii lampilor se obtine prin citirea codului tiparit pe lampa. Nici o lampa folosita nu trebuie sa aiba indicele de redare a culorii - IRC - mai mic de 70. Cand o culoare este moderat importanta CIBSE recomanda ca IRC sa fie in gama 60-80 (CIBSE 1994).

Criteriul adoptat privind gradul de disconfort a orbirii estimat prin simpla identificare a tipului corpului de iluminat din cataloage este ca nici un corp de iluminat utilizat in birouri sa nu aiba un VCP (Probabilitatea Confortului Vizual) mai mic de 70% (IESNA 1993).

La proiectarea instalatiilor de iluminat, accentul se pune pe exprimarea nivelelor de iluminare. In plus, este posibil sa se calculeze marimile specifice ce caracterizeaza calitatea iluminatului.

Sisteme globale de evaluare a calitatii iluminatului. Performanta Vizuala Relativa (RPV) si Iluminarea Sferica Echivalenta (ESI) masoara abilitatea unei persoanei de a-si indeplini sarcinile vizuale in conditii de iluminat specifice, din perspectiva vizibilitatii si performantei vizuale. Pe de alta parte Probabilitatea Confortului Vizual (VCP) este strans legata de confortul vizual, analizat prin prezenta sau absenta disconfortului dat de orbire. Aceste marimi de calitate vizuala au aplicatii in proiectarea iluminatului si sunt intalnite in multe programe de calculator pentru analiza iluminatului.

Valorile ESI, RVP si VCP sunt influentate si de alti factori in afara de cei fotometrici: tipul sarcinii vizuale, varsta observatorului, unghiul sub care este vazuta sarcina si alte caracteristici ale sistemului de iluminat. Pentru o incapere data si un sistem de iluminat dat, calcularea valorilor ESI si RVP va avea rezultate diferite in functie de caracteristicile sarcinii vizuale

Iluminarea Sferica Echivalenta (ESI) este iluminarea creata de o sfera uniform stralucitoare ce permite aceeasi vizibilitate ca si cea a sistemulului de iluminat luat in considerare. Calitatea si efectul luminii sferei sunt considerate ca standard de referinta pentru compararea vizibilitatii sarcinii. ESI caracterizeaza vizibilitatea sarcinii prin luarea in considerare a caracteristicilor sistemului de iluminat, a reflexiilor si contrastului sarcinii vizuale si a geometriei exacte a iluminatului relativ la sarcina si la observator. Metoda ESI a fost introdusa ca o metoda numerica

pentru evaluarea efectului reflexiilor de voal asupra vizibilitatii sarcinii. Ea a fost prima analiza ce a permis specialistilor in iluminat sa stabileasca modul in care un sistem de iluminat afecteaza contrastul si ca urmare, vizibilitatea sarcinii. Aceasta metoda egaleaza vizibilitatea unei sarcini vazute in conditiile unui iluminat de referinta (sfera fotometrica) cu vizibilitatea aceleasi sarcini vazuta in mediul luminos real. In anii '70, nivelele de iluminare recomandate erau exprimate in

ESI pentru sarcini cu sensibilitate la reflexia de voal. IESNA nu mai utilizeaza ESI pentru iluminarile recomandate. Dar atentioneaza proiectantul de sensibilitatea sarcinii la reflexia de voal. In cazul in care se folosesc metodele ESI in proiectare sau ca tehnica de comparare a sistemelor de iluminat, proiectantul este raspunzator pentru selectarea unui criteriu ESI corespunzator. Calculul ESI se face relativ usor folosind programe software existente pe piata.

Performanta Vizuala Relativa (RVP) este o alternativa a ESI, ca o masura a vizibilitatii sarcinii vizuale. RVP stabileste vizibilitatea sarcinii sub conditii exacte ale iluminatului si observare. Spre deosebire de ESI, RVP exprima rezultatele in termeni de performanta vizuala in loc de iluminare echivalenta. RVP reprezinta procentajul in care un obiect este vazut corespunzator, depinzand de varsta observatorului, de sistemul de iluminat si de natura sarcinii vizuale. RVP este o marime precisa de calcul in evaluarea capacitatii sistemului de iluminat de

interpretare a contrastelor. Determinandu-se in procente, RVP este mult mai bine perceput de utilizatori. RVP nu poate fi folosit la compararea a doua sisteme de iluminat privind iluminarea necesara pentru performante egale, spre deosebire de ESI. RVP poate fi masurat utilizand un instrument specializat ce combina o camera video calibrata, un luxmetru, un calculator si un software specific. Este posibil sa se evalueze RVP la o instalatie de iluminat existenta. Aceasta metoda a fost propusa la sfarsitul anilor '70 de Blackwell. Valorile lui RVP produse printr-o schimbare a nivelului iluminarii de referinta sunt in stransa relatie cu costul aplicatiilor de iluminat.

Probabilitatea Confortului Vizual (VCP) reprezinta procentul populatiei ce considera sistemul de iluminat vizual confortabil si fara disconfort prin orbire. Prezenta si absenta orbirii trebuie luata in considerare la calcularea lui VCP. Disconfortul prin orbire apare cand luminanta este prea mare in campul vizual. De obicei este rezultatul alegerii nepotrivite a corpurilor de iluminat si a stralucirii excesive a suprafetelor. Disconfortul prin orbire poate fi determinat de ferestre sau de orice suprafata din campul vizual, dar in general este limitat de lumina directa data de corpurile de iluminat. Disconfortul prin orbire nu afecteaza neaparat performanta vizuala.

Comitetul IESNA a stabilit ca orbirea directa poate sa nu fie o problema daca sunt satisfacute urmatoarele conditii: (1) VCP 70; (2) raportul maxim-mediu a luminantei corpurilor de iluminat sa nu depaseasca 5:1 (preferabil 3:1); (3) luminanta corpurilor de iluminat sa nu

depaseasca valorile:

Unghiul (fata de verticala) 45 55 65 75 85

Luminanta maxima (cd/m2) 7709 5499 3855 2570 1696

VCP este metoda curenta acceptata de IESNA pentru evaluarea orbirii directe intr-o incapere. Exista doua metode de obtinere a valorii VCP: (1) calcul punct cu punct si (2) utilizarea tabelelor date de producatori. Metoda cea mai performanta pentru stabilirea informatiei in confortul vizual este de a analiza conditiile existente in mediul luminos si de a determina valorile VCP in locuri specifice din spatiu. Exista programe de calcul care evalueaza valorile VCP in mediul luminos pentru un plan special a sistemului de iluminat

Managementul Instalatiilor Electrice la Consumatori

CALITATEA SISTEMELOR DE ILUMINAT

Sarcina vizuala este foarte diferita in raport cu tipul activitatii desfasurate, de la citirea unei carti la asamblarea unor componente electronice. Caracteristicile sarcinii vizuale determina conditiile cerute unui sistem de iluminat. O proiectare si o executie ingrijite sunt cerinte apriorice pentru un iluminat artificial de buna calitate.

Criteriile principale in proiectarea iluminatului pentru o aplicatie data sunt: - vizibilitatea (functia vizuala); - satisfactia vizuala (functia ambientala); - costurile de instalare si functionare; - integrarea in arhitectura cladirii/spatiului interior; - intretinerea instalatiei; - eficienta energetica.

11.1 Vizibilitate si performanta vizuala

Performanta unei anumite persoane fata de o sarcina data este determinata in mod esential atat de abilitatea cat si de atitudinea sa fata de indeplinirea sarcinii respective. Iluminatul, alaturi de alti factori fizici ai ambientului, poate potenta aceasta performanta. Performanta vizuala este termenul ce evalueaza informatia procesata de sistemul vizual, masurata prin viteza si acuratetea cu care o sarcina vizuala (parte componenta a unei sarcini complexe) este indeplinita.

Vizibilitatea unei sarcini vizuale este in general determinata prin vizibilitatea celui mai dificil element care trebuie detectat sau recunoscut, numit detaliu critic. Vizibilitatea unui detaliudepinde de mai multi factori, printre care: dimensiunea unghiulara a detaliului (unghiul sub care este vazut detaliul de catre ochi, dependent de dimensiunea detaliului si distanta pana la ochi), luminanta si culoarea detaliului, contrastul intre luminantele si culorile detaliului si fondului, timpul disponibil pentru observare, forma detaliului, similitudinea in forma si textura intre

detaliu si alte elemente din imediata vecinatate, pozitia detaliului in campul vizual.

11.2 Parametrii de calitate

Calitatea iluminatului realizat de o anumita instalatie poate fi descrisa prin urmatorii parametri:

Proiectarea iluminatului

Ambianta vizuala

Mentenanta instalatiei

Costuri

Eficienta energetica

Integrarea arhitecturala

Functiavizuala

Factorii calitativi ai iluminatului au ponderi diferentiate in functie de destinatia si arhitectura unei incaperi. Accentul poate sa cada pe: - performanta vizuala, prin alegerea corespunzatoare a nivelului de iluminare si limitarea orbirii; - confortul vizual, prin redarea culorilor si distributia luminantei; - ambianta vizuala, prin selectarea culorii luminii, directiei luminii si modelare

Calitatea iluminatului

Nivelul iluminarii

Limitarea orbirii

Distributia armonioasa a stralucirii

Redarea culorilor

Culoarea luminii

Directia luminii

Modelarea

Iluminarea

Cantitatea de lumina necesara intr-o situatie data este exprimata prin termenul de iluminare E. In cazul unei suprafete mate (sarcina vizuala si suprafetele invecinate), factorul de reflexie si iluminarea suprafetei determina luminanta acesteia L=Er/. Luminanta, ca factor ce influenteaza vizibilitatea, poate fi substituita prin iluminarea si reflectanta respectivelor suprafete mate. Reflectanta este o proprietate intrinseca a materialelor componente, nefiind afectata de iluminat, astfel ca iluminarea E ramane ca o caracteristica a sistemului de iluminat ce afecteaza

vizibilitatea. In acelasi timp insa, o alta caracteristica reprezentata prin contrastul de luminanta intre detaliul sarcinii vizuale si suprafetele invecinate ce formeaza fondul nu este afectata de iluminare, ci de factorii de reflexie ai detaliului si fondului rdetaliu/rfond .

Numeroase investigatii au fost desfasurate pentru a determina preferinta utilizatorilor privind iluminarea orizontala in spatii interioare cu diferite valori ale reflectantelor suprafetelor inconjuratoare. Satisfactia vizuala optima se obtine la valori de aproximativ 2000 lx, dar nu exista un nivel de iluminare la care toti observatorii sa fie satisfacuti. Considerente energetice si de cost au condus spre stabilirea unui domeniu al iluminarilor recomandate pentru activitati uzuale intre 1000 si 2000 lx. Perceptia satisfacatoare a trasaturilor fetei umane in spatii interioare se obtine la o luminanta de 10-20 cd/m2, ceea ce corespunde unei iluminari verticale de cel putin 100 lx, respectiv orizontale de 200 lx. De aceea, valoarea minima a iluminarii pentru activitati desfasurate in incaperi in conditii normale de activitate continua este de 200 lx, indiferent de cerintele sarcinii vizuale. Limita inferioara a luminantei necesare pentru distingerea trasaturile fetei umane este de 1 cd/m2. Aceasta echivaleaza cu o iluminare orizontala de aproximativ 20 lx in conditii normale de iluminat, considerata valoare minima a iluminarii pentru spatii interioare

in care nu se lucreaza.

Normativele internationale stabilesc urmatoarea scara de valori ale iluminarilor (cu un factor de multiplicare de aproximativ 1,5): 20-30-50-75-100-150-200-300-500-750-1000-1500- 2000-lx.

CIE recomanda nivelurile de iluminare pentru diferite domenii de activitate desfasurate in mod curent in spatiile interioare in conditii vizuale normale. Ele au fost determinate de cerintele sarcinii vizuale cu diferite grade de dificultate, satisfacerea vizuala a utilizatorilor, experienta practica si necesitatea utilizarii eficiente a energiei. Iluminarea poate fi marita cu o treapta daca: - sarcina vizuala prezinta reflectanta si/sau contraste cu valori neobisnuit de mici; - refacerea erorilor (rebuturilor) este costisitoare; - acuratetea sau productivitatea ridicata a muncii este de mare importanta; - capacitatea vizuala a utilizatorului este sub cea normala. In mod contrar,

iluminarea poate fi micsorata cu o treapta daca: - sarcina vizuala prezinta reflectanta si/sau

contraste cu valori neobisnuit de mari; - viteza si/sau acuratetea muncii nu este importanta; - activitatea este desfasurata doar ocazional. Plecand de la aceste recomandari, reglementari specifice normeaza nivelurile de iluminare pentru diferitele tipuri ale activitatilor vizuale.

Iluminarea este definita si masurata ca iluminare intr-un plan, scalara (sferica), cilindrica si vectoriala.

Iluminarea intr-un plan - orizontal, vertical sau inclinat - este marimea cea mai des folosita. Planul in care este situata sarcina vizuala se numeste "plan de referinta". In spatiile industriale, iluminarea recomandata se refera la suprafata asa numitului 'plan de lucru', un plan orizontal situat la inaltimea de 0,85 m deasupra pardoselii, considerata inaltimea medie pentru o activitate vizuala corespunzatoare pozitiei de lucru 'in picioare'. Desigur, in situatii concrete pot fi definite si alte suprafete de referinta. In spatii interioare cu alte destinatii, de exemplu pentru

circulatie sau pentru expozitii, suprafata de referinta poate fi pardoseala, peretii sau orice plan relevant din incapere.

Iluminarea scalara (sferica) intr-un punct este iluminarea medie pe suprafata unei sfere foarte mici aflata in acel punct. Fiind o marime independenta de directia de incidenta a luminii, este utila pentru analiza iluminatului in incaperile in care activitatea nu se desfasoara intr-un plan anumit, bine precizat (de exemplu holurile hoteliere).

Iluminarea cilindrica intr-un punct este iluminarea medie pe suprafata laterala a unui cilindru foarte mic aflat in acel punct, axa cilindrului fiind verticala. Astfel, iluminarea cilindrica este media iluminarilor verticale in toate directiile din jurul acelui punct.

Vectorul iluminare se defineste in raport cu un disc foarte mic, amplasat in punctul analizat. Pe axa normala a discului se orienteaza catre fetele acestuia doi vectori ale caror module sunt egale cu valorile iluminarilor pe fetele respective. Vectorul iluminare are modulul egal cu maximul diferentei dintre cele doua iluminari, determinate pentru diferite orientari date discului.

Directia vectorului este de la fata cu iluminare mai mare catre fata cu iluminare mai mica. Astfel,

vectorul iluminare este corelat cu directia principala a luminii intr-un punct din spatiu, punand in

evidenta directionalitatea luminii.

Distributia iluminarii produse de instalatia de iluminat pe suprafata de referinta nu este uniforma in spatiu, fiind cuprinsa intre un minim - iluminarea minima Emin si un maxim - iluminarea maxima Emax. Se defineste iluminarea medie Emed ca medie a iluminarilor obtinute pe intreaga suprafata de referinta. Masura uniformitatii iluminarii in spatiu este data de factorul de uniformitate CU=Emin/Emed. Pentru un sistem de iluminat general, valoarea acestui factor de uniformitate pe intregul plan util trebuie sa fie mai mare de 0,8. Se utilizeaza, de asemenea, atat raportul dintre iluminarea minima si iluminarea maxima, care se recomanda sa fie mai mare de

0,65 pentru suprafata de lucru pe care se afla sarcina vizuala cat si inversul unuia sau altuia dintre aceste rapoarte.

Pentru ca o instalatie de iluminat sa corespunda cerintelor de uniformitate, este necesar sa

fie indeplinite urmatoarele doua conditii: (a) raportul iluminarilor medii pe intreaga suprafata a planului de lucru si pe suprafata sarcinii vizuale Emed plan lucru / Emed sarcina vizuala 1/3; (b) raportul intre iluminarile medii ale unor incaperi invecinate Emed 1 / Emed 2

Iluminarea medie pe suprafata de referinta asigurata de o instalatie de iluminat interior nu este uniforma nici in timp. Incepand din primul moment al punerii in functiune a instalatiei, iluminarea va scadea continuu datorita imbatranirii lampilor (si deteriorarii unora dintre ele), a depunerilor de praf si murdarie pe suprafetele lampilor, corpurilor de iluminat, peretilor si tavanului incaperii si a deprecierii calitatilor reflectante ale suprafetelor incaperii. Un program de intretinere a instalatiei de iluminat - numit si program de mentenanta - va asigura o mentinere in

limite rezonabile a iluminarii medii. Uniformitatea in timp a iluminarii medii se defineste prin urmatorii termeni: (a) iluminarea initiala corespunde momentului punerii in functiune a unei instalatii noi, cu suprafetele incaperii curate (t=0); (b) iluminarea de serviciu este media in timp a iluminarii in cursul unui ciclu al programului de mentenanta (acest termen este rezultatul unei duble medieri a iluminarii, in spatiu si in timp); (c) iluminarea de intretinere este valoarea minima la care scade iluminarea in momentul efectuarii lucrarilor de intretinere programate, de inlocuire a lampilor defecte sau imbatranite si/sau de curatire a corpurilor de iluminat si a

suprafetelor incaperii. Reglementarile CIE recomanda normarea iluminarii de intretinere pentru dimensionarea unei instalatii de iluminat, dar unele tari (Germania) normeaza iluminarea de serviciu; pentru acestea, este de dorit ca programul de intretinere sa fie astfel conceput incat iluminarea de intretinere sa nu scada sub 0,8 din iluminarea de serviciu.

Nivelul de iluminare recomandat si caracterul dinamic al recomandarilor -

Tendintele proiectarii sistemelor de iluminat sunt foarte dinamice. Nivelul de iluminare recomandat reprezinta doar unul dintre parametrii ce trebuie luati in considerare la proiectarea sistemelor de iluminat, dar el este intotdeauna determinant pentru un sistem. Un studiu de comparatie international arata ca nu exista un consens in definirea "nivelului de iluminare corect".

Incepand cu anul 1930, nivelul de iluminare a cunoscut o schimbare rapida in majoritatea tarilor. In prima faza a crescut, dupa care a scazut din nou, variatia nivelului de iluminare de la o tara la alta fiind foarte mare. Nivelurile de iluminare recomandate necesare desfasurarii activitatilor din birouri prezinta variatii de 10-15 ori in cele 20 tari. In plus exista variatii de 6-10 ori pentru scoli, de 15- 20 ori pentru magazine si de 25-40 ori pentru fabrici. Printre activitatile pentru care nivelurile de iluminare prezinta variatii extreme sunt citirea (75-1000 lx), proiectarea detaliilor (200-3000 lx), testarea si asamblarea componentelor electronice (200-5000 lx), tricotarea si brodarea de mare finete (50-2000 lx). variatii mari ale iluminarii se inregistreaza si in saloanele din spitale (30-300 lx).

Cele mai inalte niveluri de iluminare pentru diferitele sarcini si tipuri de cladiri apar in Belgia, Brazilia si Japonia, iar cele mai scazute niveluri de iluminare sunt Australia, China, Mexic, fosta Uniune Sovietica si Suedia. America de Nord are niveluri de iluminare recomandate medii.

Incepand cu anii '30 pana in anii '70, a avut loc o crestere continua a nivelurilor de iluminare, aproape fara exceptie. Printre cele mai interesante cazuri este cel din Marea Britanie, unde nivelul de iluminare a crescut de la aproximativ 100 lx in 1936 la aproximativ 500 lx in 1972. In fostele tari ale Uniunii Sovietice, iluminarea recomandata pentru birouri a fost de 25 lx in 1930 si a crescut la 300 lx in 1979. In America de Nord, recomandarile in cazul iluminarii tablei de scris sau plansetei de desen au crescut de la ~150 lx in 1938 la 1400 lx in 1972. Nivelurile de iluminare erau chiar mai scazute inainte de 1930, de exemplu, in 1915 erau necesari 35 lx pentru proiectarea detaliilor.

Incepand cu anii '70, tendintele si-au schimbat directia de orientare. In Finlanda, nivelul de iluminare general in birouri a scazut de la 450 lx in 1974 la 225 lx in 1985. Recomandarile olandeze necesare citirii au scazut de la 750 lx in 1970 la 400 lx in 1991. Cea mai drastica reducere s-a inregistrat in America de Nord unde nivelurile de iluminare recomandate pentru sarcini VDT au scazut de la 1500 lx in 1972 la 300 lx in 1993. De asemenea, in Australia s-au inregistrat scaderi ale nivelurilor de iluminat pentru VDT de la 600 lx in 1976 la 160 lx in 1990.

Chiar si in cazul proiectarii de detaliu si a citirii pe tabla de scris au aparut reduceri ale nivelurilor de iluminare de 50% sau chiar mai mult. Asemenea schimbari pot fi partial explicate prin schimbarea conceptiei de proiectare a

sistemelor de iluminat. In 1970, o singura valoare a fost recomandata pentru citire si pentru iluminatul general, in timp ce in 1993, recomandarile iluminarii birourilor de lucru si a citirii se tratau separat. Diferenta intre cei 1000 lx recomandati in 1970 (incluzand si citirea) si 500 lx recomandati in 1992 este totusi destul de mare.

Caracterul dinamic al nivelurilor de iluminare recomandate este rezultatul mai multor factori, incluzand opiniile ce privesc cantitatea de lumina necesara pentru realizarea sarcinii dorite. In desemnarea si aplicarea nivelului de iluminare se impleteste proiectarea iluminatului cu analiza energetica. Nivelul de iluminare este doar unul dintre parametrii relevanti ce descriu sistemul de iluminat si performanta acestuia. In ambele cazuri insa, nivelul de iluminare are o functie importanta in procesul de cuantificare a rezultatelor din punct de vedere al iluminatului si

al energiei. Standardele pentru iluminare pot fi utilizate pentru incurajarea economisirii energiei

electrice, cum este cazul Austriei, Germaniei, Elvetiei, Olandei si Rusiei, tari in care se utilizeaza la maximum lumina naturala. Masuratorile nivelurilor de iluminare existente, urmate de ajustarile nivelurilor de iluminare actuale pentru a respecta recomandarile, vor duce la semnificative economii de energie electrica. Acest fapt este evidentiat intr-un studiu efectuat de Departamentul Energiei din SUA; din cele 86.000 de lampi fluorescente incluse in studiu, 32.000 (62%) au putut fi eliminate fara ca nivelul de iluminare sa scada sub 500 lx. Un alt studiu realizat

de Asociatia Franceza de Iluminat a ilustrat ca imbunatatirea nivelurilor de iluminare aflate sub standard nu a condus neaparat la cresterea consumului de energie electrica. Studiul francez a avut in vedere reproiectarea corpurilor de iluminat folosite in scoli pentru a realiza o crestere a eficientei energetice si respectarea standardelor existente cu privire la nivelul de iluminare pentru pupitrele de lucru, pereti si tabla de scris.

Caracterul schimbator al unor anumitor activitati sugereaza o potentiala legatura intre iluminare si consumul de energie. O ilustrare exacta o reprezinta cresterea impetuoasa a utilizarii calculatoarelor si VDT-urilor la locurile de munca. VDT-urile inlocuiesc plansetele si multe alte= lucruri asociate cu citirea si scrierea. Aceste sarcini necesita mai putina iluminare daca sunt realizate pe calculator decat pe hartie.

In mod traditional, in standarde si in modul de interpretare al standardelor de catre proiectanti se introduce o depreciere a fluxului luminos prezumata la valori de ordinul a 20-30%.

Insa, noile surse de lumina cum sunt lampile fluorescente trifosfor de 26 mm (T8) si cele de 16 mm (T5) prezinta deprecieri minimale. Aceste tehnologii actuale reduc necesitatea ca standardele

de iluminare sa reglementeze scaderea in timp a iluminarii si au ca rezultat micsorarea densitatii de putere fara compromiterea nivelului de iluminare.

Specificarea nivelului de iluminare in proiectarea unui sistem de iluminat nu inseamna totul. Calitatea iluminatului depinde de multi alti factori, incluzand orientarea spatiala (iluminarea orizontala sau verticala), caracterul fotopic/scotopic, orbirea, contrastul, redarea culorilor, temperatura de culoare si efectul de palpaire. Toti acesti factori complica problema definirii parametrilor principali ai serviciului iluminatului (atat in termeni de consum de energie cat si in ceea ce priveste calitatea iluminatului). Recent, exista o tendinta de formulare intr-o maniera mai sofisticata si, uneori, mai flexibila a iluminarii si a recomandarilor de proiectare asociate. In multe tari din Europa, incepand cu anii '60, s-au luat in considerare criteriul orbirii si recomandarile privind redarea culorilor. In alte tari, de exemplu in Japonia, criteriul orbirii in vederea proiectarii unui sistem de iluminat pentru birouri a fost introdus doar recent. Nu exista, insa, un consens international in ce priveste stabilirea nivelului de iluminare optim pentru o

sarcina specifica si pentru un tip anume de cladire - variatii exista chiar si la nivelul aceleasi tari pe parcursul anilor. Nivelurile de iluminare recomandate in diferite tari tind sa convearga la niveluri mult mai scazute decat cele din anii anteriori. Cu certitudine, in viitor se va realiza o integrare complexa a consideratiilor energetice si ne-energetice in proiectarea sistemelor de iluminat. Desi reprezinta o evaluare convenabila a serviciului energetic al iluminatului, "lux"-ul este doar un indicator aproximativ si incomplet. Aceasta tendinta va duce la cresterea eficientei sistemelor de iluminat.

Influenta nivelului de iluminare asupra performantei vizuale - dupa [5]. Este necesara delimitarea a doi termeni - performanta sarcinii si performanta vizuala. Performanta sarcinii reprezinta indeplinirea unei activitati in ansamblul ei; performanta vizuala reprezinta indeplinirea aspectelor particulare ale activitatii, ce tin de componenta vizuala a acesteia. Cunoasterea performantei sarcinii este necesara pentru stabilirea raportului cost-beneficiu, comparand costurile determinate de asigurarea instalatiei de iluminat cu beneficiile rezultate in urma indeplinirii activitatii in conditii cat mai bune. Performanta vizuala este componenta pe caremodificarea conditiilor de iluminat o afecteaza direct. Cuantificarea relatiei dintre conditiile de iluminat si performanta sarcinii nu este adecvata, deoarece realitatea arata ca o instalatie oarecare asigura iluminarea unor sarcini diferite desfasurate in spatiul respectiv. In plus, caracteristicile vizuale ale sarcinii se schimba de-a lungul duratei de viata a instalatiei de iluminat. Pentru a aprecia acest fapt este de ajuns sa se aiba in vedere modul in care s-a schimbat natura activitatii

desfasurate intr-un birou in cursul ultimei decade de timp. Aceasta variatie inerenta a cerintelor vizuale in multe locuri de munca face nerealista ideea specificarii exacte a caracteristicilor iluminatului pe baza optimizarii performantei sarcinii si, implicit, a performantei vizuale.

Modelele performantei vizuale dezvaluie efectele pe care le are iluminatul asupra componentei

vizuale a performantei sarcinilor. Recomandarile privind nivelurile de iluminare se bazeaza pe realizarea unui nivel minim al performantei vizuale. Aceste recomandari sunt justificate prin afirmatia ca functia iluminatului este sa faca lucrurile vizibile, nu sa maximizeze performanta sarcinii. Maximizarea performantei sarcinii este o datorie a managementului.

Marimea literelor Contrast Iluminare (lx) Iluminare recomandata

Avand in vedere ca cele mai multe materiale sunt scrise in marimea de 10 puncte sau mai mari, intr-un contrast mai puternic si pe hartie alba, datele de mai sus sugereaza dificultatea justificarii oricarei iluminari peste 100 lx pe baza performantei vizuale.

Baza reala a recomandarilor nivelurilor de iluminare. Un inginer care ar proiecta intr-un birou o instalatie de iluminat care produce numai 100 lx poate fi considerat indraznet.

Numeroase studii au aratat ca o iluminare de 100 lx produce o ambianta intunecata, neconfortabila si, prin urmare, inacceptabila. In 1917, o asemenea iluminare ar fi fost considerata excesiva. Douazeci de ani mai tarziu, iluminarea medie recomandata pentru birouri a fost de 1000 lx, ajungand azi la 500 lx. Intrebarea este de ce cerintele niveluri lor de iluminare recomandate pentru desfasurarea activitatii in birouri se modifica asa de mult de-a lungul anilor.

Un posibil raspuns este dat de schimbarea capacitatii performantei vizuale a oamenilor in ultimul secol, dar acesta pare nepotrivit avand in vedere ca sistemul vizual uman s-a dezvoltat pe o perioada mult mai lunga de timp. Introducerea in birouri a tehnologiilor moderne a dus la cresterea calitatii materialelor tiparite. Copiile la indigou sunt acum foarte rar folosite. Cel mai potrivit raspuns ar fi ca recomandarile iluminarii sunt determinate atat pe baza performantei vizuale, cat si a altor factori de natura practica si politica. Factorii practici sunt legati de tehnologie. Nu are rost sa se recomande niveluri de iluminare ce nu pot fi realizate imediat si in conditii economice in cladirile existente si cu tehnologiile actuale. Factorii politici sunt de natura financiara si emotionala. Factorul financiar reprezinta costul de instalare al unei iluminari stabilite, raportat la beneficiile obtinute. Factorul emotional este marimea ce caracterizeaza iluminatul din punct de vedere al confortului utilizatorului. Recomandarile iluminarilor date de o anumita tara, intr-o anumita perioada de timp, variaza in functie de balanta dintre acesti factori.

In tabelul 11.3 sunt prezentate nivelurile de iluminare recomandate de IESNA pentru iluminatul general in birouri,.

Influenta tehnologiei si a situatiei economice este recunoscuta in multe domenii, dar diferenta dintre performanta sarcinii si confortul vizual este mai putin cunoscuta. Figura 11.4 prezinta rezultatele unui studiu ce masoara performanta sarcinii ce consta din gasirea unui numar cu 2 cifre din 99 astfel de numere, asezate aleatoriu pe o masa, pentru diferite iluminari ale mesei. O data cu cresterea nivelului de iluminare se observa o crestere monotona a vitezei performantei, dar procentajul subiectilor ce considera iluminatul confortabil prezinta un optim clar. Se constata faptul ca performanta vizuala si confortul vizual nu sunt doi factori sinonimi.

Este posibil ca un nivel de iluminare anumit sa permita un performanta vizuala inalta, dar in acelasi timp sa produca disconfort. Diferenta este determinata de deosebirile intre modurilor lor de evaluare. Performanta vizuala masoara ceea ce poate fi facut, in timp ce confortul vizual masoara ceea ce este mai usor de facut. Aceasta sugereaza ca performanta vizuala si confortul vizual reprezinta doua cerinte obligatorii, succesive in stabilirea nivelurilor de iluminare recomandate. In societatea moderna, asigurarea iluminatului este considerata o chestiune tehnica simpla, astfel ca numai iluminatul care asigura indeplinirea usoara a sarcinilor este acceptat.

Un alt factor determinant in stabilirea iluminarilor recomandate il reprezinta asteptarile utilizatorilor (people's expectations). Acestea sunt de fapt ceea ce speram, dorim de la viata, iar modificarea, schimbarea asteptarilor in timp este parte din viata. Pretentiile oamenilor privind calitatea masinilor, a mobilierului de birotica, a calculatoarelor etc. a crescut in ultimii ani. Nu exista nici un motiv ca sistemul de iluminat sa faca exceptie de la acest proces. Iluminarile bazate pe performanta vizuala reprezinta necesitatile vizuale; iluminarile bazate pe preferinta utilizatorilor reprezinta dorintele vizuale. Se poate afirma cu certitudine ca doar iluminatul care nu limiteaza

performanta vizuala, nu produce disconfort vizual si raspunde asteptarilor va fi acceptat de utilizatori.

Influenta nivelului de iluminare asupra confortului . Realizarea unei economii a energiei se poate obtine prin reducerea numarului de watt pe m2, prin instalarea unui echipament de reglare a luminii care asigura reducerea duratei de utilizare sau prin folosirea corpurilor de iluminat cu factor de utilizare ridicat. Se pune astfel intrebarea privind modul in care este afectat confortul utilizatorului de catre aceste optiuni de economisire a energiei. In

acelasi timp, trebuie avut in vedere faptul ca aprecierea confortului difera pentru fiecare aplicatie in parte. De exemplu, intr-o incapere folosita ca biblioteca, se vor utiliza corpuri de iluminat cu ecrane prismatice cu efect spatial. Aceeasi incapere folosita ca birou in care se lucreaza cu VDT va necesita insa corpuri de iluminat cu ecrane cu stralucire mica. Cu alte cuvinte, pentru a atinge aceeasi rata a confortului sunt necesare diferite tipuri de ecrane pentru corpurile de iluminat. Evaluarea confortului dat de o instalatie de iluminat este determinata de valoarea

parametrilor ce influenteaza sarcina vizuala, confortul vizual si ambianta. Unii dintre acesti parametri pot fi masurati cu multa acuratete, dar ceilalti pot fi foarte subiectivi. Un exemplu de parametru masurabil este nivelul de iluminare necesar desfasurarii activitatilor in birouri -

Aspecte economice privind normarea nivelurilor de iluminare - Procedurile de selectare/normare urmaresc asigurarea nivelurilor de iluminare necesare in spatii interioare in care performanta vizuala este considerata un factor important. Iluminarea reprezinta doar una dintre multele variabile in proiectarea iluminatului, dar odata stabilite celelalte variabile, proiectantul are nevoie sa cunoasca necesarul de lumina pe care trebuie sa-l asigure.

Recomandarile americane IES din 1952 si 1972 au avut in vedere asigurarea unui nivel de performanta fix, dupa modelul dezvoltat de Blackwell. Dificultatile privind validarea si folosirea calculelor vizibilitatii prin metoda ESI si presiunile privind conservarea energiei (urmare a crizei

petrolului din anii '70) au condus la renuntarea utilizarii modelului lui Blackwell in favoarea recomandarilor bazate pe consens. Enuntate in 1981, in prezent in curs de modificare, aceste recomandari au fost stabilite pe baza consideratiilor expertilor privind nivelurile de iluminare corespunzatoare sarcinilor vizuale. IES recomanda nivelurile de iluminare utilizand un model al performantei vizuale, dar se pune intrebarea privind echilibrul necesar intre performanta dorita si cea posibila de obtinut - care este nivelul optim al performantei care sa stea la baza recomandarii nivelului iluminarii? Problema stabilirii nivelului de iluminare corespunzator unei anumite activitati reprezinta o problema economica. Iluminatul este instalat pentru ca oamenii sa poata lucra eficient. Cresterea productivitatii muncii implica cresterea costului iluminatului. Un nivelul de iluminare optim poate fi determinat printr-o analiza economica cost-beneficiu. Aceasta asigura o baza pentru intelegerea consecintelor economice atat al deficitului cat si al excesului iluminatului si evidentiaza factorii de influenta in stabilirea recomandarilor iluminarii. De asemenea, constituie o procedura de mediere pentru situatii diferite prin complexitatea sarcinii

vizuale si varsta utilizatorilor (daca exista o variabilitate a acestora) si chiar pentru diferite modele de performanta vizuala, in vederea obtinerii nivelurilor de iluminare economice.

Analiza cost-beneficiu - Beneficiul net poate fi calculat prin diferenta dintre costurile si beneficiile unei actiuni.

Beneficiu Net: BN = Beneficii - Costuri

Beneficiile si costurile pentru iluminarea unui birou sunt:

Beneficii = Productivitate + Confort + Satisfactie

Costuri = Instalare + Intretinere + Energie

Pentru determinarea nivelurilor de iluminare optime, se exprima termenii din ecuatii in functie de iluminare. Valoarea productivitatii unui muncitor este determinata de salariul sau S.

Aceasta presupunere este valabila in cazul in care productivitatea poate fi usor masurata, cum este cazul muncii de birou sau cu caracter repetitiv; altfel se introduc erori substantiale.

Activitatea umana presupune insa un amestec de sarcini vizuale, cum sunt cele de citit si inspectie, si sarcini nevizuale, de conversatie, deplasare sau gandire/rationare. Timpul necesar desfasurarii acestora poate fi modelat ca functie de vizibilitatea sarcinii si varsta subiectului. Recomandarile nivelurilor de iluminare sunt stabilite pentru situatiile in care se considera doar performanta vizuala, fara a se avea in vedere explicit confortul si satisfactia. Din acest motiv, acesti termeni sunt exclusi din analiza, presupunand ca nu sunt relevanti in stabilirea nivelului de iluminare atata timp cat acesta se incadreaza in limitele 20 - 20.000 lx. La niveluriscazute, sub 20 - 50 lx, satisfactia este departe de a fi asigurata, mediul inconjurator aparand intunecat sau murdar. La niveluri ridicate, peste 10.000 - 20.000 lx, confortul este compromis datorita dificultatilor de a controla orbirea.

Costurile pentru fiecare munca variaza liniar cu nivelul de iluminare. Costurile de instalare reprezinta suma dintre pretul echipamentului si manopera, plus un debit pentru fiecare crestere a capacitatii de racire necesare si minus un credit pentru fiecare descrestere a capacitatii de incalzire necesare. Se presupune ca tipul si eficienta echipamentului de iluminat sunt determinate atat printr-o analiza economica directa cat si de alte constrangeri. Odata ce

echipamentul de iluminat este ales, nivelul de iluminare este marit prin simpla instalare a mai multor unitati. Astfel, atata timp cat pretul unitar este constant, costurile vor varia liniar cu nivelul de iluminare. Costurile de intretinere sunt similare cu cele de instalare. Costurile energetice variaza in functie de puterea instalata inmultita cu durata medie de utilizare si costul puterii. Pentru o anumita cladire poate sa nu existe un echilibru intre beneficiul obtinut datorita incalzirii si costurile suplimentare datorita racirii (prin interactiile necesarului de caldura si/sau racire cu iluminatul), adaugandu-se un termen liniar la costul energiei.

Concluzia principala este ca recomandarile nivelurilor de iluminare bazate pe procedura unui nivel de performanta vizuala fixat nu reprezinta recomandarile optime din punct de vedereeconomic. Intre aceste iluminari exista diferente mari, cu un factor de 100 la 1. De asemenea, exista dezacorduri mari in prezicerile diferitelor modele vizuale, iar consecintele acestordezacorduri pot fi micsorate prin aplicarea metodei cost-beneficiu si a unei medieri corespunzatoare.

Luminanta

Pentru asigurarea unei bune vizibilitati a sarcinii, cel mai important factor al iluminatului il constituie luminanta, repartitia acesteia si/sau contrastul de luminanta al diferitelor suprafete din spatiul incaperii. Valorile acestora trebuie sa se incadreze in anumite limite, in caz contrar apare o stare de jena vizuala sau de reducere a aptitudinii de distingere a detaliilor de mici dimensiuni, cunoscuta sub denumirea de orbire.

Diferentele de luminanta intre diferitele suprafete - sarcina vizuala, fondul acesteia si cele din campul vizual - sunt specificate sau masurate prin raportul luminantelor suprafetelor in corelatie. Se recomanda ca valori orientative rapoartele: sarcina vizuala/fond - 3:1 1:1 si suprafete din campul vizual - 10:1 3:1, cuprinse intr-o exprimare unitara sarcina vizuala/fondul sarcinii/campul vizual - 10:3:1. Intrucat iluminarea este utilizata ca marime de proiectare de baza in sistemele de iluminat interior, distributia luminantelor in interiorul unei incaperi poate fi

redata prin distributia iluminarilor relative (si a reflexivitatii suprafetelor respective). Gradul de reflexie si de finisare a suprafetelor principale dintr-o incapere sunt factori important in utilizarea optima a luminii. Suprafetele cu o reflexivitate mare contribuie la reflexiile multiple si sunt recomandate pentru interioare de lucru. Suprafetele mate sunt recomandate pentru evitarea reflexiilor regulate sau mascarea imperfectiunilor suprafetei.

Reflexivitatea cavitatii pardoselii - pardoseala, suprafata inferioara a peretilor, mobilierul sau echipamentul tehnologic aflate sub nivelul planului de lucru - este importanta in crearea ambiantei vizuale a incaperii. O pardoseala cu un factor de reflexie scazut nu va reflecta lumina incidenta pe ea si va fi mai dificil sa se obtina o modelare corespunzatoare a obiectelor din incapere. Contrar, dat fiind faptul ca suprafata pardoselii poate fi cea mai mare suprafata plana din incapere, o luminanta prea ridicata a acesteia ar domina imaginea campului vizual. De aceea, factorul de reflexie pentru cavitatea pardoselii se recomanda sa aiba o valoare medie cuprinsa intre limitele 0,20 0,40, putand sa coboare pana la 0,1.

Culoarea aparenta si redarea culorilor

Culoarea este o proprietate a perceptiei vizuale sau o caracteristica a radiatiei vizuale.

Culoarea unei radiatii luminoase este dependenta de compozitia sa spectrala. Culoarea unui obiect (corp) este determinata, insa, atat de proprietatile fotometrice ale acestuia cat si de sursa de lumina folosita, intrucat coeficientii de reflexie pot sa depinda de lungimea de unda a radiatiilor incidente iar spectrul acestei radiatii difera de la o sursa de lumina la alta.Cele mai cunoscute sisteme colorimetrice pentru masurarea culorii sunt sistemul Munsellsi sistemul tricromatic CIE.

Sistemul Munsell este folosit in ingineria iluminatului pentru definirea culorii obiectelor in conditii de lumina naturala. Culoarea este caracterizata prin trei dimensiuni: tonalitatea("hue"), claritatea ("value") si saturatia ("croma"), fiecare din ele intr-o scara de valori. Scara de tonalitati cuprinde cinci valori principale: R - rosu (red), Y - galben (yelow), G - verde (green), B

- albastru (blue), P - violet (purple) si cinci intermediare: YR - galben-rosu, GY - verde-galben, BG - albastru-verde, PB - violet-albastru, RP - rosu-violet. Fiecare tonalitate este divizata la randul ei in zece gradatii indicate printr-un numar de la 1 la 10 inaintea numelui tonalitatii.

Claritatea, care reprezinta luminozitatea (stralucirea) tonalitatii este data de continutul de gri al culorii, mergand de la 0 (negru perfect) pana la 10 (alb perfect); claritatea este corelata cu reflectanta suprafetei colorate. Saturatia (sau inversul acesteia, continutul de alb) este definita printr-o scara ce poate sa aiba pana la 14 gradatii (mai putine pentru culorile albastre si mai multe pentru cele rosii); saturatia zero corespunde unui gri neutru. Sistemul Munsell utilizeaza o carte a mostrelor de culoare in care fiecare pagina cuprinde monstre avand o anumita tonalitate

(mentinuta constanta) cu diferitele gradatii de claritate si saturatie. Culoarea este precizata prin utilizarea a trei simboluri, in ordinea "tonalitate claritate/saturatie". De exemplu 2,5GY 6/8

reprezinta o culoare ce are tonalitatea 2,5GY (un anumit verde/galbui), claritatea 6 (echivalenta cu o luminozitate data de un coeficient de reflexie de circa 0,3) si saturatia 8 (moderat saturata).

Sistemul CIE este un sistem de clasificare tricromatica a culorii unei radiatii si foloseste diagrama cromatica adoptata de CIE in 1931. Culoarea luminii este specificata prin coordonatele (x, y) calculate pe baza distributiei spectrale a puterii radiante a sursei de lumina. Punctele reprezentative pentru toate culorile sunt situate in interiorul ariei delimitate de curba spectrala care reprezinta locul geometric al culorilor spectrale (cele mai saturate) si de linia culorilor purpurii (ce uneste capetele curbei) - figura 11.7, a. Colturile triunghiului cuprind culorile primare rosu, verde, albastru. Culorile se dilueaza spre "lumina alba" din zona centrala. Curba Leste locul geometric Plankian, cuprinzand cromaticitatea radiatiei corpului negru in functie detemperatura acestuia. Punctul W indica "punctul alb" (coordonate x=0,33; y=0,33) al spectruluide radiatie energetica uniform distribuita, iar punctul D corespunde iluminantului CIE standard D65 ce reprezinta lumina zilei medie.

Calitatile colorimetrice ale unei lampi sunt caracterizate prin doua aspecte: (a) culoarea aparenta care poate fi exprimata prin coordonatele (x, y) din diagrama cromatica CIE sau prin temperatura de culoare; (b) gradul de redare a culorii, efect al luminii asupra aspectului cromatic al obiectelor iluminate; unei anumite culori aparente a sursei de lumina ii pot corespunde diferite compozitii spectrale si fiecare compozitie spectrala determina o anumita

culoare aparenta a obiectului iluminat.

Temperatura de culoare a unei surse de lumina este temperatura corpului negru la care se

obtine o culoare identica cu culoarea sursei. Aceasta marime caracterizeaza cromatica surselor de lumina pentru care punctul de culoare (dat de coordonatele x,y). In caz contrar se foloseste termenul de temperatura de culoare

corelata care este temperatura corpului negru la care culoarea acestuia se aseamana cel mai mult cu aceea a sursei. O problema care apare in definirea unei surse de lumina este ca doua lampi pot sa aiba aceeasi temperatura de culoare corelata dar sa aiba punctele de culoare situate de o parte si de alta a curbei Plankiene, avand astfel caracteristici de culoare diferite.

Redarea culorilor asigurata de o sursa de lumina este apreciata prin indicele de redare a culorii Ra (definit de CIE in 1965). Acesta este o masura a corespondentei dintre perceptiile vizuale ale obiectelor iluminate de sursa de lumina analizata si de o sursa de lumina etalon (iluminant standard, de referinta). Indicele de redare a culorii este determinat prin calcul folosind un set de 8 (sau 14) mostre de culoare, plecand de la compozitia spectrala a radiatiei sursei de lumina si temperatura de culoare corelata a acesteia. Se calculeaza diferenta dintre punctele de culoare ale fiecarei mostre de culoare pentru cele doua surse de lumina (analizata si de referinta) si se face o medie aritmetica a numerelor obtinute (pentru detalii privind alegerea iluminantului de referinta si metoda de calcul vezi publicatia

Indicele de redare a culorii este Ra=100-4,6·_Ea, unde _Ea este media aritmetica a diferentelor dintre coordonatele cromatice ale celor opt mostre de culoare sub cele doua surse de

1) Se selecteaza sursa de lumina de referinta - iluminantul de referinta, care sa aiba aproape aceleasi coordonate cromatice ca si sursa care urmeaza sa fie evaluata. Pentru lampi cu Tc5000 K se foloseste radiatorul Plankian; pentru lampile cu Tc5000 K se alege cea mai apropiata distributie spectrala a luminei zilei.

2) Se determina distributia spectrala a radiatiei sursei de lumina si se calculeaza temperatura de culoare corelata Tc. Se finalizeaza alegerea iluminantului de referinta, prin precizarea distributiei spectrale a radiatiei acestuia.

3) Se selecteaza mostrele de culoare - cele 8 (plus, eventual, alte sase recomandate de CIE). Sunt caracterizate printr-o distributie unifoma pe cercul tonalitatilor Munsell, cu claritate 6 si saturatie medie (4 - 8), astfel ca reflectantele sunt aceleasi pentru fiecare mostra si lungime de unda. Se cunoaste distributia spectrala a reflectantei

4) Se calculeaza valorile stimulilor tricromatici si coordonatele cromatice (x, y) ale luminii reflectate de fiecare mostra de lumina, si se determina coordonatele cromatice (u, v).

5) Se calculeaza indicele de redare a culorii cu formula de mai sus.

Valoarea maxima teoretica a indicelui de redare a culorii este 100 care se obtine atat pentru o lampa cu incandescenta cu temperatura de culoare corelata de 2700 K cat si pentru iluminantul de referinta "lumina zilei" cu o temperatura de culoare de 6500 K. Este important de retinut ca acest indice de redare a culorii este o marime relativa, raportata la o sursa de referinta specifica fiecarei lampi in parte, nu este o marime absoluta. De exemplu, lampa cu incandescenta are un indice de redare a culorii de 100 (fiind comparata cu radiatorul Plankian de 3000 K), dar ea nu poate fi folosita in fotografia sau televiziunea color intrucat distorsioneaza culorile prin spectrul sau bogat in radiatia galben/rosu.

Alegerea unei surse de lumina cu o anumita cromatica pentru o incapere este determinata de functiunea incaperii. Aceasta presupune atat aspectele psihologice ale culorii - senzatia de caldura, relaxare, claritate etc. cat si consideratiile de compatibilitate cu lumina zilei si de asigurare a unei culori "albe" pe timpul noptii.

Selectarea unei surse de lumina de a anumita culoare aparenta va avea in vedere ca: (a) pentru incaperi iluminate cu mai putin de 300 lx, este preferata o culoare calda sau intermediara; lampile cu o culoare aparenta rece imprima incaperilor o aparenta trista, neplacuta in cazul unor iluminari reduse;

(b) in cazurile in care se doreste integrarea cu lumina zilei, se vor utiliza surse de lumina cu culoare intermediara;

(c) in aceeasi incapere nu se vor utiliza la intamplare lampi cu culori diferite.

Nu se poate evidentia o relatie simpla, directa, intre culoarea aparenta a unei surse de lumina si preferintele utilizatorilor acelui spatiu iluminat.

Acolo unde considerentul principal este aparenta spatiului si a obiectelor din el, se recomanda sursele de lumina cu un Ra mare. In general, sursele de lumina cu un bun indice de redare a culorii atribuie suprafetelor si obiectelor o culoare mult mai vie, mai puternica decat cele cu un indice moderat sau scazut. Lampile cu un indice scazut pot distorsiona anumite culori.

Stabilirea exacta a gradul de redare a culorii necesar pentru o situatie concreta este o problema de

decizie individuala. Indicele de redare a culorii CIE poate fi utilizat doar cu caracter informativ in aprecierea privind contributia unor surse de lumina la crearea ambiantei unei incaperi. Surse de lumina avand acelasi indice nu vor reda culorile in mod necesar in acelasi grad pentru ca acelasi indice se poate obtine din mai multe combinatii ale indicilor individuali obtinuti de la cele 8 mostre de culoare, fiind rezultatul unui calcul de medie aritmetica. Astfel, o lampa poate sa aiba un indice individual mai mare in rosu iar alta - in albastru si pentru ambele rezulta un

acelasi indice general de redare a culorii. De aceea, pentru alegerea unei surse de lumina intr-o situatie data este util sa se analizeze spectrul de radiatie al acesteia; de exemplu, din spectrele de radiatie ale lampilor fluorescente se constata cu usurinta ca lampa "alb rece" (temperatura de culoare corelata 4200 K) contine mai mult albastru si mai putin rosu decat lampa "alb cald" (temperatura de culoare corelata 3000 K).

Intre redarea culorilor si eficacitatea luminoasa a unei lampi exista o puternica contradictie. Pentru ca sa se obtina o culoare cat mai reala a unui obiect iluminat de o sursa de lumina, aceasta trebuie sa aiba un spectru de radiatie cat mai larg, apropiat de cel al luminii naturale. Dar transformarea energiei radiante in lumina este determinata de eficacitatea luminoasa relativa spectrala V, fiind maxima pentru o radiatie monocromatica avand lungimea

de unda de 555,5 nm (ce corespunde unei culori galben/verde). In cazul lampilor cu descarcari,

redarea culorilor presupune existenta in spectrul de radiatie a benzilor din zonele celor trei culori primare - rosu, verde, albastru. Lampile fluorescente de tip "trifosfor" utilizeaza o pulbere fluorescenta ce contine trei componente de halofosfati cu sensibilitate spectrala corespunzand acestor trei benzi. Ele asigura un indice de redare a culorii de 85 la o eficacitate luminoasa de 90 - 96 lm/W. Din contra, lampa cu vapori de sodiu emite o radiatie monocromatica cu lungimea de unda de 589 nm ce ii confera o eficacitate luminoasa de pana la 200 lm/W (170 lm/W pentru sistemul lampa/balast), dar fara sa se poata defini un indice de redare a culorii. Producatorii de lampi obtin insa rezultate spectaculoase prin utilizarea unor tehnologii moderne, ce asigura un compromis de inalta calitate intre acesti doi parametri caracteristici. Au rezultat astfel atat lampile fluorescente de tipul multifosfor cu un indice de redare a culorii de 95 - 98 si o eficacitate luminoasa de 64 - 65 lm/W, cat si lampile cu vapori de sodiu de tipul SON cu spectrul imbunatatit cu un indice de redare a culorii de 60 si o eficacitate luminoasa de 90 lm/W. Desigur trebuie avut insa in vedere pretul de cost ridicat al acestor lampi speciale.

Caracterizarea cromatica a unei surse de lumina se face prin spectrul de radiatie, temperatura de culoare corelata si indicele de redare a culorii. Pe de alta parte, proiectantul instalatiei de iluminat va trebui sa ia in considerare cele trei aspecte evidentiate mai sus atunci cand va alege tipul lampii electrice: eficacitatea luminoasa, redarea culorii si pretul de cost. Performanta vizuala si confortul vizual sunt determinate si de aspectele cromatice ale diferitelor

suprafete din campul vizual al observatorului, de schema de culori folosita pentru suprafetele incaperii. Culori deschise sunt eficiente energetic, prin valorile ridicate ale coeficientilor de reflexie, de 50 - 80%, culorile medii au o reflexivitate scazuta, de 30 - 50%, iar cele inchise (negre) - sub 10%. Suprafetele colorate iluminate devin surse secundare de lumina colorata care vor influenta alte culori din incapere. Suprafetele de culori calde (galben, rosu) sunt mai placute privirii daca sunt iluminate cu o lumina "calda" (data de lampi cu temperatura de culoare

scazute, sub 3300 K) decat cu lumina "rece" (data de lampi cu temperatura de culoare ridicata, peste

5300 K). Sursele de lumina de culoare "intermediara" (data de temperatura de culoare de 3300 -

5300 K) sunt cele mai recomandate pentru interioare in care se doreste asigurarea unei ambiante placute cu o redare "normala" a culorii obiectelor iluminate. Culorile alimentelor sunt mai apreciate daca sunt privite la o lumina "calda" decat la o lumina "rece".

Vizibilitatea poate fi imbunatatita prin asigurarea unui contrast de culori in zona sarcinii vizuale, in special in cazurile in care contrastele de luminanta sunt scazute.

Modelarea

Aspectul unui spatiu interior este imbunatatit daca elementele de structura, dotarile si persoanele din incinta sunt iluminate astfel incat formele sunt evidentiate in mod clar si placut iar umbrele sunt formate fara sa creeze confuzii in perceptia vizuala. Ceea ce se obtine printr-o lumina orientata intr-o anumita directie mai mult decat in alta. Termenul modelare descrie modalitatea prin care lumina dezvaluie formele obiectelor tridimensionale.

Modelarea unui interior este cuprinsa intr-o scara de evaluare larga, de la redusa pana la puternica. Intensitatea modelarii depinde de tipul cladirii si activitatile desfasurate in interior.

Cand lumina vine dinspre mai multe directii si este difuza, modelarea rezulta slaba si interiorul apare neinteresant datorita lipsei contrastelor de luminanta. Pe de alta parte, o componenta directionala puternica produce o modelare prea intensa si umbrele pot fi deranjante. Totusi, umbrele intentionat-pronuntate prin folosirea unor surse de lumina de mici dimensiuni (lampi spot) conduc la efecte dramatice interesante. Ferestrele sau corpurile de iluminat de mari

dimensiuni pot sa produca o modelare de calitate fara umbre intense; modelarea este insa diminuata daca dimensiunile sursei de lumina sunt prea mari in raport cu distanta pana la obiectul iluminat (cum ar fi cazul unui iluminat indirect).

Umbrele profunde ce provoaca contraste de luminanta nedorite pot fi atenuate prin amplasarea unor surse de lumina suplimentare. De asemenea, suprafetele mate cu reflexivitate ridicata din incapere pot deveni surse secundare de lumina care contribuie la reducerea umbrelor prin reflexia difuza a luminii catre spatiile umbrite. Umbre contururi moi sunt obtinute de la surse de lumina de suprafata mare, cum sunt corpurile de iluminat cu lampi fluorescente sau

folosind un sistem de iluminat indirect. In unele cazuri particulare, cand se cer evidentiate forme sau texturi deosebite, solutia optima se va stabili pe baza unor experimente. In situatiile in care lumina ajunge pe suprafata obiectului vizat din alte directii decat cea verticala se pot avea in vedere urmatoarele recomandari pentru a se obtine o modelare corespunzatoare a obiectului.

Gradul de iluminare al unor exponate (display) reprezinta raportul intre iluminarea locala, in planul in care este asezat obiectul expus si iluminarea orizontala medie a incaperii.

Valorile acestui raport sunt cuprinse intre 5/1 pentru efecte subtile, abia sesizabile si 50/1 pentru efecte intense,

Raportul intre componentele orizontala/verticala ale iluminarii medii a obiectului iluminat de 3/1 . 4/1 permite perceptia optima tridimensionala.

Iluminarea scalara (sferica) medie de cel putin 40% din iluminarea orizontala

evidentiaza formele satisfacator.