Ako znížiť mieru oslnenia a navrhnúť správne osvetlenie

Čo znamená výraz „oslnenie“?

Jedným z faktorov potrebných na zvyšovanie výkonnosti pracovníkov patrí zraková pohoda, ktorá by mala byť zabezpečená správnym návrhom osvetlenia. Zanedbanie týchto zásad pri návrhu osvetlenia môže negatívne ovplyvniť bezpečnosť pri práci a celkovú produktivitu. A nielen to. Nízke oslnenie je tiež vyžadované podľa európskeho štandardu EN 12464-1. Ale čo presne výraz „oslnenie“ znamená?

Je rozdiel, ak svietidlo vyžaruje svetelný tok X pod uhlom α na určité pracovisko, a keď to isté svietidlo s tým istým uhlom vyžarovania vyžaruje rovnaký svetelný tok X na odlišné pracovisko. Pozorujúca osoba môže vnímať svetlo ako oslňujúce v určitom prostredí, ale nemôžeme s určitosťou predpokladať, že to tak bude v akomkoľvek inom prostredí. Oslnenie je subjektívny pocit, a preto pravdepodobnosť, či bude určité svietidlo oslňovať vo vyššie uvedených podmienkach, môže byť predpovedané iba s kvantitatívnymi hodnotami.

Oslnenie je stav, pri ktorom dochádza k narušeniu zrakovej pohody, prípadne zhoršuje až znemožňuje videnie. Mierne oslnenie si ani neuvedomujeme, často však býva príčinou zbytočnej únavy zraku.

UGR – jednotný systém hodnotenia oslnenia

Človek pociťuje oslnenie vtedy, keď nastane v jeho zornom poli veľká zmena intenzity osvetlenia. Jednoduchým príkladom môže byť vreckový lampáš. Keď sa do neho pozriete priamo zo vzdialenosti 3 m v tmavej miestnosti, budete oslepení oslnením. Keby ste sa ale z rovnakej vzdialenosti do neho pozreli v priebehu slnečného dňa, jeho svetlo vás s najväčšou pravdepodobnosťou neoslní.

Prečo sa naše oko takto správa? Proces fungovania ľudského oka je podobný procesu vo fotoaparáte. Ak je jas okolia vysoký, zredukuje sa clona, aby dopadlo na senzor menej svetla. Senzor v našom prípade predstavuje sietnicu a clona zrenicu. Reguláciu zabezpečujú dva riasové svaly pri zvýšení, resp. znížení jasu. Ak je okolitý jas nízky, ako napr. v tmavej miestnosti, malé svietidlo je vnímané ako viac oslňujúce, pretože zrenice sú naširoko otvorené.

V jednoduchosti povedané: rozhodujúci je pomer medzi priamym a nepriamym osvetlením. Svietidlo s nepriamym vyžarovaním, napr. závesné svietidlo, ktoré svieti nahor aj nadol, je preto vnímané ako menej oslňujúce ako svietidlo bez nepriamej zložky.

Na hodnotenie rušivého oslnenia spôsobeného priamo svietidlami vnútornej osvetľovacej sústavy sa musí použiť tabuľková metóda jednotného systému hodnotenia oslnenia UGR (z angl. Unified Glare Rating). Hodnota UGR odzrkadľuje pravdepodobnosť, že je svietidlo v určitom prostredí vnímané ako oslňujúce.

Najbežnejšia oblasť využívania hodnôt UGR je písanie a práca s počítačom. Pre túto konkrétnu oblasť je maximálne stanovená hodnota UGR ≤ 19. Vráťme sa ale k originálnemu významu oslnenia: pravdepodobnosť, či je svietidlo vnímané ako oslňujúce v danom prostredí. UGR ≤ 19 znamená, že v 65 % prípadov prostredí sa svietidlo nejavilo ako oslňujúce. Avšak v 35 % prípadov môže nastať situácia, že sa vám vaše pracovisko bude javiť ako oslňujúce. V prípade nižšej hodnoty UGR je táto pravdepodobnosť ešte nižšia.

Na čo si treba dať pozor pri výbere svietidla?

Výpočet UGR používa krivku svietivosti svietidla pre hodnotenie rozsahov individuálneho vyžarovania pri rôznych stavoch. Niekto by si možno mohol myslieť, že podľa krivky vyžarovania vie stanoviť, či svietidlo bude alebo nebude oslňovať. Toto však nie je vždy jednoznačné.

Na jednej strane svietidlo s vysokým svetelným tokom bude samozrejme viac oslňujúce ako svietidlo s nízkym. Preto je viac pravdepodobné, že svietidlo so svetelným tokom 3 000 lm bude oslňovať viac ako porovnateľné svietidlo s 1 000 lm. Na druhej strane je však rozhodujúci aj uhol vyžarovania.

Vráťme sa späť k vyššie spomínanému vreckovému lampášu. Namiesto neho si však môžeme ako príklad predstaviť klasické podhľadové bodové svietidlo s úzkym uhlom vyžarovania. Keby ste ho nasmerovali priamo do tváre, tak sa vám bude javiť ako oslňujúce. Svietite si ale v praxi so svietidlom priamo do tváre? V najbežnejších prípadoch je svietidlo umiestnené v strope a svieti smerom nadol do požadovaného priestoru. Svietidlo s úzkym uhlom vyžarovania vám teda pri bežnom pozorovacom uhle nesvieti priamo do tváre. Vo všeobecnosti by ste tak isto mohli zhodnotiť, že svietidlo s úzkym uhlom vyžarovania sa bude javiť ako menej oslňujúce.

V súčasnosti táto okolnosť vedie k problémom na trhu LED panelov. Trh vyžaduje, aby mali LED panely extrémne homogénne vyžarovanie. Túto požiadavku výrobcovia zvyčajne splnia použitím difúzora vyrobeného z polykarbonátu (PC) alebo polymetylmetakrylátu (PMMA). Difúzor rozptyľuje svetlo z LED čipov tak, že výsledná plocha sa javí ako homogénna a nie je vidieť jednotlivé LED čipy. Uhol vyžarovania LED panelu sa ale rozptýlením zväčší, preto je zložitejšie vyvinúť homogénny LED panel s UGR ≤ 19. Tu niektorí výrobcovia využívajú trik pri počítaní UGR, ktorý zahŕňa dôležitý faktor: veľkosť vyžarovacej plochy svietidla.

Čím väčšia je plocha vyžarovania svietidla pri rovnakom svetelnom toku, tým menej sa javí ako oslňujúce. Porovnajme si teda podhľadové bodové svietidlo s LED panelom. Keby obe svietidlá mali rovnaký uhol vyžarovania a svetelný tok 2 000 lm, tak LED panel sa bude javiť ako menej oslňujúci.

Pozrime sa na nasledujúce dva príklady. Homogénny LED panel má rozmery 620 × 620 mm a 40 mm obvodový rámik. Efektívna plocha vyžarovania má už len 580 × 580 mm, čo znamená, že je o 25 % menšia ako svietidlo samotné. Keď porovnáme hodnotu rozmerov plochy vyžarovania a samotného svietidla v súbore Elumdata, môžeme si u niektorých výrobcov všimnúť, že uvádzajú namiesto reálnej plochy vyžarovania vonkajší rozmer svietidla. Keďže samotný výrobca uviedol tieto hodnoty a nie sú zmerané automatizovaným systémom, je pravdepodobnosť, že bude oslnenie aj hodnota UGR vyššia.

Ďalším príkladom nesprávne podanej informácie môže byť LED panel, ktorý nemá homogénnu plochu vyžarovania, ale 32 samostatných LED čipov so stredovou plochou bez čipov. Výrobca tohto svietidla uvádza, že vyžarovacia plocha svietidla je 325 × 325 mm, čo sú zároveň aj obvodové rozmery svietidla.

Svietidlo má však v strede plochu, ktorá neobsahuje žiadne LED čipy. Plocha je preto o 6 % menšia a risk oslnenia a UGR sú vyššie, ako je špecifikované výrobcom. Projektant alebo kupca svietidiel by si preto mal vždy detailne preštudovať dostupné Elumdata a porovnať vyžarovaciu plochu s obvodovou.

Na obrázku je schematický diagram LED panelu s jednotlivými svetelnými bodmi a „voľným“ vnútorným povrchom.

Rozličné štandardizované miestnosti – ktorá je tá pravá?

To, či bude svietidlo vnímané ako oslňujúce, nezáleží len od svietidla samotného. Záleží hlavne od okolia a usporiadania svietidiel. V konečnom dôsledku bude rozhodujúci pomer medzi priamym a nepriamym osvetlením. Vo veľmi nízkej miestnosti, kde sa svietidlá nachádzajú v horizontálnej rovine pozorovateľa, ho budú oslňovať viac, ako keď budú umiestnené vyššie a svetlo bude dopadať na oko pozorovateľa vertikálne.

Veľmi dôležitým faktorom sú aj povrchy miestnosti. Keď sú strop, steny a podlaha vysoko-odrazové, dôjde k zníženiu pomeru medzi jasom okolia a svietivosťou svietidiel a svietidlá tak pôsobia menej oslňujúco. V tmavej matnej miestnosti je naopak pravdepodobnosť oslnenia veľmi vysoká. Z dôvodu týchto odlišností bolo pre UGR definovaných 95 štandardizovaných miestností, ktoré sa odlišujú v geometrii a stupni odrazivosti. Pre každú z týchto štandardizovaných miestností môže byť vypočítaná hodnota UGR.

Pri detailnom výpočte osvetlenia sa berie do úvahy aj veľkosť a množstvo nábytku a iných veľkých objektov.

Výrobcovia svietidiel vo všeobecnosti poskytujú v katalógových listoch jednu hodnotu UGR. Bola stanovená akoby „štandardizovaná“ miestnosť s rozmermi 4H8H a odrazivosťou stropu 70 %, stien 50 % a podlahy 20 %. Mnoho výrobcov uvádza hodnotu UGR práve pre takúto miestnosť. Z dôvodu chýbajúcich údajov už nie je možné porovnanie svietidiel z hľadiska oslnenia. Výrobca si totiž môže zvoliť najlepšiu hodnotu pre aplikáciu svietidla.

Ukážme si to na príklade:

Výrobca uvádza, že svietidlo je „vhodné pre osvetlenie pracovísk na technické kreslenie“, kde je vyžadovaná hodnota UGR ≤ 16. Keď sa pozrieme na „štandardnú“ miestnosť 4H8H, tak UGR dosahuje hodnotu 18,9, čo je značne vyššie, ako je maximálna dovolená hodnota. Hodnota UGR pre miestnosť s rozmermi 2H2H dosahuje hodnotu lepšiu, ako je požadovaná, a to konkrétne 15,5. Tu výrobca dodržal, čo sľúbil, avšak podarilo sa mu to len pre túto konkrétnu miestnosť. Tvrdiť, že svietidlo je vhodné pre technické kreslenie, je preto veľmi zavádzajúce, či už pre svetelno-technických dizajnérov alebo nákupcov osvetlenia.

 V UGR tabuľkách je uvedených 19 vzorových miestností pre rôzne pomerné strany X a Y. Pričom šírka = X a dĺžka = Y miestností sú násobky H = vzdialenosti svetelného stredu zvoleného typu svietidla od horizontálnej roviny umiestnenej v úrovni očí.

Ako už bolo spomenuté, UGR závisí aj od výsledného svetelného toku. Preto je nutné upraviť tieto hodnoty pre konkrétne svietidlo, ktoré má v našom prípade hodnotu svetelného toku 3 397 lm. Po použití vyššie uvedeného vzťahu je výsledná hodnota UGR 23,1. Pre toto konkrétne svietidlo je teda pravdepodobnosť oslnenia oveľa vyššia, ako bolo uvedené. Znamená to, že v niektorých konkrétnych miestnostiach môže byť svietidlo vnímané ako oslňujúce.

Správny návrh osvetlenia je dôležitý

Ak je pre vás oslnenie vysokou prioritou a chcete brať pri návrhu osvetlenia do úvahy všetky predošlé okolnosti, je potrebné používať pri návrhu svetelno-technické programy ako DIALux, RELUX alebo podobné, ktoré dokážu implementovať krivky svietivosti svietidiel v detailne namodelovanej miestnosti. Znamená to, že musíme brať do úvahy odrazivosť plôch, nábytok, ale aj všetky väčšie objekty.

Okrem toho je hodnota UGR závislá aj od pravdepodobnej pozície a pohľadu pozorovateľa. Nestačí do výpočtu zahrnúť len pracovnú plochu. Profesionálni dizajnéri osvetlenia berú túto skutočnosť pri návrhu do úvahy. Pre jednoduchý odhad pravdepodobnosti oslnenia postačuje brať na vedomie nasledujúce detaily:

• vysoké percento nepriameho svetla,
• veľká a správna vyžarovacia plocha,
• úzky uhol vyžarovania.

Keď musí byť dodržaná norma alebo je znižovanie oslnenia časťou projektu, musí byť vypracovaný detailný svetelno-technický návrh so správnym výpočtom UGR.

Potrebujete pomôcť s vypracovaním svetelno-technického výpočtu? Neváhajte nás kontaktovať.

Zdroje:

• https://www.led-professional.com/