Desain Pencahayaan Kelas Lampu LED Untuk Sekolah Dan Fasilitas Pendidikan

Peran pencahayaan dalam perolehan pengetahuan dan proses pembelajaran sangat mendasar. Ini memungkinkan eksplorasi visual dari karakteristik fisik subjek studi serta penemuan konsep dari tampilan tertulis dan grafis di atas kertas, komputer, dan proyeksi. Pencahayaan juga mengatur adegan untuk mendengarkan, komunikasi verbal, pengembangan keterampilan sosial, dan pemahaman situasi. Sebagai elemen penting dari desain yang sangat memengaruhi seberapa baik ruang memenuhi kebutuhan siswa dan instruktur, pencahayaan kelas harus mendukung kesehatan, kesejahteraan, dan kinerja dengan menyediakan lingkungan yang nyaman dan menarik bagi siswa dan instruktur. Selain meningkatkan kepuasan penghuni dan mendukung pengalaman pendidikan di dalam ruang yang diterangi, penerangan di sekolah dan fasilitas pendidikan harus diberikan dalam batasan kode yang ketat.

Lingkungan Belajar

Sarana pendidikan mulai dari sekolah dasar (SD), sekolah menengah pertama, sekolah menengah atas, hingga universitas dan perguruan tinggi. Meskipun fasilitas ini memiliki tipe ruang yang berbeda, kesamaan yang dimiliki semua fasilitas ini adalah bahwa sebagian besar kegiatan belajar dan belajar berlangsung di ruang kelas. Ruang kelas umum memiliki luas lantai minimal 32 meter persegi (350 sq.ft) dan menampung antara 20 dan 75 siswa. Ruang kelas yang khas memiliki denah persegi panjang yang memungkinkan garis pandang yang lebih baik daripada denah persegi. Ruang pengajaran dirancang dengan garis pandang sejajar dengan jendela yang memberikan cahaya masuk (skylight) ke ruang dan memberikan stimulasi sensorik dan kontak visual dengan dunia luar. Media kontrol seperti tirai atau kerai digunakan untuk mengurangi pencahayaan eksterior agar seimbang dengan pencahayaan interior, atau untuk menghilangkan cahaya matahari saat tidak diperlukan. Pencahayaan samping menggunakan siang hari melalui jendela memberikan penerangan umum untuk sebagian besar hari sekolah. Namun, pencahayaan buatan memainkan peran kunci ketika lingkungan visual yang seimbang, konsisten, dan terkendali diperlukan.

Tata letak ruang kelas umumnya dibagi menjadi zona siswa dan zona pendidik. Zona siswa selalu membutuhkan pencahayaan umum, sedangkan zona pendidik membutuhkan pencahayaan tambahan untuk memberikan pencahayaan vertikal ke papan pengajaran dan memberikan pemodelan yang baik untuk fitur manusia instruktur. Alat instruksional yang paling umum di ruang kelas adalah papan pengajaran, yang meliputi papan tulis abu-abu tua dan hijau (papan tulis) dan papan penghapus kering seperti papan tulis dan papan abu-abu. Layar video untuk presentasi media yang diproyeksikan sering digunakan untuk instruksi komputer. Hal ini membutuhkan pencahayaan pada layar proyeksi untuk diminimalkan sementara cahaya sekitar yang cukup harus disediakan di atas zona siswa untuk mencatat. Ruang kelas mungkin merupakan lingkungan terkomputerisasi di mana meminimalkan pantulan layar dari terminal tampilan video (VDT) akan menjadi perhatian utama. Keterbacaan layar dapat dikurangi dengan gambar yang dipantulkan yang dihasilkan oleh luminer, jendela, dan permukaan dengan pencahayaan tinggi di sekitarnya.

Pertimbangan Desain Pencahayaan

Pencahayaan kelas dapat dianggap berkualitas tinggi jika memungkinkan siswa dan instruktur untuk melakukan tugas visual secara akurat dan nyaman. Landasan desain pencahayaan adalah mengintegrasikan kebutuhan manusia, arsitektur, dan ekonomi serta lingkungan. Prioritas pencahayaan kelas adalah untuk memenuhi kebutuhan manusia seperti visibilitas, kinerja tugas, kenyamanan visual, komunikasi sosial, kesehatan, keselamatan, dan kesejahteraan. Berbagai kebutuhan manusia ini harus diseimbangkan dengan baik untuk menumbuhkan lingkungan belajar yang merangsang, sambil juga mempertimbangkan pertimbangan ekonomi, lingkungan dan arsitektur. Mencapai pencahayaan berkualitas melibatkan lebih dari sekadar menyediakan penerangan yang tepat untuk membuat tugas yang diberikan terlihat. Ada banyak faktor yang mempengaruhi kemampuan manusia untuk melihat dan melakukan tugas, tujuh yang paling penting adalah silau, keseragaman iluminasi, kontras luminansi, kedipan, tampilan warna, pemodelan wajah dan objek, dan pantulan kerudung.

Keseragaman pencahayaan

Illuminance adalah jumlah insiden cahaya di permukaan. Tugas dan aplikasi yang paling umum di ruang kelas memerlukan pencahayaan desktop dalam kisaran 150 lx hingga 250 lx. Penerangan horizontal seragam di zona siswa menghilangkan bayangan yang memengaruhi visibilitas tugas dan memungkinkan fleksibilitas pemanfaatan ruang selama reposisi lokasi tugas. Di ruang kelas, khususnya zona pendidik, iluminasi vertikal dan iluminasi pada bidang lain antara horizontal dan vertikal juga sangat penting. Rasio iluminasi minimum terhadap iluminasi rata-rata di atas permukaan tugas, misalnya iluminasi horizontal pada desktop dan iluminasi vertikal pada papan pengajaran tidak boleh lebih rendah dari 1:1.4.

Kontras pencahayaan

Luminance adalah jumlah cahaya yang datang dari suatu permukaan atau titik. Ini adalah fungsi dari pencahayaan permukaan dan reflektansi permukaan, yang berarti pencahayaan dapat ditingkatkan dengan meningkatkan jumlah cahaya yang mengenai permukaan tugas atau meningkatkan reflektifitas permukaan. Untuk mempertahankan kontras yang dapat diterima untuk tanda kapur, pantulan papan tulis harus dipertahankan dalam 5 persen hingga 20 persen . Sebagai perbandingan, papan tulis membutuhkan 70 persen reflektansi untuk membuat dirinya menjadi fokus perhatian. Pantulan permukaan kerja (desktop) harus berada dalam kisaran 25 hingga 40 persen sehingga keseimbangan pencahayaan yang nyaman dapat dicapai. Dinding dan langit-langit biasanya dilengkapi dengan lapisan matte berwarna terang. Mereka menciptakan inter-refleksi cahaya yang dapat memastikan pemanfaatan cahaya yang efisien untuk meningkatkan pencahayaan horizontal dan vertikal sambil meminimalkan silau yang dipantulkan. Mata manusia merespons pencahayaan, bukan pencahayaan. Ini adalah luminance yang mengarah ke sensasi kecerahan. Kemampuan untuk melihat detail sangat dipengaruhi oleh hubungan antara luminance suatu objek dan latar belakangnya. Kontras yang tepat antara detail tugas dan latar belakangnya dapat menciptakan minat visual dan memberikan isyarat visual. Namun, variasi luminance yang terlalu besar akan menciptakan kesulitan adaptasi dan ketidaknyamanan visual. Batas atas rasio luminansi antara tugas dan lingkungan sekitar adalah 3:1 (lingkungan yang lebih gelap) atau 1:3 (lingkungan yang lebih terang).

Penampilan warna

Warna adalah elemen penting dari pencahayaan. Ini memiliki hubungan integral dengan cahaya dalam hal efek visual, emosional dan biologis. Sejauh mana kinerja visual, suasana hati, atmosfer, kesehatan, dan kesejahteraan dipengaruhi oleh cahaya tergantung pada distribusi daya spektral (SPD) cahaya yang dipancarkan oleh sumber cahaya. Sumber cahaya dapat dicirikan oleh suhu warnanya dan kinerja rendering warnanya, yang keduanya ditentukan oleh SPD. Penampilan warna objek yang tidak self-luminous merupakan produk interaksi antara SPD sumber cahaya dan fungsi reflektansi spektral objek. Ruang kelas tertentu mungkin memerlukan pencahayaan yang menghasilkan warna secara akurat. Penampilan warna hanyalah salah satu aspek pencahayaan. Lebih penting untuk melihat distribusi kekuatan spektral cahaya dan secara intuitif memahami bagaimana warna cahaya akan memengaruhi perilaku, kepuasan, respons psikologis, dan kesehatan. Warna sumber cahaya—apakah itu "hangat" atau "dingin" dalam penampilan memiliki efek luar biasa pada kesehatan, produktivitas, dan kesejahteraan manusia.

silau

Silau terjadi ketika luminances, atau rasio luminance, lebih tinggi dari rasio luminances atau luminance yang mata disesuaikan. Konsekuensi silau termasuk kecacatan (pengurangan visibilitas dan kinerja visual) dan ketidaknyamanan (sensasi kecerahan yang tidak menyenangkan yang tidak selalu mengganggu kinerja atau visibilitas visual). Silau dapat dihasilkan dari cahaya yang mencapai mata langsung dari sumber cahaya (silau langsung) atau disebabkan oleh pantulan luminansi tinggi dari permukaan reflektif (silau pantulan). Perlengkapan lampu overhead dapat diberi Unified Glare Rating (UGR) atau Visual Comfort Probability (VCP) untuk memprediksi silau ketidaknyamanan dalam aplikasi interior. UGR maksimum 19 atau VCP minimum 70 dianggap dapat diterima untuk tugas membaca, menulis, dan berbasis komputer. Bila diinginkan tingkat kenyamanan visual yang lebih tinggi, luminer dengan UGR 16 atau VCP 80 harus dipilih.

Berkedip

Flicker adalah modulasi amplitudo cahaya yang mengganggu dan memiliki sejumlah konsekuensi negatif. Baik luminer fluoresen maupun LED yang dioperasikan oleh catu daya berkualitas buruk dapat menghasilkan dua kali frekuensi saluran listrik (yaitu, 120 Hz atau 100 Hz). Flicker umumnya terlihat pada frekuensi yang lebih tinggi dari 70 Hz. Namun, kedipan yang tidak terlihat oleh mata manusia masih dapat menghasilkan respons sistem saraf. Baik kedipan yang terlihat maupun yang tidak terlihat menjadi perhatian. Bervariasi dari orang ke orang, paparan flicker dapat menyebabkan kelelahan mata, malaise, mual, penurunan kinerja visual, serangan panik, sakit kepala, migrain, serangan epilepsi, dan bukti kondisi autistik yang memberatkan. Di fasilitas pendidikan di mana anak-anak atau remaja tinggal untuk waktu yang lama setiap hari, kontrol kedipan yang ketat harus dilakukan. Persen kedipan sebaiknya tidak melebihi 4 persen pada 120 Hz atau 3 persen pada 100 Hz, yang sangat aman untuk semua populasi. Nilai maksimum yang diizinkan 10 persen pada 120 Hz atau 8 persen pada 100 Hz.

Kerudung refleksi

Refleksi kerudung adalah patch luminance tinggi (gambar terang dari sumber cahaya) yang dipantulkan oleh permukaan specular seperti layar komputer atau bahan bacaan mengkilap. Refleksi kerudung dari sumber cahaya primer (janda atau luminer) atau sumber cahaya sekunder (pantulan) mengurangi kontras tugas dan mengaburkan detail. Untuk memastikan tidak ada sumber cahaya yang menciptakan pantulan spekular atau menyebar ke mata seseorang, atur layar komputer dalam posisi tegak lurus terhadap sumber cahaya, atau tentukan luminer dengan distribusi cahaya yang memiliki cahaya minimal yang dipancarkan pada sudut yang bermasalah.

Pemodelan wajah dan objek

Pemodelan wajah dan objek merupakan pertimbangan pencahayaan yang penting dalam fasilitas pendidikan. Interaksi cahaya dan bayangan pada wajah dapat membantu komunikasi guru-siswa dengan membuat bibir lebih mudah dibaca dan gerakan wajah lebih mudah diinterpretasikan. Pencahayaan dapat menambah bentuk dan kedalaman pada pemandangan visual, mengungkapkan tekstur dan detail objek, menciptakan pola yang diinginkan, dan menonjolkan sorotan dan minat visual. Pencahayaan terarah yang kuat dapat menyebabkan bayangan dalam yang tidak menarik, sedangkan pencahayaan yang sangat menyebar membuat wajah atau objek tampak datar atau tidak menarik. Oleh karena itu, perpaduan yang tepat antara pencahayaan terarah dan difus sangat diinginkan.

Pencahayaan Umum

Penerangan umum merupakan sumber penerangan utama di dalam ruang kelas. Ini menyediakan ruang dengan penerangan keseluruhan sementara juga berfungsi sebagai sumber utama penerangan tugas. Pencahayaan umum di ruang kelas dapat dilakukan dengan menggunakan sistem pencahayaan yang dipasang di langit-langit dengan distribusi langsung, tidak langsung atau kombinasi langsung/tidak langsung. Pencahayaan langsung menyalurkan cahaya tanpa gangguan dari luminer ke bidang tugas horizontal. Pencahayaan tidak langsung mendistribusikan cahaya ke arah langit-langit, yang pada gilirannya memantulkan cahaya ke bawah. Pencahayaan langsung/tidak langsung memberikan distribusi cahaya ke bawah dan ke atas. Sistem pencahayaan langsung efisien dalam memberikan cahaya, tetapi dapat menciptakan bayangan yang keras, pantulan yang menutupi, dan efek visual yang tidak diinginkan seperti langit-langit gelap dan kerang pada permukaan dinding atas. Dengan pencahayaan yang diarahkan ke langit-langit, sistem pencahayaan tidak langsung mendistribusikan cahaya secara merata ke pencahayaan yang berlebihan di bidang pandang. Pencahayaan tidak langsung, bagaimanapun, membuat ruang tampak kusam dan kosong dari sorotan dan minat visual. Pencahayaan langsung/tidak langsung menggabungkan manfaat pencahayaan langsung dan tidak langsung untuk memberikan distribusi cahaya yang seimbang untuk meningkatkan kenyamanan visual, pencahayaan yang seragam pada permukaan tugas horizontal, dan kesan ruang yang diperkuat, kewaspadaan, dan kejelasan visual.

Terlepas dari kekhawatiran menghasilkan efek silau dan gua, pencahayaan langsung hampir merupakan pilihan universal di ruang kelas hanya karena sebagian besar ruang pendidikan memiliki ketinggian langit-langit yang rendah. Pencahayaan langsung biasanya disediakan dalam bentuk pencahayaan tersembunyi, pencahayaan flush mount atau pencahayaan suspensi. Perlengkapan pencahayaan langsung dapat dirancang dalam berbagai bentuk dan ukuran. Di fasilitas pendidikan, perlengkapan lampu yang umum digunakan adalah troffer persegi panjang yang dirancang untuk dipasang di langit-langit kisi dan perlengkapan pencahayaan linier yang dirancang untuk pemasangan tersembunyi, pemasangan di permukaan, dan pemasangan flush. Troffer tersedia dalam bentuk volumetric troffers, parabolic troffers, diffused/lensed troffers, dan edge-lit LED panel. Perlengkapan lampu linier datang dalam bagian panjang standar, seperti bagian 4, 8 atau 12 kaki, atau dalam konfigurasi lari berkelanjutan.

Teknologi Pencahayaan

Selama beberapa dekade terakhir, penerangan ruang kelas dan ruang pendidikan lainnya telah menjadi provinsi yang hampir eksklusif dalam teknologi penerangan neon. Lampu neon menggunakan listrik untuk membangkitkan uap merkuri di dalam tabung kaca. Uap merkuri dilepaskan untuk memancarkan sinar ultraviolet (UV) yang kemudian menyebabkan lapisan fosfor berpendar, menghasilkan cahaya dalam spektrum tampak. Lampu fluoresen digunakan secara luas karena kemanjuran cahayanya yang tinggi, distribusi cahaya yang tersebar, dan masa pakai yang lama. Penggunaan lampu neon, bagaimanapun, adalah kontroversial. Lampu fluorescent memiliki banyak kelemahan seperti emisi ultraviolet, waktu start-up yang lama, interferensi radio, kerapuhan yang tinggi, distorsi harmonik, kisaran suhu operasi yang terbatas, dan umur yang berkurang karena seringnya beralih. Namun demikian, dampak paling negatif dari lampu fluorescent adalah bahwa hal itu secara signifikan menurunkan kualitas pencahayaan interior dan menimbulkan risiko kesehatan. Jumlah fokus yang berlebihan pada kemanjuran cahaya menyebabkan sebagian besar perlengkapan lampu fluoresen berkinerja buruk dalam reproduksi warna dan menghasilkan suhu warna yang terlalu tinggi (6000 K - 6500 K) yang dapat memiliki efek mengganggu pada ritme sirkadian manusia dan mengangkat kekhawatiran bahaya cahaya biru. Karena lampu neon membutuhkan pemberat untuk mengatur arus yang dikirim melalui elektroda lampu, masalah kedipan muncul. Dalam hal kualitas cahaya, pencahayaan fluorescent adalah awal yang sangat buruk dalam sejarah pencahayaan buatan untuk ruang interior.

Pencahayaan solid state berdasarkan teknologi light emitting diode (LED) dengan cepat mendapatkan popularitas. LED telah menjadi sumber cahaya utama untuk setiap aplikasi pencahayaan yang bisa dibayangkan. LED adalah perangkat semikonduktor yang mengubah energi listrik langsung menjadi foton. Perangkat semikonduktor memiliki sambungan pn yang dibentuk oleh lapisan bahan semikonduktor yang didoping secara berlawanan seperti indium gallium nitrida (InGaN). Ketika sambungan pn dibias ke arah depan, elektron dan lubang disuntikkan ke daerah aktif dan bergabung kembali untuk menghasilkan cahaya. Teknologi LED mengatasi banyak kelemahan dari teknologi konvensional dan menawarkan janji efisiensi tinggi, umur panjang, keserbagunaan spektral tinggi, kemampuan kontrol yang luar biasa (on/off/redup), fleksibilitas tinggi dalam desain optik, dan ketahanan tinggi terhadap guncangan dan getaran. LED menghasilkan daya pancaran hanya dalam spektrum yang terlihat (biasanya dari 400 hingga 700 nm). Tidak adanya radiasi ultraviolet (UV) dan inframerah (IR) membuat teknologi ini sangat cocok untuk digunakan oleh orang-orang dengan sensitivitas tertentu atau dalam situasi di mana radiasi optik dari sumber cahaya tradisional akan menimbulkan risiko bagi manusia.

Perlengkapan Lampu LED

Masa pakai yang lama dan efisiensi energi yang tinggi adalah keunggulan utama LED. Hal ini menyebabkan kesalahpahaman umum bahwa umur panjang dan kemanjuran pencahayaan yang tinggi dari sistem pencahayaan LED adalah hal yang biasa. Luminer fluoresen menggunakan seperangkat lampu, misalnya, T5 linier (diameter 5/8 inci), T8 (diameter 1 inci), dan T12 (diameter 11/2 inci), distandarisasi di seluruh industri dan di seluruh pabrikan dengan masa pakai yang serupa , keluaran cahaya dan pemeliharaan lumen. Fixture pada dasarnya berfungsi sebagai rangka pemasangan untuk lampu dan memberikan kontrol distribusi cahaya yang terbatas. Sebaliknya, luminer LED umumnya merupakan sistem yang sangat direkayasa yang secara holistik mengintegrasikan LED dengan sub-sistem termal, listrik, dan optik untuk menyediakan produk yang dapat diterima. Kemanjuran sistem dan masa pakai luminer LED sangat bergantung pada desain dan konstruksi sistem. Tingkat masa pakai luminer LED didasarkan pada saat pertama kali luminer memerlukan perawatan, yang kemungkinan besar disebabkan oleh penyusutan lumen, perubahan warna, malfungsi, atau bahkan kegagalan mendadak driver LED.

LED adalah sumber cahaya paling efisien yang tersedia saat ini. Namun, masih lebih dari setengah daya listrik yang diumpankan ke LED diubah menjadi panas. Tidak seperti lampu pijar dan lampu halogen yang memancarkan panas dari lampu dalam bentuk energi inframerah, panas yang dihasilkan oleh LED terperangkap di dalam paket semikonduktor dan harus dibuang melalui luminer itu sendiri. Penumpukan panas berlebih di dalam LED dapat mempercepat proses degradasi chip, fosfor, dan bahan kemasan. Temperatur sambungan yang meningkat telah terbukti menyebabkan banyak mekanisme kegagalan seperti nukleasi dan pertumbuhan dislokasi di wilayah aktif dioda, degradasi dalam efisiensi kuantum fosfor, dan perubahan warna pada wadah enkapsulan dan plastik. Oleh karena itu, manajemen termal yang efektif sangat penting untuk mengoperasikan LED hingga masa pakai terukurnya. Desain termal adalah bagian terpenting dari desain luminer. Semua bahan dan komponen di jalur termal dari semikonduktor mati melalui papan sirkuit tercetak (PCB) ke lingkungan sekitar harus memiliki ketahanan termal yang rendah. Efektivitas desain termal pada dasarnya tergantung pada kemampuan heat sink untuk menghilangkan panas melalui konduksi dan konveksi termal. Perlengkapan lampu overhead seperti troffer dan liontin linier biasanya memberikan volume yang cukup untuk menciptakan luas permukaan yang memadai yang memfasilitasi pertukaran panas.

Lebih sering daripada tidak, titik kegagalan atau malfungsi dalam sistem LED adalah driver LED. Karena LED sensitif terhadap perubahan arus dan tegangan yang sangat kecil sekalipun, rangkaian driver LED harus dikonfigurasi untuk mengatur output pada arus konstan di bawah tegangan suplai atau variasi beban. Mengoperasikan LED dengan arus penggerak yang tepat juga merupakan bagian dari manajemen termal. Mengemudi secara berlebihan untuk apa LED dinilai akan meningkatkan suhu sambungan dan mengurangi efisiensi kuantum internal LED. Metrik kinerja utama pengemudi fokus pada kemampuan mereka untuk mengatur daya ke LED atau string (atau string) LED dengan tepat dan efisien, sambil memberikan faktor daya tinggi dan distorsi harmonik total (THD) rendah pada rentang tegangan input yang lebar . Pengemudi juga harus menyediakan fitur perlindungan terhadap kelebihan beban, kondisi hubung singkat dan terbuka, serta penekanan tegangan transien dan perlindungan suhu berlebih yang cerdas. Namun, beberapa produsen lampu memangkas biaya tanpa henti dengan mendesain sirkuit driver yang kurang baik. Ini tidak hanya menyebabkan keandalan sirkuit driver dikompromikan, tetapi juga membuat kedipan menjadi masalah karena driver berbiaya rendah sering kali memberikan penekanan riak yang tidak lengkap. Secara umum tidak dapat diterima bahwa nilai riak arus keluaran melebihi ±10 persen .

Desain optik menjadi prioritas tinggi dalam desain sistem LED. Penerangan seragam di area yang luas atau bidang tugas memerlukan penggunaan sejumlah besar LED daya menengah. Output intensitas tinggi dari sumber cahaya mini ini menjadikan mitigasi silau sebagai prioritas. Luminer LED hadir dalam berbagai karakteristik distribusi yang dicapai dengan menggunakan komponen optik seperti diffuser, lensa, reflektor, dan kisi-kisi. Silau langsung dari LED dapat dikurangi dengan menyebarkan kecerahan ke area permukaan yang luas. Lensa yang menggabungkan serangkaian prisma kecil dapat mengurangi pencahayaan luminer pada sudut pandang mendekati horizontal. Refleksi adalah teknik yang umum digunakan untuk mengatur fluks bercahaya dari LED. Troffer volumetrik adalah jenis luminer "pantulan langsung" yang memantulkan cahaya dari permukaan bagian dalam rumah tersembunyi, sedangkan modul LED yang memancarkan cahaya ke atas dilindungi atau dikaburkan dalam keranjang logam yang didukung dengan akrilik difus. Lampu panel LED edge-lit menyuntikkan cahaya ke pelat pemandu cahaya (LGP) yang kemudian mendistribusikan cahaya secara merata ke arah diffuser melalui refleksi internal total (TIR). Kemampuan untuk memberikan penerangan yang seragam tanpa menciptakan pencahayaan yang terlalu tinggi menjadikan luminer tersembunyi ini sebagai pekerja keras di fasilitas pendidikan.

Rendering Warna

Seperti halnya pencahayaan fluoresen, keseimbangan antara kualitas warna dan kemanjuran cahaya tetap ada di era pencahayaan LED. LED putih biasanya LED yang dikonversi fosfor yang memanfaatkan cahaya panjang gelombang pendek yang dipancarkan dari mati LED untuk memompa fosfor (bahan luminescent). Sebagian besar LED yang dikonversi fosfor adalah LED pompa biru yang sebagian mengubah elektroluminesensi. LED pompa biru dengan rendering warna tinggi membutuhkan sebagian besar cahaya panjang gelombang pendek yang dipancarkan untuk dikonversi ke bawah. Proses mengubah cahaya pompa menjadi cahaya fosfor (photoluminescence) melibatkan sejumlah besar kehilangan energi Stokes. Konversi luminous efficacy of radiation (LER) oleh sensitivitas mata tidak efisien pada distribusi spektral cahaya dengan panjang gelombang yang lebih panjang. Saat menggabungkan efek ini, kemanjuran bercahaya LED rendering warna tinggi yang memiliki SPD tersebar lebih seragam di seluruh spektrum yang terlihat relatif rendah daripada LED rendering warna rendah yang terlalu jenuh dalam panjang gelombang biru dan hijau.

Sebagai hasil dari kemajuan menuju pencahayaan dengan efisiensi tinggi dan menurunkan biaya, sebagian besar luminer LED yang digunakan di fasilitas pendidikan menggabungkan LED dengan indeks rendering warna (CRI) 80, yang dapat diterima (tetapi jauh dari baik). Secara khusus, cahaya yang dipancarkan dari luminer ini kekurangan panjang gelombang yang menghasilkan warna jenuh. Agar ruang kelas memiliki nuansa yang menyenangkan dan agar warna tampak alami, sumber cahaya harus mampu memicu respons visual terhadap semua panjang gelombang dalam spektrum yang terlihat. Fasilitas pendidikan layak mendapatkan penerangan dengan kualitas warna yang tinggi, misalnya CRI 90. Sementara LED pompa biru dapat dirancang untuk memberikan rendisi warna yang unggul, LED pompa ungu telah dikembangkan secara khusus untuk menghasilkan cahaya putih spektrum luas yang memberikan daya pancaran cukup luas di seluruh spektrum yang terlihat.

Ilmu di balik Warna Cahaya

Suhu warna berkorelasi (CCT) dari sumber cahaya dimaksudkan untuk mengkarakterisasi warna cahaya (misalnya, hangat atau dingin). Cahaya putih yang menunjukkan nada hangat memiliki CCT dalam rentang 2700 K hingga 3200 K. Cahaya putih dengan CCT dalam kisaran 3500 K hingga 4100 K biasanya disebut memiliki penampakan "putih netral". Cahaya putih dengan CCT di atas 4100 K disebut memiliki tampilan "putih dingin". Tidak semua cahaya putih sama, apakah penampilan cahaya putih itu hangat atau dingin tidak hanya secara visual memengaruhi persepsi kita dan memengaruhi suasana hati kita secara emosional, tetapi juga memiliki efek pada berbagai respons neuroendokrin dan neurobehavioral. Umumnya, putih yang lebih dingin sesuai dengan persentase cahaya biru yang relatif tinggi dalam spektrum dan putih hangat menunjukkan komponen biru yang rendah dalam spektrum.

Penelitian telah menentukan bahwa cahaya biru dapat merangsang fotoreseptor sel ganglion retina (ipRGC) secara intrinsik fotosensitif di lapisan sel ganglion retina. ipRGC mentransduksi cahaya menjadi sinyal saraf untuk jam biologis. Jam biologis yang terletak di inti suprachiasmatic (SCN) kemudian mengatur suhu tubuh dan melepaskan hormon endokrin, seperti melatonin dan kortisol. Dosis cahaya biru bioaktif yang cukup tinggi akan memicu jam biologis utama untuk memprogram tubuh manusia untuk mode siang hari. Paparan radiasi biru ditemukan untuk merangsang produksi hormon seperti kortisol untuk respon stres dan kewaspadaan; serotonin untuk kontrol impuls dan hasrat karbohidrat; dan dopamin untuk kesenangan, kewaspadaan, dan koordinasi otot. Sambil mensimulasikan respons fisiologis siang hari, paparan cahaya biru bioaktif juga menghasilkan penekanan hormon melatonin yang meningkatkan tidur. Karena mendukung konsentrasi, kewaspadaan, dan kinerja, cahaya putih terang dengan komponen biru tinggi sering digunakan selama jam belajar.

Biasanya, cahaya putih dingin dengan CCT sekitar 4100 K dipilih untuk penerangan siang hari di ruang pendidikan. CCT maksimum untuk penerangan interior secara umum tidak boleh melebihi 5400 K, yang merupakan suhu warna nyata sinar matahari yang bersinar langsung dari atas kepala. Namun, pengenalan lampu fluoresen disertai dengan peningkatan suhu warna yang tajam untuk pencahayaan interior. Sumber cahaya yang menghasilkan cahaya putih dengan panjang gelombang yang terakumulasi pada ujung spektrum berwarna biru memiliki kemanjuran cahaya tertinggi karena melibatkan fotoluminesensi minimal dan sensitivitas mata yang tinggi terhadap pita spektral ini. Hal ini membuat CCT dalam rentang 6000 K hingga 6500 K menjadi pilihan umum untuk penerangan pendidikan. Namun, radiasi optik dengan CCT yang sangat tinggi tampak keras dan sering menyebabkan distorsi warna karena hilangnya panjang gelombang untuk menghasilkan warna jenuh. Yang paling penting, paparan radiasi biru pada dosis yang sangat tinggi sepanjang hari dapat membuat tubuh manusia terlalu tertekan dan menyulitkan untuk mempertahankan ritme sirkadian yang lancar.

Siswa biasanya terus menerima radiasi biru intensitas tinggi selama jam pelatihan malam, yang mengakibatkan penekanan melatonin yang tidak tepat di malam hari. Pelepasan melatonin setiap malam dari jam 9 malam hingga 7:30 pagi adalah mekanisme perlindungan vital yang mendukung regenerasi penting dan menekan perkembangan sel kanker di tubuh kita. Di malam hari, setidaknya dua jam sebelum tidur, CCT tinggi dan pencahayaan intensitas tinggi harus dihindari. Tingkat cahaya putih hangat yang sederhana, yang didefinisikan sebagai 60 lux, cukup untuk tugas visual kecil tanpa gangguan sirkadian.

Pencahayaan Putih Merdu

Efek pencahayaan pada kesehatan, kesejahteraan, dan kinerja manusia mendorong industri pencahayaan untuk mengembangkan solusi yang dapat membangkitkan respons biologis manusia tertentu untuk meningkatkan konsentrasi, kewaspadaan, dan kinerja, sambil mendukung ritme sirkadian yang menguntungkan. Pencahayaan putih yang merdu memungkinkan modulasi suhu warna cahaya putih, dengan intensitas cahaya yang dikontrol secara independen. Teknologi ini memungkinkan skema pencahayaan dinamis untuk disampaikan sepanjang hari dan memungkinkan untuk menyesuaikan pencahayaan dengan kebutuhan berbagai kelompok sasaran. Pencahayaan putih yang merdu berdasarkan teknologi LED adalah kekuatan pendorong di balik penerapan percepatan pencahayaan human centric (HCL). Pencahayaan sentris manusia dirancang untuk memperkuat ritme sirkadian tubuh dan siklus alami fungsi biologis. Ini memberikan kontrol sadar proses hormonal dan lingkungan belajar di seluruh desain holistik efek visual, biologis dan emosional dari cahaya. Kuantitas dan spektrum pencahayaan interior dapat disesuaikan untuk mencerminkan karakteristik siang hari alami sepanjang hari.

Keamanan Fotobiologis

Ahli kursi telah membuat keributan tentang bahaya cahaya biru dari pencahayaan LED. Mereka mengklaim bahwa LED pompa biru mengandung bagian panjang gelombang biru yang lebih tinggi dan dengan demikian memiliki lebih banyak potensi daripada jenis sumber cahaya lain untuk menimbulkan risiko bahaya cahaya biru. Bahaya cahaya biru adalah cedera retina yang diinduksi secara fotokimia yang disebabkan oleh paparan radiasi pada panjang gelombang terutama antara 400 nm dan 500 nm. Hanya karena LED putih menggunakan pemancar biru untuk memompa konverter turun fosfor dan mungkin ada puncak biru yang berbeda di SPD mereka, itu tidak berarti LED memiliki potensi lebih besar untuk menyebabkan kerusakan fotokimia retina. Cahaya putih dengan penampakan warna yang berbeda pada dasarnya merupakan hasil kombinasi yang berbeda dari panjang gelombang panjang dan pendek. Ada korelasi kuat antara CCT dan konten cahaya biru terlepas dari apa cahaya putih yang dipancarkan. Fungsi pembobotan bahaya cahaya biru meluas pada rentang panjang gelombang. Penting untuk mempertimbangkan kisaran radiasi berbahaya, daripada puncak lokal mana pun. Jumlah total panjang gelombang biru dalam komposisi spektral cahaya yang dipancarkan oleh LED umumnya sama dengan cahaya yang dipancarkan oleh sumber cahaya lain pada suhu warna yang sama.

Untuk menegaskan kembali: LED pada dasarnya tidak berbeda dengan sumber cahaya yang menggunakan teknologi tradisional dalam hal keamanan fotobiologis. Apa yang harus disalahkan adalah penggunaan CCT yang sangat tinggi dalam pencahayaan interior. Cahaya putih dengan CCT di atas 6000 K mengandung sejumlah besar cahaya biru dan lebih mungkin menyebabkan kerusakan fotokimia retina daripada cahaya putih yang dipancarkan oleh sumber cahaya CCT rendah. Ambang iluminasi untuk klasifikasi kelompok risiko sebagai RG2 atau lebih tinggi adalah 1000 lux untuk sumber cahaya dengan CCT 6000 K, 1600 lux untuk sumber cahaya dengan CCT 4000 K, dan 3200 lux untuk sumber cahaya dengan CCT 2700 K. Namun, klasifikasi bahaya cahaya biru dari Grup Risiko 2 dan 3 sangat tidak mungkin untuk semua jenis sumber cahaya putih hanya karena pencahayaan maksimum untuk aplikasi pendidikan jarang melebihi 300 lux. Yang penting, suatu produk juga harus melebihi ambang batas kondisi pencahayaan untuk dianggap berbahaya (10 mcd/k2 pada 6000K, 16 mcd/k2 pada 4000 K, 30 mcd/k2 pada 2700 K untuk Grup Risiko 2). Bahkan ketika ada bahaya dari Kelompok Risiko 2 atau 3, reaksi penolakan manusia akan mengurangi bahaya, sehingga bahaya cahaya biru tidak perlu dikhawatirkan orang.

Tag populer: Desain Pencahayaan Kelas Lampu LED Untuk Sekolah Dan Fasilitas Pendidikan, Cina, pemasok, produsen, pabrik, beli, harga, terbaik, murah, untuk dijual, dalam stok, sampel gratis