Архитектуралық жарықтандыру дизайны: ғылым мен өнердің үйлесімі

Кіріспе

Архитектура, интерьер дизайны және электр инженериясы саласындағы мамандық.

Архитектуралық жарықтандыру дизайны – бұл құрылыс ортасындағы, ішкі және сыртқы жарықтандыру жүйелерін жобалаумен айналысатын жұмыс немесе оқу саласы. Ол адам қажеттіліктерін қанағаттандыру үшін күндізгі және электр жарығын, немесе олардың екеуін де қолдануды және жобалауды қамтиды. Жарықтандыру дизайны ғылым мен көркем өнерге негізделген. Құрылыс ортасындағы жарықтандырудың басты мақсаты – адамдарға айналадағы заттарды анық әрі ыңғайлы көру мүмкіндігін беру.

Шолу

Архитектуралық жарықтандыруды жобалаудың мақсаты – ғимараттар мен кеңістіктерді жарықтандыруға қатысты эргономиканың техникалық, визуалды және соңғы кезде визуалды емес аспектілерін оңтайландыру үшін кеңістіктегі жарықтың ерекшеліктерін теңестіру болып табылады. Техникалық талаптарға белгілі бір жұмысты атқару үшін қажетті жарық мөлшері, жарықтандыруға жұмсалатын энергия және жарықтың қажетсіз жалттықтау мен дискомфорт тудырмауы үшін оның таралуы мен бағыты кіреді. Жарықтың визуалды аспектілері кеңістіктің эстетикасымен және оның көркемдік бейнесімен байланысты (мысалы, мейрамхананың атмосферасы, музейдегі көрменің сезімі, сауда орындарындағы тауарларды ілгеріту, корпоративтік имиджді нығайту), ал визуалды емес аспектілер адам денсаулығы мен жайлылығына қатысты. Жарықтандыруды жобалау процесінде мәдени және контексттік факторларды да ескеру қажет. Мысалы, Қытай тарихының көп бөлігінде жарқын жарық байлықтың белгісі болған, бірақ бақыланбаған жарқын жарықтар жәндіктерге, құстарға және жұлдызды көруге зиян екені белгілі.

Тарих

Электр жарығының тарихы жақсы құжатталған, ал жарық беру технологиясының дамуымен бірге жарық беру кәсібі де дамыды. Жоғары тиімділікке ие, төмен құнмен шығарылатын флуоресценттік шамдардың дамуы электр жарығына және жарықтандыруға бірыңғай көзқарас қалыптастырды, бірақ 1970 жылдардағы энергетикалық дағдарыс жарық беруді жобалауда көбірек назар аударуды қажет етті және күндізгі жарықты пайдалануды қайта жандандырды. Солтүстік Американың Жарықтандыру Инженерлері Қоғамы (IESNA) 1906 жылы құрылды, ал Ұлыбританиядағы ұқсас қоғам 1909 жылы құрылды (қазір Жарық және Жарықтандыру Қоғамы деп белгілі және CIBSE құрамында). Халықаралық Жарықтандыру Комиссиясы (CIE) 1913 жылы құрылды және жарық және жарықтандыру саласындағы ең авторитетті кәсіби ұйымға айналды. Жарық беру саласының мамандары институты 1924 жылы Қоғамдық Жарық беру Инженерлерінің қауымдастығы ретінде құрылды. Әлем бойынша осыған ұқсас кәсіби ұйымдар пайда болды. Бастапқыда бұл салалық ұйымдар жарық берудің ғылымы мен инженериясына, әдемі дизайнға қарағанда көбірек назар бөлді, бірақ 1969 жылы дизайнерлер тобы Халықаралық Жарықтандыру Дизайнерлері Қауымдастығын (IALD) құрды. Жарық беру дизайнына арналған басқа қауымдастықтар: 1994 жылы құрылған Кәсіби Жарық Дизайнерлері Қауымдастығы (PLDA), 1995 жылы Францияда құрылған ACE (Association de Concepteurs Éclairage), 1998 жылы Италияда құрылған APIL (Associazione Professionisti dell'Illuminazione), 1999 жылы Бразилиядағы Associação Brasileira de Arquitetos de Iluminação және 2008 жылы Испанияда құрылған Жарық Дизайнерлерінің Кәсіби Қауымдастығы (APDI).

Кәсіп ретінде

Архитектуралық жарық дизайны – сәулет, интерьер дизайны, ландшафттық сәулет және электр инженерлігі мамандықтарымен қатар тұратын жеке кәсіп. Сәулет жарық дизайнының алғашқы жақтастарының бірі – Ричард Келли, ол 1935 жылы өз практикасын құрды. Келли әзірлеген сәулет жарықтандыруына қатысты тәсіл бүгінге дейін қолданылып келеді, ол 1952 жылы Кливленд қаласында өткен Америка сәулетшілер институтының, Америка өнеркәсіптік дизайнерлер қоғамының (қазір Америка өнеркәсіптік дизайнерлер қоғамы) және Солтүстік Америка жарықтандыру инженерлері қоғамының бірлескен мәжілісінде ұсынылған үш визуальдық элементті қабылдауға негізделген.

Білім

Көптеген сәулеттік жарықтандыру дизайнерлері электр инженериясы, сәулет инженериясы, сәулет немесе шамдар өндірісі саласында білім алған, бірақ қазіргі таңдағы бірнеше университеттер мен техникалық училищелер сәулеттік жарықтандыру дизайны бойынша арнайы білім беру бағдарламаларын ұсынады.

Процесс

Архитектуралық жарықтандыруды жобалау процесі, әдетте, жобаның негізгі кезеңдері бойынша сәулетшінің жұмыс жоспарын қаперге алады: мүмкіндіктерді зерттеу, тұжырымдама, егжей-тегжейлі жобалау, құрылыс құжаттамасын дайындау, құрылыс бақылауы және іске қосу. Жобаның параметрлері белгіленген мүмкіндіктерді зерттеу кезеңінен кейін, тұжырымдама кезеңінде жарықтандыру дизайны жарық эффектісі, техникалық жарықтандыру талаптары және жалпы визуалды стратегия тұрғысынан дамытылады, әдетте тұжырымдамалық эскиздер, бейнелеулер немесе көңіл-күй тақталары қолданылады.

Күндізгі жарықтандыру

Күндізгі жарық немесе табиғи жарықтың көзі – күн.

Қондырғылар

Жарық құрылғылары әртүрлі функцияларды орындау үшін әртүрлі стильдерде келеді. Ең маңызды функциялары – жарық көзіне ұстағыш ретінде қызмет ету, бағытталған жарық беру және көзге жасыраудың алдын алу. Кейбірлері өте қарапайым және функционалды, ал кейбіреулері өздері жеке өнер туындылары болып табылады. Қауіпсіздік талаптарына сәйкес келетін және артық жылуға төтеп бере алатын кез келген материалды пайдалануға болады. Жарық құрылғыларының маңызды қасиеті – жарық беру тиімділігі немесе тоқ сымының тиімділігі, яғни құрылғыдан шығатын пайдалы жарық мөлшері, қолданылған энергияға қатысты, әдетте ваттқа люменмен өлшенеді. Ауыстырылатын жарық көздерін қолданатын құрылғының тиімділігі "шампынан" айналаға таралатын жарықтың проценттік көрсеткіші ретінде де берілуі мүмкін. Жарық құрылғысы неғұрлым мөлдір болса, тиімділігі де соғұрлым жоғары болады. Жарықты көлеңкелеу тиімділікті төмендетсе де, жарық бағытын және көздің жайлылығын арттырады. PH шамдары – 1926 жылдан бастап Даниялық дизайнер және жазушы Пул Хеннингсен жасаған жарық құрылғыларының сериясы. Шам бірнеше концентрлі қаптамалармен жасалған, ол көзге түсетін жарықты жояды, тек шағылысқан жарықты ғана шығарып, жарық көзін жасырады.

Жарықтандыруды жобалау қабаттары

Дизайнерлер кеңістіктің жарықтандыру жоспарын жасағанда жарықтандыру қабаттарының идеясын қолданады. Жарықтандыру қабаттарына: міндеттік қабат, назар қабаты, жалпы қабат, сәндік қабат және күн сәулесі қабаты кіреді. Әрбір қабат кеңістікке белгілі бір функцияны қосады және көбінесе олар үйлесімді жарықтандыру дизайнын жасау үшін бірге жұмыс істейді. Міндеттік қабат – белгілі бір жұмыс немесе міндетті орындауға көмектесетін жарықтандыру. Әдетте, осы қабатта көбірек жарық қажет болады. Мысалы, ас үйдегі шкафтардың астына орнатылған жарықтандыру. Назар қабаты – бөлмедегі нақты бір элементті, мысалы, каминды бөліп көрсету үшін қолданылатын жарықтандыру. Бұл жарық назарды сол жаққа аударады. Жалпы қабат – кеңістікке арқау болатын немесе жалпы жарықтандыруды қамтамасыз етеді. Бұл қабат кеңістіктің жарықтығына зор әсер етеді. Сәндік қабатта жарық кеңістіктің безендіру элементі ретінде қолданылады және стильді дамытуға көмектеседі. Күн сәулесі қабаты – кеңістікті жарықтандыру үшін табиғи жарық немесе күн сәулесін пайдаланады. Қабаттастыру техникасын қолдану жарықтың эстетикалық және функционалдық ерекшеліктерін жетілдіруге көмектеседі. Олар сондай-ақ жарық және қараңғы аймақтар арасындағы контраст деңгейін анықтай алады. Көп жағдайда бұл зерттеулер IESNA немесе CIBSE ұсынған, қолданылатын жарықтандыру практикаларымен салыстырылады. Аймақтың түріне байланысты, қауіпсіздік немесе тиімділік үшін әртүрлі дизайндық аспектілерге басымдық берілуі мүмкін (мысалы, жарық деңгейін біркелкі ұстау, жарық шағылысуын болдырмау немесе белгілі бір аймақтарды ерекшелеу). Бұларды жасау үшін көбінесе екі өлшемді цифрлық CAD суреттемелерін және жарық симуляциялау бағдарламалық құралын біріктіретін арнайы жарықтандыру дизайны қолданбасы қолданылады. Ақ жарық көздерінің түс температурасы олардың нақты қолданылуына да әсер етеді. Ақ жарық көзінің түс температурасы – шамның спектрлік сипаттамаларына ең жақын келетін теориялық қара дене сәулеленуінің Кельвин бойынша температурасы. Көпір шамдарының түс температурасы 2700-3000 Кельвин шамасында, ал күн сәулесі – 6400 Кельвин шамасында болады. Төмен түс температурасы бар шамдар көрінетін спектрдің сары және қызыл бөлігінде салыстырмалы түрде көп энергияға ие, ал жоғары түс температурасы көк-ақ түсті шамдарға сәйкес келеді. Нақты тексеру немесе түс сәйкестігін анықтау міндеттері үшін, немесе азық-түлік пен киімді таңдау үшін шамдардың түс температурасы ең жақсы жалпы жарықтандыру әсерін алу үшін таңдалады. Түс функционалдық мақсаттар үшін де қолданылуы мүмкін. Мысалы, көк жарық тамырларды көруді қиындатады, сондықтан оны есірткі қолдануды шектеу үшін қолдануға болады.

Designers utilize the idea of lighting layers when creating a lighting plan for a space. Lighting layers include: task layer, focal layer, ambient layer, decorative layer, and daylight layer. Each layer contributes a function to the space and often they work together to create a well composed lighting design. The task layer is lighting that serves a purpose to perform a certain job or task. Typically, in this layer, there tends to be a need for more light. An example of this would be the use of under cabinet lighting in a kitchen. The focal layer is when lighting is used to highlight a certain feature in a room, such as a fireplace. This type of lighting draws the eye to that certain area. The ambient layer provides for background or general lighting. This layer has a strong influence on the brightness of a space. In the decorative layer, lighting is used as an ornament to the space and can help develop the style. The daylight layer uses natural light or the sun to light a space. Using the layering technique helps to develop the aesthetic and functionality of lighting. They will also be able to determine the contrast ratio between light and dark areas. In many cases these studies are referenced against IESNA or CIBSE recommended lighting practices for the type of application. Depending on the type of area, different design aspects may be emphasized for safety or practicality (i. e. such as maintaining uniform light levels, avoiding glare or highlighting certain areas). A specialized lighting design application is often used to create these, which typically combine the use of two dimensional digital CAD drawings and lighting simulation software. Color temperature for white light sources also affects their use for certain applications. The color temperature of a white light source is the temperature in kelvin of a theoretical black body emitter that most closely matches the spectral characteristics of the lamp. Incandescent light bulbs have a color temperature around 2700 to 3000 kelvin; daylight is around 6400 kelvin. Lower color temperature lamps have relatively more energy in the yellow and red part of the visible spectrum, while high color temperatures correspond to lamps with more of a blue white appearance. For critical inspection or color matching tasks, or for retail displays of food and clothing, the color temperature of the lamps will be selected for the best overall lighting effect. Color may also be used for functional reasons. For example, blue light makes it difficult to see veins and thus may be used to discourage drug use.

Түс температурасының байланысы

Температура көзі 1700 К Мач жалыны, төмен қысымды натрий шамдары (LPS/SOX) 1850 К Шам жалыны, күн шығысы, күн бату 2700–3300 К Үй шамы, жұмсақ ақ флуоресцентті шамдар 3000 К Жылы ақ флуоресцентті шамдар 4100–4150 К Ай жарығы, салқын ақ флуоресцентті шамдар 5000 К Көктемгі күндізгі жарық 5500–6000 К Тік күндізгі жарық, электрондық жарқыл 6200 К Ксенон қысқа доғалы шам 6500 К Күндізгі жарық, бұлтты, күндізгі флуоресцентті шамдар 6500–10500 К LCD немесе CRT экраны 15000–27000 К Ашық көк аспан Бұл температуралар мінездемелік ғана; айтарлықтай ауытқулар болуы мүмкін. Жарық көзінің корреляцияланған түс температурасы (CCT) – жарық көзінің түсіне ұқсас түстерді сәулелендіретін идеалды қара дене радиаторының температурасы. Түс температурасы – жарықтандыру, фотосурет, бейне түсіру, баспа, өндіріс, астрофизика, егіншілік және басқа да салаларда маңызды қолданысқа ие көрінетін жарықтың сипаттамасы. Іс жүзінде түс температурасы тек қара дененің сәулеленуіне шамалы сәйкес келетін жарық көздері үшін ғана мағыналы (яғни қызыл-қызғылт сарыдан сарыға дейін және көбінесе ақтан көк-аққа дейін); мысалы, жасыл немесе күлгін жарықтың түс температурасы туралы айтудың қажеті жоқ. Түс температурасы әдетте абсолюттік температураның бірлігі – Кельвинде беріледі, бірлік таңбасы – K. Ғимараттың ішкі кеңістіктерін жарықтандыру үшін жарықтың түс температурасын ескеру маңызды. Мысалы, жылырақ (яғни төмен түс температурасы) жарық көбінесе демалуға арналған қоғамдық орындарда қолданылады, ал салқын (жоғары түс температурасы) жарық кеңселерде назарды шоғырландыру үшін пайдаланылады. LED технологиясы үшін CCT реттеуі қиын міндет саналады, себебі LED-тің топтамасы, жасы және температураның өзгеруі шығарылатын нақты түс мәнін өзгертеді. Мұнда кері байланыс жүйелері, мысалы, түрлі түсті сенсорлармен бірге, түрлі түсті араластыратын бірнеше LED-тің түс шығаруын белсенді түрде бақылау және басқару үшін қолданылады. Идеалды қара денеден шығарылатын электромагниттік сәулеленудің түс температурасы оның беткей температурасымен Кельвинде немесе миредтерде (микрокельвин) анықталады. Бұл жарық көздерін салыстыруға мүмкіндік беретін стандартты анықтауға болады.

Temperature Source 1,700 K Match flame, low pressure sodium lamps (LPS/SOX) 1,850 K Candle flame, sunrise, sunset 2,700–3,300 K Incandescent lamps, soft white fluorescent lamps 3,000 K Warm white fluorescent lamps 4,100–4,150 K Moonlight, cool white fluorescent lamps 5,000 K Horizon daylight 5,500–6,000 K Vertical daylight, electronic flash 6,200 K Xenon short arc lamp 6,500 K Daylight, overcast, daylight fluorescent lamps 6,500–10,500 K LCD or CRT screen 15,000–27,000 K Clear blue poleward sky These temperatures are merely characteristic;considerable variation may be present. The correlated color temperature (CCT) of a light source is the temperature of an ideal black body radiator that radiates light of comparable hue to that of the light source. Color temperature is a characteristic of visible light that has important applications in lighting, photography, videography, publishing, manufacturing, astrophysics, horticulture, and other fields. In practice, color temperature is only meaningful for light sources that do in fact correspond somewhat closely to the radiation of some black body (i. e. those on a line from red orange via yellow and more or less white to blueish white); it does not make sense to speak of the color temperature of (e. g. a green or a purple light). Color temperature is conventionally stated in the unit of absolute temperature, the kelvin, having the unit symbol K.

For lighting building interiors, it is often important to take into account the color temperature of illumination. For example, a warmer (i. e. lower color temperature) light is often used in public areas to promote relaxation, while a cooler (higher color temperature) light is used to enhance concentration in offices. CCT dimming for LED technology is regarded as a difficult task, since binning, age and temperature drift effects of LEDs change the actual color value output. Here feedback loop systems are used for example with color sensors, to actively monitor and control the color output of multiple color mixing LEDs. The color temperature of the electromagnetic radiation emitted from an ideal black body is defined as its surface temperature in Kelvin, or alternatively in mireds (micro reciprocal kelvin). This permits the definition of a standard by which light sources are compared.

Әдістер

Қарапайым орнатулар үшін кестелік деректерге негізделген қолмен есептеулер қанағаттанарлық жарықтандыру дизайнын жасау үшін қолданылуы мүмкін. Көбірек маңызды немесе оңтайландырылған жобалар қазіргі таңда компьютерде математикалық модельдеуді жүйелі түрде пайдаланады. Жарықтандыру құрылғыларының орналасуы мен орнату биіктігіне, сондай-ақ олардың фотометриялық сипаттамаларына сүйене отырып, ұсынылған жарықтандыру схемасы біркелкілігі және жарық мөлшері тұрғысынан тексерілуі мүмкін. Ірі жобалар немесе еден жоспары ретсіз болған жағдайларда жарықтандыру дизайны бағдарламалық құралын қолдануға болады. Әрбір құрылғының орналасқан жері енгізіледі, сондай-ақ қабырғалардың, төбелердің және едендердің жарықтандыру қасиеттері де енгізілуі мүмкін. Компьютерлік бағдарлама жобаның еден жоспарына нақты контурлық сызбалар жиынтығын шығарады, онда жұмыс биіктігінде күтілетін жарық деңгейі көрсетіледі. Күрделі бағдарламалар терезелер мен люктерден түсетін жарықтың әсерін де ескере алады, бұл жарықтандыру орнатуының жұмыс шығындарын одан әрі оңтайландыруға мүмкіндік береді. Ішкі кеңістікке түсетін күн сәулесінің мөлшерін күн сәулесінің коэффициентін есептеу арқылы талдауға болады. Зоналық қуыс әдісі қолмен, кестелік және компьютерлік есептеулердің негізі ретінде қолданылады. Бұл әдіс бөлме беттерінің жарықтандыру қасиеттерін пайдаланып, қабырғалар мен төбеден шағылысқан жарықтың бөлмедегі жұмыс деңгейіндегі пайдалы жарықтандыруға қосқан үлесін модельдейді. Бұл әдісте қолдану үшін құрылғы өндірушілері әдетте жеңілдетілген фотометриялық мәндерді ұсынады. Сыртқы жарықтандыруды компьютерлік модельдеу әдетте фотометриялық деректерден тікелей басталады. Лампаның жалпы жарық қуаты кішкентай кеңістіктік бұрыштарға бөлінеді. Әрбір кеңістік жарық түсірілетін бетке дейін созылады және ауданы есептеледі, бұл бірлік аумаққа жарық қуатын анықтайды. Егер бір аумақты жарықтандыру үшін бірнеше лампа қолданылса, олардың әрқайсысының үлесі қосылады. Тағы да, кестедегі жарық деңгейлері (люкс немесе фут-шамдар) жобалық жоспардың сызбасына нақты контурлық сызықтар түрінде көрсетілуі мүмкін, олар тұрақты жарық деңгейін көрсетеді. Қолмен есептеулер тек бірнеше нүктеде қажет болуы мүмкін, бірақ компьютерлік есептеулер жарықтандырудың біркелкілігі мен деңгейін жақсырақ бағалауға мүмкіндік береді.

For simple installations, hand calculations based on tabular data can be used to provide an acceptable lighting design. More critical or optimized designs now routinely use mathematical modeling on a computer. Based on the positions and mounting heights of the fixtures, and their photometric characteristics, the proposed lighting layout can be checked for uniformity and quantity of illumination. For larger projects or those with irregular floor plans, lighting design software can be used. Each fixture has its location entered, and the reflectance of walls, ceiling, and floors can be entered. The computer program will then produce a set of contour charts overlaid on the project floor plan, showing the light level to be expected at the working height. More advanced programs can include the effect of light from windows or skylights, allowing further optimization of the operating cost of the lighting installation. The amount of daylight received in an internal space can typically be analyzed by undertaking a daylight factor calculation. The Zonal Cavity Method is used as a basis for both hand, tabulated, and computer calculations. This method uses the reflectance coefficients of room surfaces to model the contribution to useful illumination at the working level of the room due to light reflected from the walls and the ceiling. Simplified photometric values are usually given by fixture manufacturers for use in this method. Computer modeling of outdoor flood lighting usually proceeds directly from photometric data. The total lighting power of a lamp is divided into small solid angular regions. Each region is extended to the surface which is to be lit and the area calculated, giving the light power per unit of area. Where multiple lamps are used to illuminate the same area, each one's contribution is summed. Again the tabulated light levels (in lux or foot candles) can be presented as contour lines of constant lighting value, overlaid on the project plan drawing. Hand calculations might only be required at a few points, but computer calculations allow a better estimate of the uniformity and lighting level.

Жарық шам

Қазіргі заманғы қыздырғыш шам, спираль тәрізді оралған вольфрам жібімен, 1920 жылдары коммерцияланды, ал бұл шамамен 1880 жылы пайда болған көміртекті жіп шамның жетілдірілген түрі. Әдеттегі жарық беруге арналған шамдардан басқа, төмен вольтты, төмен қуатты түрлері де бар, олар көбінесе құрылғылардың бөліктері ретінде қолданылады, бірақ қазіргі кезде көптеп LED шамдармен ығыстырылды.

Флуоресцентті шам

Флуоресцентті шамдар төмен қысымдағы сынап буы немесе аргон газы бар шыны түтікшеден тұрады. Түтікше арқылы өтетін электр тогы газдардың ультракүлгін энергия шығаруына себеп болады. Түтікшелердің ішкі беті ультракүлгін энергияға түскенде көрінетін жарық беретін люминофорлармен жабықталған.

LED шам

Жарықдиодтар (LED) 1970 жылдары көрсеткіш шамдары ретінде кеңінен таралды. Шуджи Накамураның жоғары қуатты LED-терді ойлап табуымен, LED-тер енді жалпы жарықтандыруда қатты күйдегі жарықтандыру ретінде қолданылуда. Бастапқыда, бір люменге шаққандағы салыстырмалы жоғары құнына байланысты, LED жарықтандыру көбінесе 10 Вт-тан аз қуатты шам жинауларда, мысалы, қапшық шамдарда қолданылды. Жоғары өнімді шамдарды дамытуға АҚШ-тың L жүлдесі сияқты бағдарламалар түрткіс болды.