Características de calidad de la iluminación
En la iluminación de exterior y de interior, los componentes de la calidad de la iluminación son determinados por el rendimiento visual, el confort visual y el ambiente visual. El rendimiento visual comprende el nivel de iluminación y la limitación del deslumbramiento. El confort visual determina la reproducción de los colores y la distribución armoniosa de la luminosidad. El ambiente visual trata del color y la dirección de la luz.
Rendimiento visual
El nivel de iluminación determina el rendimiento visual. Está influido por la intensidad lumínica y las características de reflexión de una superficie iluminada. En este contexto, cuanto más baja sea la reflexión, más alta debe ser la intensidad lumínica. Una pared blanca muestra un grado de reflexión de hasta un 85 %; una fachada de ladrillos rojos, en cambio, solo alcanza un 25 %. Para compensar un rendimiento visual reducido es necesario aumentar la intensidad lumínica.
Valor de mantenimiento
El valor de mantenimiento define el valor medio de la intensidad lumínica en una superficie de evaluación. A lo largo del tiempo de funcionamiento de una instalación de iluminación, las lámparas, las luminarias y los recintos cambian como consecuencia del envejecimiento y las influencias ambientales. La intensidad lumínica se va reduciendo. Esta disminución se describe mediante el valor de mantenimiento. Para compensarla, las instalaciones nuevas deberían poseer unos valores de iluminación más altos.
Valor de mantenimiento = factor de mantenimiento x valor nuevo
Factor de mantenimiento
El factor de mantenimiento depende del tipo de fuente de luz, de la luminaria, de la contaminación del entorno y de los intervalos de mantenimiento.
En un entorno limpio, por ejemplo en una oficina, se puede fijar, con un ciclo de mantenimiento de tres años, un valor de 0,67; en una situación espacial sucia, este valor será de 0,5. La superficie sobre la cual se deberá realizar la intensidad lumínica se utiliza como superficie de cálculo. En puestos de trabajo de oficina, la medición se realiza a una altura sobre el suelo de 0,75 m; en superficies de tránsito, a máx. 0,1 m. Los valores de mantenimiento de la intensidad lumínica necesarios para lugares de trabajo en interiores están establecidos, para diferentes tipos de recinto y actividades, en la norma DIN EN 12464-1. Para los lugares de trabajo en exteriores se aplica la norma DIN EN 12464-2.
Densidad lumínica
La densidad lumínica describe la impresión de luminosidad que recibe el ojo humano de una superficie luminosa o iluminada. La densidad lumínica o luminancia L se mide en candelas por metro cuadrado [cd/m2]. La intensidad lumínica se pone en relación con la superficie iluminada o luminosa. Para evaluar la calidad de un alumbrado público es absolutamente necesario calcular la densidad lumínica. Debido a las propiedades de reflexión normalizadas de las superficies de la calzada y la especificación de la ubicación del observador, el cálculo de la densidad lumínica es parte integrante de la planificación del alumbrado público.
La guía de planificación «Luz para las carreteras europeas» regula el alumbrado de calles, caminos y plazas según DIN EN 13201. Deja de manifiesto que un aumento de la densidad lumínica, por ejemplo de 1 cd/m2 a 2 cd/m2, reduce la tasa de accidentes aproximadamente en un tercio.
Los diferentes flujos luminosos de las lámparas, las diferentes distribuciones de la intensidad lumínica de las luminarias o las distintas geometrías de las instalaciones de iluminación influyen en el alumbrado de una calle. Otro factor importante es la propiedad de reflexión de la superficie de la calzada. Para evaluar la densidad lumínica exacta de la calzada se necesita elegir un tramo de calzada plano con un comportamiento de reflexión homogéneo. Se utilizan una distancia entre luminarias representativa con dos luminarias y un punto de observación situado a 1,5 m por encima de la línea central de la calzada.
Recomendación: Calle residencial: 7,5 lx Calle principal: 1,5 cd/m2 Aparcamiento: 15,0 lx
Luz y sombra
La luz define nuestro entorno espacial. La luz y la sombra estructuran el espacio. Los objetos aparecen de forma plástica y las superficies se distinguen. La combinación de luces y sombras nos permite distinguir distancias y dimensiones. Las situaciones espaciales que se pueden identificar y percibir fácilmente de forma visual nos dan seguridad. En este contexto se imponen dos extremos de la iluminación: la luz difusa que apenas genera sombras y la luz extremadamente dirigida que proyecta fuertes sombras.
Con una luz difusa, el espacio aparece poco plástico y monótono. Los objetos y las dimensiones no se distinguen bien.
Con una luz extremadamente dirigida, determinados elementos espaciales quedan resaltados fuertemente y proyectan sombras duras con fuertes contrastes. El resto del espacio queda sin iluminar. Ambas situaciones de iluminación pueden generar incomodidad e inseguridad.
Una combinación equilibrada de ambos tipos de luz confiere dimensión al espacio y plasticidad a los objetos. Por este motivo se desarrollan muchas luminarias que combinan componentes de luz directos e indirectos. Esto permite ampliar considerablemente su ámbito de aplicación.
Iluminación dirigida
La iluminación dirigida se puede emplear para resaltar objetos, estructuras de superficie o personas. Solo la luz dirigida hace visibles las estructuras de superficie. Para evitar errores, fatiga y accidentes es importante limitar el deslumbramiento. Esto es especialmente importante para el ángulo de visión situado por encima de la horizontal del campo visual.
El grado de deslumbramiento directo causado por luminarias de una instalación de iluminación en el exterior se denomina índice de deslumbramiento GR (Glare Rating).
Relación entre los índices GR y la evaluación del deslumbramiento:
Índice GR: Evaluación del deslumbramiento 80 - 90: insoportable 60 - 70: molesto 40 - 50: admisible 20 - 30: perceptible 10: inapreciable
Deslumbramiento
El deslumbramiento está causado por superficies claras en el campo visual y se puede percibir como deslumbramiento psicológico o fisiológico. El deslumbramiento causado por reflejos en superficies reflectantes se conoce generalmente como reflexión difusa o deslumbramiento por reflexión.
Limitación del deslumbramiento · deslumbramiento por reflexión
El deslumbramiento por reflexión y el deslumbramiento directo son causados por superficies luminosas en el campo visual y se consideran como factores perturbadores.
Se consideran deslumbramiento por reflexión las perturbaciones causadas, por ejemplo, por luminarias o ventanas con una elevada densidad lumínica. Este fenómeno se produce frecuentemente en calles asfaltadas mojadas, papeles brillantes o pantallas.
La elección adecuada de las luminarias y su disposición en edificios o en el exterior permite evitar la aparición de este factor perturbador. Para calcular un deslumbramiento por reflexión en una superficie brillante horizontal, se determina el factor de reproducción de contraste CRF (Contrast Rendering Factor) por medio de un software. Generalmente, una oficina muestra un valor mínimo de CRF = 0,7; si se trabaja con materiales de alto brillo se debe suponer un valor más alto.
Además de la reducción de las densidades lumínicas que se reflejan en superficies brillantes, existe la posibilidad de modificar la disposición para reducir al mínimo la superficie reflectante. Según el grado de deslumbramiento directo o por reflexión se puede producir un deslumbramiento fisiológico o psicológico. El deslumbramiento fisiológico causa problemas en la percepción por la merma del rendimiento visual. Dificulta la distinción de las formas y la percepción de la profundidad.
El deslumbramiento psicológico, en cambio, no se puede cuantificar por medición. El único factor decisivo es la percepción subjetiva de cada individuo en la cual se basa su juicio. Los síntomas pueden ser incomodidad, inseguridad o fatiga. Para evitar de antemano que surjan estos efectos, conviene evitar el deslumbramiento, sobre todo por encima de la horizontal del campo visual.
Procedimiento TI para el alumbrado público
La evaluación de un deslumbramiento fisiológico tiene lugar a través del aumento porcentual del umbral (TI, Threshold Increment). Este procedimiento indica el porcentaje en el cual el umbral visual, es decir, la diferencia de la densidad lumínica, se ve incrementada por el deslumbramiento.
En un alumbrado público sin deslumbramiento, el ojo se adapta a la densidad lumínica media en la calzada. Un objeto en la calzada todavía es visible si muestra una diferencia de densidad lumínica frente a su entorno.
Si el conductor es molestado por una luz deslumbrante en su campo visual, este deslumbramiento produce una luz difusa en el ojo que se coloca visualmente como un velo sobre la retina. Esta llamada «luminancia de velo» produce una mayor adaptación en el ojo con la misma densidad lumínica en la calzada. En consecuencia, el objeto se hace invisible, lo cual puede llevar a situaciones peligrosas en el tráfico.
La norma DIN EN 13201-3 describe la fórmula de cálculo correspondiente para el Threshold Increment. Para carreteras muy transitadas se recomienda aplicar un aumento del umbral TI de hasta un 10 %, y en carreteras menos transitadas un TI del 15 % al 20 %.
Método UGR para la iluminación de interior
En la iluminación de interiores, el deslumbramiento psicológico se define por medio del método UGR (Unified Glare Rating). Este se basa en una fórmula de deslumbramiento que tiene en cuenta todas las luminarias de la instalación que producen la impresión de deslumbramiento. Para poder efectuar una evaluación coherente se emplean tablas de UGR facilitadas por los fabricantes de luminarias.
Reproducción de los colores
La luz solar contiene todos los colores visibles para el ser humano. En las lámparas existen diferentes características de reproducción de los colores. Para poder designarlas, el valor CRI mide la reproducción de los colores o cromática. Cuanto más alto sea este valor, mejor será la reproducción de los colores. El valor óptimo es CRI 100, con el cual se reproducen todos los colores de forma natural.
Color de la luz
El ser humano no solo percibe su entorno como claro y oscuro, luces y sombras, sino también a través de los colores.
La designación de color de las lámparas está formada por tres cifras. La primera cifra indica la reproducción de los colores, y la segunda y la tercera indican la temperatura de color en kelvin.
Color de la luz de la lámpara
Los colores cálidos y fríos pueden influir en el estado de ánimo de las personas. La relación entre el color y los objetos contemplados (grado de reflexión espectral) determina la impresión cromática.
Los colores de luz cálidos (hasta 2900 K, aprox.) tienen un efecto calmante y crean un ambiente acogedor en la vivienda. Los colores de luz fríos, en cambio, poseen un componente más elevado de azul (más de 3300 K) y tienen un efecto estimulante. Se utilizan en lugares donde se pretende favorecer la concentración o un ambiente sobrio.
Temperatura de color en kelvin (K): blanco cálido: < 3300 K blanco neutro: 3300 - 5300 K blanco a la luz natural: > 5300 K
Dado que la luz de las lámparas con el mismo color de la luz puede tener una composición espectral totalmente distinta, no es posible deducir la calidad de la reproducción de los colores de una lámpara a partir del color de su luz. El triángulo cromático establecido por la Comisión Internacional de Iluminación (CIE) muestra la manera de clasificar las fuentes de luz y los colores de los cuerpos.
x = y = 0,333 corresponde a un valor acromático, es decir, blanco con una alta luminosidad y gris o negro en la oscuridad. Alrededor de este punto acromático se agrupan los demás colores cromáticos. En la recta entre el punto acromático y la curva de delimitación se encuentran todos los colores espectrales de la luz solar. Además, allí están ubicados los colores con la misma tonalidad, cuya saturación va aumentando en dirección a la curva de delimitación. De esta manera, el triángulo cromático contiene todos los colores reales. El lugar geométrico planckiano describe los colores de la «radiación de cuerpo negro» con los citados valores de temperatura en kelvin.
