Reducir el deslumbramiento: UGR, GR y Ti en el diseño de iluminación
Introducción
El deslumbramiento, incluyendo el deslumbramiento que causa discapacidad y el deslumbramiento molesto, tiene un impacto significativo en la percepción visual, el estado psicológico y la calidad de vida de las personas. El deslumbramiento que causa discapacidad representa un riesgo para la seguridad al reducir la visibilidad de los objetos y perjudicar la salud ocular; mientras que el deslumbramiento molesto causa malestar psicológico y afecta el estado de ánimo y la calidad de vida. Para mitigar estos riesgos, es necesario optimizar el entorno de iluminación y proteger la salud visual ajustando la posición y la distribución de la luz de las lámparas y utilizando pantallas o parasoles. Este artículo presenta principalmente qué son UGR, GR y TI, y sus métodos de cálculo. Además, se explicará cómo comprobar y mejorar el deslumbramiento (reducirlo) de la iluminación de estadios. y el deslumbramiento (TI) del alumbrado público.
¿Qué son UGR, GR y TI?
El deslumbramiento se puede dividir en dos categorías: deslumbramiento por discapacidad y deslumbramiento por incomodidad. El deslumbramiento por discapacidad consiste en la reducción de la visibilidad debido a la luz dispersa en el ojo y se observa comúnmente en los faros de los automóviles. No se asocia necesariamente con incomodidad física, sino simplemente con una reducción de la visibilidad. Las pruebas de deslumbramiento por discapacidad miden la capacidad de un sujeto para detectar objetos en presencia de una fuente de deslumbramiento. Por el contrario, el deslumbramiento por incomodidad se define como una sensación molesta o dolorosa al exponerse a una luz brillante en el campo visual, pero no necesariamente afecta la visión. En las discusiones sobre el deslumbramiento en la iluminación deportiva, generalmente se hace referencia al tipo de deslumbramiento por incomodidad. A diferencia del deslumbramiento por discapacidad, el deslumbramiento por incomodidad es subjetivo. Existen muchos modelos y variables diferentes que se utilizan para cuantificar el deslumbramiento por incomodidad.
La medición del deslumbramiento se basa en la medición de la luz, por lo que antes de profundizar en el tema, es importante comprender algunos conceptos básicos de la medición de la luz. La intensidad de la luz o de una fuente luminosa se cuantifica mediante la iluminancia y el brillo. La iluminancia es la cantidad de luz (flujo luminoso) que incide sobre una superficie o área, básicamente la cantidad de luz que entra en un área, y se mide en lux (lúmenes por metro cuadrado). Mientras que la iluminancia cuantifica la luz que incide sobre un área, la luminancia, por el contrario, cuantifica la luz emitida desde un área. La luminancia es la medida de la intensidad de la luz emitida desde un área específica dentro de un ángulo sólido (intensidad luminosa) y se mide en candelas por metro cuadrado. A continuación, presentamos los UGR, GR y Ti comunes.
Universidad de Granada
UGR es la abreviatura de Índice Unificado de Deslumbramiento (Unified Glare Rating). Es un parámetro psicológico que mide la incomodidad subjetiva que la luz emitida por el dispositivo de iluminación en el entorno visual causa al ojo humano. Su valor se calcula según la fórmula unificada de deslumbramiento publicada por la Comisión Internacional de Iluminación. Escenario de aplicación: El UGR se utiliza a menudo para evaluar el grado de deslumbramiento incómodo en aulas, oficinas y otros lugares.
GRAMO
GR es la abreviatura de índice de deslumbramiento (GLARE), que representa el nivel de deslumbramiento de un lugar iluminado y se utiliza para evaluar la incomodidad causada por los dispositivos de iluminación. UGR se centra específicamente en la iluminación interior, mientras que GR se centra principalmente en la iluminación exterior. En la iluminación deportiva , el deslumbramiento puede afectar significativamente el rendimiento y la comodidad de los atletas, así como la experiencia de los espectadores. Un control razonable del GR es crucial para garantizar la visibilidad en la cancha y reducir la incomodidad visual.
Ti
El TI, o incremento de umbral, es un método de medición para describir la desactivación del deslumbramiento. Representa el porcentaje de contraste entre un objeto y su fondo que debemos aumentar para mantener la percepción visual (es decir, el reconocimiento) de un objeto en presencia de deslumbramiento. En otras palabras, si no hay deslumbramiento, es posible que solo necesitemos un contraste más bajo (valor de TI bajo) para ver el objeto con claridad; pero una vez que aparece el deslumbramiento, para seguir viéndolo con claridad, necesitamos aumentar el contraste entre el objeto y el fondo.
| Universidad de Granada | GRAMO | Ti | |
| Significado | Clasificación unificada de deslumbramiento | Clasificación de deslumbramiento | Incremento del umbral |
| Solicitud | Iluminación interior | Iluminación exterior (deportiva) | Alumbrado público |
| Fórmula |  |
 |
 |
¿Cómo calcular UGR, GR y Ti?
Universidad de Granada
La fórmula incluye la luminosidad de fondo (LB), la luminosidad de la luminaria (L), el ángulo sólido entre la fuente de luz y el observador (ω) y el índice de posición de Gus (р). Podemos considerar Lb como la iluminación indirecta en la dirección del ojo, que incluye la intensidad de la luz de la pared, el techo, el suelo, etc. La segunda mitad de la fórmula se puede considerar como la luminosidad generada por la luminaria, y también está relacionada con su posición.
En resumen, UGR = brillo generado por la lámpara / iluminación indirecta dirigida hacia el ojo. En general, cuanto mayor sea el flujo luminoso de la lámpara, menor la altura de instalación, mayor el ángulo del haz, menor la superficie luminosa y menor la reflectividad de la pared/suelo interior, mayor será el deslumbramiento. Además, el deslumbramiento también se ve afectado por la posición de instalación de la lámpara, si la fuente de luz es difusa o bloqueada, y la distribución de la luz. Características de la lámpara.
GRAMO
Clasificación de deslumbramiento (GR) – Este modelo fue desarrollado por la Comisión Internacional de Iluminación (CIE) para la iluminación exterior, basándose en el documento CIE 112-1994. El índice de deslumbramiento se calcula a partir de la iluminancia que alcanza el ojo al observar cada punto de la matriz desde una posición de observador única. En la siguiente fórmula, Lvl representa la iluminancia generada por la luz emitida por la lámpara que incide directamente en el ojo. Lve puede entenderse como la iluminancia causada por el entorno que incide directamente en el ojo, es decir, la luminosidad del lugar iluminado.
Tras simplificar, GR = brillo generado por la lámpara/luminosidad del lugar iluminado. En general, aumentar la altura de instalación, usar parasoles y una distribución asimétrica de la luz puede reducir eficazmente el valor de GR.
TI
La TI es una medida del efecto del deslumbramiento que causa discapacidad, descrita como una luminancia de velo equivalente causada por la dispersión de la luz en el ojo humano. Los valores de TI se calculan de acuerdo con la norma EN 13201-3 mediante una ecuación para la luminancia de velo equivalente que representa a una persona joven. Al establecer los requisitos para la limitación de la TI o al evaluar los valores calculados de TI, debe tenerse en cuenta que la dispersión en el ojo tiende a aumentar con la edad de la persona. La definición en la norma CIE 150:2017 es similar. La fórmula para calcular la TI en estos dos documentos es: TI = 65 Lv / (Lad)0,8, donde Lv = luminancia de velo y Lad = luminancia de adaptación.
PD: En esta fórmula, la luminancia de adaptación es la suma de la luminancia de velo de la escena y la luminancia de fondo. Por lo tanto, difiere de la luminancia promedio de la carretera. Consulte los casos prácticos de iluminación LED para carreteras.
Principios fundamentales para reducir el deslumbramiento en la iluminación
Tras comprender el método de cálculo del deslumbramiento, probablemente tengamos una idea clara de cómo reducirlo. ZGSM considera que debemos empezar por dos aspectos: la dirección de la luz y la instalación de las lámparas.
Primero, hablemos de la dirección de la luz. Es como una lámpara en casa. Si no está bien diseñada, la luz se dispersará, no solo iluminando el lugar deseado, sino también dirigiéndose hacia donde no se desea, como los ojos. En ese caso, se sentirá deslumbramiento. Para solucionar este problema, los diseñadores o fabricantes de lámparas se esfuerzan por mejorarlas, añadiendo pantallas, reflectores o lentes especiales, lo que equivale a añadir miras a las lámparas para que solo iluminen donde deben iluminar, en lugar de directamente a los ojos.
Hablemos ahora de la instalación de lámparas. En la práctica, su instalación también es crucial. Imaginemos que, en un parque infantil, vemos una lámpara en un poste alto y otra en uno bajo. ¿Cuál es menos probable que nos deslumbre? Por supuesto, la baja. Dado que la lámpara alta está lejos, la luz se vuelve suave al llegar y no es fácil que nos deslumbre. Por lo tanto, en general, cuanto más alta se instale la lámpara y más cerca esté del área objetivo, menos probable será que cause incomodidad. Sin embargo, si la posición de la lámpara no se puede mover, también podemos intentar alinear su centro con un punto cercano a la posición de instalación, lo que también puede reducir el deslumbramiento. Sin embargo, en este caso, surge un problema: debemos reducir el deslumbramiento asegurándonos de que el área objetivo tenga suficiente iluminación. Por lo tanto, debemos elegir la altura de instalación y la dirección de la iluminación de forma razonable. Por ejemplo, una superficie luminosa alta y lo más horizontal posible suele ser cómoda, pero también es más cara. Las soluciones con baja altura de instalación y un amplio ángulo de elevación de la superficie luminosa suelen presentar mayor deslumbramiento, pero su costo es menor. Esto exige que los diseñadores de iluminación equilibren la rentabilidad y la comodidad de la iluminación. Al diseñar e instalar lámparas, es necesario considerar diversos factores según la situación real para encontrar la mejor solución. A continuación, los explicamos uno por uno.
GR en iluminación deportiva, TI en alumbrado público y ¿cómo mejorarlas?
GR en iluminación deportiva
En la iluminación deportiva, el deslumbramiento puede afectar significativamente el rendimiento y la comodidad de los atletas y la experiencia de los espectadores. Diferentes actividades y espacios deportivos tienen requisitos GR específicos que deben cumplirse para garantizar condiciones óptimas de iluminación. Muchos lugares de competición al aire libre tienen un deslumbramiento máximo de 50, los lugares de entrenamiento tienen un deslumbramiento máximo de 55 y la altura de evaluación suele ser de 1,5 metros sobre el suelo. En la iluminación del estadio, necesitamos medir el valor GR de varios puntos en el estadio. La posición del observador, el ángulo de visión, la distribución de la luz de la luminaria y los umbrales recomendados se tienen en cuenta durante el proceso de evaluación. En la simulación de iluminación del estadio, necesitamos insertar un observador de deslumbramiento para obtener el valor de deslumbramiento. La siguiente figura muestra los resultados del cálculo del deslumbramiento para un campo de fútbol de 105 x 68 metros. En esta simulación de iluminación, todos los puntos de deslumbramiento están 50 pulgadas por debajo de la superficie de cálculo. En la siguiente sección, discutiremos cómo reducir estos valores.
TI en alumbrado público
TI significa Incremento de Umbral, una medida utilizada en alumbrado público para cuantificar el impacto del deslumbramiento en tareas visuales como la conducción. En alumbrado público, los carriles para vehículos motorizados tienen requisitos claros para los valores de TI. Las clases de alumbrado M, de M1 a M6, requieren un TI del 10-20 %. Por ejemplo, el TI para los sistemas de alumbrado público M4a es inferior al 15 %. Valores altos de TI indican mayores niveles de deslumbramiento y menor visibilidad, lo que puede ser peligroso para los conductores. En la nueva sección, podemos encontrar TI en simulaciones de alumbrado público. Algunos cumplen los requisitos, mientras que otros no. Lo que debemos hacer es ajustarlos para cumplir con los requisitos correspondientes, que detallaremos a continuación.
Distribución de luz estándar vs. distribución de luz con pantalla o parasol
La protección antideslumbrante, también conocida como viseras o pantallas, es un accesorio esencial para las instalaciones de iluminación exterior. Sin medidas antideslumbrantes como una pantalla de luz, la luz emitida por la fuente de luz puede incidir directamente en los ojos de las personas, causando deslumbramiento. Por el contrario, la instalación de una pantalla de luz minimiza el deslumbramiento y la contaminación lumínica al impedir que la luz directa incida en los ojos de los peatones, mejorando así la comodidad visual y la productividad. A continuación, analizamos dos situaciones de iluminación de estadios sin y con pantalla de luz. En la figura de la izquierda, podemos ver que ULR=6,5%, y su deslumbramiento también es alto, alcanzando un máximo de 47. Después de usar el protector de luz, podemos ver que ULR=1,0%, y su deslumbramiento también está controlado eficazmente, alcanzando un máximo de 44. Al mismo tiempo, podemos ver que el primero tendrá una iluminancia más alta, mientras que el segundo tendrá una iluminancia más baja, principalmente porque el protector de luz bloquea parte de la luz útil.
Distribución de luz estándar vs asimétrica
La distribución asimétrica de la luz concentra la luz en una dirección específica sin disiparla en ninguna. Puede lograrse mediante lentes o espejos. Por lo tanto, minimiza la distribución de la luz en espacios innecesarios y ayuda a reducir la contaminación lumínica. Los mejores ejemplos de iluminación asimétrica son el alumbrado público, la iluminación de estadios y aparcamientos, etc. Además, los espectros asimétricos tienen un mayor potencial para reducir el deslumbramiento. Al diseñar racionalmente el ángulo luminoso y la distribución de la intensidad luminosa de la fuente de luz, se puede reducir significativamente el deslumbramiento y mejorar la calidad de la iluminación. A continuación, comparamos los resultados de iluminación con la distribución simétrica y la asimétrica en la iluminación de estadios. En la imagen de la derecha, se observa que con ULR=0%, el valor máximo de deslumbramiento se ha reducido a 39. Con la distribución simétrica, los resultados son satisfactorios. Puede consultar los resultados en la sección anterior. Además, el uso de la distribución asimétrica de la luz y la cubierta también influye en la eficiencia lumínica de la lámpara. Es necesario considerar exhaustivamente la eficiencia luminosa y el costo antes de tomar una decisión final.
Altura de instalación adecuada para reducir el deslumbramiento
La altura de instalación de la farola es uno de los factores más importantes que afectan el deslumbramiento. Si la altura de instalación de la farola es demasiado baja, la luz incide directamente en el ojo humano, causando deslumbramiento. Por el contrario, si la altura de instalación es alta, la proporción de luz que incide directamente en el ojo se reduce. Por lo tanto, elegir la altura de instalación adecuada es crucial para reducir el deslumbramiento. Analicemos el impacto de las diferentes alturas de instalación en el TI del alumbrado público. La altura de instalación de la farola de la izquierda es de 7 metros, y el valor de TI alcanza 18, pero al aumentar la altura a 8 metros, el valor de Ti desciende a 14. Si no se puede ajustar la altura, también se puede reducir el valor de Ti cambiando la distribución de la luz.
PD: En la iluminación del estadio, podemos aumentar adecuadamente la altura de instalación y reducir el valor GR.
