Comparison of UGR Algorithm of Commercial Lighting Simulation Software and Development of Luminous Intensity Distribution Modeling for UGR Improvement of LED Luminaires : 조명 시뮬레이션 소프트웨어의 UGR 알고리즘 비교 및 LED 조명기구의 UGR 개선을 위한 배광모델개발원문보기
불쾌글레어는 작업능률을 줄이고 재실자에게 불쾌감을 야기하기 때문에 이를 제어하는 것은 중요하다. 불쾌글레어를 정량적으로 평가하기 위해 Visual Comfort Probability (VCP), Daylight Glare Index (DGI), Predicted Glare Sensation Vote (PGSV) and Unified Glare Rating (UGR)과 같은 지표들이 개발되었다. 이들 중 UGR은 국제조명위원회에서 제안된 값으로 실내 인공조명에 의한 불쾌글레어를 정량적으로 평가하는 지표이다. UGR은 ...
불쾌글레어는 작업능률을 줄이고 재실자에게 불쾌감을 야기하기 때문에 이를 제어하는 것은 중요하다. 불쾌글레어를 정량적으로 평가하기 위해 Visual Comfort Probability (VCP), Daylight Glare Index (DGI), Predicted Glare Sensation Vote (PGSV) and Unified Glare Rating (UGR)과 같은 지표들이 개발되었다. 이들 중 UGR은 국제조명위원회에서 제안된 값으로 실내 인공조명에 의한 불쾌글레어를 정량적으로 평가하는 지표이다. UGR은 조명기구의 배광에 영향을 받는데, 배광이 좁고 아래로 향할수록 값이 작아져 눈부심을 유발하지 않는다. 하지만 LED 평판조명은 램버션의 배광으로 인해 UGR값이 높아 많은 눈부심을 유발하게 된다. 따라서 LED 평판조명의 UGR값을 낮추기 위한 광학설계의 필요성이 대두되고 있다. 이와 같이 LED의 개발, 특히 LED 평판조명의 개발로 인해 UGR에 대한 관심이 증가하면서 조명기구의 UGR이 다시 중요한 문제가 되었다. 유럽에서는 조명기구의 UGR값을 명시하도록 되어있는데 상용화된 조명 시뮬레이션 소프트웨어들에 의한 UGR 계산값이 서로 다르다. 따라서 본 논문에서는 Part 1과 Part 2로 분류하여 Part 1에서는 상용화된 조명 시뮬레이션 프로그램의 UGR 값을 비교하고 소프트웨어들의 UGR 계산 변수의 입력조건을 분석하였고 Part 2에서는 LED 평판조명의 UGR을 줄이기 위한 배광형태를 제안하였다. Part 1과 Part 2의 연구 내용은 다음과 같다. [상용화된 조명시뮬레이션 소프트웨어들에 적용된 UGR 계산 알고리즘 예측 결과] - 상용화된 조명시뮬레이션 소프트웨어들에 적용된 UGR 계산 알고리즘을 예측하기에 앞서, UGR 계산 변수들 중 변수 조건에 따라 UGR값에 차이를 발생하는 변수를 분석하였다. 3가지 UGR 계산 변수 [배경휘도 계산 시 field of view, 조명기구 휘도 계산 시 field of view, 위치지수(P)]의 변수 조건에 따른 UGR값을 분석하였다. - 3가지 변수 중 배경휘도 계산 시 field of view와 위치지수(P)는 변수 조건이 다르더라도 UGR값의 차이가 거의 없었다. 반면, 조명기구 휘도 계산 시 field of view는 조건에 따라 UGR값에 차이가 크게 발생했다. - 따라서 본 연구에서는 상용화된 조명시뮬레이션 소프트웨어들에 적용된 조명기구 휘도 계산 시 field of view의 조건이 다를 것이라 가정하고 조명기구 휘도 계산 시 field of view의 조건에 따른 UGR값과 소프트웨어들에서 계산된 UGR값을 비교하였다. - 본 연구에서 분석된 소프트웨어는 AGI 32, Relux 2013, Dialux 4.11 3가지로 그 결과는 다음과 같다. 먼저, Relux 2013과 Dialux 4.11의 UGR 계산 값은 같은 경향을 보였지만 AGI 32는 다른 경향을 보였다. Relux 2013과 Dialux 4.11은 53도가 적용되었고 AGI 32는 60도가 적용된 것으로 분석되었다. 따라서 눈부심이 중요한 공간에서는 UGR값을 좀 더 엄격하게 평가하기 위해 60도의 field of view가 적용된 AGI 32를 사용하는 것이 좋을 것이다. [LED 조명기구의 배광형태가 UGR 및 실내조명환경에 미치는 영향 분석의 결과] - 본 연구에서는 시뮬레이션을 통해 조명기구의 배광형태가 UGR 및 실내조명환경에 미치는 영향을 분석하였다. 조명기구 배광형태는 램버션 배광, 아래로 퍼지는 형태의 배광, 옆으로 퍼지는 형태의 배광, 3가지로 분류하고 각각의 배광형태를 일정하게 변화하였을 때 UGR, 조도, 균제도의 변화를 분석하였다. - 램버션 배광의 경우, 10단계로 배광을 점차적으로 옆으로 퍼지게 하였다. 그 결과, 10단계의 UGR값과 균제도 값은 램버션 배광에 비해 각각 3.5%, 5.1% 로 변화가 미비함을 알 수 있다. 따라서 램버션 배광을 옆으로 퍼지게 하기 위한 광학설계 시, UGR값과 균제도 값에 구애받지 않고 조명기구의 목적에 맞는 광학설계가 필요하다. - 아래로 퍼지는 배광의 경우, 배광을 넓게 퍼지게 하였을 때의 UGR값과 균제도를 분석하였다. 그 결과, 배광이 옆으로 퍼질수록 균제도 측면에서 유리하지만 일정 수준 이상으로 퍼지게 될 경우 실내 불쾌글레어를 유발하는 정도가 커지는 것을 알 수 있었다. 따라서 이를 동시에 고려한 광학설계가 필요하다. - 옆으로 퍼지는 배광의 경우, 배광이 퍼지는 정도를 점차적으로 늘렸을 때의 UGR값과 균제도의 변화를 분석하였다. 그 결과, 배광이 퍼지는 정도가 커질수록 불쾌글레어를 많이 유발하지만 균제도는 개선됨을 알 수 있다. 따라서 균제도가 중요한 공간에서는 배광이 넓게 퍼지도록 광학설계를 해야 하고 불쾌글레어를 유발하지 않아야 하는 공간에서는 배광이 좁게 퍼지도록 광학설계를 해야 할 것으로 사료된다. - 램버션 배광, 아래로 퍼지는 배광, 옆으로 퍼지는 배광 중 램버션 배광형태는 UGR 값이 16 이상으로 다른 배광에 비해 상대적으로 높았고 다른 두 배광에 비해 조도값은 상대적으로 작았다. 따라서 바람직한 배광 형태는 아니라고 판단된다. 같은 각도의 아래로 퍼지는 배광과 옆으로 퍼지는 배광을 비교하였을 때, 균제도는 비슷하였지만 아래로 퍼지는 배광이 UGR값이 낮고 조도는 높았다. 따라서 아래로 퍼지는 배광 형태가 옆으로 퍼지는 배광형태 보다 실내공간을 밝게 하고 눈부심을 덜 유발하는 배광형태라고 볼 수 있다.
불쾌글레어는 작업능률을 줄이고 재실자에게 불쾌감을 야기하기 때문에 이를 제어하는 것은 중요하다. 불쾌글레어를 정량적으로 평가하기 위해 Visual Comfort Probability (VCP), Daylight Glare Index (DGI), Predicted Glare Sensation Vote (PGSV) and Unified Glare Rating (UGR)과 같은 지표들이 개발되었다. 이들 중 UGR은 국제조명위원회에서 제안된 값으로 실내 인공조명에 의한 불쾌글레어를 정량적으로 평가하는 지표이다. UGR은 조명기구의 배광에 영향을 받는데, 배광이 좁고 아래로 향할수록 값이 작아져 눈부심을 유발하지 않는다. 하지만 LED 평판조명은 램버션의 배광으로 인해 UGR값이 높아 많은 눈부심을 유발하게 된다. 따라서 LED 평판조명의 UGR값을 낮추기 위한 광학설계의 필요성이 대두되고 있다. 이와 같이 LED의 개발, 특히 LED 평판조명의 개발로 인해 UGR에 대한 관심이 증가하면서 조명기구의 UGR이 다시 중요한 문제가 되었다. 유럽에서는 조명기구의 UGR값을 명시하도록 되어있는데 상용화된 조명 시뮬레이션 소프트웨어들에 의한 UGR 계산값이 서로 다르다. 따라서 본 논문에서는 Part 1과 Part 2로 분류하여 Part 1에서는 상용화된 조명 시뮬레이션 프로그램의 UGR 값을 비교하고 소프트웨어들의 UGR 계산 변수의 입력조건을 분석하였고 Part 2에서는 LED 평판조명의 UGR을 줄이기 위한 배광형태를 제안하였다. Part 1과 Part 2의 연구 내용은 다음과 같다. [상용화된 조명시뮬레이션 소프트웨어들에 적용된 UGR 계산 알고리즘 예측 결과] - 상용화된 조명시뮬레이션 소프트웨어들에 적용된 UGR 계산 알고리즘을 예측하기에 앞서, UGR 계산 변수들 중 변수 조건에 따라 UGR값에 차이를 발생하는 변수를 분석하였다. 3가지 UGR 계산 변수 [배경휘도 계산 시 field of view, 조명기구 휘도 계산 시 field of view, 위치지수(P)]의 변수 조건에 따른 UGR값을 분석하였다. - 3가지 변수 중 배경휘도 계산 시 field of view와 위치지수(P)는 변수 조건이 다르더라도 UGR값의 차이가 거의 없었다. 반면, 조명기구 휘도 계산 시 field of view는 조건에 따라 UGR값에 차이가 크게 발생했다. - 따라서 본 연구에서는 상용화된 조명시뮬레이션 소프트웨어들에 적용된 조명기구 휘도 계산 시 field of view의 조건이 다를 것이라 가정하고 조명기구 휘도 계산 시 field of view의 조건에 따른 UGR값과 소프트웨어들에서 계산된 UGR값을 비교하였다. - 본 연구에서 분석된 소프트웨어는 AGI 32, Relux 2013, Dialux 4.11 3가지로 그 결과는 다음과 같다. 먼저, Relux 2013과 Dialux 4.11의 UGR 계산 값은 같은 경향을 보였지만 AGI 32는 다른 경향을 보였다. Relux 2013과 Dialux 4.11은 53도가 적용되었고 AGI 32는 60도가 적용된 것으로 분석되었다. 따라서 눈부심이 중요한 공간에서는 UGR값을 좀 더 엄격하게 평가하기 위해 60도의 field of view가 적용된 AGI 32를 사용하는 것이 좋을 것이다. [LED 조명기구의 배광형태가 UGR 및 실내조명환경에 미치는 영향 분석의 결과] - 본 연구에서는 시뮬레이션을 통해 조명기구의 배광형태가 UGR 및 실내조명환경에 미치는 영향을 분석하였다. 조명기구 배광형태는 램버션 배광, 아래로 퍼지는 형태의 배광, 옆으로 퍼지는 형태의 배광, 3가지로 분류하고 각각의 배광형태를 일정하게 변화하였을 때 UGR, 조도, 균제도의 변화를 분석하였다. - 램버션 배광의 경우, 10단계로 배광을 점차적으로 옆으로 퍼지게 하였다. 그 결과, 10단계의 UGR값과 균제도 값은 램버션 배광에 비해 각각 3.5%, 5.1% 로 변화가 미비함을 알 수 있다. 따라서 램버션 배광을 옆으로 퍼지게 하기 위한 광학설계 시, UGR값과 균제도 값에 구애받지 않고 조명기구의 목적에 맞는 광학설계가 필요하다. - 아래로 퍼지는 배광의 경우, 배광을 넓게 퍼지게 하였을 때의 UGR값과 균제도를 분석하였다. 그 결과, 배광이 옆으로 퍼질수록 균제도 측면에서 유리하지만 일정 수준 이상으로 퍼지게 될 경우 실내 불쾌글레어를 유발하는 정도가 커지는 것을 알 수 있었다. 따라서 이를 동시에 고려한 광학설계가 필요하다. - 옆으로 퍼지는 배광의 경우, 배광이 퍼지는 정도를 점차적으로 늘렸을 때의 UGR값과 균제도의 변화를 분석하였다. 그 결과, 배광이 퍼지는 정도가 커질수록 불쾌글레어를 많이 유발하지만 균제도는 개선됨을 알 수 있다. 따라서 균제도가 중요한 공간에서는 배광이 넓게 퍼지도록 광학설계를 해야 하고 불쾌글레어를 유발하지 않아야 하는 공간에서는 배광이 좁게 퍼지도록 광학설계를 해야 할 것으로 사료된다. - 램버션 배광, 아래로 퍼지는 배광, 옆으로 퍼지는 배광 중 램버션 배광형태는 UGR 값이 16 이상으로 다른 배광에 비해 상대적으로 높았고 다른 두 배광에 비해 조도값은 상대적으로 작았다. 따라서 바람직한 배광 형태는 아니라고 판단된다. 같은 각도의 아래로 퍼지는 배광과 옆으로 퍼지는 배광을 비교하였을 때, 균제도는 비슷하였지만 아래로 퍼지는 배광이 UGR값이 낮고 조도는 높았다. 따라서 아래로 퍼지는 배광 형태가 옆으로 퍼지는 배광형태 보다 실내공간을 밝게 하고 눈부심을 덜 유발하는 배광형태라고 볼 수 있다.
Because discomfort glare reduces work efficiency and causes discomfort to residents, it is important to control it. To quantitatively evaluate discomfort glare, the following indexes have been developed: Visual Comfort Probability (VCP), Daylight Glare Index (DGI), Predicted Glare Sensation Vote (PG...
Because discomfort glare reduces work efficiency and causes discomfort to residents, it is important to control it. To quantitatively evaluate discomfort glare, the following indexes have been developed: Visual Comfort Probability (VCP), Daylight Glare Index (DGI), Predicted Glare Sensation Vote (PGSV), and UGR. Of these, UGR is an index developed by the Commission International de l'Eclairage (CIE) to quantitatively assess discomfort glare caused by artificial lighting. UGR is effected by luminous intensity distribution. As the development of LED flat panel luminaires, it has become more important. In luminaires with narrow luminous intensity distribution directly below, UGR values are low. In LED flat panel, however, luminous intensity distribution is almost lambertian distribution, making UGR values high with a high possibility of causing discomfort glare. Therefore, there has been a necessity to come up with an optical design to reduced is comfort glare in LED flat panel luminaires. In other words, UGR wolud be an important issue by development of LED flat panel. In Europe, UGR values of luminaire should be stated but UGR values calculated by commercial lighting simulation software are different. Therefore, this study has been conducted in part 1 and part 2. In part 1, UGR values of commercial lighting simulation software was compared and UGR input variables of each software was analyzed. In part 2, luminous intensity distribution to reduce UGR values was suggested. Results of part 1 and part 2 are as follows. [The result of evaluation of UGR calculations in commercial lighting simulation software] - This study analyzed UGR input variables that have an effect on UGR values before evaluation of UGR calculations in commercial lighting simulation software. Three UGR input variables [field of view for the calculation of the background luminance (Lb) and for the calculation of luminance of the luminous parts of each luminaire (L), and position index (P)] were analyzed. - Conditions of the field of view for the calculation of background luminance (Lb) and position index had little effect on UGR values. While, conditions of the field of view for the calculation of the luminance of the luminaire (L) have an effect on UGR values. - According to these results, this study compared the UGR values according to conditions of field of view for the calculation of the luminance of the luminaire (L) with the UGR values calculated by commercial software (AGI 32, Relux 2013, and Dialux 4.11). - As a result, It seems that 53 degree of the field of view was applied to Relux 2013 and Dialux 4.11. While, 60 degree of field of view was applied to AGI 32. In a space where discomfort glare is important, AGI 32 that 60 degree of field of view was applied should be efficient to evaluate UGR more strictly. [The result of a study of effects of luminous intensity distribution of LED luminaires on UGR and indoor luminous environment] - To analyze effects on UGR and indoor luminous environment by luminous intensity distribution, this study has measured UGR, illuminance and uniformity by luminous intensity distribution by using developed UGR calculation software. - Luminous intensity distribution of luminaires was classified into three types (lambertian, downlight, and batwing). - In case of lambertian luminous intensity distribution, it was compared to UGR and uniformity by spreading luminous intensity distribution gradually over 10 stages. As a results, the effects of UGR and uniformity at the 10th stage were minor with 3.5% and 5.1% respectively, compared to lambertian luminous intensity distribution. Therefore, it is required to come up with an optical design which meets the purpose of luminaires regardless of UGR and uniformity levels. - In case of downlight luminous intensity distribution, UGR and uniformity were analyzed after gradually increasing luminous intensity distribution over six stages. As a results, Even though the horizontal spread of luminous intensity distribution is advantageous in terms of uniformity, if it exceeds a certain level, it can cause discomfort glare. Therefore, this aspect should be considered at optical design. - In case of batwing luminous intensity distribution, UGR and uniformity were analyzed after gradually increasing luminous intensity distribution over six stages. As a result, it’s been confirmed that increase in the spread of luminous intensity distribution can cause discomfort glare a lot, but it can improve uniformity at the same time. In a space where uniformity is important, it is required to prevent the luminous intensity distribution from being spread broadly. In a space where there should be no discomfort glare, it would be necessary to keep luminous intensity distribution narrow. - Among lambertian, downlight and batwing luminous intensity distributions, a lambertian type is relatively higher than other types in terms of UGR with over 16. It is also relatively smaller than two other types in terms of illuminance. Therefore, it is not a good type of luminous intensity distribution. According to comparison of downlight luminous intensity distribution and batwing luminous intensity distribution, UGR was lower while illuminance was higher in the downlight type even under the same angle. On the contrary, uniformity was pretty same between two types. Therefore, it appears that the downlight luminous intensity distribution is more efficient than a batwing type in lighting up an indoor space with less glare.
Because discomfort glare reduces work efficiency and causes discomfort to residents, it is important to control it. To quantitatively evaluate discomfort glare, the following indexes have been developed: Visual Comfort Probability (VCP), Daylight Glare Index (DGI), Predicted Glare Sensation Vote (PGSV), and UGR. Of these, UGR is an index developed by the Commission International de l'Eclairage (CIE) to quantitatively assess discomfort glare caused by artificial lighting. UGR is effected by luminous intensity distribution. As the development of LED flat panel luminaires, it has become more important. In luminaires with narrow luminous intensity distribution directly below, UGR values are low. In LED flat panel, however, luminous intensity distribution is almost lambertian distribution, making UGR values high with a high possibility of causing discomfort glare. Therefore, there has been a necessity to come up with an optical design to reduced is comfort glare in LED flat panel luminaires. In other words, UGR wolud be an important issue by development of LED flat panel. In Europe, UGR values of luminaire should be stated but UGR values calculated by commercial lighting simulation software are different. Therefore, this study has been conducted in part 1 and part 2. In part 1, UGR values of commercial lighting simulation software was compared and UGR input variables of each software was analyzed. In part 2, luminous intensity distribution to reduce UGR values was suggested. Results of part 1 and part 2 are as follows. [The result of evaluation of UGR calculations in commercial lighting simulation software] - This study analyzed UGR input variables that have an effect on UGR values before evaluation of UGR calculations in commercial lighting simulation software. Three UGR input variables [field of view for the calculation of the background luminance (Lb) and for the calculation of luminance of the luminous parts of each luminaire (L), and position index (P)] were analyzed. - Conditions of the field of view for the calculation of background luminance (Lb) and position index had little effect on UGR values. While, conditions of the field of view for the calculation of the luminance of the luminaire (L) have an effect on UGR values. - According to these results, this study compared the UGR values according to conditions of field of view for the calculation of the luminance of the luminaire (L) with the UGR values calculated by commercial software (AGI 32, Relux 2013, and Dialux 4.11). - As a result, It seems that 53 degree of the field of view was applied to Relux 2013 and Dialux 4.11. While, 60 degree of field of view was applied to AGI 32. In a space where discomfort glare is important, AGI 32 that 60 degree of field of view was applied should be efficient to evaluate UGR more strictly. [The result of a study of effects of luminous intensity distribution of LED luminaires on UGR and indoor luminous environment] - To analyze effects on UGR and indoor luminous environment by luminous intensity distribution, this study has measured UGR, illuminance and uniformity by luminous intensity distribution by using developed UGR calculation software. - Luminous intensity distribution of luminaires was classified into three types (lambertian, downlight, and batwing). - In case of lambertian luminous intensity distribution, it was compared to UGR and uniformity by spreading luminous intensity distribution gradually over 10 stages. As a results, the effects of UGR and uniformity at the 10th stage were minor with 3.5% and 5.1% respectively, compared to lambertian luminous intensity distribution. Therefore, it is required to come up with an optical design which meets the purpose of luminaires regardless of UGR and uniformity levels. - In case of downlight luminous intensity distribution, UGR and uniformity were analyzed after gradually increasing luminous intensity distribution over six stages. As a results, Even though the horizontal spread of luminous intensity distribution is advantageous in terms of uniformity, if it exceeds a certain level, it can cause discomfort glare. Therefore, this aspect should be considered at optical design. - In case of batwing luminous intensity distribution, UGR and uniformity were analyzed after gradually increasing luminous intensity distribution over six stages. As a result, it’s been confirmed that increase in the spread of luminous intensity distribution can cause discomfort glare a lot, but it can improve uniformity at the same time. In a space where uniformity is important, it is required to prevent the luminous intensity distribution from being spread broadly. In a space where there should be no discomfort glare, it would be necessary to keep luminous intensity distribution narrow. - Among lambertian, downlight and batwing luminous intensity distributions, a lambertian type is relatively higher than other types in terms of UGR with over 16. It is also relatively smaller than two other types in terms of illuminance. Therefore, it is not a good type of luminous intensity distribution. According to comparison of downlight luminous intensity distribution and batwing luminous intensity distribution, UGR was lower while illuminance was higher in the downlight type even under the same angle. On the contrary, uniformity was pretty same between two types. Therefore, it appears that the downlight luminous intensity distribution is more efficient than a batwing type in lighting up an indoor space with less glare.
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