Las luces de gran altura contribuyen de manera importante al entorno de iluminación de las instalaciones deportivas cubiertas donde el número de espectadores es pequeño o donde la compacidad de la estructura del edificio plantea un problema para el uso de luminarias de proyección.
Normalmente, estas luminarias se instalan en gimnasios y estadios deportivos. Los gimnasios a menudo se implementan como parte de las instalaciones educativas para albergar programas escolares y actividades deportivas.
Los gimnasios son amplios espacios interiores diseñados para albergar obras de entretenimiento, programas de entrenamiento o juegos competitivos que no atraen a grandes audiencias.
Estos espacios se utilizan para albergar una variedad de deportes como baloncesto, bádminton, tenis, voleibol, hockey sobre hielo/patines y fútbol sala. Los gimnasios y las arenas deportivas a menudo se construyen utilizando esqueletos que forman subespacios interiores conocidos como “bahía”.
El equipo de iluminación está montado en la superficie de la estructura del techo o suspendido por dispositivos de suspensión. Debido a que la altura libre de estas instalaciones generalmente alcanza o supera los 6.1 metros (20 pies), los accesorios de iluminación instalados en ellas a menudo se denominan "luces de gran altura".
Sin embargo, no existe una regla estricta con respecto a la altura del techo involucrado en la instalación de iluminación de gran altura. La altura mínima de instalación está determinada por el tipo de movimiento dentro del espacio.
Por ejemplo, las luminarias deben instalarse al menos 6.7 metros (22 pies) por encima de una superficie de juego de baloncesto IES Clase IV.
Existe una correlación entre el tamaño de una instalación y el nivel de iluminación.
Los deportes que se juegan en gimnasios y estadios generalmente requieren la cantidad y calidad de iluminación para cumplir con los estándares de iluminación de IES para juegos de Clase III o IV. La cantidad de iluminación se considera con mayor frecuencia para mantener la iluminación horizontal promedio, que es una medida de la densidad del flujo luminoso que incide sobre una superficie horizontal o una superficie de juego de 1 metro o más.
Para los deportes aéreos, la iluminación vertical debe evaluarse en toda la altura del área de juego para garantizar una buena visibilidad de los blancos de juego que a menudo están en el aire.
Los factores de calidad de la iluminación incluyen la uniformidad, el deslumbramiento directo y reflejado, la reproducción cromática y el parpadeo de la luz. La uniformidad de la iluminación es un factor universalmente importante en todos los tipos de deportes y en todos los niveles de las instalaciones.
La iluminación desigual hace que el ojo se ajuste entre diferentes niveles de brillo.
La adaptación constante del ojo en el campo de visión puede provocar molestias visuales y fatiga visual, así como una percepción visual distorsionada de la velocidad y la posición del objetivo de la competencia. Los cambios repentinos en la cantidad de iluminación en el área de carrera pueden hacer que los objetivos que se mueven rápidamente parezcan aumentar o disminuir la velocidad a medida que pasan de un nivel de iluminación a otro.
La capacidad para cumplir con los requisitos cuantitativos y cualitativos de las luces de gran altura en los estadios depende casi por completo del rendimiento de la luminaria.
Mientras que las luces de gran altura son sistemas de iluminación fijos en los que la distribución del flujo luminoso está completamente controlada por el sistema óptico general, los proyectores para grandes instalaciones deportivas ofrecen más flexibilidad en el diseño óptico porque pueden orientarse en cualquier dirección.
Para lograr esta tarea, las luces de gran altura deben producir una gran cantidad de lúmenes para cumplir con los requisitos de iluminación, al mismo tiempo que brindan un control estricto del haz y una distribución uniforme de la luz.
Históricamente, las luces de gran altura en los estadios deportivos usaban lámparas de descarga de alta intensidad (HID) (es decir, haluro metálico), que producen luz a través de una descarga eléctrica en un tubo de arco. El uso de lámparas de halogenuros metálicos, si bien aborda los desafíos de la iluminación deportiva y es más económico que las lámparas incandescentes, ha sido controvertido por varias razones.
Cuando se instalan en luminarias, la modesta eficacia de las lámparas de halogenuros metálicos se compensa inmediatamente con pérdidas ópticas del 30% o más debido a su patrón de radiación omnidireccional y al mayor tamaño de la fuente de luz.
HID Campana coloca una gran cantidad de luz en el centro de la dispersión del haz, lo que resulta en una distribución desigual de la luz. Por lo tanto, la densidad de luminarias debe aumentarse para superponerse estrechamente con el haz producido por luminarias adyacentes para lograr la uniformidad deseada.
Las luces de gran altura de HID son ineficientes e ineficaces para proporcionar luz a los objetivos previstos, lo que genera altos costos operativos y de capital. El mantenimiento de las luminarias HID es complejo, a veces para las lámparas ya veces para los balastos.
Las lámparas de halogenuros metálicos funcionan a altas temperaturas y presiones. Para evitar fallas catastróficas al final de la vida útil especificada de la lámpara, que es relativamente corta para las lámparas de alto vataje, se requiere una recarga colectiva en lugar de reemplazar las lámparas individualmente.
Los costos incurridos excederían la inversión inicial. Además, los largos tiempos de calentamiento y reinicio, la capacidad de atenuación limitada y el comportamiento de envejecimiento rápido bajo el estrés de la conmutación frecuente impiden que las lámparas HID de gran altura alcancen el potencial de ahorro de energía del control de iluminación.
Campana LED ahora se están utilizando en los estadios.
Las tecnologías de iluminación basadas en semiconductores ofrecen oportunidades de gran alcance para mejorar la eficiencia, la eficacia, la calidad y la fiabilidad de la iluminación. La plataforma de tecnología LED permite ahorros de energía más allá de la eficiencia de la fuente de luz mejorada e incluye Eficiencia de aplicación de iluminación (LAE), que logra ahorros de energía a través de una eficiencia de transmisión óptica mejorada, el uso de controles de iluminación y funciones optimizadas de distribución de energía espectral (SPD).
Al aprovechar las características únicas de los LED, las luces de gran altura se pueden diseñar para ir más allá de los factores de forma tradicionales y los métodos de control óptico para lograr una distribución de luz controlada con precisión y altamente uniforme y una entrega de flujo luminoso eficiente de la fuente de luz.
El sistema de luces LED de gran altura conectado puede utilizar datos recopilados de sensores de ocupación o de luz diurna, controladores locales, dispositivos personales como teléfonos inteligentes, sistemas de administración de edificios (BMS), plataformas IoT o cualquier combinación de estos para implementar sofisticadas estrategias de control de iluminación para lograr el máximo resultados de intensidad.
Otros atributos de iluminación, como la apariencia del color, la reproducción cromática y la ausencia de parpadeos, se pueden priorizar cuando sea necesario para proporcionar la mejor iluminación para la aplicación. En las aplicaciones de iluminación deportiva, el funcionamiento sin problemas de los sistemas de iluminación de difícil acceso tiene una importancia decisiva.
La capacidad de los sistemas LED para realizar las funciones requeridas en condiciones operativas prácticamente controladas durante largos períodos de tiempo lleva a la iluminación a la vanguardia de la confiabilidad y la sostenibilidad.
Los sistemas de iluminación generalmente generan, controlan y distribuyen la luz a través de una arquitectura de alta ingeniería que contribuye a la operación confiable, eficiente y controlada de los LED.
Los LED son dispositivos semiconductores de unión p-n que emiten luz a través de la recombinación de radiación intracristalina de portadores de carga (electrones y huecos). Esta propiedad proporciona a los LED una alta eficiencia cuántica, un excelente rendimiento de atenuación y conmutación y capacidad de control óptico a nivel de fuente.
Sin embargo, el rendimiento y la vida útil de los LED están estrechamente relacionados con las propiedades eléctricas (corriente, voltaje, potencia) y térmicas (temperatura de unión) de la estructura del semiconductor compuesto, que crea regiones activas para el inicio del efecto de electroluminiscencia inyectado.
Para que los LED alcancen el valor previsto en las aplicaciones del mundo real, la luminaria debe crear y mantener un entorno operativo compatible que proporcione una regulación adecuada de la corriente de accionamiento, gestión térmica, ingeniería mecánica y control óptico para el LED.
La apariencia física de campana LED puede variar mucho, pero los elementos esenciales de un sistema LED de alto rendimiento nunca cambian.
Los elementos formales de los sistemas tradicionales de iluminación de gran altura son diseños basados en lámparas que no aprovechan las características únicas y abordan los desafíos de diseño asociados con la tecnología LED.
Los sistemas LED avanzados suelen presentar una integración física avanzada de LED con disipadores de calor y sistemas ópticos, lo que mejora el rendimiento de la ruta térmica y maximiza la eficiencia y la eficacia de la transmisión óptica. El diseño integrado de los sistemas de luces LED de gran altura finalmente se presenta en dos formas estructurales: totalmente integrado y modular. Las luces LED de gran altura totalmente integradas emiten luz desde un único conjunto óptico que consiste en un disipador de calor, una matriz de LED en una placa de circuito impreso con núcleo de metal (MCPCB) y una óptica secundaria.
Las versiones de mayor potencia pueden contener múltiples conjuntos de LED. Las luminarias LED integradas con formas circulares a menudo se denominan Campana LED UFO.
El sistema modular es un conjunto de motores LED modulares. Cada motor LED modular está construido con los mismos componentes ópticos que una luminaria LED completamente integrada, pero tiene un factor de forma que facilita la integración modular. El diseño modular proporciona la escalabilidad de un paquete de lúmenes y la flexibilidad para personalizar la distribución óptica según los requisitos de la aplicación.
La mayoría de las aplicaciones de iluminación deportiva requieren luces de gran altura diseñadas para la distribución directa de la iluminación. Los sistemas de iluminación directa varían en distribución de amplia a concentrada.
Las distribuciones de haz más estrechas se pueden utilizar para instalaciones con alturas más altas o para aplicaciones que requieren un excelente control del deslumbramiento. La distribución de lúmenes de las luces LED de bahía alta generalmente se controla mediante una óptica secundaria que se monta de tal manera que extrae la luz directamente de la fuente de luz y produce una distribución de luz precisa.