journal-opt - abstr153-164

DOI:

Optoelektron. napìvprovìd. teh. 61, 153-164(2026)

H.M. Kozhushko, V.I. Nazarenko, S.V. Shpak, D.V. Kyslytsia.

RESEARCH OF INTEGRATED LIGHTING SYSTEMS FOR HUMAN ACTIVITIES DURING THE DAY USING SIMULATION MODELS

The object of the research is an integrated lighting system for daytime activities and processes that affect the lighting, colorimetric and circadian parameters of the system and its energy efficiency. The studies were carried out in a test room using simulation models to obtain information about the changes in vertical and horizontal illuminance, correlated color temperature and color rendering quality of the lighting environment of the illuminated room, circadian and energy efficiency of light under daylight, LED and mixed lighting. Daylight is a significant factor in increasing the energy efficiency and quality of integrated lighting for daytime activities. However, the level of illuminance created by daylight changes over time and cannot provide the recommendations of the international standard ISO/CIE 8995-1:2025 during the established period. Therefore, the integrated lighting system should have a combination of daylight and electric lighting. LED sources of electric lighting are the most effective for this. The study presents data on the circadian efficiency of lighting (melanopic illuminance) depending on the parameters of daylight and LED light, the impact of daylight on the quality of color rendering of the lighting environment, estimated according to the ANSI/IES TM-30-18 standard by two indices: Rf – color rendering accuracy and Rg – degree of color saturation under mixed (daylight and electric) lighting. Conclusions and recommendations are made regarding increasing the efficiency of integrated lighting systems for daytime human activities.

Keywords: integrated lighting, LED light source, daylight, photopic illuminance, melanopic illuminance, correlated color temperature, color rendering.

PDF

References

1. ISO СІЕ TR 21783:2022. Light and lighting — Integrative lighting — Non-visual effects.

2. Berson. D. Strange vision: ganglion cells as circadian photoreceptors. Trends in Neurosciences. 2003.26, iss. 6. P. 314–320. doi:10.1016/S0166-2236(03)00130-9.

3. Lucas R J, et al. Measuring and using light in the melanopsin age. Trends in Neurosciences. January 2014. 37, Issue 1. Pages 1–9. DOI: 10.1016/j.tins.2013.10.004.

4. СІЕ TN 015:2023 Second International Workshop on Circadian and Neurophysiological Photoreception DOI: 10.25039/TN.015.2023.

5. CIE S 017/E:2020 ILV: International Lighting Vocabulary, 2nd Edition. e-ILV | CIE.

6. ISO СІЕ 8995-1:2025. Light and lighting — Lighting of work places. Part 1: Indoor. https://www.iso.org/ru/standard/76342.html.

7. Kevin W. Houser, Tony Esposito. Human-Centric Lighting: Foundational Considerations and a Five-Step Design Process. Front Neurol. 2021 Jan. DOI: 10.3389/fneur.2021.630553.

8. Rossi M. Circadian Lighting Design in the LED Era. Springer; 2019. 277 p. DOI: https://doi.org/10.1007/978-3-030-11087-1.

9. Alkhatatbeh BJ, Asadi S. Role of Architectural Designin Creating Circadian-Effective Interior Settings. Energies. 2021. DOI:10.3390/en14206731.

10. Laura Bellia, Urszula Błaszczak, Francesca Diglio, Francesca Fragliasso. Light-environment interactions and integrative lighting design: Connecting visual, non-visual and energy requirements in a case study experiment. Building and Environment. 1 April 2024.253. https://doi.org/10.1016/j.buildenv.2024.111323.

11. Kozhushko H.M., Sakhno T.V., Nazarenko V.I. Non-visual effects of light and their significance in led lighting systems designing: a critical review of the integrated lighting problem. https://doi.org/10.33573/ujoh2024.03.214.

12. EN 12665:2024 Light and lighting - Basic terms and criteria for specifying lighting requirements.

13. P. Hartman, L. Maňková, P. Hanuliak, M. Krajčík. The influence of internal coloured surfaces on the circadian efficiency of indoor daylight. Applied Mechanics and Materials, Trans Tech Publ. 2017. Р. 493–500. https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/AMM.861.493.

14. Dai Q., Huang Y., Hao L., Lin Y., Chen K. Spatial and spectral illumination design for energy-efficient circadian lighting. Build. Environ.2018;146:216-25. DOI:10.1016/j.buildenv.2018.10.004.

15. Dai Q., Cai W., Hao L., Shi W., Wang Z. Spectral optimisation and a novel lighting – design space based on circadian stimulus. Light. Res. Technol. 2017;50:1198-211. DOI:10.1177/1477153517733504.

16. Jarboe C., Snyder J., Figueiro M. The effectiveness of light-emitting diode lighting for providing circadian stimulus in offices paces while minimizing energy use. Light. Res. Technol. 2019.52, №2:167-88. DOI:10.1177/1477153519834604.

17. Lin Y., Chen C., Wang, T. (2024). Future trends in intelligent lighting control systems for energy-efficient buildings. Building Simulation.17, №11. Р.1909-1932. https://doi.org/10.1007/s12273-024-1209-3.

18. Сорокін В. М., Пекур Д. В., Назаренко В. І., Шпак С. В., Басова Ю. О., Кожушко Г. М., Кислиця Д. В. Інтегроване освітлення приміщень: шлях зниження споживання електроенергії світлодіодними освітлювальними системами, Оптоелектроніка та напівпровідникова техніка. 2025. Вип. 60.С. 9–21. https://doi.org/10.15407/iopt.2025.60.009.

19. EN 17037:2018+A1:2021 Daylight in buildings.

20. Commission Regulation (EU) 2019/2020 of 1 October 2019 laying down ecodesign requirements for light sources and separate control gears pursuant to Directive 2009/125/EC of the European Parliament and of the Council and repealing Commission Regulations (EC) No 244/2009, (EC) No 245/2009 and (EU) No 1194/2012.

21. Commission Delegated Regulation (EU) 2019/2015 of 11 March 2019 supplementing Regulation (EU) 2017/1369 of the European Parliament and of the Council with regard to energy labelling of light sources and repealing Commission Delegated Regulation (EU) No 874/2012.

22. ДСТУ EN 13032-4:2019 (EN 13032-4:2015 + A1:2019, IDT). Світло та освітлення. Вимірювання та подання фотометричних даних ламп та світильників. Частина 4. Світлодіодні лампи, модулі та світильники.

23. ДСТУ EN 13032-2:2022 (EN 13032-2:2017, IDT). Світло та освітлення. Вимірювання та представлення фотометричних даних ламп і світильників. Частина 2. Представлення даних для робочих місць у приміщенні та на відкритому просторі.

24. ДСТУ CIE 13.3:2019 (CIE 13.3–1995, IDT). Метод вимірювання та визначення властивостей кольорового відтворення джерел світла.

25. CIE S 026/E:2018 CIE system for metrology of optical radiation for ipRGC-influenced responses to light.

26. ДБН В.2.5-28:2018. Державні будівельні норми України. Природне і штучне освітлення. https://e-construction.gov.ua/laws_detail/3074958732556240833?doc_type=2.

27. Nazarenko V., Sorokin V., Pekur D., Shpak S., Basova I., Baghirov Sabir , Kozhushko G. Assessment of energy efficiency and environmental performance of led light sources by the ecodesign methods. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies. 2025-12-31. Journal article DOI: 10.15587/1729-4061.2025.348864.

28. ANSI/IES TM-30-18 IES Method for Evaluating Light Source Color Rendition.

Г.М. Кожушко, В.І. Назаренко, С.В. Шпак, С.Г. Кислиця.

Дослідження систем інтегрованого освітлення для діяльності людини в денний час з використанням імітаційних моделей

Об’єктом дослідження є система інтегрованого освітлення для діяльності в денний час та процеси, що впливають на світлотехнічні, колориметричні та циркадні параметри системи та її енергоефективність. Дослідження проводились в тестовій кімнаті з використанням імітаційних моделей для отримання інформації про зміну вертикальної та горизонтальної освітленостей, корельованої колірної температури та якості кольоропередачі світлового середовища освітлюваного приміщення, циркадної та енергетичної ефективності світла при денному, світлодіодному та змішаному освітленні. Показано, що денне світло є істотним фактором підвищення енергоефективності та якості інтегрованого освітлення для денної діяльності. Але рівень освітленості, що створює денне світло, змінюється з часом і не може забезпечувати рекомендації міжнародного стандарту ISO/СІЕ 8995-1:2025 протягом встановленого періоду. Тому система інтегрованого освітлення повинна мати комбінацію освітлення денним і електричним світлом. Найбільш ефективними для цього з джерел електричного світла, є світлодіодні джерела. В роботі наведені дані про циркадну ефективність освітлення (меланопічна освітленість) в залежності від параметрів денного та світлодіодного світла, вплив денного світла на якість кольоропередачі світлового середовища, оціненого згідно зі стандартом ANSI/IES TM-30-18 за двома індексами: Rf – точність кольоропередачі та Rg – ступінь насиченості кольору при змішаному (денному та електричному) освітленні. Зроблено висновки та рекомендації щодо підвищення ефективності систем інтегрованого освітлення для діяльності людини в денний час.

Ключові слова: інтегроване освітлення, світлодіодне джерело світла, денне світло, фотопічна освітленість, меланопічна освітленість, корельована колірна температура, кольоропередача.

Back / Повернутися