مفاهیم روشنایی
شار نوری ( Luminous Flux )(Φv)
کل نور خارج شده از یک منبع نوری در واحد زمان در تمام جهات در فضا را شار نوری می گویند که با (Ø) نشان می دهند واحد شار نوری (لومن) می باشد و با lm نشان داده می شود.
شار نوری جزو مشخصات هر لامپ است و توسط شرکتهای سازنده لامپ در کاتالوگ محصولات درج میشود. بدیهی است هر چه شار نوری یک لامپ بیشتر باشد لامپ پر نورتر است. محدوده طول موج قابل رویت برای چشم انسان از حدود 380 تا 780 نانومتر می باشد.
شدت نور (Luminous Intensity)
چنانچه نور منتشر شده از لامپ تحت زاویه معینی هدایت شود، شاخص دیگری به نام شدت نور مورد استفاده قرار میگیرد. شدت نور را با (I) نشان می دهند و واحد آن “کندل” یا “شمع” است که با (cd) نشان می دهند شکل زیر مفهوم شدت نور و انتشار نور را در یک زاویه خاص، به واسطه حضور رفلکتور نمایش می دهد.
شاخص تفکیک رنگ (CRI)
شاخص تفکیک رنگ (Color Rendering Index) که به اختصار CRI نامیده میشود، مولفه‌ای است که برای بیان کیفیت نور تولیدی منابع روشنایی و نورپردازی و منابع نوری و نحوه نمایش اجسام به کار برده میشود.
نور خورشید به عنوان مهم ترین منبع روشنایی انسان‌ها به شمار می‌رود. این نور دارای طیف نوری کامل است، از این رو بهترین و طبیعی ترین حالت دید را برای انسان فراهم می‌کند؛ بنابراین نمود رنگ اشیاء زیر نور منتشر شده از خورشید، به عنوان مبنا و پایه در نظر گرفته میشود. حال هرچه کیفیت رنگ های اشیاء زیر نور مصنوعی لامپ، چراغ، پروژکتور روشنایی و یا هر محصول روشنایی دیگری به نمود رنگی زیر نور خورشید نزدیکتر باشد، CRI اختصاص یافته به آن بالاتر است. شاخص تفکیک رنگ بین صفر تا صد تعریف میشود، به نوعی که بهترین CRI (نمره صد) متعلق به خورشید است و بدترین نمره (نمره صفر) نوری است که عملا در آن تشخیص رنگ ناممکن است.
درخشندگی (Luminance)
درخشندگی، در واقع اثر فیزیولوژیکی روشنایی بر روی چشم ما است و در محاسبات روشنایی، به ویژه روشنایی بیرونی و روشنایی خیابان ها اهمیت زیادی دارد پارامتر درخشندگی، هم برای منابع نور و هم برای سطوح درخشنده که نور را منعکس می کنند تعریف می شود.
درﺧﺸﻨﺪﮔﻲ ﺑﺮاﺑﺮ اﺳﺖ ﺑﺎ ﻧﺴﺒﺖ ﺷﺪت ﻧﻮر ﺳﺎﻃﻊ ﺷﺪه از منبع ﺑﻪ ﺳﻄﺢ ﻣﻨﺒﻊ ﺑﺮ ﺣﺴﺐ ﻛﺎﻧﺪﻻ ﺑﺮ ﻣﺘﺮﻣﺮﺑﻊ و علامت اختصاری آن L میباشد.
درخشندگي يك صفحه كوچك نوراني در يك جهت معين برابر است با نسبت شدت نور صفحه در آن جهت معين، به مساحت مؤلفه سطح مزبور در راستاي عمود بر آن جهت معين. (واحد: كاندلا بر متر مربع cd/m2 )
شدت روشنایی ( Illuminance)
مقدار شار نوری که به واحد سطح می رسد را شدت روشنایی می گویند و با E نشان می دهند. بنابراین تعریف، در حالت دقیق، برای یک سطح، شدت روشنایی (E) را میتوان طبق رابطه E=dØ/dA تعریف کرد .
واحد شدت روشنایی برابر لوکس است چنانچه فرض کنیم منبع نور و سطح هیچ یک نسبت به هم از نظر ابعاد برابر بینهایت نیستند، می توان مقدار شدت روشنایی متوسط را طبق رابطه Em=Ø/A تعریف می کنیم.
که در رابطه فوق، Em، شدت روشنایی بر حسب لوکس (Lux)، Ø شارنوری برحسب لومن (lm) و A مساحت سطح بر حسب متر مربع (m2) است.
خیرگی GLARE
خیرگی یکی از عوامل آزار دهنده در روشنایی است که باعث محدود شدن حوزه دید و ایجاد خستگی برای افراد می شود که باید تا آنجا که ممکن است محدود شود.
عواملی که می توانند باعث ایجاد خیرگی شوند عبارتند از:
- استفاده از چراغ نا مناسب
- قرارگیری چراغ یا پنجره در موقعیت نامناسب
- انعکاس بالای سطوح مختلف.
در مورد روشنایی خیابانی، خیرگی می تواند باعث کاهش قدرت دید رانندگان شده و در نتیجه خطرات جانی به دنبال داشته باشد. خیرگی را می توان به دو دسته خیرگی مستقیم(Direct Glare) و خیرگی غیر مستقیم (Indirect Glare) تقسیم بندی کرد. عوامل ایجاد کننده خیرگی مستقیم عبارتند از: شکل نا مناسب منبع نور و قراردادن منبع روشنایی در محل نام مناسب.
دمای رنگ
دمای رنگ عددی است که بر حسب کلوین بیان می شود و به نوعی بیان کننده رنگ نور خروجی می باشد. هر چه این عدد بالاتر باشد رنگ نور بیشتری به محدوده رنگهای سرد و سفید نزدیکتر است و هر چه این عدد کوچکتر باشد رنگ نور به محدوده رنگهای گرم (نظیر رنگ نور ناشی از لامپهای التهابی) نزدیکتر است. به عنوان مثال وقتی گفته می شود دمای رنگ یک لامپ فلورسنت 4000 کلوین است به این معنی است که اگر جسم سیاه را تا 4000 کلوین گرم کنیم، نوری به رنگ لامپ فلورسنت منتشر می کند .
جسم سیاه عنصری (نظیر پلاتین) است که هیچ نوری منعکس نمی کند و کل نوری که به آن تابیده می شود را جذب می نماید. با حرارت دادن به جسم سیاه ابتدا نوری متمایل به رنگ های قرمز منتشر شده و با افزایش دما رنگ نور به محدوده رنگ سفید و سپس آبی نزدیک می شود.
درصد بازتاب رنگ ( وضوح یا برگردان رنگ )
چنانچه نمود اشیا را زیر نور خورشید به عنوان مبنا مدنظر قرار دهیم، این شاخص نشان می دهد که اشیا زیر نور منتشر شده توسط لامپ تا چه اندازه به رنگ واقعی نمایش داده میشوند. CRI در مورد لامپها عددی بین 100-20 است و هر چه این عدد بالاتر باشد نمود رنگ واقعیتر است. عامل اصلی نمود رنگ مطلوب توسط نور یک لامپ، کامل بودن طیف نور آن است. به عنوان مثال زمانی که در طیف نور منتشر شده از یک لامپ، رنگ قرمز، موجود نباشد، کلیه اشیای قرمز رنگ (یا دارای قسمتهای قرمز)، با رنگ صحیح خود نشان داده نخواهد شد. بنابراین برای جاهایی که نمایش واقعی رنگ اهمیت زیادی دارد نظیر صنایع نساجی، اتاق رنگ صنایع خودروسازی، اتاق گریم و آرایش و.. استفاده از لامپهایی با درصد بازتاب رنگ بالا توصیه می شود درصد بازتاب رنگ برای چند گروه از لامپهای مختلف عبارت است از:
- لامپهای فلور سنت: 80%-50%
- لامپهای بخار سدیم: 40%-20
- لامپهای متال هالید: 90%-80
طول عمر
براي تعريف طول عمر لامپ يك عبارت واحد وجود ندارد. اما اساساً مبناي تعريف طول عمر، كاهش شار نور خروجي از منبع نور و يا خاموش شدن(از كار افتادن) آن است.
استاندارد IESNA زمان خاموش شدن % 50 لامپ ها را طول عمر مي نامد و منظور از متوسط طول عمر لامپ كه توسط سازندگان ارائه مي شود نيز همان مدت زمان سوختن 50 درصد لامپ هاست و برای لامپ و تجهیزات روشنایی LED ، مدت زماني است كه شار نوري به 80 درصد ميزان شار اوليه افت مي كند.
بهره نوری
بهره نوري كميتي است كه بازدهي لامپ را نشان مي دهد و در واقع ضريب تبديل انرژي الكتريكي به انرژي نوراني است .واحد ضريب بهره نوري، لومن بر وات است يعني به ازاء يك وات مصرف انرژي برق چه ميزان شار نوري بر حسب لومن از لامپ خارج مي گردد. هر چه نسبت لومن بر وات بزرگتر باشد، نوري كه يك لامپ از انرژي مصرفي خود توليد مي كند، بيشتر خواهد بود.