آشنایی با مفاهیم روشنایی

-نور(light):

نور بخش کوچکی از طیف الکترومغناطیسی است که در محدوده­ی طول­ موجی ۳۸۰ تا ۷۷۰ نانومتر و بین امواج ماوراء بنفش و مادون قرمز قرار دارد. این بخش از طیف الکترومغناطیسی را می­توان با چشم تشخیص داد زیرا انرژی تابشی آن به اندازه­ای است که سلول­های میله­ای و مخروطی چشم را تحریک می­کند و یک تصویر قابل درک می­سازد. نورسفید، طیف پیوسته­ای از طول­موج­های مختلف است که با عبور از یک منشور تجزیه می­شود و چشم انسان قادر است آن­ها را جدا از هم تشخیص دهد.

2-بهره نوری (luminous efficiency):

بهره نوری نسبت شار نوری خارج شده از لامپ روشنایی ، به توان مصرفی آن است که نشان دهنده ی کارایی و بهره وری لامپ می باشد . هر چه این عدد بزرگتر باشد ، یعنی بازدهی و کارایی لامپ بیشتر است یا به منظور دیگر با صرف انرژی کمتر نور بیشتری را تولید می کندو مصرف انرژی آن مقرون به صرفه است.
واحد بهره نوری لومن بر وات است که با نماد (η) (اتا) نشان می‌دهند

3-شار نوری (luminous flux):

شار نوری با نماد Φ نشان می دهند که می توان گفت کل نور خارج شده از یک منبع نور در هر ثانیه در تمام جهات را شار نوری میگویند و واحد آن لومن (Lumen) یا به اختصار lm است. به بیان دیگر، شار نوری مقدار پرتوهای نوری ساطع شده از منبع را نشان می‌دهد. هرچه شار یا لومن بیشتر باشد، پر نور تر خواهند بود. شار نوری یکی از مشخصات مهم هر لامپ است.

4-شدت روشنایی (luminance):

شدت روشنایی با نماد E نشان می دهندو تعریف آن میزان شار نوری است که بر یک سطح می‌تابد و واحد آن لوکس (Lux) یا lx است.
بنابراین به زبان ساده‌تر شار نوری میزان نوری است که از لامپ خارج می‌شود و شدت روشنایی، آن میزان از نور است که پس از منتشر شدن توسط لامپ و بازتاب‌های مختلف در نهایت به سطح می‌رسد.

5-شدت نور(luminance intensity):

شدت نور همان نیروی تابیده شده  از سمت یک منبع نور در جهت معینی است  که آنرا با (I) نشان می‌دهند، به بیان دیگر یک لامپ شار نوری را در تمام جهات و با شدت و ضعف متفاوت منتشر می‌کند، میزان نور انتشار یافته در یک جهت خاص در فضا را شدت نور می‌گویند و واحد آن (cd) یا کاندلا یا شمع است.

شار نوری عبوری از واحدِ زاویه ی فضایی (استرادیان)، شدت نور نام دارد که بر حسب کاندلا سنجیده می­شود. زاویه­ ی فضایی، زاویه ای است که از مرکز یک کره دیده می شود و سطح آن را در برمی گیرد. اندازه ی زاویه ی فضایی برابر است با نسبت اندازه ی سطح به مجذور شعاع کره.

شدت نور در هر نقطه از فضا، مستقل از دوری و نزدیکی به منبع نور، به یک میزان است اما در جهت­‌های مختلف نسبت به آن مقادیر متفاوتی دارد.

6-درجه حفاظت (ip):

درجه حفاظتی یا IP ، درجه حفاظت ارایه‌شده در برابر نفوذ (قسمت‌های بدن مانند دست‌ها و انگشتان)، گرد و غبار، تماس تصادفی و آب را با لوله‌های مکانیکی و محوطه‌های الکتریکی طبقه‌بندی می‌کند.

7-دمای رنگ(کلوین):

دمای رنگ عددی است که بر حسب کلوین بیان می‌شود و به نوعی بیان‌کننده رنگ نور خروجی می‌باشد. هر چه این عدد بالاتر باشد رنگ نور بیشتر 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.

جسم سیاه می‌تواند یک قطعه فلز ( مثلاً پلاتین) باشد که کلیه نوری که به آن منتشر می‌شود را جذب می‌کند و در واقع ضریب انعکاس آن برابر با صفر است.

منابع نوری گرم: کمتر از ۳۳۰۰ درجه­ی کلوین

منابع نوری خنثی: ۳۳۰۰ تا ۵۰۰۰ درجه­ی کلوین

منابع نوری سرد: بیشتر از ۵۰۰۰ درجه­ی کلوین

دمای رنگ منابع نور عادی نمی­تواند اطلاعاتی درباره­ی توزیع طیف نوری و شدت آن­ها ارائه کند

8-بازده رنگ:

از نظر مفاهیم روشنایی رنگ اشیا زیر نور لامپ‌های مختلف، متفاوت از آنچه زیر نور خورشید دیده می‌شوند، به نظر می‌رسند اگر نور خورشید را به عنوان یک نور ایده‌آل و مرجع برای تشخیص دقیق رنگ‌ها فرض کنیم، شاخص بازده یا نمود رنگ عددی خواهد بود که نشان می‌دهد به چه میزان رنگ اشیا زیر نور یک لامپ، به رنگ استاندارد آن‌ها (یعنی زیر نور خورشید) نزدیک‌تر است.

9-ضریب توان:

ضریب توان در یک سیستم الکتریکی AC اصطلاحی است که به نسبت توان واقعی به توان ظاهری گفته می‌شود و مقداری بین ۰ تا ۱ دارد. توان واقعی در واقع توانایی یک مصرف‌کننده برای تبدیل انرژی الکتریکی به دیگر شکل‌های انرژی را نشان می‌دهد در حالی که توان ظاهری در اثر وجود اختلاف بین ولتاژ و جریان پدید می‌آید.

کم بودن ضریب توان (بزرگ بودن توان ظاهری نسبت به توان واقعی) در یک مدار موجب بالا رفتن جریان در مدار و در نتیجه بالا رفتن تلفات در مدار می‌شود.

10-رتبه انرژی:

این برچسب برای وسیله‌های انرژی‌بر به کار می‌رود، شاخص مصرف انرژی وسیله با استفاده از حروف لاتینA تا G مشخص می‌شوند که هر حرف دارای رنگی مخصوص به خود از سبز تا قرمز است. با استفاده از این برچسب می‌توان بازدهی وسایل گوناگون را مقایسه کرد.

(گروه ++A کمترین مصرف انرژی و گروه E بیشترین مصرف انرژی را دارد.)

11-میزان خرابی (lx fy):

LX : مدت زمانی که طی آن لامپ LED، کمینه درصد ادعا شده از شار نوری اولیه را در شرایط استاندارد فراهم می‌کند.

Y  : FY درصد از تعداد لامپ‌های ال‌ای‌دی از نوع یکسان است که در طول عمر اسمی خود درصدی از خرابی‌ها را دارند. این معیار برای لامپ‌های ال‌ای‌دی بالاست سرخود معمولی، ۱۰ یا ۵۰ درصد در نظر گرفته شده که با F10 یا F50 نشان داده می‌شود.

12-کاندلا:

واحد شدت نور کاندلا می باشد. شدت نور  همان نیروی تابیده شده  از سمت یک  منبع  نور در جهت معینی است  که  به وسیله ی تابع روشنائی  بدست می آید.

یک کاندلا  همان  شدت نور داده شده در  مسیر خاص از یک چشمه نور تک  رنگ  میباشد که بسامد آن 540 ترا هرتز است و در آن راستا شدت شعاعی 1/638 وات بر استرادیان  میباشد. معمولا  شدت درخشندگی  یا مقدار نور در یک جهت خاص  را با کاندلا  تعیین میکنند.

به طور مثال یک شمع معمولی با تقریب بسیار زیاد یک کاندلا شدت نور دارد و شدت نوری یک لامپ 40 وات ، تقریبا  برابر 35 شمع است.

13-استرادیان(sr):

در سیستم استاندارد بین‌المللی واحدها  واحد زاویهٔ فضایی استرادیان میباشد . استرادیان در فضای سه‌ بعدی  برای شرح گسترهٔ دوبعدی زاویه‌ها  کاربرد دارد، همان طور  که برای توصیف زاویه‌ها در صفحه‌های دوبعدی  از رادیان استفاده می شود.

14-لومن(lm):

واحد اندازه گیری شار نوری  لومن (lm) میباشد. در واقع میزان  نوری  که از یک چشمه نقطه ای به شدن یک کاندلا داخل مخروطی به زاویه راس یک استرادیان  ساطع میشود لومن نام دارد.کل نور خارج شده از یک منبع نور در هر ثانیه ( کل نور دریافت شده توسط یک جسم در هر ثانیه) یک لومن یا یک واحد توان نوری (Luminous Flux) نام دارد که آن را با فی [Φ ]  نمایش می دهیم.

15-لوکس(lux):

میزان نور تابیده شده به  سطح یا  میزان روشنایی سطح  است. واحد آن با lx  است. و از تقسیم میزان Lumen به سطح   به لوکس می رسیم. فرق لوکس  با  Candela این است که به فاصله و مساحت ربط دارد. هر میزان  فاصله منبع نور از سطح  زیادتر شود میزان Lux  کم می شود   چون روشنایی کل یا  Lumen در سطح وسیع تری پراکنده می‌شود. اما Candela  ارتباطی با فاصله  ندارد ، زیرا زاویه استرادیان  در مخرج کسر است که تعریف آن ثابت است. همانگونه  که گفتیم تعریف استرادیان مساحت مورد هدف قرار گرفته منبع نور بر روی یک دایره به شعاع یک متر  میباشد.  چنانچه  فاصله سطح مورد توجه از منبع نور ۱ متر  شد  مقدار Candela و Lux  یکسان می‌شود  زیرا مساحت زیر کسر Lux  برابر مقدار استرادیان  می شود.

16-خیرگی(glare):

خیرگی یکی از نتایج منفی نورپردازی و طراحی روشنایی نامناسب است که در اثر روشنایی بیش از حد در یک ناحیه ایجاد می‌شود. استفاده از چراغ نامناسب، جایابی نامناسب چراغ و انعکاس بالا از دلایل مهم خیرگی هستند ، زنندگی نور به دو دسته تقسیم می­شود که ممکن است چشم را ناراحت کند و یا توانایی دید را از بین ببرد.

از لحاظ منبع، زنندگی نور را به دو دسته­ی مستقیم و بازتابی تقسیم می کنند. زنندگی نور مستقیم ناشی از اجسام نورانی مانند چراغ ها، دریچه ها و پنجره هاست که مستقیماً در دید انسان قرار دارد. زنندگی نور بازتابی ناشی از نور بازتابیده از سطوح صیقلی است.

17-توزیع شدت روشنایی(candle power distribution):

منحنی پخش نور در مختصات قطبی، میزان شدت نور یک لامپ یا چراغ را در صفحه ای نشان می دهد که دقیقاً از مرکز لامپ یا چراغ می گذرد.

شدت نور در زوایای مختلف اطراف یک لامپ در یک جدول نیز داده می شود. از آن جا که در بسیاری حالات، توزیع شدت نور در اطراف یک چراغ متقارن نیست، منحنی شدت نور را برای صفحات مختلف رسم می کنند. سه صفحه ی معمول عبارتند از: صفحه ی عمود بر محور لامپ، صفحه ی موازی با محور لامپ و صفحه ای با زاویه ی ۴۵ درجه نسبت به محور لامپ. پس از انتخاب صفحات، منحنی شدت نوری هر صفحه را می توان تهیه کرد. لامپ و ترکیب لامپ و چراغ هر کدام منحنی منحصر به فرد و مخصوص خود را دارد. شکل منحنی شدت نور به طراحی چراغ، جنس پوشش چراغ و نوع بالاست بستگی دارد.

18-ضریب نمود رنگ(color rendering index or CRI):

مقایسه رنگ اجسام، وقتی که تحت منبع نور مورد نظر قرار دارد و زمانی که تحت منبع نور مبنا قرار می گیرد، با ضریب نمود رنگ بیان می شود.

برای تعیین ضریب نمود رنگ یک لامپ، ابتدا ۸ رنگ آزمایشی استاندارد را زیر نور لامپ مبنا  با دمای رنگ یکسان با لامپ مورد نظر قرار می دهند و میزان رنگ هر کدام را اندازه می گیرند. بعد از نسبت دادن ضریب ۱۰۰ به هر رنگ، میزان رنگ همان رنگ ها زیر نور لامپ تحت آزمایش سنجیده می شود و در نهایت میانگین نتایج به دست آمده، به عنوان ضریب نمود رنگ ارائه می گردد.

ضریب نمود رنگ یک مشخصه ی عمومی است که نشان می دهد نور اجسام در زیر نور لامپ خاص تا چه اندازه شبیه به رنگ طبیعی است.

19-آنالیز طیف نور (spectral power distribution):

منحنی طیف نور، نموداری است که شدت امواج تابیده از یک منبع نوری را در هر طول موج تابش مرئی نشان می دهد.

کارخانه های سازنده ی لامپ، منحنی طیف نوری مربوط به لامپ را تهیه و چاپ می­کنند.

ساختار طیفی یک منبع نوری، مشخص کننده ی توانایی لامپ در تولید نور طبیعی است. در لامپ التهابی شدت نورِ طول موج های بلندتر بیشتر است و در نتیجه نور حاصل متمایل به قرمز خواهد بود.

در بعضی از لامپ­های  فلورسنت شدت نور طول موج های کوتاه تر بیشتر است و به همین دلیل رنگ آبی را زیر نور این لامپ ها بهتر می توان دید.

20-ضریب بازتاب(reflectance):

نسبت شار منعکس از یک سطح به شار تابیده به آن را ضریب انعکاس می گویند.

ضریب انعکاس درصد نوری را نشان می دهد که از سطح برمی گردد. اختلاف بین شار نور تابیده به سطح و منعکس از آن ناشی از جذب و عبور نور است.

از ضریب انعکاس سطوح اتاق برای تعیین میزان بهره ی چراغ استفاده می کنند. همچنین ضریب انعکاس به عنوان معیاری برای سودمندی چراغ ها به کار می رود.

21-بازدهی نوری (efficiency):

نسبت شار خروجی چراغ به شار خروجی لامپ و یا لامپ های یک چراغ را بازده ی نوری چراغ می گویند. بازده ی نوری چراغ درصدی از شار اولیه ی لامپ را مشخص می کند که در نهایت از چراغ خارج می شود.

بازده ی نوری چراغ لزوماً شار خروجی مؤثر را که به صفحه ی کار می رسد را تعیین نمی کند.