شدت روشنایی چیست و چطور محاسبه می شود؟

احتمالا شما هم در هنگام خرید لامپ با پارامتری تحت عنوان شدت روشنایی یا لوکس لامپ رو به رو شده اید.

از آنجایی که میزان روشنایی نور لامپ برای محیطی که می خواهیم از آن استفاده کنیم بسیار مهم است، باید به خوبی با این پارامتر و میزان آن آشنا باشیم.

با ما در این مقاله همراه باشید تا یکبار برای همیشه مفهوم شدت روشنایی را به زبان ساده درک کنید.

1# تعریف شدت روشنایی (Illuminance)

شدت روشنایی یک منبع نوری همان میزان تابش نور بر روی واحد سطح است که به وسیله واحد Foot-candle یا لوکس اندازه گیری می شود و
این مفهوم روشنایی به انگلیسی معادل Illuminance است و آن را در معادلات با حرف E نمایش می دهند.

Illuminance در واقع باید برای اندازه گیری مقدار خاصیت شار درخشندگی از سطحی که نور به آن تابیده شده کمک بگیرد.

شدت روشنایی فاکتوری مهم است که نمی توان با چشم اندازه گرفت؛ ولی معمول ترین ملاک در طراحی های نوری است.

واحد اندازه گیری شدت روشنایی در سیستم متریک لوکس (Lux) است که معادل مقدار لومن (Lumen) بر متر مربع است.

Lux = Lumen / m²

* لومن یکای انداز گیری شار نوری است.

برای درک بیشتر این مفهوم به این مثال ها توجه داشته باشید:

شدت نور آفتاب ظهر در هوای صاف 100,000 لوکس می باشد و در هوای ابری 5,000 و همینطور برای نور ماه در هوای صاف شب 0.25 لوکس می باشد.

2# تعریف درخشندگی (Luminance)

تنها پارامتر مهمی که در نورپردازی توسط چشم انسان درک می شود، پارامتر درخشندگی است.

واحدی که با آن درخشندگی را نشان می دهند (L) کاندلا بر متر مربع (cd/m2) است که اصطلاحا با نام نیت (Nit) هم آن را می شناسند.

درخشندگی هم نشان دهنده مقدار روشنایی یک منبع نور مانند لامپ است و هم نشان دهنده میزان روشنایی یک سطح مانند کاغذ و اینگونه است که
درخشندگی به مقدار انعکاس آن سطح وابستگی پیدا می کند و
نشان می دهد چشم انسان از یک زاویه دید معلوم و مشخص چه مقدار توان نوری را تشخیص می دهد.

درخشندگی (Luminance) در واقع شدت پرتوهای نوری است که از یک منبع به طور مستقیم به چشم می رسد.

برای درک بهتر از مقدار درخشندگی به این مثال ها توجه کنید:

خورشید در روز 1,650,000,000 کاندلا بر متر مربع و لامپ رشته ای 7,000,000 کاندلا بر متر مربع درخشندگی دارند.

3# رابطه بین درخشندگی و شدت روشنایی

اگر بخواهیم از قسمت بازتاب نور از سطح حرف بزنیم، شدت بازتاب روشنایی از سطح خیلی مشخص نیست؛ ولی بازتاب روشنایی از روی سطح به مراتب خیلی بیشتر از شدت آن است.

روشنایی روی سطح مستقل است، یعنی مهم نیست که روی دیوار، میز یا صندلی بتابد، فقط کافیست نوری که توسط روشنایی جابه‌جا می شود یکی باشد یا
به بیان ساده تر منبع روشنایی دستکاری نشود.

4# شدت نور (Luminous Intensity)

مقدار شدت نور را با نماد I می شناسند و تعریف آن این است: میزان نوری که در یک جهت مشخص ساطع شده باشد.

واحد اندازه گیری آن نیز کاندلا (Candela) است که با علامت cd نمایش داده می شود.

میزان کاندلا را با منحنی توزیع شدت نور (Luminous Intensity Distribution Curve) یا LDC اندازه گیری می کنند.

5# پخش شدن شدت نور در جهات مختلف

نور هر لامپ در هر جهتی که نور تابیده شود، حرکت می کند.

امروزه شدت نور را در زوایای مختلف و اطراف یک لامپ در جدول های مختصاتی که وجود دارد اندازه می گیرند.

می دانیم که در بیشتر مواقع توزیع شدت نور در اطراف یک چراغ مانند لامپ های خانگی متقارن نیست،
به همین دلیل LDC یا همان منحنی شدت نور را برای صفحات متفاوت می کشند و رسم می کنند.

سه شکل و صفحه ای که معمولا مورد توجه هستند عبارت اند از:

1. عمود بر محور لامپ
2. موازی با محور لامپ
3. با زاویه 45 درجه نسبت به محور لامپ

پس از آنکه صفحات مورد نظر را انتخاب کردند منحنی شدت نور یا همان LDC هر کدام از صفحات را می توانند تهیه کنند.

بعضی اجسام نورانی مانند لامپ و ترکیب لامپ و چراغ منحنی های خاص خود را دارند.

شکل و منحنی مربوط به شدت نور در چراغ ها به طراحی چراغ، جنس و پوشش چراغ و نوع بالاست بستگی دارد.

6# مقادیر استاندارد شدت روشنایی

مقادیر زیر به ترتیب و با واحد لوکس (Lx) اندازه استاندارد روشنایی هستند که
با مطالعات طولانی و تحقیقات پی در پی در طول یک صده به دست آمده است و خیلی با ارزش و کاربردی هستند.

5000 – 3000 – 2000 – 1500 – 1000 – 750 – 500 – 300 – 200 – 150 – 100 – 75 – 50 – 30 – 20

7# چگونه می شود شدت نور را اندازه گیری کنیم و چه فایده ای دارد؟

چرا ما باید شدت نور را اندازه بگیریم؟

چون در تکمیل پروژه و نصب چراغ ها ما باید از درستی و بهره وری کلمب دستگاه مطلع شویم و
کسب تجربه ای شود تا در محاسبات بعدی آن را به کار گیریم.

شار نوری هر لامپی بعد از مدتی کار کردن یا گذشتن بیش از حد عمر آن در انبار، کم می شود و
شدت نور مورد نیاز ما برآورده نمی شود و مجبوریم تعداد لامپ های بیشتری تهیه کنیم و شاید به صرفه نباشد.

می توانیم با اندازه گیری مجدد و گرفتن درصد بهره وری، لامپ های جدید را با نوع قدیمی آن مقایسه کنیم و
همین امر باعث می شود که از پیشرفت کارمان مطلع شویم.

در تصویر زیر نمونه دستگاهی وجود دارد که شدت نور را با آن اندازه می گیرند.

8# بازده نوری (Luminous Efficiency)

بازده نوری نسبت درخشندگی (luminous) بر توان مصرفی (w) است که
به عبارت (lm / W) در می آید و اگر آن را ضرب در 100 کنیم درصد بازدهی به دست می آید و
این کمیت معادل با بازده اقتصاد منابع نوری است.

9# بهره وری در لامپ ها

با توان ورودی می توان رابطه خروجی را توصیف کرد.

واحد بهره وری را به صورت لومن (lumen) بر وات (watt) بیان می کنند.

نهایت میزان مقدار بهره وری 680 لومن بر وات است که لامپی با هیچگونه تلفات که همه تشعشع آن در طول موج 0/555 میکرون است این مقدار بهره وری را دارد.

در مورد لامپ های التهابی این پارامتر 8 تا 20 لومن بر وات است که پایین ترین بهره وری را در میان لامپ ها دارند،
برای لامپ های فلورسنت تا حدود 90 لومن بر وات، برای لامپ های جیوه ای تا حدود 50 لومن بر وات و برای لامپ های سدیمی تا بیشتر از 100 لومن بر وات است که
بالاترین بهره وری را در میان لامپ ها دارند.