اشنایی با مفاهیم پایه نورپردازی:

مثل همه ی شاخه های مهندسی ، مهندسی روشنایی نیز از یک سری تعاریف اولیه و فرمول ها برای توصیف و طرح ریزی بهره میبرد ، ولی ایا نیاز است که مباحث روشنایی را جدای از امواج الکترومغناطیسی برسی کنیم ؟ این سوال مهمی است و جواب ان این است که بله توان امواج الکترومغناطیسی بر حسب وات اندازه گیری میشود ، ولی امواج مریی با طول موج های مختلف بر روی چشم تأثیر متفاوت دارند به همین دلیل یک وات نمیتواند احساس انسان را به خوبی برای طراحی و نورپردازی ها توصیف کند . پس باید پارامتر ها را به شکلی مطرح کرد که انسان به عنوان هدف نورپردازی در پارامترهای خود در بر گیرد  .

شدت نور :

منبع نور یکدست و ایده آل، نور خود را در همه جهات به صورت مقدار ثابت گسیل میدهد، در این هنگام نور گسیل داده شده در همه جهت ها دارای شدتی یکسان است (در عمل چنین منبع نوری وجود ندارد) شدت نور برابر با حاصل ضربه تابع روشنایی (تابع حساسیت چشم) در انرژی نوری است که در واحد زاویه فضایی و در واحد ثانیه در جهت خاص از یک منبع نور ساطع می شود. واحد اندازه گیری شدت نور در SI کاندلا یا شمع و با یکای cd معرفی می شود و نماد آن “I” می باشد. این یکا یکی از یکاهای اصلی SI است.

شار نوری (Luminous flux):

شار نوری عبارت است از توان تشعشعات الكترومغناطیسی قابل رؤیت از منبع نورانی در فضا. شار نوری در حقیقت برای بیان میزان نوردهی منبع نور بکار می رود. واحد آن لومن (Lumen) و علامت اختصاری آن می باشد. ساده تر بگوییم به همه ی نوری که از منبع نور در واحد زمان در همه ای جهات منتشر می شود، شاری نوری می نامند. شار نوری یک از پارامترهای اصلی است که در کاتالوگ هر لامپ به آن اشاره می شود و توسط شرکت تولید کننده در اختیار شما قرار می گیرد.

 تفاوت واحد روشنایی (لومن) با واحد توان (وات) چیست؟

اولین سؤال که در بررسی لومن در ذهن به وجود می آید، تفاوت آن با یکای توانمی باشد، ما در بررسی صوت و انرژی های دیگر از واحد توان به وفور استفاده می کنیم، اما در تحلیل روشنایی و نورپردازی این واحد به ندرت مورداستفاده قرار می گیرند. علت اینجا است که چشم بشر، برخلاف دیگر حس کننده ها، یک رفتار کاملا و شديدأ غیرخطی نسبت به شدت نور نشان می دهد، بنابراین ما در تحلیل شدت روشنایی، به جای بررسی توان خروجی منبع نور،( مقداری روشنایی قابل رؤیت به وسیله چشم انسان را به صورت حدودی) مدنظر قرار میدهیم.

شدت روشنایی با چگالی شار روشنایی :

شدت روشنایی، میزانشار نوری است که بر واحد سطح می تابد، واحد آن لوکس و علامت و اختصاری آن E است. یک لوکس برابر یک لومن بر متر مربع است.

شدت روشنایی موردنیاز برای نورپردازی فضای داخلی با توجه به نوع و ماهیت کاربری پیش بینی شده در فضا و با دقت موردنیاز برای آن کاربری، با مراجعه به جداول طبقه بندی میزان شدت روشنایی موردنیاز برای کاربری های مختلف در استانداردها تعیین می شود. شدت روشنایی براساس جهت سطح به دو نوع زیر تعریف می کنند:

شدت روشنایی افقی:

شدت روشنایی افقی، میزان شار نوری است که بر واحد سطح افقی می تابد و در تأمین روشنایی سطوح افقی نظیر میز کار و سطح زمین اهمیت پیدا می کند. واحد آن لوکس و علامت اختصاری آن Eh است.

شدت روشنایی عمودی:

شدت روشنایی عمودی، میزان شار نوری است که بر واحد سطح عمودی می تابد و در تامین روشنایی سطوح عمودی نظیر تابلوهای نقاشی در موزه ها اهمیت پیدا می کند. واحد آن لوکس و علامت اختصاری آن Ev است.

ضریب بهره وری منبع نوري:

نسبت شار نور به توان مصرفی را ضریب بهره وری منبع نور می نامند. همان طور که از این تعریف مشخص است، واحد آن لومن بروات است و آن را باید نشان می دهند. این ضریب اختصاصا برای منابع نوری الکتریکی در نظر گرفته میشود و نسبت بین توان نوری منبع به توان الکتریکی آن است. اصولا به این دلیل که منابع نوری مقداری از انرژی الکتریکی را به نور مربی تبدیل می کنند و مابقی آن را به گرما و امواج الکترومغناطیسی خارج از حوزه دید ما تبدیل می شود، نیاز به بیان ضریبی است که مشخص کند یک منبع نوری چه مقدار از توان الکتریکی ورودی را به نور، در حوزه بینایی انسان تبدیل می کند. به همین دلیل، به نسبت شار نوری به توان الکتریکی ورودی به عنوان بازده نوری هر لامپ معرفی می شود.

حداکثر مقدار برابر با ۶۸۰ لومن بروات خواهد بود، این به آن معنی است که حداکثر بهره نوری یک لامپ بدون تلفات یعنی تبدیل کامل انرژی الکتریکی به نور ۶۸۰ لومن بروات خواهد بود. برای لامپ های التهابی این مقدار بین ۸ تا ۲۰ لومن بر وات برای لامپهای فلورسنت ۹۰ لومن بروات می باشد و در نمونه های معمول LEDها این مقدار به ۱۲۰ لومن بروات می رسد.

درخشندگی با چگالی نور:

اگر دو منبع نورانی که شدت نور برابر ولی اندازه فیزیکی مختلف داشته باشند، پشت سر هم رویت شود، منبع کوچک تر درخشنده تر به نظر می رسد به زبان ریاضی، درخشندگی برابر است با نسبت شدت نور ساطع شده از منبع به سطح منبع برحسب کاندلا بر مترمربع و علامت اختصاری آن L است.

 این پارامتر ازنظر انسانی اثر فیزیولوژیکی نور روی چشم است. این پارامتر در طراحی روشنایی و نورپردازی جاده ها و مکان های حساس از نظر دیداری اهمیت بسیار زیادی دارد.

خیرگی:

خیرگی عامل کاهش تمایز میان اشیاء و زمینه آن (سطح زمین ) است و در واقع تراکم نور سطح شیء و زمین را به یکدیگر نزدیک می کند. در شرایطی که خیرگی به حدی برسد که شیء قابل تشخیص نباشد و دیده نشود، خیرگی مطلق ایجاد میشود. در این صورت، درصدی که باید مقدار درخشندگی زمینه شیء (سطح زمین) افزایش یابد تا شیء دیده شود،آستانه افزایش” نام دارد. آستانه افزایش بستگی به توزیع نور چراغ، درخشندگی سطح زمین، آرایش نصب و محل ناظر دارد. بنابراین خیرگی با تنظیم آستانه افزایش قابل کنترل است.

دمای رنگ (کلوین) (Color Temperature)

عددی است که بیان کننده رنگ نور خروجی از منبع روشنایی بوده و برحسب درجه کلوین بیان می شود. هر چه این عدد بیشتر باشد، رنگ نور به رنگ های آبی و سفید نزدیک تر است و هر چه این عدد کوچکتر باشد، رنگ به محدوده رنگهای قرمز و زرد منتشر شده از منابع التهابی نزدیک تر است .

برای توضیحات بیشتر مقاله دمای رنگ چیست را مطالعه کنید

شاخص بازده رنگ (Color Rendering Index)

CRI درواقع مخفف “Color Rendering Index” به معنای اندیس نمود رنگ می باشد. برای درک بهتر این مفهوم، باید بگوییم که انسان در زندگی پایه خود از نور خورشید به عنوان منبع اصلی نور استفاده می کند، لذا بهترین و طبیعی ترین حالت دید برای بشر در زیر نور خورشید است.

از این رو، بهترین منابع نوری برای نورپردازی  از لحاظ بصری، منابعی هستند که شبیه ترین طیف نور را به طیف نور طبیعی خورشید داشته باشند. در همین راستا، برای نشان دادن کیفیت یک منبع نور از درصدی به نام اندیس نمود رنگ استفاده می کنند مقدار آن با کیفیت تولید نور سفید متناسب است.

برای درک صحیح این پارامتر با مثالی آن را بیشتر تشریح می کنیم. فرض کنید که یک منبع تک رنگ قرمز داشته باشیم. در زیر این نور اشیای آبی یا سبز چگونه دیده می شوند؟ مسلما به رنگ صحیح خود دیده نمی شوند و محدوده ای از رنگ سیاه تا قرمز (درصورتی که مقداری از رنگ قرمز را بازتاب کند) دیده می شوند.