پیش از آنکه وارد حوزه نورپردازی شوید لازم است که با مبحث نور و نورپردازی آشنا شوید. باید مقدمات و اصول اولیه نورپردازی و نحوه استفاده از نورها و ابزارهای آن را بدانید. لازمه دانستن همه این موارد، آشنایی با اصطلاحات نورپردازی مقدماتی است. باید بدانید که چراغ‌ها برای ایجاد محیط کاری راحت، سازنده و ایمن ضروری هستند.
سیستم روشنایی شامل چراغ‌ها، نوعی از اشکال کنترل و خدمات نورپردازی است. ما در این مقاله از مجله بروکس تلاش خواهیم کرد شما را با برخی از اصطلاحات که برای شروع کار ضروری به نظر می‌رسند، آشنا کنیم. اگر شما علاقه‌مند به این هستید که با فراگرفتن این اصلاحات مقدماتی، به شکل کاملاً مبنایی وارد حوزه نورپردازی شوید و این حوزه را بشناسید، با ما همراه باشید.
اصطلاحات اساسی مربوط به سیستم روشنایی
در ادامه به معرفی و بررسی هرکدام از اصطلاحات اساسی نورپردازی مشغول می‌شویم:
لامپ‌ها
لامپ‌ها تجهیزاتی هستند که از برق، نور تولید می‌کنند. متداول‌ترین لامپ‌های مورداستفاده در نورپردازی به‌طور خلاصه به شرح زیر است:
- لامپ‌های رشته‌ای
- لامپ‌های بازتابنده
- لامپ‌های تخلیه گاز: متداول‌ترین لامپ‌های تخلیه گاز شامل لامپ‌های فلورسنت، لامپ‌های فلورسنت فشرده (CFL)، لامپ‌های متال هالید، لامپ‌های بخار سدیم و لامپ‌های بخار جیوه هستند.
برای اینکه بدانید لامپ‌ها چه کاربردی دارند و در کجا استفاده شوند، مقاله در کجا از چه لامپی استفاده کنیم؟ را مطالعه کنید.
لومینیر (Luminaire) یا لایت فیکسچر
لومینیر یا ابزار روشنایی، وسیله‌ای است که نور ساطع شده از یک یا چند لامپ را فیلتر، توزیع یا تبدیل می‌کند. لومینیر یک واحد روشنایی کامل است که شامل یک یا چند لامپ، تمام قطعات لازم برای تثبیت و اتصال لامپ‌ها به منبع تغذیه الکتریکی، تجهیزات حفاظتی مانند سوکت لامپ، بالاست، دستگاه‌های نوری طراحی شده برای توزیع نور مانند مواد بازتابنده، عدسی‌ها، نسوزها یا لوورها، محفظه‌ها و… می‌شود. همچنین اجزای مکانیکی موردنیاز برای پشتیبانی از لومینیر نیز در لومینیر گنجانده شده است. اصول اولیه فیزیکی مورداستفاده در عدسی لومینیر، جذب، شکست، انعکاس و انتقال نور است. لومینیرها برای انواع لامپ‌های معمولی برقی طراحی و تولید می‌شوند. لومینیرها معمولاً برای لامپ‌هایی مانند لامپ‌های رشته‌ای از جمله لامپ‌های تنگستن هالوژن و مادون‌قرمز، لامپ‌های فلورسنت، لامپ‌های فلورسنت فشرده، لامپ‌های القایی یا بدون الکترود، از جمله لامپ‌های فلورسنت و گوگرد، لامپ‌های پرفشار دشارژ فلزی مانند لامپ‌های بخار جیوه، لامپ‌های سدیم کم‌فشار و غیره به‌کار می‌روند.
لومینیرها برای لامپ‌های قوس زنون و قوس کربنی کمتر رایج هستند. اندازه، مواد، خواص حرارتی، عملکرد فتومتریک و توان موردنیاز یک لومینیر به نوع لامپ مورداستفاده بستگی دارد. به‌عنوان‌مثال، ساختار لامپ‌هایی که مقدار زیادی تشعشع مادون‌قرمز (گرما) ساطع می‌کنند، نیاز به لومینیرهایی دارند که دارای دریچه‌هایی برای همرفت هستند و لامپ‌های فلورسنت که به دمای محیط حساس هستند باید از دمای پایین هوا محافظت شوند. انواع مختلفی از لومینیرها در بازار موجود است و می‌توان آنها را بر اساس منبع لامپ، نوع نصب، ساخت، کاربرد و ویژگی‌های فتومتریک طبقه‌بندی کرد.
دنده کنترل
همان‌طور که از نام آن مشخص است چرخ‌دنده‌های کنترل روشنایی اساساً برای کنترل نور استفاده می‌شوند. جدا از آن، چرخ‌دنده‌های کنترلی عملکردهای مختلفی مانند تثبیت و همچنین محدودکردن جریان در مدار الکتریکی، تضمین عملکرد مداوم لامپ، با تأمین ولتاژ احتراق، کاهش مصرف انرژی، حذف لرزش و صدا و افزایش بازده و … را انجام می‌دهند. دنده کنترلی مورداستفاده، بسته به نوع لامپ‌ها متفاوت است. به‌عنوان‌مثال لامپ‌های رشته‌ای می‌توانند مستقیماً با استفاده از برق اصلی کار کنند درحالی‌که لامپ‌های تخلیه نیاز به چرخ‌دنده کنترلی دارند، زیرا برای شروع تخلیه و حفظ آن شرایط الکتریکی مختلفی لازم است. رایج‌ترین چرخ‌دنده‌های مورداستفاده در تجهیزات روشنایی به شرح زیر است:
- بالاست
بالاست وسیله‌ای است که معمولاً برای محدودکردن جریان برق در لامپ‌ها استفاده می‌شود تا با ویژگی‌های مقاومت تفاضلی منفی هر لامپ تخلیه‌ای مخالفت کند. بالاست با تأمین ولتاژ بالا برای ایجاد قوس بین دو الکترود لامپ، به ایجاد ولتاژ اولیه برای راه‌اندازی لامپ‌های فلورسنت کمک می‌کند. هنگامی که قوس برقرار شد، بالاست به‌سرعت ولتاژ را کاهش می‌دهد و جریان را تنظیم یا محدود می‌کند تا یک خروجی نور ثابت ایجاد کند.
- جرقه‌زن
جرقه‌زن‌ها معمولاً برای راه‌اندازی لامپ‌های تخلیه با شدت بالا به‌ویژه لامپ‌های متال هالید و لامپ‌های بخار سدیم فشار بالا که برای راه‌اندازی نیاز به ولتاژ بالایی دارند، استفاده می‌شوند. ازآنجایی‌که ولتاژ تغذیه برای راه‌اندازی کافی نیست، جرقه‌زن الکترونیکی برای ساخت پالس‌های ولتاژ بالا و برای روشن‌کردن لامپ استفاده می‌شود. هنگامی که لامپ روشن می‌شود، جرقه‌زن پالسی نمی‌دهد.
اصطلاحات مربوط به کمیت و اندازه‌گیری نور
در ادامه با اصلاحات مقدماتی درباره اندازه‌گیری نور آشنا می‌شوید:
شدت نور (I) Luminous intensity
شدت نور، جریان یا شار نور یک لامپ یا نور یک لامپ چراغ برق است که در یک‌جهت خاص ساطع می‌شود. واحد آن Candela (cd) است. توزیع شدت نور یک لامپ یا لامپ را می‌توان بر اساس نوع بازتابنده تعیین کرد و معمولاً به‌صورت منحنی توزیع شدت نور نشان داده می‌شود.
شمع پا (fc) footcandle
اندازه‌گیری شدت روشنایی را شمع پا می‌نامند و با fc نشان می‌دهند. شمع پا، روشنایی است که توسط یک لومن در یک مترمربع توزیع می‌شود. حدود 2/8 تا 4/6 مترمربع شمع پا برای اکثر کارهای خانگی و اداری کافی است. برای کارهایی که به نور بیشتری نیاز دارند، 18/5 مترمربع شمع روشنایی یا بیشتر، دقت بیشتری ارائه می‌دهد و خستگی چشم را کاهش می‌دهد. تعریف شمع پا، کندلا را بر حسب وات و استرادیان بیان می‌کند. استرادیان به‌عنوان زاویه جامدی تعریف می‌شود که سطحی را بر روی سطح یک کره به‌اندازه مربع شعاع کره فرو می‌برد. استرادیان یک واحد تکمیلی SI است.
کاندلا Candela(cd)
به‌جای شمع از کاندلا استفاده می‌شود. این نور به‌عنوان نور ساطع شده توسط یک لامپ تعریف می‌شود که در همه جهات به‌طور مساوی تابش می‌کند تا یک لومن در هر استرادیان تولید کند. اگر بخواهیم در یک معادله بگوییم: 1cd = 1 lm/sr .
شدت روشنایی Illuminance(E)
شدت روشنایی عبارت است از ضریب یا غلظت جریان شار نوری که بر روی یک عنصر از سطح در نقطه‌ای از سطح حاوی نقطه، برحسب مساحت آن عنصر وارد می‌شود. واحد شدت روشنایی لوکس (Lux) است. سطح روشنایی ایجاد شده با نصب یک روشنایی معمولاً با شدت روشنایی ایجاد شده در یک صفحه مشخص قابل ارزیابی است. در اکثر موارد، این سطح صفحه، کلیدی با وظایف داخلی است و معمولاً به‌عنوان صفحه کار نامیده می‌شود. انجام تکالیف و ظاهر فضا تحت‌تأثیر شدت روشنایی ارائه شده توسط یک تأسیسات نورپردازی قرار می‌گیرد.
درخشندگی Luminance (L)
درخشندگی به‌نوعی ترکیبی از شدت نور و شدت روشنایی است. میزان نور در واحد سطح مانند شدت روشنایی در هر زاویه جامد مانند شدت نور به یک سطح برخورد می‌کند یا از آن خارج می‌شود، بنابراین واحدهای آن cd/m² هستند. اساساً، درخشندگی معیاری است از میزان شدت روشنایی یک سطح برای چشم انسان در یک زاویه مشخص نسبت به سطح. کاربرد اصلی آن امروزه در مشخص‌کردن روشنایی مانیتورهای رایانه است.
لومن Lumen (lm)
لومن واحدی از شار نوری یا جریان نور است. درجه لومن یک لامپ اندازه‌گیری کل نور خروجی لامپ است. این مقداری است که برای توصیف روشنایی یک منبع نور استفاده می‌شود. منابع نور با درجه‌بندی خروجی بر حسب لومن برچسب‌گذاری می‌شوند. یک لامپ ال‌ای‌دی ۵ واتی قادر است بیش از ۵۰۰ لومن تولید کند.
لوکس Lux (lx)
این واحد شدت روشنایی است. لوکس به‌عنوان شدت روشنایی تولیدشده توسط یک شار نورانی و یک لومن که به‌طور یکنواخت در سطح یک مترمربع توزیع می‌شود، تعریف می‌شود. یک لوکس برابر با یک لومن در هر مترمربع است.
شدت تابش Radiant Intensity (Ie)
توان تابشی که از یک منبع نقطه‌ای در یک‌جهت معین ساطع می‌شود. واحد آن وات بر استرادیان (W/sr) است.
تشعشع Radiance
تشعشع عبارت است از شدت تابش یک منبع در یک‌جهت معین، تقسیم بر ناحیه تابش متعامد آن در آن جهت.
واحد آن وات بر استرادیان بر مترمربع (W/(sr.m²)) است.
شار تابشی Radiant Flux (Φe)
شار تابشی توان تابشی یک منبع در تمام طول موج‌ها است. واحد آن وات (W) است.
درخشندگی Irradiance
درخشندگی، قدرت تابش بر روی یک سطح است. واحد آن وات بر مترمربع (W/m2) است.
کارایی یا تأثیر نوری (LM/W)
کارایی یا تأثیر نوری، نسبت شار نوری ساطع شده توسط لامپ به توان مصرفی لامپ است. اصطلاحی است که برای نشان‌دادن کارایی تبدیل انرژی از الکتریسیته به شکل نور استفاده می‌شود. بازده نوری با غوطه‌وری کل لومن‌ها بر حسب کل وات لامپ محاسبه می‌شود. هر چه نور (لومن) بیشتر برای مقدار برق ورودی به‌دست آید، هزینه‌ها کمتر خواهد بود. راندمان لامپ‌های ال‌ای‌دی بالای ۱۰۰ است.
اصطلاحات مربوط به کیفیت نور
در ادامه با اصطلاحات مربوط به کیفیت نور آشنا می‌شوید.
شاخص رندر رنگ یا CRI (Colour Rendering Index)
CRI اندازه‌گیری درجه‌ای است که رنگ سطوح روشن شده توسط یک منبع نور معین با رنگ‌های همان سطوح تحت یک روشن‌کننده مرجع تأیید می‌شود. مقدار مناسبی برای وضعیت سازگاری رنگی در نظر گرفته شده است. معمولاً خورشید به‌عنوان روشن‌کننده مرجع در نظر گرفته می‌شود. بنابراین CRI را می‌توان به‌عنوان توانایی منبع نور در ارائه رنگ‌ها به همان شیوه‌ای که نور خورشید انجام می‌دهد، تعریف کرد. مقدار CRI از ۱ تا ۱۰۰ متغیر است. بالاترین مقدار مقیاس(CRI)، ۱۰۰ است و بر اساس روشنایی توسط یک لامپ رشته‌ای ۱۰۰ وات است. برای کشف CRI یک لامپ، ظاهر رنگ مجموعه‌ای از تراشه‌های رنگی استاندارد با تجهیزات خاص در یک منبع نور مرجع با همان دمای رنگ مرتبط با لامپ مورد ارزیابی اندازه‌گیری شد. اگر لامپ رنگ تراشه‌ها را با منبع نور مرجع مطابقت دهد، CRI آن ۱۰۰ درنظر گرفته می‌شود. اگر رندر رنگ با منبع نور مرجع متفاوت باشد، CRI کمتر از ۱۰۰ در نظر گرفته می‌شود. مقدار CRI پایین نشان می‌دهد که برخی از رنگ‌ها زمانی که توسط لامپ با CRI پایین روشن می‌شوند، غیرطبیعی به‌نظر می‌رسند. منبع نور با (CRI)، ۸۰ یا بالاتر برای اکثر برنامه‌های مسکونی داخلی قابل‌قبول درنظر گرفته می‌شود.
شما می‌توانید برای تشخیص نور طبیعی از نور مصنوعی، مقاله نور طبیعی و مصنوعی چیست؟ را مطالعه کنید.
دمای همبسته رنگ یا (Colour Corelated Temperature) CRT
رنگ درخشان یک منبع نور با دمای رنگ توصیف می‌شود. دمای رنگ با دمای کلوین (K) اندازه‌گیری می‌شود. در لامپ‌های رشته‌ای این حدود ۲۷۰۰ کلوین (K) و برای لامپ‌های فلورسنت CRT بالای ۶۰۰۰ کلوین است. منبع نور با دمای رنگ ۳۰۰۰ کلوین دارای قسمت بیشتری از رنگ قرمز است درحالی‌که منبع نور با ۶۰۰۰ کلوین دارای قسمت بیشتری از رنگ آبی است. نورهایی با دمای کلوین بالاتر، بین k5500-k3600 به‌عنوان نور سرد و دمای رنگ پایین‌تر، بین k3000-k2700 به‌عنوان نور گرم در نظر گرفته می‌شوند. معمولاً نور سرد برای کارهای بصری ترجیح داده می‌شود زیرا کنتراست بالاتری نسبت به نور گرم ایجاد می‌کند. درحالی‌که نور گرم برای فضاهای زندگی ترجیح داده می‌شود زیرا برای رنگ پوست و لباس مناسب‌تر است.
سوسوزدن یا Flicker
سوسوزدن به اتفاقی اشاره دارد که هر بار که خط AC از صفر ولت عبور می‌کند، یک چراغ خاموش می‌شود. لامپ‌های رشته‌ای در معرض سوسو زدن هستند، اما قابل‌توجه نیست زیرا این رشته طول می‌کشد تا خنک شود، درحالی‌که لوله‌های فلورسنت، از جمله CFL، قوس پلاسمایی خود را در حدود ۱۰۰ میکروثانیه خاموش می‌کنند، بنابراین آنها ۵۰ تا ۶۰ بار در ثانیه روشن و خاموش می‌شوند. این یک اثر آزاردهنده به نام سوسو زدن در نور ایجاد می‌کند. احتمال سوسو زدن در مورد دیودهای ساطع نور بیشتر است زیرا سریع‌تر از انواع لامپ‌های فلورسنت خاموش می‌شوند. نصب روشنایی عمومی که سوسو زدن قابل‌مشاهده را ایجاد می‌کند، در سطح جهانی ترجیح داده نمی‌شود مگر اینکه برای سرگرمی استفاده شود. بزرگی تفاوت‌های فردی را می‌توان در شبکیه چشم تشخیص داد، حتی زمانی که هیچ سوسو دیدنی وجود نداشته باشد که به این معنی است که یک حاشیه ایمنی واضح ضروری است تا سوسو زدن برای کسی قابل‌درک نباشد.
تشعشع یا تابش خیره‌کننده (Glare)
Glare به‌عنوان روشنایی بیش از حد از یک منبع نور مستقیم تعریف می‌شود که دیدن آنچه را که می‌خواهد ببیند دشوار می‌کند. تابش خیره‌کننده به طرق مختلف رخ می‌دهد. یکی از احتمالات تولید نور زیاد است. Glare یک واکنش فتوفوبیک ساده ایجاد می‌کند که در آن ناظر برای دیدن فشار می‌آورد، پلک می‌زند یا به‌دور نگاه می‌کند. Glare در نور کامل خورشید رایج است. یک جسم روشن که روی پس‌زمینه تاریک قرار می‌گیرد معمولاً باعث Glare می‌شود. نورهای درخشانی که از تلویزیون یا صفحه‌نمایش کامپیوتر یا حتی از یک صفحه چاپ شده منعکس می‌شوند باعث ایجاد Glare می‌شوند. لامپ‌های رشته‌ای روشن نسبت به لامپ‌های فلورسنت بزرگ تابش مستقیم بیشتری تولید می‌کنند، زیرا منابع نوری شدید نسبت به لامپ‌های فلورسنت هستند. بااین‌حال، Glare در درجه اول به دلیل قرارگیری نامناسب منابع نور و اشیاء مربوطه در حال مشاهده است.
کلام آخر
ما در این مقاله از مجله بروکس اصطلاحات نورپردازی مقدماتی را معرفی کردیم. این اصطلاحات مقدماتی در سه دسته تقسیم‌بندی شده‌اند:
- اصطلاحات اساسی مربوط به سیستم روشنایی
- اصطلاحات مربوط به کمیت و اندازه‌گیری نور
- اصطلاحات مربوط به کیفیت نور
سؤالات متداول:
لامپ‌های مورداستفاده در نورپردازی چند دسته هستند؟
3 دسته؛ لامپ‌های رشته‌ای، لامپ‌های بازتابنده و لامپ‌های تخلیه گاز
لومینیر چیست؟
لومینیر وسیله‌ای است که نور ساطع شده از یک یا چند لامپ را فیلتر، توزیع یا تبدیل می‌کند.
یکای لوکس واحد اندازه‌گیری چیست؟
لوکس واحد اندازه‌گیری شدت روشنایی است که برابر با یک لومن در هر مترمربع است.