نور و مفاهیم روشنایی (light)

نور ابزاری برای درک جهان و برقراری ارتباط درون آن است . امروزه مفاهیم روشنایی از اهمیت زیادی برخوردار بوده و علاوه بر تامین نیاز افراد به نور، در تامین نیاز به امنیت ، آرامش و زیبایی نقش به سزایی دارد. آشنایی با مفاهیم روشنایی برای عموم افراد الزامی است و افراد را در انتخاب محصولی بهتر یاری می دهد .

نور یک تشعشع الکترومغناطیسی است که توسط چشم انسان و سایر موجودات قابل تشخیص است . تشعشعات الکترومغناطیسی در طیف بسیار گسترده ای از طول موج ها ، از پرتوهای گاما با طول موج های کمتر از حدود ۱۰-۱۱ متر تا امواج رادیویی که بر حسب متر اندازه گیری می شوند ، رخ می دهد . در این طیف وسیع ، طول موج های قابل مشاهده برای انسان یک نوار باریک از محدوده ۷۸۰~380nm (nm:میلیاردم متر) می باشد . در این محدوده رنگ ها از نوربنفش در طول موج ۳۸۰ نانومتر تا نور قرمز در طول موج ۷۸۰ نانومتر می باشد در یک انتها مادون قرمز و در طرف انتهای دیگر ماوراء بنفش قرار میگیرد .

مفاهیم روشنایی :

1. شدت نور (Luminous intensity)
2. شار نوری (luminous flux)
3. روشنایی (illuminance)
4. گسیلندگی ( (exitance)
5. درخشندگی (luminance)

همه اصطلاحاتی هستند که احتمالاً هنگام صحبت در مورد مفاهیم روشنایی شنیده اید ، اما هر کدام به چه معنا هستند و چه چیزی را اندازه گیری می کنند؟

۱. شدت نور (Luminous intensity)

شدت نور در مفاهیم روشنایی برابر است با میزان ” تابانندگی ” یک نور و واحد اندازگیری آن candela (cd) است و همانطور که از نام این واحد اندازه گیری مشخص است بر اساس میزان تابانندگی یک شمع استاندارد می باشد . شدت نور، مقدار نور ساطع شده از یک منبع نقطه ای را در زاویه جامد یک استرادیان (sr) اندازه گیری می کند . شدت نور یک کاندلا ( یک شمع ) معادل ۱۲.۵۷ لومن شارنوری در یک دایره ای با قطر ۱ متر ( یا مساحت ۱۲.57m2 ) می باشد .

۲. شار نوری (luminous flux):

میزان نور منتشر شده از یک منبع نور در تمام جهات فضا را شار نوری می نامند . شار نوری رایج‌ترین پارامتر اندازه‌گیری مقدار نور منابع مختلف نور می باشد که روی جعبه یا برگه‌های اطلاعات محصولات روشنایی درج میگردد . واحد اندازه گیری شارنوری لومن (lm) است و بر حسب استرادین کندلا (۱ lm= 1 cd.sr) تعریف می شود . تفاوت بین شدت نور و شار نوری در این است که از شار نوری برای اندازه گیری میزان نور ساطع شده در تمام جهات استفاده می شود ولی شدت نور میزان نور ساطع شده از منبع نور در زاویه فضایی معادل یک استرادیان می باشد .

۳. شدت روشنایی (illuminance) :

میزان شار نوری تابیده شده بر سطح را شدت روشنایی گویند . واحد اندازه گیری آن لومن بر متر مربع است که لوکس (lux = lm/m2) نامیده می شود ، شدت روشنایی مستقل از ویژگی های سطح است . این پارامتر اندازه گیری بسیار کاربردی است چرا که مقدار نور مناسب برای شرایط کاری اغلب بر حسب لوکس مشخص می شود . به عنوان مثال، کارگران کارخانه‌ای که کار بصری بر روی قطعات اجسام بسیار کوچک یا کم کنتراست انجام میدهند برای عملکرد بهینه میزان نوری بین ۲۰۰۰ تا ۵۰۰۰ لوکس نیاز دارند تا به طور موثر وظایف خود را انجام دهند و از فشار یا آسیب به چشم جلوگیری شود.

۴.گسیلندگی (exitance)

گسیلندگی اصطلاحی است که کمتر در مفاهیم روشنایی شنیده شده ، اما درک آن برای درک پارمتر بعدی نور مهم است . این پارامتر به خواص بازتابی سطح یا میزان نوری که در تمام جهات از یک سطح منعکس میشود مرتبط است . به عنوان مثال می توان به تفاوت بازتابانندگی نور از سطح یک کارت سفید در مقایسه با یک کارت سیاه اشاره کرد کارت سیاه نور را جذب می کند (کمتر منعکس می کند) در حالی که کارت سفید نور را منعکس می کند (کمتر جذب می کند) . به عبارت دیگر ، نور بیشتری از سطح سفید خارج می شود . واحد اندازه گیری گسیلندگی بر حسب لومن بر متر مربع (lm/m2) می باشد ، همانطور که روشنایی نیز با همین واحد اندازه گیری میشود . در واقع گسیلندگی به ما می گوید که یک سطح چقدر نور را منتشر می کند.

۵. درخشندگی (luminance)

درخشندگی در مفاهیم روشنایی در واقع اثر فیزیولوژیکی روشنایی بر روی چشم انسان است و در محاسبات روشنایی ، به ویژه روشنایی فضاهای بیرونی و روشنایی خیابانی اهمیت به سزایی دارد . 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 . چشم ما با پردازش انعکاس نور شی یا سطحی که به آن نگاه می کنیم می بیند . درخشندگی شدت نوری است که از یک جسم یا سطح ساطع می شود و نه از منبع نور . کندلا برخلاف لومن در جهت خاصی ( یک استرادیان ) اندازه گیری می شود .

خیرگی (Glare)

خیرگی یکی از شایع ترین عارضه های روشنایی و نورپردازی نامناسب است که به سبب روشنایی بیش از حد در یک ناحیه ایجاد می‌شود که اثرات سوئی مانند سوزش چشم و خستگی ذهن را در پی دارد . این پدیده به علت وجود کنتراست بالا میان تاریکی و روشنایی به وجود می آید.

خیرگی چهار نوع است :

• خیرگی منحرف‌کننده
• خیرگی ناراحت‌کننده
• خیرگی محدود کننده
• خیرگی کور کننده

خیرگی ممکن است مستقیماً ناشی از منبع نور یا نتیجۀ بازتاب باشد . نگاه کردن مستقیم به نور خورشید ، نور بالای چراغ خودرو رو به رو در شب ، نور چراغ هایی که جلوی بسیاری از میوه فروشی‌ها وجود دارد و … همگی از جمله مصادیق بارز خیرگی می‌باشند . می توان با نصب صحیح چراغ ها در محل مناسب ، طراحی لنزها و بازتابنده های ضدتابش برای توزیع یکنواخت نور ، انتخاب وسایل نوری قابل تنظیم ، استفاده از نورهای مخفی و توکار و استفاده از تعداد منابع نوری مناسب در یک فضا از خیرگی جلوگیری کرد .

دمای رنگ یا درجه حرارت رنگ همبسته ( Correlated color temperature :CCT)

دمای رنگ یکی از مشخصه های نور مرئی در مفاهیم روشنایی است . اگر به یک جسم سیاه ( مثل یک رشته سیم با تحمل دمای بالا ، گرما بدهیم به ازای مقدار گرمایی که به آن داده می شود رنگ نور متصاعد شده از آن تعریف میگردد و بر همین اساس برای تمام منابع نور، مقیاس دمای رنگ برای دسته بندی رنگ نور ساطع شده از آنها بدون توجه به دمای آن استفاده می شود . دمای رنگ فقط برای منابع نوری معنادار است که نور آنها با رنگ نور ساتع شده از آن با نگ نور متصاعد شده از جسم سیاه مطابقت دارد ، یعنی نور در محدوده‌ای از قرمز تا نارنجی ، زرد تا سفید تا سفید مایل به آبی باشد . منطقی نیست که از دمای رنگ ، مثلاً یک نور سبز یا بنفش صحبت کنیم . دمای رنگ به طور معمول بر حسب کلوین ، با استفاده از نماد K ( واحد اندازه گیری دمای مطلق) بیان می شود . دمای رنگ بیش از ۵۰۰۰ کلوین را رنگ های سرد (متمایل به آبی) می نامند ، در حالی که دمای رنگ های پایین تر مثلا ۲۷۰۰-۳۰۰۰ K رنگ های گرم ( متمایل به زرد) نامیده می شوند .

بازده نوری(Luminous Efficiency)

بازده نوری در مفاهیم روشنایی درواقع برابر با نسبت شار نوری به توان الکتریکی مصرفی است . واحد اندازه گیری آن lm/W می باشد . این کمیت معادل با بازده اقتصادی منابع نوری است . اشیا رنگی، زمانی با رنگ مناسب دیده می شوند، که رنگهای موجود در آنها در طیف نور تابیده شده به آن شی موجود باشد.به عنوان مثال، در صورتی که در طیف نور یک لامپ، رنگ قرمز موجود نباشد، اشیای قرمز رنگ به صورت مناسب دیده نمی شوند.

شاخص نمود رنگ (Color Rendering Index : CRI )

شاخص نمود رنگ توانایی یک منبع نور در نشان دادن صحیح رنگها می باشد . مرجع مقایسه مقدار CRI نور خورشید است که مقدار CRI آن ۱۰۰ میباشد . در مورد محصولات روشنایی نمود رنگ عددی بین ۲۰ تا ۱۰۰ است و هر چه این عدد بالاتر باشد نمود رنگ واقعی تر است ، بنابراین برای جاهایی که نمایش واقعی رنگ اهمیت زیادی دارد نظیر کارخانجات نساجی ، اتاق رنگ صنایع خودرو سازی ، اتاق گریم و آرایش و … استفاده از محصولات روشنایی با نمود رنگ بالا توصیه می شود .