الأسس المعتمدة في الإضاءة


الأسس المعتمدة في الإضاءة

يجب أن يراعي تنظيم الإضاءة وظيفتها والغاية المرجوة منها وثمة معدلات وضوابط متفق عليها عند تصميم إضاءة مكان ما إذ يختلف حساب الإضاءة لشارع أو ساحة عن حساب الإضاءة في «ورشة» عمل، ويرتكز هذا الحساب أساساً على قوانين الفيزياء العامة وقوانين الإشعاع التي تضبط انتشار الضوء وتمكن من قياس شدته وكثافته وانعكاسه ومردوده.

الأسس المعتمدة في الإضاءة

فالمعروف أن إشعاع الضوء هو انتقال للطاقة على شكل موجات كهرمغنطيسية:

*

حيث l (لامدا) = طول الموجة وE طاقة الإشعاع

وتحسب طاقة الإشعاع بالقانون:

حيث  V(نو)= تواتر (تردد) الإشعاع

h (هـ) = ثابت بلانك =6.62506×10-34جول

C (س)= سرعة انتشار الضوء = 3×10 8م/ثا.

*

كذلك يستفاد من معادلات مكسويل في حساب انتشار الضوء وامتصاصه وانعكاسه وتبدده في الفراغ والتغيرات التي تطرأ عليه في الأوساط المختلفة وهذا يساعد على تحديد القيم القياسية لتقنيات الإضاءة التي يعبر عنها كماً، وأهم هذه القيم:

  •  شدة الإضاءة Luminous intensity (1): وهي القوة الزاوية لضوء صادر عن منبع ضوئي، مصباح مثلاً، معبراً عنها بالشمعة (الكانديلا candela) أي إن شدة إضاءة منبع ضوئي نقطي (شمعة واحدة) تساوي تدفقاً ضوئياً قيمته لومَنٌ واحد في زاوية مجسمة solid angle قيمتها استراديان واحد steradian.   I=df/dω كانديلا.

  •  التدفق الضوئي Luminous flux: وهو معدل إصدار الضوء من المنبع، وواحدة قياسه «اللومن» lumen (lm)، ويقصد به السيالة الضوئية التي يصدرها منبع ضوئي نقطي بزاوية مجسمة تساوي استرادياناً واحداً وشدتها كانديلا واحدة, ويمكن تقدير الضوء الصادر من أي منبع ضوئي باللومن، فالشمعة العادية تشع 13 لومناً، والمصباح السلكي ذو الاستطاعة 100واط يشع 1300 لومن، وأنبوب التألق الغازي بطول 120سم يشع نحو 5000 لومن.

  • الأسس المعتمدة في الإضاءة الاستطاعة الإشعاعية radiant power: وهي القدرة التي يشعها منبع ضوئي في الفراغ المحيط به في واحدة الزمن وتقدر بالواط «watt» فاستطاعة الشمعة واط واحد تقريباً.

  •  الضياء illuminance أو illumination : وقد يعرف أيضاً بالسيالة الضوئية، وهو التدفق الضوئي على مساحة محددة من السطح المقابل لمصدر الضوء في أي نقطة من نقاطه. ويقاس الضياء في أي نقطة من نقاطه. ويقاس الضياء في المقاييس المترية باللكس، وهو وحدة قياس تكافئ الضوء المباشر الساقط على سطح يبعد متراً واحداً عن مصدر ضوئي نقطي يعادل شمعة واحدة، وهو يساوي أيضاً لومناً واحداً في المتر المربع.  ويقاس الضياء في الولايات المتحدة الأمريكية باللومن/قدم2 أو شمعة/قدم2 أي كمية الضوء الصادرة عن شمعة واحدة على سطح مساحته قدم مربعة واحدة على مسافة قدم واحدة (30سم). أي إن اللومن/قدم2 يعادل 10.76 لكس.ويقدر ضياء ضوء النهار المباشر من سماء تغطيها غيوم بيضاء ناصعة بنحو 10.000 لكس أي 1000لومن/قدم2 تقريباً، أما الضياء اللازم لمعمل في الشروط الاعتيادية مع استعمال أنابيب التألق الغازية فهو في حدود 1000 لكس.

 

  • الأسس المعتمدة في الإضاءة  الفاعلية الضوئية luminous efficacy: وهي العامل الذي يحدد نسبة التدفق الضوئي مقدراً باللومن إلى الاستطاعة الكهربائية الفعلية اللازمة لتحقيق الإشعاع الضوئي بالواط، وتقاس هذه الفاعلية باللومن/واط.

 

  • الأسس المعتمدة في الإضاءة الفاعلية الضوئية النسبية relative luminous efficiency: وهي قدرة الضوء على التأثير في عين الإنسان وتعبر عن حساسية العين البشرية للطيف المرئي، أي في حدود أطوال الموجات 760-380 نانو متر. أما القيمة العظمى لحساسية العين فتساوي الواحد عند اللون الأخضر المصفر أي عند طول الموجة 555 نانومتر.

 

  •  الأسس المعتمدة في الإضاءة عامل الانعكاس reflectance: وهو قابلية سطح ما لعكس الضوء الساقط عليه ليراه الناظر. فالسطح الأبيض يعكس الضوء بنسبة 100%، في حين لا يزيد عامل الانعكاس للسطح الأسود على 2%، ويبلغ عامل الانعكاس للسطح الرمادي نحو 40% من الضوء الساقط عليه، فإذا كان السطح ناثراً للضوء في جميع الاتجاهات كالسطوح الكامدة أو المخمل القاتم فإن عامل الانعكاس يقترب من الواحد وتصبح الاستضاءة مرهونة مباشرة بالضياء، أي بكمية الضوء الساقط على ذلك السطح.

 

  •  الاستضاءة أو الألق luminance أو brightness: وهي القياس الكمي لمعامل الانتفاع utilance من الإضاءة، أي النسبة بين شدة الإضاءة الصادرة عن المنبع الضوئي وشدتها على السطح المضاء وتقدر باللامبرت lambert أو الميلي لامبرت (0.001 لامبرت)، واللامبرت الواحد يعادل شمعة واحدة في السنتمتر المربع مقسومة على π. ووحدة قياس الاستضاءة في الولايات المتحدة هي لامبرت/قدم. أما العلاقة بين الاستضاءة والضياء وعامل الانعكاس فتحدد على النحو التالي:

    الاستضاءة (لامبرت) = الضياء (شمعة) × عامل الانعكاس.

    فإذا كان الضياء 10 لُكس وكان عامل انعكاس سطح أبيض ناثر للضوء 50% فإن استضاءة هذا السطح تعادل 5 لامبرت.