Światło – część druga

Żeby prawidłowo dobrać źródło światła dla swoich potrzeb trzeba znać nie tylko jego moc. Ważne są też inne parametry gdyż, szczególnie teraz, kiedy na rynku nie ma (teoretycznie) zwykłych żarówek, moc nie jest wyznacznikiem ilości i jakości światła dawanego przez źródło.

Podstawowe parametry światła

Światłość – jednostka kandela [cd], jest to wielkość charakteryzująca wizualną jasność źródła światła.

Kandela (cd) – jest to światłość z jaką świeci w określonym kierunku źródło emitujące promieniowanie monochromatyczne o częstotliwości 5,4\cdot10^14Hz i wydajności energetycznej w tym kierunku równej \frac{1}{683}W/sr.

Powyższa definicja jest mocno encyklopedyczna i przydatna raczej dla fizyków, a nie dla przeciętnego Kowalskiego. Ale w skrócie chodzi o to, że światłość określa ilość promieniowania jednobarwnego, tutaj zieleni o długości fali 555,2 nm (bo takiej długości fali światła odpowiada częstotliwość podana w definicji), która została wyemitowana w jeden steradian [sr] z mocą \approx0,001W.

Skoro już jesteśmy przy steradianie, to przypomnienie z geometrii się przyda.

steradian_wiki2

Graficzne określenie steradiana.
Źródło: wikipedia.org

steradian_wiki

Graficzne wyobrażenie jednego steradiana.
Źródło: wikipedia.org

Steradian (sr) – miara kąta bryłowego, o wierzchołku w środku kuli, wycinający z powierzchni tej kuli pole równe kwadratowi jej promienia. Jak to wygląda w praktyce:

 

 

 

Natężenie oświetlenia – w uproszczeniu jest to ilość światła padającego na daną powierzchnię. Jednostką natężenia światła jest luks [lx].

Luks (lx)1lx = 1cd \cdot sr/m^{2} co oznacza, że jeden luks to jeden lumen przypadający na 1m^{2}.

Strumień świetlny [lm] – jednostka to lumen. Jest to całkowita ilość światła emitowanego przez źródło, która potrafi wywołać określone wrażenie wzrokowe.

Lumen (lm) – 1lm = 1cd \cdot sr to strumień świetlny wysłany w jednostkowy kąt bryłowy (steradian) przez izotropowe punktowe źródło światła o światłości jednej kandeli umieszczone w wierzchołku tego kąta.

Czyli jak widać wszystko jest związane z jasnością źródła światła. Kilka przykładów dla zobrazowania:

  • oświetlenie powierzchni ziemi przez Księżyc w pełni w pogodną noc – 0,1 ÷ 0,2 lx
  • oświetlenie uliczne w nocy – 2 ÷ 5 lx
  • pomieszczenie od zacienionej strony w środku dnia – 300 lx
  • oświetlenie słoneczne terenu na zewnątrz (zachmurzone niebo) – 5000 lx
  • słoneczny letni dzień (czyste niebo) – 100 000 lx

A tak, mniej więcej, widzimy i tyle światła potrzebujemy:

  • rozpoznanie rysów twarzy – 20 lx
  • wykonywanie prostych czynności – 50 lx
  • kuźnia (kucie swobodne) – 200 lx
  • obsługa komputera, prace biurowe – 500 lx
  • montaż precyzyjny, mikromechanika – 1000 lx

Strumień świetlny najczęściej wykorzystywanych źródeł światła (w przybliżeniu i w zależności od jakości produktu):

  • żarówka tradycyjna 60W – 700lm
  • żarówka tradycyjna 75W – 930lm
  • żarówka „setka” 100W –  1390lm
  • żarnik halogenowy 60W – 1200lm
  • żarówka halogenowa „ECO” 42W – 600lm
  • świetlówka kompaktowa 14W – 700lm

Teraz, teoretycznie, każdy rozgarnięty da radę policzyć jakiej żarówki potrzebuje do oświetlenia pomieszczenia o określonej powierzchni względem czynności w nim wykonywanych. Dla podpowiedzi podam, że musimy znać wysokość pomieszczenia, kąt padania światła z wykorzystywanego źródła (żarówka, LED, etc.), powierzchnię w metrach kwadratowych. I parę innych obliczeń. Przykład pewnie będzie kiedyś w przyszłości, przy okazji dobierania oświetlenie do domu.