ระบบแสงสว่าง

ศัพย์เฉพาะด้านแสงสว่าง

1. มุมตัน (Solid angle) หมายถึงมุมยอดที่ถูกรองรับด้วยพื้นผิวใดๆ แทนด้วยสัญญลักษณ์มีหน่วยเป็นสเตอเรเดียน (steradian) ใช้อักษรย่อ Sr. และสามารถหาได้จากสูตร

เมื่อ A = พื้นที่ที่รองรับมุม
r = รัศมี หรือระยะทางจากจุดยอดมุมถึงพื้นที่ที่รองรับมุม

2. ปริมาณแสงหรือฟลักซ์ส่องสว่าง (Luminous Flux) หมายถึงฟลักซ์การส่องสว่างของแหล่งกำเนิดแสงในมุม solid angle ใดๆ แทนด้วยสัญญลักษณ์ มีหน่วยเป็น lumen หรือใช้อักษรย่อ lm
ปริมาณแสง 1 ลูเมน หมายถึงปริมาณแสงที่เปล่งออกไปในมุม solid angle 1 Sr. ด้วย Point source ที่มีความเข้มแห่งการส่องสว่าง 1 candela
หรือหมายถึง ปริมาณแสงที่เปล่งจาก Point source 1 candela ไปตกบนพื้นที่ 1 ตารางฟุตบนพื้นผิววัตถุซึ่งวางห่าง 1 ฟุต

จากนิยามของปริมาณแสงสามารถเขียนเป็นสูตรได้ดังนี้คือ
เมื่อ = ปริมาณแสงย่อยใดๆ หน่วยเป็น lumen
I = ความเข้มแห่งการส่องสว่าง หน่วยเป็น candela
= มุม solid angle ย่อยใดๆ หน่วยเป็น steradian

ปริมาณแสงมีความสัมพันธ์กับปริมาณอื่นๆ ทางด้านแสงสว่างหลายตัวเช่น ความเข้มแห่งการส่องสว่าง , ความส่องสว่าง , ความสว่างเป็นต้น

3. ความเข้มแห่งการส่องสว่าง (Luminous intensity) หมายถึงความหนาแน่นของปริมาณแสงภายในมุม solid angle ที่กำหนดให้ ความเข้มแสงจะชี้ให้เห็นถึงความสามารถของแหล่งกำเนิดแสงในการให้ค่าการส่องสว่างในทิศทางที่กำหนด แทนด้วยสัญญลักษณ์ I หน่วยเป็น candela หรือใช้อักษรย่อ cd. สามารถหาได้จากสูตร

โดย 1 cd = 1 lm/Sr.

4. ความส่องสว่าง (illuminance) หมายถึงความหนาแน่นของฟลักซ์ส่องสว่าง (ปริมาณแสง) ที่ตกกระทบบนพื้นผิวใดๆ แทนด้วยสัญญลักษณ์ E โดย

สมการที่ 1 เป็นความส่องสว่างเฉลี่ยที่เกิดบนพื้นที่ใดๆ
สมการที่ 2 เป็นความส่องสว่างเฉพาะจุดใดๆ
หน่วยของความส่องสว่างที่นิยมใช้มี 2 ระบบคือ
ระบบอังกฤษ มีหน่วยเป็น foot - candle เขียนย่อ fc. โดย
ระบบ SI มีหน่วยเป็น lux เขียนย่อ lx โดย
หมายเหตุ 1 fc = 10.76 lux

5. ความสว่าง (luminance) หมายถึงปริมาณแสงที่สะท้อนออกมาจากวัตถุต่อพื้นที่ มีหน่วยเป็น แคนเดลาต่อตารางเมตร ในระบบ SI หรือเป็น foot - lambert (fl.) ในระบบอังกฤษ ปริมาณแสงที่เท่ากันเมื่อตกกระทบลงมาบนวัตถุที่มีสีต่างกัน จะมีปริมาณแสงสะท้อนกลับต่างกัน นั่นคือ ลูมิแนนซ์ ต่างกัน สาเหตุที่ต่างกันก็เนื่องมาจาก สัมประสิทธิ์การสะท้อนแสงของวัสดุ ต่างกัน

6. ประสิทธิผลการส่องสว่าง (luminous efficacy) หมายถึงอัตราส่วนระหว่างฟลักซ์การส่องสว่าง (ปริมาณแสง) กับกำลังงานที่ทำให้เกิดฟลักซ์การส่องสว่าง มีหน่วยเป็น lumen / watt อักษรย่อ lm/w

7. อุณหภูมิสี (color temperature) ในการกล่าวถึงอุณหภูมิสีมักพาดพิงถึงการแผ่รังสีของวัตถุดำ (black body radiation) เสมอ วัตถุดำหมายถึงวัตถุที่มีคุณสมบัติในการดูดกลืนพลังงานที่จ่ายให้แก่ตัวมันไว้ได้ทั้งหมด ไม่มีพลังงานส่วนใด พุ่งผ่านหรือสะท้อนกลับออกมาได้เลย และเมื่อคิดในแง่ของการจ่าย พลังงานวัตถุดำจึงเป็นตัวที่สามารถให้พลังงานออกมา ที่ทุกความยาวคลื่นมากกว่าแหล่งกำเนิดแสงชนิดอื่นๆ คุณลักษณะในการแผ่รังสีของวัตถุดำของ unknown area จะแสดงในรูปปริมาณ 2 ตัวคือ ค่า magnetude ของการแผ่รังสีที่ความยาวคลื่นใดๆ และค่า absolute temperature ซึ่งใช้อธิบายได้อย่างแม่นยำใน visible region ของสเปกตรัมสำหรับหลอดไส้ทังสเตน โดยวัตถุดำจะเปลี่ยนสีไปตามอุณหภูมิ ที่เพิ่มขึ้นจากแดงเป็น ส้ม เหลือง ฟ้า และขาวตามลำดับ ดังนั้นอุณหภูมิสีจึงถูกนำมาใช้ในการอธิบายสีของแหล่งกำเนิดแสง โดยเทียบกับสีของวัตถุดำเช่น สีที่ปรากฏให้เห็นของหลอดอินแคนเดสเซนต์คล้ายกับสีของวัตถุดำ เมื่อถูกเผา ที่อุณหภูมิประมาณ 3000 องศาเคลวิน (kelvin , K) เราจึงบอกว่าหลอดอินแคนเดสเซนต์มีอุณหภูมิสี 3000 องศาเคลวินเป็นต้น

8. Color rendering เป็นดัชนีแสดงค่าความเพี้ยนของสีสำหรับแหล่งกำเนิดแสงแต่ละตัวซึ่งเราสามารถเปรียบเทียบ คุณลักษณะทางแสงสีของแหล่งกำเนิดแสงต่างๆ ได้จากการนำแหล่งกำเนิดแสงแต่ละตัวมาทดสอบเทียบกับแหล่งกำเนิด แสงมาตรฐาน โดยฉายแสงของแหล่งกำเนิดที่ต้องการทดสอบและแสงมาตรฐานสลับกันลงไปแผ่นตัวอย่างสี 8 ตัวตามที่ CIE กำหนดไว้ในระบบมุนเซลคือ P, RP, R, Y, GY, G, BG, PB ทำการวิเคราะห์หาค่าความยาวคลื่นเด่น (dominant wavelength) ความบริสุทธิ์ของการกระตุ้น (excitation purity) นำค่าทั้งหมดมาเฉลี่ยและเทียบกับแหล่งกำเนิดแสง มาตรฐาน หากตำแหน่งสีของแผ่นตัวอย่างสีเมื่อถูกส่องสว่างด้วยแหล่งกำเนิดทั้งสองไม่ต่างกันเลย แสดงว่าไม่มีความเพี้ยนของสี เกิดขึ้นและค่า color rendering index ของแหล่งกำเนิดนั้นจะมีค่าสูงสุดเท่ากับ 100 ถ้าแหล่งกำเนิดที่ถูกทดสอบใด ทำให้ตำแหน่งสีเปลี่ยนไปจะทำให้เกิดความเพี้ยนของสีขึ้น ตำแหน่งสียิ่งเปลี่ยนไปมากยิ่งทำให้ค่า color rendering index ลดลงซึ่งค่านี้ขึ้นอยู่กับ
8.1 คุณลักษณะการสะท้อนแสงทางสเปกตรัมของแผ่นตัวอย่างสี
8.2 การกระจายพลังงานทางสเปกตรัมของแหล่งกำเนิดแสงที่ถูกทดสอบ
8.3 การกระจายพลังงานทางสเปกตรัมของแหล่งกำเนิดแสงมาตรฐาน
8.4 การปรับตัวของตา

9. Beam axis หมายถึงตำแหน่งของแนวแสงซึ่งอยู่กึ่งกลางระหว่างมุมเงย (elevation angle) 2 มุม ที่มีค่าความเข้มแห่งการส่องสว่างเป็น 90% ของความเข้มสูงสุด ของดวงโคม

10. Beam efficiency หมายถึงอัตราส่วนของปริมาณแสงที่แผ่ออกไปในมุม solid angle ที่ถูกกำหนดด้วย Beam spread ต่อปริมาณแสงทั้งหมดของหลอดเปลือย (bare lamp)

11. Beam spread เป็นความกว้างของลำแสงในระนาบของ Beam axis ซึ่งคิดระหว่างมุมที่มีค่าความเข้มแห่งการ ส่องสว่างเป็น 10% ของความเข้มสูงสุดของ ดวงโคม ปกติจะแยกระบุ beam spread ทั้งในแนวดิ่งและแนวระนาบ

12. Beam lumen เป็นปริมาณแสงในโซนซึ่งถูกล้อมรอบด้วยส่วนของลำแสงที่มีค่าความเข้มเป็น 10% ของความเข้มสูงสุด

13. Max Beam candle power เป็นค่าความเข้มสูงสุดของดวงโคม ณ จุดใดจุดหนึ่งซึ่งไม่ได้แสดงไว้ในแผ่นรายงานผล การทดสอบข้อมูลแสงสว่าง (Photometric test report)

14. Average Max candle power (AVG. Max candle power) เป็นค่าความเข้มสูงสุดโดยเฉลี่ยซึ่งคิดจาก ค่าความเข้มสูงสุดของดวงโคม ณ จุดใดๆ 10 จุดเพื่อแสดงไว้ในแผ่นรายงานผลการทดสอบข้อมูลแสงสว่าง

หลอดไฟ (Light Source)
หลอดไฟฟ้าแบ่งออกเป็น 2 กลุ่มใหญ่ๆ คือ
1. หลอดมีไส้ (Incandescent Lamp)
2. หลอดปล่อยประจุ (Gas Discharge Lamp)

หลอดมีไส้ ประกอบด้วย
1. หลอด Incandescent
2. หลอด Tungsten Halogen

หลอดปล่อยประจุ ประกอบด้วย
1. หลอดความดันไอต่ำ ได้แก่
1.1 หลอดฟลูออเรสเซนต์ (Fluorescent Lamp)
1.2 หลอดคอมแพคท์ฟลูออเรสเซนต์ (Compact Fluorescent Lamp)
1.3 หลอดโซเดียมความดันไอต่ำ (Low Pressure Sodium Lamp)
2. หลอดความดันไอสูง ได้แก่
2.1 หลอดไอปรอท (Mercury Vapor Lamp)
2.2 หลอดโซเดียมความดันไอสูง (High Pressure Sodium Lamp)
2.3 หลอดเมทัลฮาไลด์ (Metal Halide Lamp)

การเลือกหลอดไฟฟ้ามาใช้งาน จึงต้องพิจารณาถึงความเหมาะสมกับสภาพงานแต่ละประเภท

ข้อควรพิจารณาในการเลือกใช้หลอดไฟฟ้า

1. ฟลั๊กการส่องสว่าง (Luminous Flux) หมายถึงปริมาณแสงของหลอด หน่วยเป็น lumen
2. ประสิทธิผล (Luminous Efficacy) หมายถึงจำนวนปริมาณแสงต่อวัตต์ หน่วยเป็น lumen/watt (lm/w)
3. ความถูกต้องของสี (Color Rendering) หมายถึงความถูกต้องของสีวัตถุเมื่อถูกส่องด้วยแสงจากหลอดไฟ ว่ามีความถูกต้องมากน้อยเพียงใด หน่วยเป็นเปอร์เซนต์
4. อุณหภูมิสี (Color Temperature) ของหลอด มีหน่วยเป็นองศาเคลวิน (Kelvin)
5. มุมองศาการใช้งาน (Burning Position) เป็นองศาในการติดตั้งหลอดตามที่ผู้ผลิตกำหนด ซึ่งมีผลต่อหลอดบางชนิด
6. อายุการใช้งาน (Life) เป็นอายุโดยเฉลี่ยของหลอด หน่วยเป็นชั่วโมง
7. สถานที่ โดยหลอดไฟต้องเหมาะสมกับสถานที่นั้นๆ เช่น ห้องเรียน และสนามกีฬาต้องการใช้หลอดไฟต่างกัน
8. อุณหภูมิ (Temperature) เนื่องจากหลอดบางชนิดอาจทำงานไม่ได้เลยที่อุณหภูมิต่ำมากๆ หรือให้ปริมาณแสงน้อยลง
9. คุณลักษณะการทำงาน (Operaing Characteristic) ได้แก่เวลาในการจุดหลอด (start) , การติดใหม่อีกครั้ง (restart) และความต้องการในการหรี่ไฟ เนื่องจากหลอด ต่างชนิดกันใช้เวลาจุดไส้หลอดต่างกัน และบางชนิดไม่สามารถหรี่ได้
10. ราคา (Cost) เป็นค่าใช้จ่ายที่ต้องเสียไปในการลงทุนติดตั้งครั้งแรก รวมถึงค่าบำรุงรักษาหลังติดตั้ง

ดวงโคม (Luminaire)
โคมไฟฟ้าทำหน้าที่บังคับแสงของหลอดให้ไปในทิศทางที่ต้องการ โคมไฟฟ้ามีใช้กันมากมายหลายชนิดขึ้นอยู่กับการใช้งาน ทั้งภายในและนอกอาคาร จึงจำเป็นต้องเลือกใช้โคม ที่สามารถประหยัดพลังงานและมีคุณภาพที่ดี

ปัจจัยที่ควรพิจารณาในการเลือกโคมไฟฟ้า
1. ความปลอดภัยของโคม
2. ประสิทธิภาพของโคมไฟฟ้า (Luminaire efficiency)
3. ค่าสัมประสิทธิ์การใช้งานของโคมไฟฟ้า (Coefficients of Utilization)
4. แสงบาดตาของโคม (Glare)
5. กราฟการกระจายแสงของโคม (Distribution Curve)
6. การระบายความร้อนของโคม
7. อายุการใช้งาน
8. สถานที่ติดตั้ง

ประเภทของดวงโคม มีทั้งแบบใช้งานในอาคารและนอกอาคาร ที่พบเห็นทั่วไปได้แก่
-โคมไฟส่องลง
-โคมไฟส่องขึ้น
-โคมฟลูออเรสเซนต์
-โคมไฟโรงงานหลอดปล่อยประจุความดันไอสูง
-โคมไฟสาด

ข้อมูล :