روشنايي

تعاريف و كميتهاي اصلي روشنايي

1- شدت نور(Luminous Intensity)

شدت نور، قوت نور ساطع شده از منابع نور را به دست مي دهد. شدت نور منابع معمولي در زواياي مختلف متفاوت می باشد در آغاز كه شمع براي روشنايي مورد قرار مي گرفت شدت نور يك شمع استاندارد در صفحه افق به عنوان واحد شدت نور مورد بهره گیری قرارگرفت كه با K مشخص مي گردید. اين استاندارد رضايت بخش نبود و در سالهاي بعد استانداردهاي گوناگوني معرفي شدند كه اهم آنها شمع (Hefner kerte) و شمع بين المللي (International candly) برد. و اما در سال 1948 استاندارد بين المللي جديدي برپايه تشعشع كننده اي در درجه حرارت انجماد پلاتين عيني 2045 شدت نور كه با I نشان داده مي گردد با واحد كانديدا اندازه گيري مي گردد.

نکته مهم : برای بهره گیری از متن کامل پژوهش یا مقاله می توانید فایل ارجینال آن را از پایین صفحه دانلود کنید. سایت ما حاوی تعداد بسیار زیادی مقاله و پژوهش دانشگاهی در رشته های مختلف می باشد که می توانید آن ها را به رایگان دانلود کنید

2- شارنوري (Luminous Flux)

يك منبع نور كه در هم جهات داراي شدت نور يكنواخت 1 كانديلاست را در مركز مختصات كروي درنظر بگيريد. ميزان نور يا شارنوري را كه از هرامتداديان زاويه فضاي خارج مي گردد، واد شارنوري يا يك لومن (Lumen) مي ناميم. اگر شدت نور I() كانديلا باشد. شارنوراني اين چنين محاسبه مي گردد.

ارتباط بالا را به صورت مشتق نيز مي توان نوشت:     

               در ارتباط بالا زاويه نضمايي می باشد.

3- درخشندگي (Luminance)

اگر دو منبع نوراني كه شدت نور برابر ولي اندازه فيزيكي مختلف داشته باشند، به گونه پشت سرهم رؤيت شوند منبعي كه كوچكتر می باشد درخشنده تر به نظر مي رسد، درخشندگي L در هرجهت را با نسبت شدت نور ساطع شده از منبع در آن جهت به مولفة سطح منبع نوراني در آن جهت تعريف مي كنيم و چنين مي نويسيم:

لذا واحد درخشندگي كانديلا برمترمربع كه به نيت (Nit) هم معروف می باشد.

4- توزيع شدت نور به منحني پخش نور:

بيشتر منابع نوري، منابع نقطه اي نيستند و لذا شدت نور يكنواخت درجات مختلف ندارند نحوه توزيع شدت نور يك منبع براي محاسبات نوري با اهميت می باشد و معمولاً توسط سازنده لامپ اندازه گيري مي گردد و به عنوان منحني پخش نور داده مي گردد. براي نمايش پخش نور روشهاي مختلفي ممكن می باشد كه منحني هاي قطبي يكي از معمولترين روشهاست.

شدت نور بسياري از چراغها داراي تقارن حول محور عمود چراغ می باشد و براي نمايش پخش نور تنها يك منحني دريكي از صفحات قائم كافي می باشد.

در اين منحني ها زاويه از محور قائم كه از چرا‏غ مي گذرد اندازه گيري مي گردد و در هرزاويه فاصله شعاعي منحني از محل چراغ شدت نور در آن زاويه را مشخص مي كند.

منابع نور

تقسيم بندي چراغها براساس پخش نور:

منابع نور را مي توان به دو دسته اصلي لامپهاي التهابي و تخليه در گاز تقسيم كرد.

تقسيم بندي لامپها را مي توان به صورت جدول زير اختصار كرد.

لامپ

متال هلايد

 

لامپ آميخته           

 

پرفشار

سديم

 

پرفشار

جيوه

 

لامپهاي پرفشار

 

كم فشار

سديم

 

لامپهاي با

شما می توانید مطالب مشابه این مطلب را با جستجو در همین سایت بخوانید                     

منعكس كننده

 

لامپهاي

معمولي

 

لامپهاي هالوژني

 

كم فشار

جيوه

 

لامپهاي كم فشار

 

 

مشخصات لامپ:

مشخصات اصلي لامپها عبارتند از:

الف- شارنوري برحسب لومن

ب- بهرة نوري برحسب لومن بروات

ج- عمرلامپ

ت- درخشندگي لامپ كه برحسب كانديلا برمترمربع اندازه گيري مي گردد.

ث- رنگ دهي

در قسمتهاي بعد با اصول كار لامپها و عومال تعيين كننده مشخصات آنها و ساختمان عمومي آنها آشنايي بيشتري پيدا مي كنيم.

1- لامپهاي رشته دار:

لامپهاي رشته دار حدود 100سال پيش ساخته گردید و امروز به حدكمال رسيده اند. عليرغم بهره نوري بيشتر لامپهاي فلورسنت، هنوز هم لامپهاي رشته دار توليد مي شوند. امتيازهاي اصلي اين لامپ ها، رنگ دهي عالي، كوچكي اندازه، قيمت كم و عدم نياز به راه انداز می باشد.

1-1- ساختمان عمومي لامپهاي رشته دار

رشته توسط دوسيم از فلز موليبدنوم B نگهداري مي گردد.اتصال الكتريكي به رشته از دو انتها توسط دو سيم نيكل C انجام مي گردد. سيم هاي C به دو سيم D جوش داده شده اند كه از طرف ديگر به سيم نازك E كه فيوز ناميده مي شوند از آلياژ مس و نيكل ساخته مي شوند متصل اند. اين سيم ها از طريق دو سيم C، به دو نقطه اتصال H متصل اند. لوله تخليه K براي تخليه هوا از داخل حباب L و پركردن آن از گاز خنثي مورد بهره گیری قرار مي گيرد. سرپيچ فلزي M از برنج يا آلومينيوم ساخته مي گردد و به وسيله ؟؟؟ مخصوص N به حباب محكم شده می باشد.

1-2- ساختمان رشته:

براي توليد نورمرئي با رنگ سفيد لازم می باشد رشته در درجه حرارت بالا كاركند. در لامپهاي امروزه از رشته تانگستن بهره گیری مي گردد. تانگستن داراي دو خصوصيت مطلوب می باشد. يكي نقطه ذوب بالا (3655كلوين) و ديگري اينكه به علت كم بودن فشار بخاري تانگستن، تبخير آن كم می باشد.

3-1- شيشه يا حباب لامپ:

شيشه يا حباب لامپها به شكلهاي گوناگوني وجود دارند. حروف مشخص كننده شكل حباب هستند. براي مثال حرف A مشخص نوع ساده، ‌PS,P گلابي شكل می باشد.

حباب اغلب لامپها از شيشه معمولي ساخته مي گردد ولي شيشه لامپهاي توان بالا و لامپهايي كه درمعرض باران و برف قرار مي گيرند از شيشه سخت كه مقاومت كافي دارد ساخته مي گردد. داخل شيشه را از سيليس مي پوشانند كه سبب كاهش چشم زدگي گردد.

1-4- سرپيچ لامپها:

سرپيچ لامپها به صورت پ ييچي يا محيطي ساخته مي شوند. در سرپيچ پيچي كه به سرپيچ اديسون هم معروف می باشد لامپ اب پيچ دادن به ساكت گيرنده متصل مي گردد. لامپها با سرپيچ هاي ميخي با قرارگرفتن دو زائده به شكل پيچ در شيارهاي مخصوص به ساكت گيرنده متصل مي شوند.

1-5- گاز داخل پمپ:

براي ممانعت از تبخيررشته در درجه حرارتهاي بيشتر از 2500درجه سليسوس، شيشه را از گازهاي خنثي پر مي كنند. در آغاز از گاز ازت بهره گیری مي گردد ليكن بعدها گاز آرگون به علت داشتن ضريب انتقال حرارتي ويژه كمتر كه تلفات حرارتي را كاهش مي داد مورد بهره گیری قرارگرفت.

لامپهاي امروزي از آرگون بادرصد كم از ازت پر مي شوند.

1-6- مشخصات لامپهاي رشته اي

امروزه لامپهاي رشته دار در اندازه هاي استاندارد ساخته مي شوند.

1-7- انواع لامپهاي رشته دار:

معمول ترين لامپهاي رشته دار لامپهاي معمولي هستند كه در خانه ها مورد بهره گیری قرار مي گيرند. نوع دوم اين لامپها كه به لامپ با منعكس كننده معروف می باشد به منعكس كننده داخلي مجهزند كه شار را درجهت معيني افزايش مي دهند نوع سوم اين لامپها، لامپهاي هالوژني هستند.

2- لامپهاي بخارجيوه:

امتياز اصلي اين لامپها درمقايسه با لامپهاي رشته اي بهره نوري بالاتر تا حدود 65 لومن بروات می باشد. اين لامپها از طريق عبور جريان برق در بخارجيوه و تحريك آن نور توليد مي كنند. با شروع كار لامپ، جيوه كم كم بخار مي گردد تا فشار داخل حباب به چند اتمسفر مي رسد. در اين فشارهاي بالا الكترونهاي سطوح انرژي بالاتر تحريك مي شوند كه نورمرئي توليد مي كنند.

2-1- ساختمان عمومي لامپهاي بخارجيوه:

لامپ داراي دوحباب داخلي و خارجي می باشد: حباب داخلي از كوارتز ساخته مي گردد. حباب خارجي استوانه اي يا بيضوي می باشد و غالباً   سطح داخلي آن از فسفر پوشانده مي گردد كه به عنوان صافي كه بعضي از طول موجهاي موجود را جذب مي كند اقدام مي كند.

3- لامپهاي متال هلايد (Metal Halide)

لامپهاي متال هلايد از نظرساختمان مانند لامپهاي جيوه پرفشار هستند. تفاوت اصلي آنها با لامپهاي جيوه پرفشار در اين می باشد كه درحباب داخلي آنها علاوه بر جيوه مقدار كمي از نمكهاي هالوژني وارد مي كنند.

اين نوع لامپها امروزه در اندازه هاي 250 تا 2000وات ساخته مي شوند و در كاربردهايي نظير روشنايي ميادين ورزشي و نورتابي به ؟؟؟ ساختمانهاي بزرگ مورد بهره گیری قرار مي گيرند. در سالهاي اخير در روشنايي داخلي نيز از اين لامپها بهره گیری مي گردد.

4- لامپهاي بخار سديم

ازنظر ساختمان شبيه لامپهاي بخار جيوه هستند. دراين لامپها سديم به عوض جيوه و گاز نئون به جاي آرگون مورد بهره گیری قرارمي گيرد. راه افتادن كامل اين لامپها 15 تا 20دقيقه طول مي كشد. اين لامپها بهره نوري تا حدود 70 لومن بروات دارند. اين لامپها بيشتر براي روشن كردن خيابان ها و معابر و محلهاي مشابهي كه رنگ، اهميت چنداني ندارد مورد بهره گیری قرار مي گيرند.

5- لامپهاي فلورسنت:

اين لامپها از يك لوله بلند با قطركم ساخته مي شوند كه سطح داخلي آنها از پودر ماده فلورسنت پوشيده شده می باشد. فلوزسنت به موادي گفته مي گردد كه نور را درطول موجي غالباً غيرمرئي جذب مي كنند و نور در طول موج ديگري كه غالباً مرئي می باشد پس مي دهند. حباب داراي مقدار كمي آرگون و كمي جيوه می باشد.

روش لومن براي محاسبه روشنايي:

غرض از محاسبه روشنايي با روش لومن تعيين تعداد چراغها و محل نصب آنها براي يك شدت روشنايي متوسط معين می باشد. درطرح با روش لومن روشنايي متوسط روي سطح كار موردنظر می باشد و تغييرات شدت روشنايي از نقطه اي به نقطه ديگر موردتوجه می باشد. ميزان روشنايي رسيده به كار از هرچراغ به منحني توزيع نورچراغ، اندازه هاي اتاق و ضرايب انعكاس ديوارها و سقف بستگي دارد. علت اين امر آن می باشد كه مقداري از نور چراغ به گونه مستقيم به سطح كار مي رسد و مقداري از آن پس از انعكاس از سقف و ديوارها و يا بعد از انعكاسهاي متعدد به سطح كار مي رسد.

درنتيجه شدت روشنايي متوسط Eav كف اتاق برابر می باشد با:

دراين معادله cu نسبت شارنوري مفيد كه به سطح كار روشنايي مي بخشد به كل شارنوري توليد شده در لامپ هاست. و لذا آن را ضريب بهره مي ناميم. كه نحوة محاسبه آنرا در ادامه خواهيم گفت.

ضريب بهره cu به عوامل مختلفي زیرا جذب نور در چراغ، منحني پخش نورچراغ، ارتفاع نصب چراغها طول وعرض و ارتفاع اتاق و ضرايب انعكاس سقف، ديوارها و كف بستگي دارد.

روشن لومن با بهره گیری از شاخص فضا:

تجارت و محاسبات نشان داده می باشد كه اثرات طول و عرض و ارتفاع اتاق و ارتفاع نصب چراغها را مي توان به صورت يك متغير به نام شاخص فضا يا ضريب اتاق Kr به صورت زير تعريف كرد.

در مورد نورمستقيم، نيمه مستقيم و پخش يكسان              

در ارتباط با نور غيرمستقيم و نيمه غيرمستقيم                        

در روابطه بالا L طول اتاق ، W عرض اتاق، h ارتفاع نصب چراغها از سطح كار و H ارتفاع سقف از سطح كار می باشد. امروزه جداول كاملي براي ضريب بهره براي انواع معمول چراغها براي مقادير مختلف شاخص فضا و مقادير مختلف ضرايب انعكاس سقف، ديوارها و كف تدوين شده می باشد.

در اين جدول در ستون اول سمت چپ منحني پخش نورچراغ رسم شده می باشد. و درصد شارنوري آن به طرف بالا و پائين داده شده می باشد. مثلاً در ارتباط با لامپي كه درجدول زير آمده می باشد. 50درصد نور توليدي لامپ به طرف پائين و صفر درصد به سمت بالا توليد مي گردد و بنابراين 50درصد نور توليدي لامپ توسط چراغ جذب و صنايع مي گردد. همچنين در اين ستون حداكثر فاصله مجاز بين مركز دوچراغ مجاور برحسب ارتفاع نصب چراغها از كف يا برحسب ارتفاع سقف از كف داده شده می باشد. در ارتباط با چراغ زير حداكثر فاصله مجاز بين دو چراغ مجاور 0.8 ارتفاع نصب آنها از كف اتاق می باشد. ستون دوم از سمت چپ شاخص فضاست كه از 0.6 تا 5 آمده می باشد.

بسته به پاكيزگي محل نصب و نوع چراغها ازنظر خاك گيري سه نوع ضريب نگهداري، خوب و متوسط و بد مشخص شده می باشد. اين ضريب را با MF   مشخص مي كنيم. براي اينكه چراغها در طي عمرنور كافي به سطح كار برسانند بايد اين ضرايب را هم درمحاسبات مقصود نمود كه درنتيجه معادله به صورت زير درمي آيد:

براي روشن تر شدن بحث يك مثال را اينجا مطرح مي كنيم.

مثال- يك دفتركار داراي طول 8متر، عرض 6متر و ارتفاع 3متر می باشد. ضرايب انعكاس سقف 7/0، ديوارها 5/0 و كف 3/0 می باشد. شدت روشنايي لازم روي سطح كار در ارتفاع 80 سانتي متر از كف 500 لوكس می باشد. با بهره گیری از چراغ جدول كه با دو لامپ 5000 لومن شارنوري توليد مي كند. تعداد چراغهاي لازم و وضعيت نصب آنها را معين كنيد.

نورچراغها مستقيم می باشد پس داريم:

Pc= 0.7 ; Pn = 0.5 ; Pf = 0.1 cu=0.42

زیرا Pf = 0.3 می باشد از جدول ضريب تصحيح 1.07 را بدست مي آوريم.

CU = 0.42 x 1.07 = 0.45

با فرض محيط نظيف، ضريب نگهداري را 0.7 فرض مي كنيم پس داريم :

تعداد چراغها n برابر می باشد با:

اگر فاصله چراغها را x فرض كنيم داريم:

فاصله مجاز چراغها

از يكديگر

 

   مقدار E مبنا براي پرفضا و نوع چراغ پيشنهادي:

در اين پروژه سعي شده می باشد به علت اينكه فضاها اغلب اداري- آموزشي مي باشند، از لامپهاي معمولي براي اين فضاها كه همان لامپهاي فلوئورسنت مي باشند بهره گیری گردد. باتوجه به كتاب دكتر كلهر از لامپ شمارة 2 فلوئورسنت لووردار بهره گیری گردید. به علت تميزي محيط ها (حتي ؟؟؟ به علت محيط پزشكي، بايد استريل و تميز باشند) از بالاترين ضريب نگهداري MF=0.75 بهره گیری گردید. شارنوري پرل مپ 40w را درنظر گرفتيم كه اين ميزان باتوجه به جدول و طرز قرارگيري را ما مي دهد. همچنين ضرايب انتخابي براي انعكاس سقف، ديوار و كف به ترتيب: 50 ،50 و 10درصد انتخاب شده می باشد. در راهروها هم از لامپ بهره گیری شده می باشد. باتوجه به جدول محاسبات روشنايي، براي لامپ فلورئورسنت لووردار از لامپ شمارة 2 درجدول لامپهاي كتاب جامعة مهندسان روشنايي آمريكا (كتاب روشنايي دكتر كلهر صفحة 136)، براي لامپ فلوئورسنت رفلكتوري كه در اتاق هاي هواساز و موتورخانه و نظير آن بهره گیری شده از لامپ شمارة 30 همان كتاب بهره گیری شده می باشد.

در انباري هاي كوچك لامپ رشته اي پيشنهاد مي گردد و همچنين در پروژه كار شده می باشد شارنوري آن لومن مي باشد. در انباري هاي بزرگتر، از لامپ فلوئورسنت بهره گیری شده در موتورخانه از لامپ فلكتوري بهره گیری مي گردد.

در بقية فضاها اكثراً لامپ فلوئورسنت با توضیح بالا مصرف شده به اضافه اينكه در محيطهاي كه از نظر تأمين روشنايي چندان به آن ها اهميت داده نشده مثل تراس، بالكن، سرويس بهداشتي و …. از لامپ رشته اي بهره گیری گرديده می باشد. همچنين درجدول محاسباتي شمارة 1 به معني لامپ فلوئورسنت لووردار 2 به معني لامپ فلوئورسنت رفلكتوري

و 3 به معني لامپ رشته اي مي باشد.


دیدگاهتان را بنویسید