Világítástechnika

Átbeszéljük az,

1. alapokat
2. RGB színkeverést
3. világítástechnikai paramétereket
4. fénymérés lényegét

Kezdjük pár érdekes alap dologgal.

A lámpatest: Szokás úgy utalni a világító testekre, hogy a "lámpák". Ez rendben is van de bontsuk most kicsit szét ezt a gyűjtőszót és nézzük meg mi van benne. Az egyik dolog teret ad a fénynek, kilépési pontot/pontokat ad neki, irányítja azt, fénytechnikai jellemzőket módosít és van még sok más felelőssége. Ez a lámpatest.

Egy másik része a fényforrás. Ez az eszköz állítja elő a fényt. A fényforrást számíthatjuk a kábel csatlakozási pontjától, az előtét elektronikán át az optikáig (ha van). 

Egy harmadik - nagyon fontos - része a "lámpának" az optika. Fontos, hogy nem minden fényforrás optikával szerelt. Az optika a fény irányítására szolgáló "lencse" mátrix. A LED-es lámpatesteken közvetlenül a LED chipekre szerelik, így a fény kilépése a lámpatestből nem szórva fog megtörténni, hanem az optikai rendszer irányítja egy adott pontra. 

LED: (Light emitting dioda) vagyis fényt kibocsátó dióda. Laikusok számára fontos információ, hogy a fényt közvetlenül az elektronból alakítja fotonná (vagyis nincs köztes munkavégzés). Manapság nem nagyon használunk LED-es fényforrásokon kívül mást. A LED-ek felhasználási köre gyakorlatilag határtalan a mai feladatok ellátására. Érdekesség, hogy a felfedezése meglepően régre tehető, ugyanis 1907-ben már felfedeztük őket, de még nem ismertük a benne rejlő lehetőségeket. A világítás bődületes energiafelhasználása, rákényszerítette a gyártókat, hogy valami "újhoz" nyúljanak ám abból valami "régi" lett. Időről időre elővették a LED-eket és a 60as években a General Electric áttöréseket ért el. Persze ekkor még közel sem volt akkora teljesítménye mint a mai LED-eknek, ezek inkább nyomtatott áramkörökbe voltak illeszthetők (jelző LEDek). Mai teljesítményüket a 2000-es évek elején kezdték felvenni, ekkor jelentek meg a pár wattos, fehér ledek. Azóta hatalmas fejlődésen ment keresztül az ipar, ugyanis a lámpáktól, a TV-ken át az Autók fényszóróiban is LED van és minden lehetséges színt képesek vagyunk vele megjeleníteni.

Az RGB színkeverés: 

egy olyan additív színmodell, ami a vörös, zöld és kék fény különböző mértékű keverésével határozza meg a különböző színeket. Az elnevezése ezen három alapszín angol megfelelőinek első betűiből ered: Red (piros), Green (zöld), Blue (kék). 

És most térjünk rá, pár világítástechnikai paraméterekre. 

A fényforrásunk és a lámpatestünk is alakítja ezeket a paramétereket és az építményvillamosságban ezeknek a paramétereknek a helyes megválasztása a legfontosabb feladat ami a világítástechnikát illeti. Bár a lámpatest esztétikai jellemzője is fontos de egy rosszul megválasztott fénytechnikai paraméter akár egészségkárosodáshoz vezethet.

Ezen a ponton kezdjük is a színhőmérséklettel! Az általános jelölése CCT (Correlated color temperature). A különböző feladatok megvilágítására (munkavégzés, általános látási feltételek) fehér fényt használunk. A természetes fényérzékelésünk is a fehér tartományba tehető, tehát biológiailag ez a természetes számunkra. Azonban a fehér fény is különböző színkomponensekből áll össze és a hőmérséklete attól függ, hogy egy egy komponens milyen energiasűrűségű.

A nevét nem véletlenül kapta, ugyanis egy ideális termikus fényforrás (pl valamilyen nyílt láng)  hőmérsékletének Kelvinben (K) kifejezett értéke megegyezik a fény színhőmérsékletével. Vagy is ha egy ideális termikus fényforrás hőmérséklete 3000 K akkor annak színhőmérséklete 3000 K. Amennyiben nem termikus fényforrásról beszélünk (pl. a LED), tehát nincs hővel járó munkavégzés, úgy a színhőmérséklet egy vetített, kikevert jellemző. Kis viszonyításképpen: egy átlagos gyertya 1900K-en ég (vagyis a színhőmérséklete is 1900K körüli) és ezt meleg fehérnek mondjuk. Megzavaró lehet, hogy minél nagyobb a színhőmérséklete egy fényforrásnak, annál "hidegebb" a fény, vagyis spektruma eltolódik a kék szín irányába.

Tartománya Kelvinben: 0-tól kb. 20000-ig terjed, de amit mi ebből a tartományból hasznosítunk az építményvillamosságban az 2500-6500K közöttre tehető. Ettől eltérően csak speciális megvilágítási feladatkora használunk hidegebbet (6500 K felett) vagy melegebbet (2500 K alatt).

Ami, miatt nagyon fontos a színhőmérséklet az annak élettani hatása. A fehér fény színhőmérsékletének egész nap ki vagyunk téve és hol ilyen, hol olyan minőségű. A természetes fényérzékelésünk úgy alakul, hogy napkeltekor 1800-2500K ér bennünket majd a nap közepe felé haladva a hidegebb tartományban vagyunk akár 10000K-ben és napnyugtakor szintén a melegfehér fényben fürödhetünk. Fontos, hogy a biológiai óránk is igazodott a fényviszonyokhoz, vagyis melegebb fényben elálmosodunk (hiszen jön a napnyugta). Ez van akinél jobban, van akinél kevésbé igaz, de tudományos tény, hogy a Melatonin (alváshormon) termelés megugrik a szervezetben meleg fény hatására. Ezzel ellentétben a fehér fény élénkítően hat ránk, de nem minden határon túl. A túl hideg fény vagy túl sokáig hideg fényben tartózkodás frusztrációt, idegrendszeri fáradtságot okoz. Épp ezért a világítástechnikában törekszünk a természetes fehér fény középértékére méretezni egy munkahely esetében, ami 4000-5000 K. Háztartások esetében erősen igényfüggő de mi az ELSAFE-nél változtatható színhőmérsékletű fényforrásokat szoktunk ajánlani.

Következő fontos fénytechnikai paraméter a Fényáram. A fényáram az elektromágneses sugárzás áramlásának látható mértéke. A régi izzószálas fényforrások miatt általánosan elterjedt jelölés a termékek dobozán, hogy wattban tüntetik fel a fényforrás teljesítményét. Tudni kell, hogy ez az eszköz felvett villamos teljesítménye, vagyis amit eléget energiában és nem a fény intenzitása. Persze a kettő között összefüggés van és egy izzószál esetében minél nagyobb teljesítménnyel izzik a wolfram szál annál nagyobb a fényárama vagyis a fény ereje. Azonban ez ma már nem ennyire arányos és sokkal fontosabb paraméter a fényáram Lumenben (L) feltüntetett értéke. Le is írom mért:

A fényhasznosítás egész egyszerűen az 1 egységnyi villamos teljesítmény felvétele esetén a leadott fényáram mennyisége. Vagyis a fényforrás 1W teljesítmény esetén hány Lument tud leadni. Így érthetően a mértékegysége: lm/W

• Egy régi izzószálas fényforrás fényhasznosítása 13 lm/W
• A mai LED-es fényforrások fényhasznosítása 100-200 lm/W

Aki, esetleg még a mai napig hajlamos megvenni az elavult fényforrásokat csak mert azok 2000-3000 Ft-al olcsóbbak, láthatják, hogy akár több mint 10x kevesebb energiát vesz fel egy LED fényforrás, ugyan olyan fényáram leadásához. Vagy másképpen: Egy 40W-os normál izzós fényforrás 520 lumen fényáramot ad le míg egy 40W-os LED minimum 4000 lument, vagyis ugyan olyan teljesítménnyel jóval nagyobb területet lehet megvilágítani LED-el.

Még 1 fontos fénytechnikai paraméterről szeretnék említést tenni, ez pedig a színvisszaadási index (CRI - color rendering index). Ez az index a mesterséges megvilágítás színvisszaadásának napfényhez való hasonlóságát méri. Megadását Ra értékkel szokták feltüntetni (average rednering score vagyis átlagos színvisszaadási pontszám). Minél nagyobb egy fényforrás Ra értéke, annál valósághűbbnek, természetesebbnek tűnnek a színek az adott megvilágítás mellett. Érétke 0-100 közötti és minél magasabb, annál jobb a színvisszaadás. Így magától értetődik hogy a napfény színvisszaadása Ra=100. LED-ek esetében Ra=70-95 között van átlagosan.

Fénymérés

Mért fontos főként nagy forgalmú épületekben, munkahelyeken mérni a megvilágítottság mértékét? Egy valós példa, hogy egy hölgy közlekedett egy vonat állomáson gyalog, és a síneken átkelve félrelépett és eltörött a bokája, ettől hónapokig nem tudott bejárni dolgozni és egyéb területen is korlátozta az életét. A hölgy a kezdetektől fogva arra hivatkozott, hogy nem látott rendesen és ezért lépett rosszul. Igazságügyi szakértő bevonásával fénymérési jegyzőkönyv készült az épületről és környékéről, ami kimutatta, hogy a megvilágítási szint és egyenletesség nem volt szabványos. A lámpatestek elavultak voltak, több nem is működött üzemszerűen és ez alulvilágítottságot eredményezett. A hölgy természetesen beperelte az állomás üzemeltetőjét és megnyerte a pert, így a társaság kártérítést fizetett neki.

Több szakma, (főleg mérnöki szakmák) megszerezhető jogosultsága a "munkabiztonsági szakértő". Ez a részszakma tartalmazza a világítástechnikai paraméterek vizsgálatát munkahelyeken. Nagy hatással lehet az egészségre és idegi állapotra a fény minősége, mennyisége. Munkavállalók jogosan, követelik munkáltatójuktól, hogy megfelelő minőségű fény legyen, és a munkáltatónak is érdeke, hogy a fent említett példából tanulva, ne legyen ilyen jellegű problémája egy munkahelynek.

Egy fénymérési jegyzőkönyv felvételekor, az adott területet, építményt, helyiséget úgy mérünk, hogy természetes fény ne befolyásolja az adatokat, tehát sötétedés után vagy olyan árnyékolható épületben, ahol a természetes megvilágítás kizárható. A mérési pontokat raszterháló szerűen vesszük fel, és alaprajzon rögzítjük a lux értékeket valamint a munkafelületeket külön mérjük.