Svetlobno pojmi

V zimskih dnevih bi se  ljudje morali čim večkrat ozreti v nebo, vendar ne direktno v sonce. Vsaka minuta, ki jo človek preživi zunaj, je po mnenju strokovnjakov zelo pomembna.

Svetlobni spekter

Vidna svetloba je samo majhen omejen del, iz širokega spektra elektromagnetnega valovanja, ki zavzema kozmično sevanje, do radijskega valovanja. Območje zaznavanja svetlobe z valovno dolžino med 380 in 780 nm (1nanometer = 1/1 000 000 milimetra) zavzemajo vse barve spektra, od rdeče preko rumene, zelene, modre, do vijolične in služijo kot zanesljiv vir zaznavanja. Kratkovalovno ultravijolično sevanje biološko vpliva na človeško telo in na materije. Slika 1 prikazuje svetlobni spekter, kot del elektromagnetnega delovanja

Slika 1 - Svetlobni spekter, kot del elektromagnetnega delovanja

Svetlobni žarki so nevidni in jih zaznamo kot svetlobo komaj, ko »trčijo« ob materijo. Sončna svetloba vsebuje vse barvne spektre in, v kombinaciji le teh, zaznamo svetlobo kot belo. Umetni svetlobni viri imajo kvalitativno in kvantitativno različno sestavo svetlobnega spektra.

Slika 2 - Primerjava: svetlobnega spektra različnih svetlobnih virov

Dobra umetna ali dnevna svetloba je primaren pogoj za dobro počutje doma ali na delovnem mestu. S predpisi je določena osvetlitev z umetno svetlobo, glede na zvrst dela, namembnost prostorov itn.. Svetlobo, kot usmerjen vir je potrebno upoštevati že v načrtih pri gradnji objektov. Arhitekti imajo danes na razpolago vrsto svetlobnih virov, ki pravilno nameščeni pripomorejo k arhitektonski popolnosti.

Razen tega igra pomembno vlogo tudi gospodarnost pri nameščanju svetlobnih teles. Najpomembnejša je dnevna svetloba, ki jo je potrebno, pri načrtovanju objektov (slika 2),

vnesti v čim večji meri.

Svetlobni tok Ф

Svetlobni tok Ф (phi) opisuje celoten učinek oddane svetlobe, od svetlobnega telesa do z očesom ocenjenega svetlobnega učinka (slika 3).

Enota : Lumen (lm)

Vrednost predstavlja učinek svetlobnega vira in je osnova za nadaljnje preračunavanje.

Slika 3 - Svetlobni tok Ф (mera za svetlobni učinek)

Svetlobni izkoristek: svetlobni izkoristek, razmerje med oddanim svetlobnim tokom do potrebnega električnega učinka, je ključnega pomena za gospodarno rabo električnega vira svetlobe. Preglednica št. 1 prikazuje primere za svetlobni tok Ф in svetlobni izkoristek.

-       Enota: Lumen (lm)

Preglednica št. 1: Primeri za svetlobni tok Ф in svetlobni izkoristek

Količina svetlobe: za količino svetlobe označujemo produkt oddanega svetlobnega toka in časa, torej v definiranem časovnem obdobju oddana svetlobna energija.

                          Enota: (lumenska ura (lm • h)

Svetlobna jakost l

Svetlobna jakost l je mera za neskončno majhen prostorski kot ω (sr = steradiant) za oddan svetlobni tok Ф.

Označuje intenziteto delnega svetlobnega toka, ki je usmerjen v določeno smer in je odvisen od postavitve vira svetlobe oziroma, od usmeritve svetlobe preko svetila. Slika št. 4 prikazuje svetlobno jakost.

Enota: candela (cd)  = (lm / sr)

Slika 4 - Svetlobna jakost l (intensiteta)

Razdelitvena krivulja svetlobne jakosti: za prikaz porazdelitve jakosti svetlobe v prostoru, uporabljamo razdelitveno krivuljo svetlobne jakosti. Polarni diagram za določeno svetilo nam prikaže, kakšno svetlobno jakost lahko pričakujemo od določenega vira svetlobe oziroma svetila.

Pri ne rotacijskih simetričnih svetilih sta podani dve razdelitveni krivulji svetlobne jakosti (vzdolžno in preko svetila). Da lahko direktno primerjamo različne vire svetlobe, se vrednosti nanašajo na 1000 lm svetlobnega toka, torej so podane v cd/1000 lm.

Slika št. 5 prikazuje primer: izpod 30^o znaša svetlobna jakost po svetlobnem toku 1000 lm svetlobni tok 100 cd/klm.  Pri 100 W žarnici s 1380 lm je svetlobna jakost pod 30^o, na primer (100 cd/1000 lm) • 138 lm = 138 cd.

Slika 5 - polarni diagram razdelitvene krivulje svetlobne jakosti

Za točkaste svetlobne vire (reflektorje), lahko jakost svetlobe povzamemo direktno  iz tabele proizvajalca.

Jakost osvetljenosti E

Osvetljenost E je ukrep, ki se pojavlja na gostoto pretoka na površino, to je razmerje svetlobnega toka, ki pade na površino, glede na velikost območja A:

-       Enota:  Lux (lx)  =  lm/m²

Glede na lego ploskve, razlikujemo
- Horizontalno osvetlitev E_h
- Navpično osvetlitev E_v

Slika 6 - Osvetljenost E (svetlobna tehnika)

V skladu z zakoni geometrije pomeni osvetlitev, kvadrat oddaljenosti od vira.

Primer:

Izvor svetlobe z 12,57 lm v središču neke krogle z radijem 1 m, proizvaja na zgornji površini krogle z 4 • p • r² = 12,57 m² na vsako mesto, znotraj svetlobne jakosti od 1 lx. svetlobna jakost tako potemtakem znaša 1 cd. Na sliki št. 6 je prikazan primer osvetljenosti E.

Soodvisnost

med svetlobnim tokom, svetilnostjo in osvetlitvijo:

1 lx = 1 lm / 1 m²

Pri viru svetlobe svetlobnega toka 1, proizvedenega v oddaljenosti 1 metra od svetlobnega vira, znaša osvetlitev 1 Ix, na 2 m oddaljenosti 1 / 4 Ix, na 3 m oddaljenosti 1 / 9 Ix, itd. Jakost svetlobe tega svetlobnega vira je 1 cd.

To pomeni: Na razdalji 1 m ustreza vrednost odprtine v cd numerični vrednosti osvetljenosti v Ix. (slika 7).

Slika 7 - Razmerje med svetlobnim tokom Ф, svetlobno jakostjo l in osvetljenostjo E

E osvetlitev je pomembna za izračun po DIN EN 12 464, ki je zahtevana ali priporočljiva osvetlitev v nekem prostoru.

Slika 8 - Osvetlitveno razmerje na krogli

Dosežek ustrezne osvetljenosti prostora je, poleg svetlobnega toka, jakosti svetlobe in osvetljene površine,  odvisen tudi od geometrijskega razmerja prostora ter odbojnosti sten, stropa in tal. Slika 8 prikazuje to osvetlitveno razmerje. V preglednici št. 2 so prikazani primeri za različne osvetlitve v različnih obdobjih ob 12 uri.

Preglednica št. 2:  Primer za različne osvetlitve ¹⁾