1. Ποιοι είναι οι βασικοί όροι που χρησιμοποιούνται για την περιγραφή των οπτικών παραμέτρων μιας φωτεινής πηγής;
Γενικά, οι παράμετροι που περιγράφουν το φως που εκπέμπεται από μια πηγή φωτός περιλαμβάνουν τη φωτεινότητα, τη φωτεινή ροή, την ένταση του φωτός και την ένταση φωτισμού, όπως φαίνεται στο παρακάτω διάγραμμα.
Η φωτεινή ροή είναι η ποσότητα φωτός που εκπέμπεται από μια φωτεινή πηγή ανά μονάδα χρόνου, μετρούμενη σε αυλοί (lm). Αυτή η ποσότητα περιγράφει τη συνολική ποσότητα φωτός που εκπέμπεται από την φωτεινή πηγή. Όσο μεγαλύτερη είναι η φωτεινή ροή, τόσο περισσότερο φως εκπέμπει. Είναι άμεσα ανάλογη με την ισχύ του φωτός.
Η φωτεινή ροή που εκπέμπεται από μια φωτεινή πηγή ανά μονάδα στερεάς γωνίας σε μια δεδομένη κατεύθυνση ορίζεται ως η φωτεινή ένταση της φωτεινής πηγής προς αυτήν την κατεύθυνση, μετρούμενη σε κανδέλα (CD). Η φωτεινή ένταση αναφέρεται σε μια σημειακή φωτεινή πηγή και περιγράφει πόσο φωτεινή είναι η φωτεινή πηγή. Όσο μεγαλύτερη είναι η φωτεινή ένταση, τόσο φωτεινότερη φαίνεται η φωτεινή πηγή και, υπό τις ίδιες συνθήκες, τα αντικείμενα που φωτίζονται από αυτήν την φωτεινή πηγή θα φαίνονται επίσης φωτεινότερα.
Η φωτεινότητα αναφέρεται στο φυσικό μέγεθος που περιγράφει την ένταση του φωτός που εκπέμπεται από την επιφάνεια μιας πηγής φωτός. Όταν το ανθρώπινο μάτι παρατηρεί μια πηγή φωτός από μία κατεύθυνση, ο λόγος της φωτεινής έντασης προς αυτή την κατεύθυνση προς την επιφάνεια της πηγής φωτός που βλέπει το μάτι ορίζεται ως η φωτεινότητα ανά μονάδα προβαλλόμενης επιφάνειας, δηλαδή η φωτεινή ένταση ανά μονάδα προβαλλόμενης επιφάνειας. Η μονάδα φωτεινότητας είναι η καντέλα ανά τετραγωνικό μέτρο (CD/m²). Η φωτεινότητα είναι η ανθρώπινη αντίληψη της έντασης του φωτός.
Η ένταση φωτισμού αναφέρεται στη φωτεινή ροή που λαμβάνεται ανά μονάδα επιφάνειας μιας φωτισμένης επιφάνειας, μετρούμενη σε πολυτέλεια. Η ένταση φωτισμού είναι ένας σημαντικός δείκτης των περιβαλλοντικών συνθηκών. Σε μια νύχτα με φεγγάρι, η ένταση φωτισμού είναι συνήθως 0,02–0,3 πολυτέλεια. Σε μια συννεφιασμένη μέρα, η ένταση φωτισμού σε εξωτερικούς χώρους είναι συνήθως 50–500 πολυτέλεια. Και σε μια ηλιόλουστη μέρα, η ένταση φωτισμού σε εσωτερικούς χώρους είναι συνήθως 100–1000 πολυτέλεια. Η ένταση φωτισμού που απαιτείται για την ένδειξη είναι γενικά 50–60 πολυτέλεια.
2. Τι είναι η καμπύλη κατανομής φωτός; Γιατί είναι απαραίτητη η κατανομή φωτός;
Μια καμπύλη κατανομής φωτός είναι μια καμπύλη που περιγράφει την χωρική κατανομή φωτεινής έντασης μιας πηγής φωτός ή φωτιστικού. Καταγράφει πληροφορίες όπως η φωτεινή ροή, ο αριθμός των πηγών φωτός και η ισχύς του φωτιστικού. Μπορούμε να φανταστούμε να τοποθετούμε μια λάμπα ή πηγή φωτός στο κέντρο μιας σφαίρας στο διάστημα και στη συνέχεια να μετράμε την φωτεινή ένταση σε μια διατομή που διέρχεται από το κέντρο για να λάβουμε την καμπύλη κατανομής φωτός. Φυσικά, για να κατανοήσουμε καλύτερα την χωρική κατανομή του φωτός που εκπέμπεται από την πηγή φωτός ή τη λάμπα, μπορούμε να μετρήσουμε τα δεδομένα φωτεινής έντασης σε πολλαπλές χωρικές γωνίες.
(Η καμπύλη κατανομής φωτός αντικατοπτρίζει την κατανομή φωτεινής έντασης στο χώρο της πηγής φωτός ή της λάμπας.)
Όταν μια πηγή φωτός εκπέμπει φως, οι ακτίνες φωτός ταξιδεύουν προς όλες τις κατευθύνσεις. Για να χρησιμοποιηθεί μια πηγή φωτός για τον επιθυμητό φωτισμό, απαιτούνται συγκεκριμένοι μηχανισμοί για τον έλεγχο του φωτός, προσαρμόζοντας την χωρική του κατανομή για να επιτευχθεί το επιθυμητό αποτέλεσμα. Αυτός ο έλεγχος ονομάζεται κατανομή φωτός.
3. Πώς διαφέρει το φάσμα ενός LED από το φάσμα άλλων φωτιστικών;
Ένα φάσμα είναι το μοτίβο μονοχρωματικού φωτός που διασκορπίζεται από ένα διασκορπιστικό σύστημα (όπως ένα πρίσμα ή ένα πλέγμα) και διατάσσεται διαδοχικά ανάλογα με το μήκος κύματος (ή τη συχνότητα). Ονομάζεται επίσης οπτικό φάσμα. Ολόκληρο το ηλεκτρομαγνητικό φάσμα περιλαμβάνει ραδιοκύματα, υπέρυθρη ακτινοβολία, υπεριώδη ακτινοβολία και ακτίνες Χ. Διαφέρουν σε μήκος κύματος. Το μεγαλύτερο μέρος του φάσματος, το ορατό φάσμα, είναι το τμήμα του ηλεκτρομαγνητικού φάσματος που είναι ορατό στο ανθρώπινο μάτι, με μήκη κύματος μεταξύ 400 και 760 νανόμετρα που αποτελούν τυπικό ορατό φως.
Προς το παρόν, οι περισσότερες λυχνίες LED χρησιμοποιούν ένα μπλε τσιπ LED για να διεγείρουν έναν ή περισσότερους φωσφόρους, αναμειγνύοντας τελικά το μπλε φως και το φως που εκπέμπει ο φωσφόρος για να παράγουν λευκό φως. Επομένως, το φάσμα ενός τυπικού LED έχει συνήθως περισσότερες από δύο κορυφές, ενώ άλλες περιοχές μήκους κύματος έχουν σχετικά χαμηλή ένταση ακτινοβολίας.
(Διαφορές μεταξύ των φασμάτων LED και εκείνων άλλων φωτιστικών)
4. Τι είναι η θερμοκρασία χρώματος; Ποιες αισθήσεις προκαλούν οι διαφορετικές θερμοκρασίες χρώματος;
Η θερμοκρασία χρώματος είναι ένα μέτρο του χρώματος (επιφάνειας χρώματος) μιας πηγής φωτός. Όταν το χρώμα που εκπέμπεται από μια πηγή φωτός είναι το ίδιο με το χρώμα που εκπέμπεται από ένα μαύρο σώμα σε μια ορισμένη θερμοκρασία, η θερμοκρασία του μαύρου σώματος σε αυτήν τη θερμοκρασία ορίζεται ως η θερμοκρασία χρώματος της πηγής φωτός, εκφρασμένη σε βαθμούς Κέλβιν (K). Επειδή οι περισσότερες πηγές φωτισμού εκπέμπουν φως που συνήθως αναφέρεται ως λευκό φως, η θερμοκρασία επιφάνειας χρώματος ή η συσχετισμένη θερμοκρασία χρώματος μιας πηγής φωτός χρησιμοποιείται για να υποδείξει τον βαθμό στον οποίο το χρώμα του φωτός της είναι σχετικά λευκό, ποσοτικοποιώντας την απόδοση χρώματος φωτός της πηγής φωτός. Ο τόπος του μαύρου σώματος στο σύστημα συντεταγμένων χρώματος CIE δείχνει τη διαδικασία αλλαγής ενός μαύρου σώματος από κόκκινο σε πορτοκαλί-κόκκινο, σε κίτρινο, σε κιτρινωπό-λευκό, σε λευκό σε μπλε-λευκό, όπως φαίνεται στο παρακάτω διάγραμμα.
(Διαφορετικές θερμοκρασίες χρώματος προκαλούν διαφορετικά συναισθήματα.)
Οι διαφορετικές θερμοκρασίες χρώματος των πηγών φωτός έχουν ως αποτέλεσμα διαφορετικά χρώματα φωτός: οι υψηλότερες θερμοκρασίες χρώματος παράγουν ένα πιο γαλαζωπό φως, κοινώς γνωστό ως ψυχρό λευκό φως, ενώ οι χαμηλότερες θερμοκρασίες χρώματος παράγουν ένα πιο κοκκινωπό φως, κοινώς γνωστό ως θερμό λευκό φως. Οι θερμοκρασίες χρώματος κάτω από 3300K δημιουργούν μια σταθερή και ζεστή ατμόσφαιρα. Οι θερμοκρασίες χρώματος μεταξύ 3000 και 5000K θεωρούνται ενδιάμεσες και παρέχουν μια αίσθηση αναζωογόνησης. Οι θερμοκρασίες χρώματος πάνω από 5000K δημιουργούν μια αίσθηση δροσιάς. Τα διαφορετικά χρώματα φωτός από διαφορετικές πηγές φωτός δημιουργούν το βέλτιστο περιβάλλον.