barwa_oszczednoscbarwa_oszczednosc Zdrowe oświetlenie


Barwa światła a energooszczędność

         Oko ludzkie posiada w swej siatkówce dwa rodzaje fotoreceptorów:
- czopki - aktywne przy wysokich poziomach natężenia oświetlenia (widzenie fotopowe),
- pręciki - aktywne przy niskich poziomach natężenia oświetlenia (widzenie skotopowe).
Czopki i pręciki mają odmienne charakterystyki czułości, co będzie kluczowe dla dalszych rozważań. Maksymalna czułość czopków przypada na długość fali 555 nm (światło o barwie żółto-zielonej).
Maksymalna czułość pręcików przypada na długość fali 507 nm (światło o barwie zielono-niebieskiej).



Strumienie świetlne lamp w katalogach podawane są jako wartości dla widzenia fotopowego. Przyrządy pomiarowe również kalibrowane są względem czułości fotopowej oka, czyli dla widzenia przy dużych poziomach natężenia oświetlenia. Zatem przy wysokich poziomach natężenia oświetlenia nie ma problemu - wystarczy w katalogu sprawdzić jaka jest efektywność energetyczna danej lampy o określonej barwie światła. Trudności z oceną efektywności oświetlenia wywołanego przez dane źródło światła występują przy niskich poziomach natężenia, a więc przy widzeniu skotopowym oraz (a może przede wszystkim) przy widzeniu mezopowym, gdzie aktywne są jednocześnie czopki i pręciki.



        Gdzie najczęściej spotykamy warunki widzenia mezopowego (lub nawet skotopowego)? Głównie jest to oświetlenie zewnętrzne oraz oświetlenie wewnętrzne orientacyjne, szczególnie całonocne oświetlenie korytarzy w hotelach, zakonach i obiektach o specjalnej użyteczności publicznej itp.

Poniżej zaprezentowano przykłady poziomów luminancji (jaskrawości powierzchni):

oświetlenie drogowe

0,5-2,0 cd/m2

białe pasy na drodze oświetlone światłem księżyca w pełni

0,1 cd/m2

biała kartka leżąca na biurku przy oknie

50 cd/m2


        Ponieważ w miarę obniżania się poziomu natężenia oświetlenia, coraz większy udział w procesie widzenia biorą pręciki, czułość maksymalna oczu przesuwa się w kierunku fal krótszych (światła z coraz większą zawartością barwy zielono-niebieskiej w widmie). Inaczej mówiąc - źródła światła o barwach chłodniejszych zaczynają przeważać swą wzrastającą efektywnością nad źródłami światła o barwach ciepłych. Oprócz barwy światła nie bez znaczenia staje się również skład widmowy w sensie naturalności widma, poziomu oddawania kolorów. Okazuje się, że oświetlając np. dwa korytarze (lub dwie drogi) lampami o tym samym strumieniu świetlnym (fotopowym), ale o różnych poziomach oddawania kolorów, korytarz, gdzie oddawanie barw jest wyższe wydaje się być jaśniejszy.

        W tej sytuacji rodzi się pytanie - przy jakich poziomach natężenia oświetlenia, albo poprawniej: przy jakich poziomach jaskrawości otoczenia (w sensie luminancji pola widzenia), jakie źródła światła (o jakich składach widmowych) maja jaką przewagę nad innymi?
Niektórzy producenci źródeł światła podają w swych katalogach tzw. współczynniki korekcyjne S/P, umożliwiające przeliczenie strumienia świetlnego oraz skuteczności świetlnej fotopowej na skotopową .

Przykład przeliczenia efektywności fotopowej na skotopową

Źródła światła


Moc
[W]


Strumień świetlny fotopowy
[lm]


Efektywność fotopowa
[lm/W]


Współczynnik korekcyjny
S/P


Strumień świetlny skotopowy
[lm]


Efektywność skotopowa
[lm/W]

Świetlówka 6500K

40

2800

70

2,3

6440

161

Świetlówka 4200K

40

3000

75

1,5

4500

112

Świetlówka 2900K

40

3040

76

1,1

3340

83



        W praktyce jednak rzadko występują sytuacje, gdy widzenie odbywa się tylko w zakresie skotopowym (widzą tylko pręciki). Bardzo często natomiast przy niskich poziomach natężenia oświetlenia (niskiej luminancji otoczenia) widzenie częściowo realizowane jest przez czopki i częściowo przez pręciki. Jest to zakres widzenia mieszanego zwanego widzeniem mezopowym. Do przeliczenia wartości strumieni i skuteczności świetlnych danych źródeł światła dla konkretnych poziomów zakresu widzenia mezopowego, należy posłużyć się stosunkiem luminancji równoważnej do luminancji fotopowej Leq/L. Stosunek ten jest równy 1 dla widzenia fotopowego, natomiast w zakresie widzenia mezopowego mówi on ile dane źródło światła traci, a ile inne źródło światła zyskuje na swej efektywności w danych warunkach oświetleniowych.




Podsumowując:
        Inne jest zastosowanie oświetlenia o wysokim natężeniu (gdy luminancja pola widzenia przekracza 10 cd/m2), a inne o niskim natężeniu ( widzenie mezopowe i skotopowe).
        Dla wysokich poziomów natężenia oświetlenia (widzenia fotopowego), dane o skutecznościach świetlnych poszczególnych rodzajów lamp o różnych składach widmowych odczytujemy wprost z katalogów. Natomiast dobór rodzaju lampy, składu widmowego, barwy światła i oddawania kolorów powinien być podyktowany w pierwszej kolejności względami jakościowymi oświetlenia (komfortem fizjologicznym, zastosowaniem oświetlenia, biologicznymi skutkami oświetlenia itp.), a dopiero w drugiej kolejności energooszczędnością.
        Dla niskich poziomów natężenia oświetlenia, stosowanych (nadających się) głównie w oświetleniu zewnętrznym (drogi, chodniki, tunele, posesje itp.) oraz wewnętrznym do celów orientacyjnych (całonocne oświetlenie korytarzy, przejść, przedsionków itp.), źródła światła o barwach chłodnych tym bardziej zyskują na efektywności nad źródłami o barwach ciepłych im bardziej obniża się jaskrawość otoczenia.


Radosław Gryncewicz


Dla szczególnie zainteresowanych powyższą tematyką:
prace naukowo-badawcze w tym zakresie intensywnie prowadzone są przez:
- Lawrence Berkeley National Laboratory,
- Abratech Corporation of Sausalito.


Portal o zdrowym oświetleniu.
Data ostatniej aktualizacji serwisu: 28-08-2017 11:56:57
© 2006 by AZI