اثرات بینایی نورپردازی

 

روشنایی سه عملکرد اولیه دارد:

۱- بهبود کارایی بصری

۲- بهبود ایمنی

۳- بهبود میدان دید

هر سه عملکرد برای هر دو میدان دید بیرونی و درونی قابلیت اجرایی برابری دارند. هرچند در میدان دید بیرونی تنوع بیشتری نسبت به نوع داخلی آن وجود دارد.

این مطلب برای شرایط میدان دید بی نهایت و رفتارهای انسانی نیز صادق است؛ در حالی که بعضی از شرایطی که وجود دارد بین قوانین روشنایی و تاثیرات بصری مشترک هستند.

 

  •  نور
  • سطوح روشنایی

قدرت بینایی انسان در دیدن اشیا به وسیله بازتاب کردن نور توسط آن اشیا می باشد. به استثنا منبع نور، نور رسیده به یک مشاهده گر (تشعشع از یک جسم) بازتاب نور است و به نوری که به جسم برخورد کرده، خاصیت بازتاب کنندگی جسم و موقعیت قرارگیری جسم نسبت به مشاهده کننده بستگی دارد. این متغیرها، باعث به وجود آمدن تنوع دید می شوند.

 

  • انجام کار

توانایی اجرای کار بصری تحت تأثیر ابعاد کار، کنتراست و دید بیننده است.

از آنجا که یک کار مشکل نمی تواند همزمان با یک کار آسان انجام شود، لزوم توسعه روشنایی بصری برای یک کار خاص افزایش پیدا می کند. هر چند اشباع شدن و افزایش بیش از اندازه معین، زاید است و باعث اتلاف انرژی می شود.

نکته این که روشنایی بیش از حد کار مشکل است. برای مثال انجام کار بستگی به ابعاد اجسام و سرعت حرکت آن ها دارد.

 

  •  ظاهر

در موارد محدودی از لوکیشن های خروجی کیفیت نور معمولاً از عملکرد خود لامپ اهمیت بیشتری دارد. در حقیقت وظیفه اصلی لامپ، دادن ظاهری خوب به محیط می باشد و این ظاهر در گرو نور محیط و نور شی است.

به طور مثال روشنایی ساختمان، محیط و روشنایی میدان شهرها از این دست می باشد. روشنایی سبب ایجاد حالت های متفاوت می شود و به تفسیر معماری یا محرک نوری بستگی دارد.

روشنایی خوب یک هنر است و همانند علوم مختلف دارای اهمیت بسیاری است. طراحان باید میزان رنگ، حالت، درک و ترکیب رنگی را در نظر بگیرند.

 

 

  • میزان روشنایی، شدت روشنایی، درخشندگی، روشنایی و تیرگی

میزان روشنایی معمولاً به کل مقدار نور اشاره می کند که یک منبع (همانند یک لامپ) منتشر می کند. معمولاً این میزان بر حسب لومنس اندازه گیری می شود و نقطه شروع برای بیان کمی کل نور است.

مقدار نور منتشر شده در یک جهت تعریف شده، تراکم لومینوس یا تراکم نور در آن جهت نامیده می شود. وجود نمودار یا جدول تراکم لومینانس برای درخشندگی، اجازه می دهد تا جزییات نور بیشتر محاسبه شود. این بر حسب کاندلا اندازه گیری می شود و لومنس در هر زاویه از شی دارای جهتی تعریف شده می باشد.

شدت روشنایی، حجم زیاد نور می باشد که به سطوح برخورد می کند. این نور دیده نمی شود چون هنوز به چشم نرسیده است. شدت روشنایی، مقدار روشنایی شی است که به طور معمول برای سطح معینی مورد استفاده قرار می گیرد؛ چون در بیشتر موارد نمی توان موقعیت ثابتی برای مشاهده گر، اجسام روشن و منابع نور در نظر گرفت و یا موقعیت های متفاوتی برای مشاهده گر وجود دارد.

شدت روشنایی معمولاً توسط واحد لوکس ارزیابی می شود و این ابزار قادر به ارزیابی نورهای تابیده شده در هر نقطه از محیط می باشد.

مقدار نوری که به وسیله بازتاب یا انتشار مستقیم از یک منبع تشعشع کننده روشنایی به چشم ما می رسد لومینانس (روشنایی) نامیده می شود.

نور بازتابی از هر سطحی به مقدار درخشندگی، خاصیت بازتاب سطح و موقعیت قرارگیری مشاهده گر نسبت به سطح بستگی دارد. لومینانس برحسب کاندلا بر متر مربع اندازه گیری می شود که شدت لومینانس هر ناحیه از زوایای شی وقتی که توسط مشاهده گر دیده می شود، می باشد. 

 

  • خیره کنندگی

خیره کنندگی زمانی رخ می دهد که قسمتی از پرده بینایی روشن تر از بقیه قسمت ها باشد. اصلی ترین علت خیره کنندگی پراکندگی نور به چندین جهت می باشد و مجموعه جسم درخشنده و پایه بلند می تواند سبب خیره کنندگی شود.

در محیط جاده، لامپ جلوی وسیله نقلیه اگر چه جاده را به خوبی روشن می کند اما می تواند سبب خیره کنندگی در اجسام شود. خیره کنندگی به بینایی آسیب می زند و باعث ناراحتی و کاهش عملکرد بینایی می شود.

 

 

  • کنتراست مثبت و منفی

کنتراست برای ارزیابی تفاوت ظاهری دو یا چند قسمت از زمینه ای که به طور همزمان با پیاپی دیده می شوند، استفاده می شود. این اساس دیدن می باشد:

اگر هیچ کنتراستی بین شی و پیش زمینه وجود نداشته باشد، پس شی دیده نخواهد شد. کنتراست درخشندگی شی طبق رابطه زیر محاسبه می شود:

زمانی که شی روشن تر از پیش زمینه باشد، کنتراست مثبت است و این شی به طور مستقیم دیده می شود و اگر شی تاریک تر از پیش زمینه باشد، در اینجا کنتراستی منفی وجود دارد و شی به طور غیر مستقیم دیده می شود.

 

 

  • جذب و انعکاس

هر نوری که به سطح می تابد اگر بازتاب نشود، جذب شده یا از شی عبور می کند. اگر شی، نور را از خود عبور ندهد، کل نور منعکس نشده، در روی س طح محو می شود و به گرما تبدیل می شود.

این نور معمولاً نور جذب شده نامیده می شود. مقدار نور جذب شده با زاویه تابش، رنگ نور و ویژگی های فیزیکی (غلظت، برخورد، رنگ) نور در ارتباط می باشد. به طور کلی هرچه زاویه تابش بزرگتر، انعکاس نور نیز بیشتر خواهد بود.

رنگ سطح نیز با میزان نور منعکس شده از شی در ارتباط است؛ برای مثال سطح آبی منعکس کننده نورهایی با طول موج آبی خواهد بود و نورهای با طول موج دیگر جذب خواهند شد.

 

  • تشعشع (تابش)

برخی از شکل های نور، زیر مجموعه پدیده های فیزیکی هستند که در زیر گروه «امواج الکترومغناطیسی» قرار می گیرند. البته این شکل های دقیقاً وابسته به هم هستند؛ برای مثال سیگنال های رادیو و تلویزیون، تشعشعات مادون قرمز IR و فرابنفش uv اشعه x و امواجی از این قبیل.

این انتشارات در طول موج های متفاوت رخ می دهد. تفاوت عمده بین نور و دیگر پدیده ها در این است که انسان ها و حیوانات می توانند از مجموعه ای از طول موج ها برای «دیدن» استفاده کنند و این طیف، مرئی نامیده می شود.

برخی از حیوانات نیز از طول موج های مادون قرمز یا فرابنفش برای توسعه حوزه بینایی استفاده می کنند.

نور سفید مجموعه مختلفی از طول موج ها است که بین ۳۸۰ و ۷۸۰ نانومتر تخمین زده می شود و مجموعه آن ها به رنگ سفید دیده می شود.

بیشتر لامپ ها که نور سفید ایجاد می کنند، طيف مستمری از طول موج ها را ایجاد نمی کنند؛ بلکه رشته ای از طول موج ها را با دامنه های مختلفی دارند. شکل (۱) رابطه بین بخش بینایی و امواج الکترومغناطیسی را نشان می دهد (به طور مثال امواج مرئی و غیر مرئی). 

 

 

شکل (۱) بخش مرئی از طیف الکترومگنتیک

 

 

  •  رنگ ظاهری

دمای رنگی، مشخص کننده ظاهر یک لامپ روشن است. رنگ جسم در دمای ۸۰۰ درجه کلوین قرمز رنگ می باشد. سفید متمایل به زرد تیره نیز در دمای ۲۸۰۰ درجه کلوین ظاهر می شود و سفید آسمانی نیز در دمای ۵۰۰۰ درجه کلوین و سفید متمایل به آبی در دمای ۸۰۰۰ درجه کلوین ظاهر می شود.

برخی از لامپ های دشارژ با CCT مشابه می توانند دارای تاثیراتی متفاوت بر روی اشیای درخشنده باشد.

 

 

  •  تغییر یا تشکیل رنگ ها

توانایی یک چشمه نور برای تولید (تغییر) رنگ ها بر سطوح به صورت یک کمیت در گروه CIE و فهرست تغییر رنگ مشخص شده است  این فهرست بر این اساس است که در هنگام آزمایش با یک لامپ کدام دسته از رنگ ها به وجود می آیند و این که چگونه از منبع نورانی استاندارد با همان CCT منتشر می شوند. بهترین نوع ترکیب، نمره ۱۰۰ را می گیرد.

 

 

  • دیدن اشیا در روز

باید به یاد داشته باشیم که روشنایی باعث رویت اشیا می گردد. نقش نور در رویت اشیا با توجه به طرح و ساخت آن حیاتی و مهم است. وسایل روشنایی طوری انتخاب می شوند که از نظر طراحی و نصب و استفاده آتی آن وسیله مناسب باشند.

لوازم روشنایی مورد استفاده در شب از لحاظ پایه و ستون ها و برج ها و مناظر و از لحاظ تکنیکی و ظاهری باید مناسب باشند.

انتخاب وسیله شامل ابعاد و شکل ظاهری و رنگ و درخشش است. در طول روز محیط و نحوه استقرار و تکیه گاه اشیا باید در نظر گرفته شود.

در حقیقت در طول شب و روز معمولاً مجموعه اشیا دیدنی و حمایت کننده های آنها با همدیگر دیده می شوند. نحوه چیدمان اشیا نیز از نظر نظم و یا در هم ریختگی حایز اهمیت است.

 

 

  • محیط خارجی

روشنایی محیط خارج به طور معمول چه در ساعات عادی روز و چه در شرایط نامناسب جوی آسمان نور کافی را برای فرد ایجاد می کنند و اشیا بدون هیچ مشکلی مشاهده می شوند.

روشنایی بالای ۱۰cdm-2  عملکرد بالایی برای گیرنده ایجاد می کند. عملکرد چشم هم مانند عملکرد دوربین عکاسی در مقابل رنگ ها، متفاوت است. 

با این وجود در طول ساعات تاریک و در شرایطی که جسم روشن وجود ندارد و در روشنایی کمتر از ۱۰cdm-2، حساسیت گیرنده ها تغییر می یابد.

دید در منطقه ای که در آن تنها، گیرنده های استوانه ای چشم فعالند با تفکیک کردن رنگ فراهم نمی شود. سلول های استوانه ای در ناحیه خارجی چشم متراکم تر هستند و بالاترین حساسیت تغییر جهت چشم در طول موج پایین نور است. نتیجه آن این است که نسبتاً چشم در روشنی طیف آبی حساس تر است.

اگر چه، در جایی که هیچ حس رنگی وجود ندارد، همه چیز خاکستری دیده می شود. هنگامی که نور مصنوعی به میدان دید در زمان تاریکی وارد می شود.

این کیفیت از دید را مزوپیک می نامند. افزایش تشعشعات،سه اثر بر جای می گذارد؛ اول حسگرهای حفرهای که به طور تصاعدی به وجود آمده اند و مهم تر از حسگرهای جانبی خارجی می باشند؛ دوم حساس شدن به رنگ، و سوم رابطه پرتوافکنی بیشتر طول موج های قرمز نسبت به آبی است.

رابطه حساسیت تغییرات چشم به عنوان ناظر منظره های متفاوت در دامنه مزوپیک قابل رویت است.

نور خروجی یک لامپ به وسیله طیف خروجی در هر طول موج به وسیله رابطه حساسیت چشم در طول موج معین شده است. این ها توصیه هایی برای انتخاب منبع نور مورد استفاده در شرایط مزوپیک هستند.

 


بیشتر بخوانید:

مهندسی روشنایی


 

 

مقالات مرتبط