نحوه محاسبه لوکس نوری

محاسبه لوکس نوری به چه صورت است؟ برای سنجش شدت نوری که چشم ما انسان ها آن را درک می کند (میبیند) از واحد لوکس استفاده می شود، در واقع لوکس (لوکس نوری) واحد شدت روشنایی در جدول SI است. اگر بخواهیم تعریفی از آن داشته باشیم می توانیم بگوییم که شدت نوری است که بر واحد سطحی تابیده می شود، که یک فوت از نقطه منبع نور، فاصله دارد. واحد لوکس از لومن گرفته شده است که در اصل واحد لومن از کاندلا مشتق گرفته است.

محاسبات سطح روشنایی

همانطور که در ابتدای مقاله توضیح دادیم، یک لوکس (Lux)، که در سیستم اندازه‌گیری و استاندارد ایران برای شدت روشنایی استفاده می‌ گردد، برابر یک لومن نور تابیده شده از فاصله‌ ی یک متری به سطحی برابر یک متر مربع است، در واقع این مقدار برابر با یک لومن در هر متر مربع می‌ باشد. پس می توانیم نتیجه بگیریم هنگامی که  مقدار 1000 لومن نور روشنایی بر روی یک سطح با مساحت یک متر مربع بتابد، شدت روشنایی برابر است با 1000 لوکس. همین طور، در صورتی که همان 1000 لومن را به یک سطح 10 متر مربعی بتابانیم، شدت روشنایی برابر است با 100 لوکس.

فرمول شدت روشنایی:

E = Φ / A  که در آن E  شدت روشنایی است بر حسب لوکس، A  مساحت سطح است بر حسب متر مربع و Φ شار نوری است بر حسب لومن.

یکی دیگر از نتایجی که از این فرمول بدست می آوریم این است که تنها شار نوری (لومن) برای استفاده از یک منبع نور کافی نیست، بکله بستگی به فاصله و نحوه نصب منبع نور هم دارد.

روش محاسبه لوکس نوری:

• روش نقطه ای: در این روش که براساس قانون عکس مجذور فاصله استوار است، شدت شار نوری (I) برحسب عکس مجذور فاصله منبع نور از نقطه اندازه گیری D تغییر می کند و شدت روشنایی (E) در هر سطح عمود بر پرتوهای نور با استفاده از فرمول زیر محاسبه می شود:

بنابراین شدت روشنایی در سطوح افقی (Eh) و عمودی (Ev) به شرح زیر خواهد بود:

این روش که برای محاسبه نور مستقیم قابل استفاده است در نورپردازی موضعی و در مواردی که یک منبع نور واحد مطرح است غالبا به کار می برد.

• روش لومن با استفاده از شاخص فضا: اثرات طول و عرض و ارتفاع اتاق و ارتفاع نصب چراغ ها را می توان به صورت یک متغیر به نام شاخص فضا یا ضریب اتاق Kr به صورت زیر تعریف می شود:

در روابط بالا L طول اتاق، W عرض اتاق و h ارتفاع نصب چراغ ها از سطح کار است. امروزه جداول کاملی برای ضریب بهره برای انواع معمول چراغ ها برای مقادیر مختلف شاخص فضا و مقادیر مختلف ضرایب انعکاس سقف، دیوارها و کف تدوین شده است.

• روش لومن با استفاده از تقسیم ناحیه ای: روش لومن در قسمت قبلی روش قدیمی تر مجمع مهندسان روشنایی آمریکاست. روش جدیدتر که توسط این مجمع معرفی شده است روش تقسیم ناحیه ای است. در این روش نسبت ناحیه اتاق (RCR)، ناحیه سقف (CCR) و نسبت ناحیه کف (FCR) محاسبه می گردند و با استفاده از جداول مربوطه و محاسبه ضریب بهره، با استفاده از فرمول شدت روشنایی، لوکس محاسبه خواهد شد.

استاندارد شدت روشنایی در ایران

اندازه گیری با لوکس متر

دستگاه لوکس متر برای محاسبه لوکس نوری استفاده می شود. لوکس متر ها می‌ توانند قابل حمل یا نیمکتی باشند؛ که به طور کلی شامل فتوسل (حسگر نور) و صفحه نمایش می باشند. در تقسیم بعدی دیگر لوکس متر ها به دو دسته آنالوگ و دیجیتالی تقسیم می شوند، که در لوکس متر های آنالوگ مقادیر با یک سوزن یا شماره گر نمایش داده می شوند، در حالی که در دستگاه های دیجیتالی به صورت اعداد در نمایشگر نشان داده می شوند.

کارکرد لوکس متر

لوکس متر ها از سه بخش اساسی تشکیل شده اند که شامل: پردازش گر، دریافت کننده و نمایشگر هستند. لوکس متر به وسیله حسگر یا دریافت‌ کننده، تولید ولتاژ را انجام می‌ دهد. این دستگاه برحسب ‏واحد شدت نور (لوکس) و با استفاده از نمایشگر، آن را کالیبره می‌کند. کالیبره یا عملیات کالیبراسیون به ‏کنترل دقت و صحت وسیله اندازه‌ گیری گفته می‌ شود که نسبت به مرجع تایید شده، انجام می‌ شود. در ‏اکثر لوکس متر هایی که امروزه کاربرد دارند، از نوعی سنسور های فتوولتیک سیلیکون و سلینیوم استفاده ‏کرده و با توجه به نور دریافتی، پردازشگر را کالیبره می‌ کنند.

برای محاسبه لوکس نوری باید اندازه‌ گیری میزان شدت روشنایی در سطح، باید بدون هیچگونه تغییری در ایجاد نیم‌ سایه و سایه ‏مزاحم و شرایط محیط و سنسور حساس به‌ نور (فتوسل) دستگاه را در سطح مورد نظر بگذارید تا شدت نور ‏محیط را نمایش دهد. توجه داشته باشید ایجاد هرگونه تغییر زاویه فتوسل سبب بروز خطا در اندازه‌ گیری ‏می‌ شود. برای جلوگیری از بروز خطا باید فتوسل را به‌ صورت افقی در محیط مورد نظر قرار دهید و میزان ‏روشنایی را اندازه‌ گیری کند.‏

لوکس متر شامل یک پراب هست که یک درب دارد. نکته ای که وجود دارد این هست که؛ پس از روشن کردن لوکس متر زمانی که درب سنسور بسته است باید روی صفحه نمایشگر عدد (0) نشان داده شود (که این نکته از نظر کالیبره بودن دستگاه حائز اهمیت است) اما پس از برداشتن درب سنسور مقدار شدت روشنایی را به ما نشان داده می شود.

کاربرد دستگاه لوکس متر

1. یکی از قابلیت های لوکس متر این است که می‌تواند نور سفید و رنگی منابع نور را اندازه گیری کند.
2. لوکس متر می‌تواند قابلیت دیتالاگر نیز داشته باشد. یعنی دیتا هایی که در زمان های مختلف به آن می دهیم را ثبت و به صورت نمودار به ما نشان می دهد. (که میتوانیم از طریق رم یا کابل متصل به کامپیوتر آن را مشاهده کنیم و از طریق نرم افزار اکسل نمودار های مختلف را رسم کنیم).
3. لوکس متر حتی می‌ تواند قابلیت اندازه گیری دما را نیز داشته باشد که برای این منظور ترموکوبل (k و j) به آن وصل کنیم تا دما را در واحد زمان به ما نشان دهد.
4. یک‌ کاربرد جالب دستگاه لوکس متر این است که می توانیم به طور تقریبی ضریب باز تابش سطوح را اندازه گیری کنیم؛ برای اینکار کافیست سنسور را در فاصله 15cm از سطح قرار دهیم (عدد اول)، سپس سنسور را در همین مکان بر عکس می کنیم. (عدد دوم)،که عدد دوم را تقسیم بر عدد اول میکنیم و ضریب بازتابش‌ سطح به طور تقریبی بدست می آید.