نورپردازی مسکونی از مناظر کارایی، کیفیت و زیست محیطی

لامپهای التهابی پر سابقه ترین منابع نور مصنوعی در زندگی انسان هستند. در اوایل قرن 21 میلادی، مصرف زیاد انرژی الکتریکی این منابع نوری و بازده پایین آنها (لومن بر وات) باعث شد تا لامپهای فلوئورسنت فشرده (CFL) جایگزین این منابع نوری شوند و این جایگزینی به صورتی پیش رفت که اواخر دهه اول قرن 21 تقریبا CFLها جایگزین لامپهاتی التهابی(رشته ای) در بازار شدند. این روند پیشرفت در مقوله بازده و کارایی بیشتر منابع نوری ادامه دار بود تاجایی که نسل بعدی منابع روشنایی جایگزین CFLها شدند. دیود های نشر نور (LED) از منظر کارایی و بازده به مراتب بهتر از لامپهای فلوئورسنت فشرده محسوب می شدند و به مرور محبوبیت بیشتری در بازار های جهانی پیدا کردند.

امروز بشر با جایگزینی های بیان شده از نظر انرژی کارایی و مصرف الکتریسیته در روشنایی پیشرفت چشمگیری داشته است ولی در مقوله چند وجهی به نام نور، قطعا مصرف کمتر یکی از فاکتور هاست.

منابع فلوئورسنت فشرده و منابع تشکیل شده از دیود های نشر نور(CFL,LED) عملکرد قابل قبولی در کارایی دارند ولی از منظر تامین نور سالم که برای سلامت کاربر بسیار حیاتی است و از منظر زیست محیطی در وضعیت مناسبی قرار ندارند.

میخواهیم سه منبع نور مصنوعی مطرح  یعنی لامپ های التهابی، لامپهای فلوئورسنت فشرده و لامپ های دیود نشر نور را از مناظرر متفاوت با هم مقایسه کنیم:

1-کارایی و کیفیت در استفاده از انرژی الکتریکی:

اولین نگاهی که در مقایسه برای یان منابع نوری به کار می بریم، نگاه از زاویه کارایی و کیفیت در استفاده از انرژی است. در این بخش مصرف انرژی بر اساس هر میزان مصرف انرژی در هر مرحله ای از تولید تا استفاده مسوب می گردد.

کارایی مطرح شده با استفاده از مطالعه میزان انرژی مصرفی برای تبدیل الکتریسیته به نور محاسبه می شود. همانطور که در تصویر زیر مشاهده می کنید در بین لامپهای نام برده، کارایی لامپ التهابی (رشته ای) در بازه ای بین 5/1% تا 2/2% محاسبه شده است که در بین منابع نور مصنوعی در پایین ترین رده قرار دارد و در مقابل آن لامپهای دیود انتشار دهنده نور (LED) در بهترین شرایط قرار دارند با کارایی در بازه 19% تا 2/29% که از این جهت بهترین شرایط را در بین منابع نور مصنوعی داراست.

این در حالی است که کارایی در منابع نوری نسبت به دیگر محصولات الکتریکی بسیار پایین تر است. در این صنعت بهترین شرایط برای لامپ های LED با حدود 30% کارایی در نظر گرفته شده است در صورتی که در شاخه های دیگر محصولات الکتریکی از قبیل موتور الکتریکی کارایی حدود 90% دارند.

البته کارایی نسبتا پایین محصولات الکتریکی به خصوص LED و CFL ها با استفاده از درایور های مناسب تر(درایور بخشی از منابع نوری است که در عمل تبدیل انرژی الکتریکی به شار نوری موثر است) جای بهبود دارد.

برای مقایسه بهتر منابع مصنوعی نور در مقوله کارایی، جدول زیر بسیار کمک کننده است و سعی شده است در آن منابع نور مصنوعی به تفکیک با توجه به میزان کاراییشان دسته بندی شوند.

2-رنگ نور منتشر شده از منابع:

تمام منابع نوری اعم از طبیعی و مصنوعی، یک طیف مشخص رنگ را در نوری که می تابانند می توتن یافت. این طیف تابیده شده با توجه به طول موج امواج تشکیل دهنده طیف رفتار مشخصی هم دارند. مثلا طول موج های بین بازه 380 نانومتر تا 780 نانومتر را اصطلاحا طول موج مربوط به طیف نور مرئی می دانند و دقیقا بخشی است که باعث دیده شدن محیط اطراف توسط چشم انسان می شود.

گونه انسان به شکلی که امروز وجود دارد، سابقه ای تقریبا 70  هزارساله بر روی کره زمین دارد و این نشان دهنده آن است که پدران ما 70 هزار سال با نور خورشید و طیف تولید شده رنگ در نور آن اخت بوده اند، به همین دلیل بشر امروزی هم بیشترین نیاز را به طیف رنگ موجود در نور مرئی دارد.

در تصویر زیر طیف رنگ موجود در نور طبیعی مشهود است.

از این رو پارامتری در روشنایی در نظر گرفته شده تحت عنوان “شاخص نمود رنگ” (CRI) که میزان مطابقت طیف رنگ موجود در نور تولید شده توسط منابع مصنوع نور را با نور طبیعی نمایش می دهد. هرچه این طیف رنگی موجود در این نور نزدیک تر به نور طبیعی باشد این پارامتر به عدد 100 نزدیک تر است و هرچه دورتر باشد باعث میل این پارامتر به سمت عدد 0 می شود.
در جدول زیر شاخص نمود رنگ مناسب و عدد در نظر گرفته شده برای آن به انضمام کاربری های مناسب برای این اعداد مشخص شده اند.

3- دمای رنگ نور منابع مصنوعی:

دمای رنگ نور یکی از مولفه های مهم نور است که پیش از این به توضیح آن پرداخته ایم. دمای رنگ نور یا CCT مولفه ای است که اصطلاحا گرم بودن یا سرد بود نور را نشان می دهد و این مولفه کاملا با طیف رنگی غالب در نور ساطع شده در ارتباط است. به عنوان مثال نوری که در طیف رنگی خود بیشتر رنگ قرمز را جای داده است دمای رنگ نور پایینی دارد.

واحد سنجش دمای رنگ نور کلوین است و محدوده آن از رنگ قرمز با عدد متناظر 1515 کلوین آغاز می شود و به سمت رنگ آبی می رود که به بی نهایت میل میکند. برای در ک بهتر رابطه رنگ های موجود در نور و دمای رنگ نور تصویر زیر بسیار کمک کننده خواهد بود.

دمای رنگ نور مولفه ای در منابع نور مصنوعی است که باعث تغییر رنگ در سایه های به وجود آمده از این اجسام زیر این نور ها می شود. انتخاب دمای رنگ نور مناسب برای فضا کاملا بستگی به اتمسفر حاکم بر آن فضا دارد مثلا برای محیط هایی مثل اتاق خواب در کاربری مسکونی که نیاز به آرامش وجود دارد می توان از دمای رنگ نور پایین تر که نور گرمتری دارد بهره برد در صورتی که برای ایجاد حس انگیزه و نشاط در کاربری هایی مثل کاربری اداری نیاز به استفاده از دمای رنگ نور بالا تر یا اصطلاحا رنگ نور سرد است.

برای درک بهتر دمای رنگ نور و عدد مرتبط با آن می توانی از تصویر زیر کمک بگیریم.

نتیجه گیری و مقایسه سه منبع نوری التهابی، فلوئورسنت فشرده و ال ای دی:

با سنجش منابع نوری نام برده در زمینه های معرفی شده به نتایج زیر دست پیدا کردیم.

1-لامپهای التهابی:

این لامپ ها بازده نسبتا پایینی دارند و ضریب کارایی که مربوط به میزان تبدیل انرژی الکتریکی به روشنایی است در این منابع نوری بسیار پایین است ولی یکی از نقاط قوت این منابع نوری تطبیق نسبتا زیاد طیف رنگ موجود در نور در مقایسه با وضعیت خورشید هنگام غروب است که مزیت این منابع نوری محسوب می شود. دمای رنگ نور این منابع بسیار شبیه به دمای رنگ خورشید در حالت غروب است و از این منظر بسیار مناسب برای محیط های مسکونی است.

در کنار عوامل که بررسی شد یکی از فاکتور های بسیار مهم در بررسی این محصولات عمر این محصولات و تاثیر تعداد خاموش و روشن کردن آنها در طول عمرشان است. منابع التهابی عمر نسبتا کوتاهی دارند که یک عیب محسوب می شود و در مقابل تعداد خاموش و روشن کردنشان تاثیری در طول عمرشان ندارد.

2-لامپ های فلوئورسنت فشرده (CFL):

این لامپ ها از نظر بازده وضعیت بهتری نسبت به لامپهای التهابی دارند ولی در مقایسه با لامپهای ال ای دی عملکرد ضعیف تری دارند. طیف رنگی موجود در نور این لامپ ها نزدیک به رنگ آبی است و همین مساله باعث شده است که دمای رنگ نور آن بالا باشد و نور این محصول یادآور نور آسمان در ساعات اواسط روز باشد که البته از منظر سلامت نور اصلا جالب نیست و به آن خواهیم پرداخت.

این لامپها از منظر طول عمر وضعیت بهتری نسبت به لامپهای التهابی دارند ولی به واسطه وجود قطعه ای به عنوان چوک (بالاست) برای برانگیختن گاز داخل حباب لامپ، تعداد زیاد روشن و خاموش کردن آنها به طول عمر این محصولات لطمه می زند.

3-لامپهای دیود نشر نور (LED):

این لامپها بهترین کارنامه را در بازده تبدیل انرژی الکتریکی به روشنایی به خود اختصاص داده اند و حدود 30 درصد الکتریسیته را به نور تبدیل می کنند. عملکرد این محصولات در تولید طیف رنگ نور به خوبی لامپهای التهابی نیست و طیف رنگ آبی در آن بیشتر از حد لازم است و این مسئله از ویژگی های نامناسب در بحث سلامت نور است.
این لامپ ها از منظر طول عمر بهترین شرایط را در بین لامپها دارند و طول عمر نسبتا زیادی دارند و تعداد دفعات خاموش و روشن کردنشان در شبانه روز تاثیری در طول عمرشان ندارد.

در انتها برای مقایسه بهتر طیف رنگ موجود در نور منابع مصنوعی نام برده، نمودار زیر می تواند بسیار مناسب باشد: