Jakie miary opisują światło? 

Światło odgrywa kluczową rolę w naszym życiu. Pozwala nam widzieć otaczający nas świat. Jednak nie zawsze zdajemy sobie sprawę, że światło to złożone zjawisko fizyczne, które można opisywać za pomocą wielu różnych miar i jednostek. W tym artykule przyjrzymy się najważniejszym miarom stosowanym do opisu światła, takim jak kandela czy cd/m2. 

Luminancja – kandela 

Jedną z podstawowych miar światła jest luminancja, określana również jako jasność ekranu. Wyrażana jest w kandelach na metr kwadratowy (cd/m2). Kandela, jednostka natężenia światła w układzie SI, jest kluczowa w tym kontekście. Luminancja informuje nas o tym, jak jasny jest dany obiekt lub powierzchnia. Im wyższa jest wartość luminancji, tym jaśniejszy jest obserwowany obiekt.  

Luminancja ma kluczowe znaczenie przy projektowaniu różnych urządzeń wyświetlających, takich jak monitory, telewizory, ekrany, wyświetlacze cyfrowe itp. Na przykład typowy monitor komputerowy powinien mieć luminancję w zakresie ok. 140-250 cd/m2, natomiast wyświetlacz przeznaczony na zewnątrz budynku powinien mieć luminancję przynajmniej 1000 cd/m2. Jasność ekranu i cd/m2 są tutaj kluczowymi parametrami. 

Przy projektowaniu urządzeń wyświetlających bardzo ważne jest dostosowanie luminancji do jasności otoczenia, w którym będzie pracował wyświetlacz. Zbyt niska jasność ekranu w jasnym otoczeniu sprawi, że treści na ekranie będą nieczytelne. Z kolei zbyt wysoka jasność ekranu w ciemnym pomieszczeniu może męczyć oczy i utrudniać percepcję. Dlatego przy doborze wyświetlacza zawsze należy brać pod uwagę lokalizację i warunki oświetleniowe. 

Dla przykładu, wyświetlacze LCD instalowane w centrach handlowych powinny mieć luminancję rzędu 500-750 cd/m2. Z kolei monitory biurowe wystarczy, że zapewnią 150-300 cd/m2. Jasność ekranu i cd/m2 są tutaj również kluczowe. Jeszcze inaczej jest w przypadku wyświetlaczy w pojazdach – tutaj potrzebne są luminancje rzędu 1000 cd/m2 i więcej. Tylko wtedy treści będą dobrze widoczne niezależnie od warunków oświetleniowych na zewnątrz pojazdu. 

Co ciekawe, przeglądając dane techniczne smartfonów, można zauważyć, że modele z wyższej półki cenowej oferują luminancję nawet ponad 700 cd/m2. Ma to zapewnić dobrą czytelność wyświetlacza nawet w bardzo jasnych warunkach, np. w pełnym słońcu. Z kolei tańsze smartfony muszą zadowolić się luminancją 300-500 cd/m2. 

Podsumowując, luminancja jest kluczowym parametrem każdego wyświetlacza elektronicznego. Jej odpowiedni dobór decyduje o czytelności i komforcie użytkowania urządzenia. Producent, który oferuje szeroki wybór wyświetlaczy LCD o różnych poziomach luminancji jest w stanie zaspokoić potrzeby różnorodnych klientów i zastosowań. 

Natężenie światła – luks  

Kolejną ważną miarą światła jest natężenie światła, określane w luksach (lx). Jeden luks to natężenie światła padającego na powierzchnię o polu 1 m2 ze źródła światła o mocy 1 lumena. Innymi słowy, natężenie światła informuje nas o ilości strumienia świetlnego padającego na daną powierzchnię.  

Natężenie światła ma kluczowe znaczenie przy projektowaniu oświetlenia wnętrz. Dla przykładu, typowe biuro powinno być oświetlone światłem o natężeniu 300-500 luksów, operacje precyzyjne wymagają 1000-2000 luksów, a proste prace magazynowe nawet tylko 100 luksów. 

Właściwe zaprojektowanie oświetlenia w danym pomieszczeniu lub przestrzeni wymaga dogłębnej analizy, jakie czynności będą w nim wykonywane. Inne natężenie światła będzie wymagane w sali operacyjnej szpitala, gdzie potrzebne jest bardzo jasne światło umożliwiające precyzyjne zabiegi, a inne w biurze, gdzie najważniejsza jest dobra widoczność dokumentów i monitorów, ale bez oślepiania pracowników.  

Jeszcze innym przykładem mogą być hale produkcyjne, gdzie światło powinno umożliwiać wydajną i bezpieczną pracę, ale jednocześnie nie męczyć wzroku podczas wielogodzinnej aktywności. W sklepach z kolei oświetlenie powinno eksponować towar i zachęcać do zakupów. Widać więc, że dobór odpowiedniego natężenia i rodzaju oświetlenia zależy od konkretnego przeznaczenia danej przestrzeni. 

Światłość – kandela 

Światłość jest miarą mocy promieniowania świetlnego emitowanego przez źródło światła w określonym kierunku. Jednostką światłości w układzie SI jest kandela (cd). Światłość pozwala porównywać moc różnych źródeł światła. Na przykład typowa żarówka ma światłość ok. 10-20 cd, lampa LED – ok. 100 cd, a profesjonalny reflektor nawet do 100 000 cd. 

Światłość jest istotną cechą lamp i opraw oświetleniowych. Porównując światłość różnych modeli jesteśmy w stanie wybrać te najlepiej nadające się do danego zastosowania. Lampa o wysokiej światłości będzie dobrym rozwiązaniem do oświetlenia dużych obszarów, np. placów, parkingów, hal produkcyjnych. Z kolei lampa o niskiej światłości sprawdzi się lepiej jako punktowe oświetlenie biurka w domu lub czytelni w bibliotece. 

Warto też zwrócić uwagę, że oprócz światłości, ważny jest także kąt świecenia lampy. Szeroki kąt pozwoli oświetlić duży obszar światłem rozproszonym. Wąski kąt skupi strumień światła i pozwoli oświetlić mocniej wybraną powierzchnię lub obiekt. Z tego względu reflektory o dużej światłości i wąskim kącie są często wykorzystywane do oświetlania zabytków, pomników czy elementów architektury. 

Skuteczność świetlna 

Aby porównać różne źródła światła, oprócz światłości potrzebna jest jeszcze jedna miara – skuteczność świetlna. Określa ona stosunek strumienia świetlnego emitowanego przez źródło światła do pobieranej przez nie mocy elektrycznej. Jednostką skuteczności świetlnej jest lumen na wat (lm/W).  

Skuteczność świetlna pozwala ocenić jak efektywnie dane źródło światła zamienia energię elektryczną na światło. Na przykład typowa żarówka ma skuteczność ok. 15 lm/W, lampa fluorescencyjna – 50-100 lm/W, a dioda LED nawet ponad 150 lm/W. Dlatego lampy LED stopniowo wypierają starsze technologie. 

W dobie rosnących cen energii elektrycznej i większej świadomości ekologicznej, coraz większą wagę przykłada się do energooszczędności oświetlenia. Dlatego na rynku pojawia się coraz więcej lamp LED o rekordowo wysokiej skuteczności sięgającej nawet 200 lm/W. Ponadto producenci stale udoskonalają technologię LED, dzięki czemu najnowsze lampy LED są w stanie zapewnić taką samą ilość światła co starsze technologie, zużywając nawet 4-5 razy mniej energii elektrycznej! 

Wysoka skuteczność świetlna to także mniejsza emisja ciepła przez lampę. Dzięki temu do ich chłodzenia wymagane są mniejsze radiatory, co pozwala konstruować lampy LED w coraz mniejszych rozmiarach. Ma to szczególne znaczenie w lampach przeznaczonych do wbudowania w meble, regały, listwy oświetleniowe etc. Podsumowując, skuteczność świetlna wraz z innymi parametrami, jak trwałość i temperatura barwowa, pozwala w pełni ocenić właściwości danego źródła światła i dobrać optymalne rozwiązanie do potrzeb. 

Temperatura barwowa 

Temperatura barwowa światła jest miarą barwy emitowanego przez nie światła. Określana jest w kelwinach (K). Im wyższa temperatura barwowa światła, tym bardziej niebieskawa jest jego barwa. Na przykład światło świec ma temperaturę ok. 1900 K, typowe żarówki ok. 2700 K, lampy fluorescencyjne 3000-6000 K, a światło słoneczne aż ok. 5500 K. 

Właściwy dobór temperatury barwowej źródeł światła ma duże znaczenie w wielu zastosowaniach, np. w oświetleniu biur, sklepów, szpitali czy sal operacyjnych. Zbyt niska temperatura barwowa może powodować senność i spadek wydajności. Z kolei zbyt wysoka temperatura może powodować zmęczenie wzroku i rozdrażnienie.  

Dla przykładu, lampy o chłodnym białym świetle powyżej 5000 K są zalecane do oświetlenia pomieszczeń biurowych, gabinetów lekarskich, warsztatów wymagających precyzji. Cieplejsze odcienie 3000-4000 K sprawdzą się w sypialniach, salonach, czytelniach – wszędzie tam, gdzie pożądany jest bardziej przytulny, domowy nastrój. 

Temperatura barwowa determinuje również oddawanie barw oświetlanych obiektów i przestrzeni. Chłodne światło lepiej odda kolory niebiesko-zielone, natomiast ciepłe – czerwono-pomarańczowe. Dlatego w sklepach z odzieżą często stosuje się lampy ciepłe, aby podkreślić kolory ubrań. Z kolei w warzywniakach lepiej prezentować warzywa i owoce w świetle bardziej zbliżonym do dziennego. 

Podsumowując, temperatura barwowa światła w istotny sposób wpływa na atmosferę i funkcjonalność oświetlonych pomieszczeń oraz percepcję kolorów. Jej świadomy wybór pozwala kreować przestrzeń optymalnie dostosowaną do jej przeznaczenia i upodobań użytkowników. 

Barwa światła 

Oprócz temperatury barwowej, światło charakteryzuje się także barwą. Wyróżnia się światło białe oraz światło w konkretnym kolorze, np. czerwone, zielone, niebieskie. Barwa światła ma istotne znaczenie w wielu dziedzinach, np. w diagnostyce medycznej, sygnalizacji świetlnej czy oświetleniu roślin w szklarniach. 

Możliwość precyzyjnego doboru barwy światła pozwala na wiele ciekawych i użytecznych zastosowań. Przykładowo, w lampach bakteriobójczych wykorzystuje się światło niebieskie o określonej długości fali do niszczenia bakterii i drobnoustrojów. W medycynie z kolei stosuje się lampy o świetle czerwonym lub podczerwonym do terapii chorób skóry.  

W rolnictwie kontrolowana barwa światła pozwala sterować wzrostem roślin, kwitnieniem, owocowaniem. Dla przykładu, lampy czerwone i niebieskie naprzemiennie stosowane w szklarniach przyspieszają wzrost pomidorów. Z kolei światło czerwone lamp LED pomaga truskawkom szybciej się rozwijać. 

Również w naszych domach coraz częściej stosujemy oświetlenie o zmiennej barwie do kreowania nastroju i funkcjonalności wnętrz. Ciepłe białe światło lamp przygaszone wieczorem pomaga zrelaksować się i odpocząć przed snem. Chłodne białe światło z rana pobudza organizm i poprawia koncentrację.  

Możliwość płynnej zmiany barwy z białej na dowolny odcień RGB pozwala uzyskać miliony kombinacji i za pomocą oświetlenia całkowicie zmienić charakter pomieszczenia. Dzięki temu coraz popularniejsze stają się lampy i taśmy RGB LED, którymi możemy sterować z pilota, aplikacji lub systemu inteligentnego domu. 

Więcej na temat inteligentnych przestrzeni przeczytasz w naszej ofercie wyświetlaczy dla smart home, smart office i smart city. 

Jak widać, barwa światła to kolejny, obok natężenia i temperatury, istotny parametr pozwalający precyzyjnie dostroić oświetlenie do oczekiwań i potrzeb użytkowników w danym zastosowaniu. Postęp technologiczny daje nam coraz szersze możliwości i kontrolę nad tym aspektem oświetlenia. 

Czym mierzy się światło? 

Do pomiaru parametrów światła służy wiele przyrządów, takich jak luksomierze, kolorymetry, spektrometry czy goniometry. Urządzenia te wykorzystują czujniki światła, najczęściej fotodiody, fotorezystory lub fotopowielacze. Pozwalają precyzyjnie zmierzyć natężenie, barwę i inne cechy światła zarówno źródeł światła jak i oświetlonych obiektów. 

Luksomierz 

Luksomierz służy do pomiaru natężenia oświetlenia, czyli ilości światła padającego na daną powierzchnię. Umożliwia kontrolę czy parametry oświetlenia w danym pomieszczeniu, biurze, hali produkcyjnej etc. spełniają wymagane normy. Kolorymetr mierzy barwę światła, w tym jego temperaturę i odchylenia od wzorcowej skali. Za jego pomocą można sprawdzić, czy parametry światła emitowanego przez lampy LED są zgodne ze specyfikacją producenta. 

Spektrometr 

Spektrometr analizuje dokładny rozkład widmowy światła, czyli jego składowe o różnych długościach fal w widzialnym zakresie oraz w podczerwieni i ultrafiolecie. Te zaawansowane urządzenia wykorzystywane są m.in. w laboratoriach do precyzyjnego badania właściwości źródeł światła, lasera czy innych zjawisk optycznych. 

Podsumowując, rozwój technik pomiarowych umożliwia coraz dokładniejszą analizę i kontrolę parametrów światła w badaniach naukowych, przemyśle oraz codziennym życiu. Pozwala to optymalizować oświetlenie pod kątem oszczędności energii, funkcjonalności i bezpieczeństwa użytkowników. 

Podsumowanie 

Jak widać, światło to niezwykle złożone zjawisko fizyczne, które charakteryzuje się wieloma parametrami. Każdy z nich pełni inną rolę i pozwala inaczej scharakteryzować to, w jaki sposób dane źródło światła oddziałuje na oświetlaną powierzchnię lub obserwatora.  

Luminancja określa jasność ekranu i emitowanego światła. Natężenie informuje, ile światła pada na jednostkę powierzchni, wyrażane często w cd/m2 – nieraz błędnie zapisywane jako cd m2. Kandela jest jednostką światłości i mówi o mocy źródła światła. Kandela jednostka jest używana w układzie SI. Skuteczność świetlna pokazuje jak efektywnie energia zamieniana jest na światło. Temperatura barwowa i barwa charakteryzują widmo i kolor światła. 

Zrozumienie tych podstawowych parametrów i umiejętność posługiwania się odpowiednimi miarami jest kluczowe dla inżynierów i profesjonalistów zajmujących się projektowaniem oświetlenia. Pozwalają one precyzyjnie określić wymagania dla systemów oświetleniowych w różnych zastosowaniach – od biur i fabryk po szpitale czy centra handlowe. Wiedza ta przydaje się również każdemu z nas, kto chce świadomie kształtować oświetlenie swojego mieszkania czy domu. 

Jest to również wiedza niezbędna dla dystrybutora wyświetlaczy, takiego jak Unisystem. 

Mamy nadzieję, że ten artykuł pozwolił przybliżyć i lepiej zrozumieć podstawy metrologii światła. Jasno pokazał, że właściwy dobór parametrów światła ma kluczowe znaczenie dla funkcjonalności, wydajności i bezpieczeństwa wszelkich ekranów oraz systemów oświetleniowych wokół nas.