Komfort oświetleniowy. Co to jest i co to ma wspólnego z tematem?
Chyba każdy z nas lubi mieć komfort w życiu. Wśród wielu rodzajów komfortów możemy wyróżnić komfort klimatyczny, na który składają się m.in.: komfort cieplny, akustyczny, świetlny oraz inne [1].
Spośród powyższych możemy wyróżnić komfort świetlny. Składa się on z czterech rodzajów komfortu, ale my skupmy się na dwóch: wydolności wzrokowej i komforcie widzenia. Z badań [2] [3] wynika, że niezależnie od wieku, wraz ze wzrostem natężenia oświetlenia spada liczba objawów zmęczenia oczu (pieczenie, łzawienie, rozmazany obraz), poprawia się ostrość wzroku, zwiększa się subiektywna ocena widoczności oraz subiektywna ocena klimatu świetlnego.
A co na to prawo?
W rozporządzeniu ministra pracy i polityki socjalnej w sprawie ogólnych przepisów BHP znaleźć można §26, który mówi o tym, że oświetlenie dzienne powinno być dostosowane do rodzaju wykonywanej pracy oraz niezależnie od oświetlenia dziennego należy zapewnić oświetlenie elektryczne zgodne z Polskimi Normami [4] [5]. Ten paragraf tyczy się miejsc pracy oraz niektórych budynków użyteczności publicznej (np. żłobki).
W prywatnym domu czy mieszkaniu normy nas nie dotyczą, co nie oznacza, że nie warto się nimi posiłkować. Są one tworzone przez osoby, które najczęściej są ekspertami w swoich dziedzinach. Warto z nich korzystać, jeśli nie znamy się wystarczająco na danym temacie, a chcemy być pewni, że efekt będzie zadowalający.
Jak to ma się do rzeczywistości?
Zarówno komfort świetlny, jak i oświetlenie w miejscach pracy, możemy sobie zapewnić dzięki światłu naturalnemu lub poprzez oświetlenie sztuczne, jeśli światło naturalne nie jest dostępne. Na światło naturalne nie mamy wpływu, jednak oświetlenie sztuczne jest całkowicie zależne od nas. Aby jak najlepiej imitowało ono światło naturalne, takie oświetlenie trzeba najpierw dobrać, a żeby dobrać je poprawnie, należy najpierw znać podstawowe pojęcia opisujące światło.
Tutaj przechodzimy do tytułowych pojęć: lumen, luks (ang. lux), kandela (ang. candela). To z ich pomocą możemy opisać podstawowe parametry światła jak natężenie światła (kandela), strumień światła (lumen) i natężenie oświetlenia (lux). Kandele, mimo że na co dzień są zdecydowanie rzadziej spotykane niż luxyy czy lumeny, są podstawową jednostką układu SI i to z niej wywodzą się pozostałe parametry oświetlenia – luxy i lumeny.
Podstawowe wielkości opisujące światło
Kandele, czyli natężenie światła
Kandele (cd), czyli podstawowa jednostka natężenia światła widocznego dla ludzkiego oka. Kojarzona jest ze świeczką (ang. candle) i w dużym skrócie oddaje to jej istotę. Zwykła świeca emituje światło o natężeniu ok. 1 kandeli. Oficjalna definicja kandeli nie jest już tak oczywista, a zainteresowanych odsyłam do źródeł [6].
Kandele można opisać jako jasność źródła światła, czyli w skrócie jak mocne i intensywne jest światło w określonym kierunku. Im więcej kandeli, tym jaśniejsze jest światło. Źródło światła o dużej ilości kandeli bardziej nas oślepia niźli źródło o małej ilości kandeli.
Lumeny, inaczej całkowita ilość światła
Lumeny (lm.) pozwalają nam na opisanie całkowitej ilości światła emitowanego przez źródło w danym czasie, czyli inaczej ilość emitowanego światła przez np. żarówkę we wszystkich kierunkach w ciągu sekundy.
Z lumenami można najczęściej się spotkać, wybierając żarówki, ponieważ obok rodzaju gwintu/trzonka, mocy żarówki i barwy światła, jest to najczęściej podawany parametr (aby nie być gołosłownym, można to samemu sprawdzić.
W przypadku żarówek ważne jest informowanie przez producenta o całkowitej ilości światła emitowanej przez żarówkę we wszystkich kierunkach. A czemu nie użyjemy do tego np. kandeli? Sprawdźmy to na przykładzie dwóch żarówek o takiej samej ilości lumenów:
- Żarówka z trzonkiem GU10 470 lumenów; i
- Żarówek LED E27 70 lumenów.
Znając przybliżoną budowę obu tych typów żarówek, wiemy, że żarówki z trzonkiem GU10 często posiadają wbudowany element skupiający światło, tzw. odbłyśnik, przez co żarówki tego typu działają jak reflektory. Żarówki z gwintem E27 wykorzystują diody LED osadzone w swojej podstawie lub diody imitujące żarnik tradycyjnej żarówki, przez co światło jest bardziej rozproszone.
Mimo że obie z nich emitują taką samą ilość światła (470 lumenów), to dla użytkownika najważniejszą różnicą między nimi jest to, w jaki sposób to światło jest dystrybuowane.
Żarówki z gwintem E27 rozpraszają światło, co sprawia, że jest bardziej równomiernie rozproszone w otoczeniu. Żarówki z trzonkiem GU10 skupiają światło, tworząc intensywne źródło oświetlenia. Im bardziej skupione jest światło, tym mocniej doświetlony jest wybrany punkt. Poprzez skupianie źródła o danej ilości lumenów (w tym przypadku 470 lumenów), zwiększamy ilość kandeli w danym punkcie kosztem słabiej doświetlonego otoczenia.
Z powyższego akapitu można wywnioskować, że kandele zależą przede wszystkim od kierunku padania światła i ogólnej geometrii żarówki. Są bardziej odpowiednie do opisywania światła niż lumeny, wtedy gdy chcemy określić intensywność światła w danym kierunku, np. dla reflektorów samochodowych czy laserów.
Dla producentów żarówek bardziej praktyczne jest podawanie całkowitej ilości światła w lumenach, ponieważ przedstawianie parametrów światła w zależności od kąta patrzenia znacznie utrudnia szybkie porównywanie różnych żarówek oraz wyznaczanie kandeli jest bardziej kosztowne dla producenta. Kandele są na tyle specjalistycznym parametrem, że jego podawanie mogłoby niepotrzebnie zaciemniać obraz podczas doboru zwykłej żarówki.
Luxy, czyli natężenie oświetlenia na powierzchnię
Luxy (lx) są jednostką natężenia światła mówiącą nam, ile światła pada na daną powierzchnię. Pozwalają nam one określić, czy np. jakiś przedmiot jest dobrze doświetlony / jak jasno jest oświetlana jego powierzchnia.
Podczas pracy z normami oświetleniowymi lub podczas zapoznawania się z dobrymi praktykami dotyczącymi oświetlenia przykładowo biurka do pracy, spotykamy się właśnie z luxami. To właśnie one są obiektywnym parametrem pozwalającym nam ocenić, czy dany obiekt jest odpowiednio oświetlony.
Czy można samemu obliczyć parametry światła?
Można, jeszcze jak…
Jak najbardziej możliwe jest przeliczenie lumenów na użyteczne dla nas luxy, jednak zadajmy sobie pytanie, jakiej wiedzy i zaangażowania od nas to wymaga? Najpierw należy poznać i zrozumieć podstawowe parametry związane z samą geometrią żarówki oraz parametrami podawanymi przez producenta (o ile są podane) jak: kąty bryłowe (steradiany), kąty wierzchołkowe, a następnie przeliczanie lumenów na kandele w funkcji cosinusa od kąta wierzchołkowego, a to dopiero początek.
Kandele na luxy można relatywnie łatwo przeliczyć, wystarczy znać odległość między źródłem światła a powierzchnią, która ma być oświetlona. Problemem jest to, że do obliczeń należy założyć, że źródło światła jest izotropowe (światło świeci w każdym kierunku tak samo), a jak możemy się domyślić, rzeczywistość jest zgoła inna. Wystarczy wrócić do przykładu z żarówkami z imitowanym żarnikiem (światło rozproszone) i z odbłyśnikiem (światło skupione).
…ale czy warto?
Moim zdaniem nie warto, przynajmniej nie w przypadku naszych zastosowań, czyli dobrego doświetlenia miejsc, w których mieszkamy lub pracujemy. Można poświęcić czas i estymować teoretyczną wartość luxów, ale po pierwsze błąd obliczeniowy jest na tyle duży, że ciężko będzie uznać te wyniki za wiarygodne. Po drugie jest to po prostu czasochłonne, nieefektywne i nieopłacalne, zarówno w warunkach budowy własnego lokum, jak i pracy u klienta.
Gdybym kilka lat temu podczas wykańczania mieszkań był na obecnym etapie wiedzy, bez wątpienia zainwestowałbym w luksomierz. Patrząc od strony właściciela (inwestora) – podczas budowy zmiana położenia punktów świetlnych/dołożenia kolejnych punktów jest bezproblemowa. Inaczej to wygląda, gdy nasze pomieszczenie jest już wykończone. Wtedy mamy zazwyczaj dwie opcje – albo zwiększyć moc żarówki, albo próbować dodać kolejny punkt świetlny.
Pierwsza opcja może być zwyczajnie nieefektywna. Przykładem może być żarówka wbudowana w regips. Sposób jej montażu zazwyczaj determinuje kąt świecenia żarówki. Nieważne jak bardzo będziemy zwiększać moc żarówki, ona i tak cały czas będzie ona działała, jak reflektor, oświetlając pewien obszar i nie doświetli nam równomiernie całego pomieszczenia, na czym nam zależy.
Druga opcja, czyli dodanie kolejnego punktu świetlnego po zakończeniu prac wykończeniowych, wiąże się z kuciem sufitu czy zrywaniem regipsów. Myślę, że to samo w sobie już jest wystarczającym powodem, aby uznać dokładanie kolejnego punktu świetlnego za nieopłacalne.
Reasumując, gdy jesteśmy właścicielem inwestycji, warto pomyśleć o dobrym doświetleniu wcześniej, niźli później być niezadowolonym z efektów i ponosić koszty poprawek. Z drugiej strony, gdy jesteśmy osobami montującymi punkty oświetleniowe, warto mieć luksomierz tak, aby nasi klienci byli zadowoleni z efektów naszej pracy. Jedyne co można stracić (a raczej zainwestować) to koszt luksomierza, później sytuacja jest typu win-win. Będąc właścicielem – mamy dobrze oświetlone pomieszczenie, będąc wykonawcą – mamy usatysfakcjonowanego klienta.
Podsumowanie
Chciałbym, abyście zapamiętali z tego artykułu następujące rzeczy:
a) Oświetlenie w naszym życiu jest bardzo ważne. Skupmy się na przyczynie, zamiast leczyć skutki. Zastanówmy się wcześniej nad odpowiednim oświetleniem miejsc, gdzie mieszkamy czy pracujemy. Późniejsze zmiany są kosztowne;
b) Definicje:
Lux — jak dobrze jest oświetlona powierzchnia,
Lumen — ogólna ilość światła,
Kandela — intensywność światła, czyli jak bardzo nam świeci w oczy; c) Lux — to one opisują, jak dobrze jest doświetlony dany obiekt. To z nimi się spotkamy, korzystając z norm i to na nich nam zależy;
d) Lumeny — parametr, który nam mówi o całkowitej ilości emitowanego światła. Dla lumenów kierunek nie ma znaczenia (w przybliżeniu, możemy się nad tym zastanowić przy kolejnym artykule). Lumeny są używane przez producentów, ponieważ to jest obiektywny parametr;
e) Kandele — mogą się nam przydać, ale dopiero wtedy, gdy chcemy doświetlić wybrane miejsce, jak np. w latarkach.
Zdaję sobie sprawę, że informacje, które staram się Wam przekazać w tym artykule, nie są trywialne. Pamiętam, ile mi samemu na studiach zeszło ze zrozumieniem różnic między poszczególnymi parametrami światła i współzależnościami pomiędzy nimi. Dlatego też, jeżeli macie jakiekolwiek pytania, zadawajcie je w komentarzach.
[1] Rosolski S., Komfort klimatyczny a jakość życia, Zeszyty naukowe politechniki poznańskiej, Nr 2, 2020
[2] Janosik E., Marzec S., Łaciak M., Nowicka J., Zachara J.: Sprawność i komfort widzenia osób młodych przy oświetleniu energooszczędnymi źródłami światła, Medycyna Środowiskowa, 2011; 14(4): 34-41.
[3] Janosik E., Marzec S., Łaciak M., Nowicka J., Zachara J.: Wpływ powszechnego wdrożenia energooszczędnych źródeł światła na sprawność i komfort widzenia osób starszych, Medycyna Środowiskowa, 2011;14(3):40-48.
[4] Dz. U. 1997 nr 129 poz. 844
[5] PN-EN 12464-1:2022 - Światło i oświetlenie — Oświetlenie miejsc pracy — Część 1: Miejsca pracy we wnętrzach
[6] https://pl.wikipedia.org/wiki/Kandela
Komentarze (0)