ความรู้พื้นฐานทางด้านแสงสว่าง 1

พื้นฐานทางด้านการส่องสว่างมีความจำเป็นที่จะต้องเรียนรู้ก่อน ที่จะเข้าไปดำเนินการในเรื่องการประหยัดพลังงานแสงสว่าง พื้นฐานการส่องสว่างที่จะกล่าวถึงในที่นี้จะกล่าวเฉพาะสิ่งที่จำเป็นเท่านั้น

1.1 ความส่องสว่างและความสว่าง

1.1.1 ความส่องสว่าง (อิลูมิแนนซ์) หมายถึงปริมาณแสงที่กระทบลงบนวัตถุต่อพื้นที่ มีหน่วยเป็น ลูเมนต่อตารางเมตร หรือ ลักซ์ (ถ้าหน่วยเป็น ลูเมนต่อตารางฟุต ความส่องสว่างก็เป็น ฟุตแคนเดิล)

อิลูมิแนนซ์ = ปริมาณแสง ( ลูเมน )

พื้นที่ ( m² )

1.1.2 ความสว่าง (ลูมิแนนซ์) หมายถึงปริมาณแสงที่สะท้อนออกมาจากวัตถุต่อพื้นที่ มีหน่วยเป็น แคนเดลาต่อตารางเมตร ปริมาณแสงที่เท่ากันเมื่อตกกระทบลงมาบนวัตถุที่มีสีต่างกันจะมีปริมาณแสงสะท้อนกลับต่างกัน นั่นคือ ลูมิแนนซ์ ต่างกัน สาเหตุที่ต่างกันก็เนื่องมาจากสัมประสิทธิ์การสะท้อนแสงของวัสดุต่างกัน

1.2 องศาเคลวิน

การบอกสีทางด้านการส่องสว่างมักด้วยอุณหภูมิสี ซึ่งหมายถึงสีที่เกิดจากการเผาไหม้วัสดุสีดำซึ่งมีการดูดซับความร้อนได้สมบูรณ์ด้วยอุณหภูมิที่กำหนด เช่น หลอดฟลูออเรสเซนต์คูลไวท์มีอุณหภูมิสี 6500 องศาเคลวิน หมายถึง เมื่อเผาวัตถุสีดำให้ร้อนถึงอุณหภูมิ 6500 เคลวิน วัตถุนั้นจะเปล่งแสงออกมาเป็นสีคูลไวท์หรือขาวปนน้ำเงิน เป็นต้น

ตัวอย่างอุณหภูมิสีของหลอดต่างๆเป็นดังนี้น

เทียนไข 1900 เคลวิน

หลอดอินแคนเดสเซนต์ 2800 เคลวิน

หลอดฟลูออเรสเซนต์

- เดย์ไลท์ (Daylight ) 6500 เคลวิน

- คูลไวท์ (Cool White ) 4500 เคลวิน

- วอร์มไวท์ (Warm White ) 3500 เคลวิน

1.3 ความสัมพันธ์ระหว่างอุณหภูมิสีและความส่องสว่าง

การเลือกชนิดของหลอดที่ใช้ควรให้สัมพันธ์กันระหว่างความส่องสว่าง (ลักซ์) และ อุณหภูมิสีของหลอด พิจารณารูปที่ 1.1 ซึ่งแสดงความสัมพันธ์ระหว่างความส่องสว่างและอุณหภูมิสี ความหมายกราฟในรูปที่ 1.1 หมายถึง หลอดที่มีอุณหภูมิต่ำควรใช้กับความส่องสว่างต่ำ หลอดที่มีอุณหภูมิสีสูงควรใช้กับความส่องสว่างสูง และ ถ้าใช้หลอดที่มีอุณหภูมิสีต่ำกับความส่องสว่างสูงจะตกไปในแรเงาด้านบนจะรู้สึกจ้า และถ้าใช้หลอดที่มีอุณหภูมิสีสูงกับความส่องสว่างต่ำจะรู้สึกทึม ดังแสดงในกราฟแรเงาด้านล่าง

ตัวอย่างการเลือกสีของหลอดให้สัมพันธ์กับความส่องสว่างของแต่ละงานจากราฟในรูปที่ 1 เช่น

ร้านอาหารสลัว ความส่องสว่าง 20 ลักซ์ ควรใช้หลอด 2000 องศาเคลวิน

นี่เป็นเหตุผลว่าทำไมร้านอาหารไฟสลัวจึงจุดเทียนไข

บ้านอยู่อาศัย ความส่องสว่าง 100 ลักซ์ ควรใช้หลอด 2500 องศาเคลวิน

นี่เป็นเหตุผลว่าทำไมบ้านอยู่อาศัย หรือโรงแรมจึงใช้หลอดอินแคนเดสเซนต์ ฮาโล

เจนหรือหลอดวอร์มไวท์

สำนักงาน ความส่องสว่าง 500 ลักซ์ ควรใช้หลอด 4000 องศาเคลวิน

ห้องเขียนแบบ ความส่องสว่าง 700 ลักซ์ ควรใช้หลอด 4500 องศาเคลวิน

รูปที่ 1.1 ความสัมพันธ์ระหว่างอุณหภูมิสีและความส่องสว่าง

1.4 หลอดไฟฟ้าต่างๆ , ลูเมนและอายุการใช้งานของหลอด

หลอดไฟฟ้าแบ่งเป็นประเภทใหญ่ๆได้ดังนี้

1.4.1 หลอดอินแคนเดสเซนต์ หรือหลอดมีไส้

1.4.2 หลอดปล่อยประจุ เป็นหลอดที่ไม่ต้องใช้ไส้หลอด หลอดในตระกูลนี้มีหลอดฟลูออเรสเซนต์ (หลอดปรอทความดันไอต่ำ) หลอดคอมแพคท์ หลอดปรอทความดันไอสูง หลอดโซเดียมความดันไอต่ำสูงและสูง หลอดเมทัลฮาไลด์

การแบ่งชนิดของหลอดดังกล่าวข้างต้น สามารถเขียนให้เห็นเป็นไดอะแกรมเพื่อให้เข้าใจง่ายขึ้นดังแสดงในรูปที่ 1.2

GLS

PAR, R

อินแคนเดสเซนต์ ทังสะเตนฮาโลเจน

ฮาโลเจนแรงดันต่ำ

สตูดิโอ, หลอดถ่ายรูป

หลอดไฟ

ฟลูออเรสเซนต์

ความดันไอต่ำ คอมแพคท์

โซเดียมความดันไอต่ำ

ดีสชาร์จ

ปรอทความดันไอสูง

ความดันไอสูง โซเดียมความดันไอสูง

เมทัลฮาไลด์

รูปที่ 1.2 ไดอะแกรมแสดงประเภทของหลอด

1.4.3 หลอดอินแคนเดสเซนต์ เป็นหลอดมีใส้ที่มีประสิทธิผล (Efficacy) ต่ำ และมีอายุการใช้งานสั้นในเกณฑ์ประมาณ 1,000-3,000 ชม. หลอดประเภทนี้มีอุณหภูมิสีประมาณ 2,800 องศาเคลวิน แต่ให้แสงที่มีค่าความถูกต้องของสี 100 %

1.4.4 หลอดฟลูออเรสเซนต์ เป็นหลอดปล่อยประจุความดันไอต่ำ สีของหลอดมี 3 แบบคือ daylight cool white และ warm white ชนิดของหลอดชนิดนี้ที่ใช้งานกันทั่วไปคือแบบ Linear ขนาด 18 และ 36 วัตต์ และ Circular 22 32 และ 40 วัตต์ และมีประสิทธิผลประมาณ 50-80 ลูเมนต่อวัตต์ ถือว่าสูงพอสมควรและประหยัดค่าไฟฟ้าเมื่อเทียบกับหลอดอินแคนเดสเซนต์ซึ่งมีค่าประมาณ 10-15 ลูเมนต่อวัตต์ และมีอายุการใช้งาน 9,000-12,000 ชม.

1.4.5 หลอดคอมแพกต์ฟลูออเรสเซนต์ เป็นหลอดปล่อยประจุความดันไอต่ำ สีของหลอดมี 3 แบบคือ daylight cool white และ warm white เช่นเดียวกันกับหลอดฟลูออเรสเซนต์ แบบที่ใช้งานกันมากคือหลอดเดี่ยว มีขนาดวัตต์ 5 7 9 11 วัตต์และหลอดคู่ มีขนาดวัตต์ 10 13 18 26 วัตต์ เป็นหลอดที่พัฒนาขึ้นมาแทนที่หลอดอินแคนเดสเซนต์ และมีประสิทธิผลสูงกว่าหลอดอินแคนเดสเซนต์ คือประมาณ 50-80 ลูเมนต่อวัตต์ และ อายุการใช้งานประมาณ 5,000-8,000 ชม

1.4.6 หลอดโซเดียมความดันไอต่ำ หลอดประเภทนี้มีสีเหลืองจัดและประสิทธิผลมากที่สุดในบรรดาหลอดทั้งหมด คือ มีประสิทธิผลประมาณ 120-200 ลูเมนต่อวัตต์ แต่ความถูกต้องของสีน้อยที่สุด คือ มีความถูกต้องของสีเป็น 0 % ข้อดีของแสงสีเหลืองเป็นสีที่มนุษย์สามารถมองเห็นได้ดีที่สุด หลอดประเภทนี้จึงเหมาะเป็นไฟถนนและอายุการใช้งานนานประมาณ 16,000 ชม หลอดมีขนาดวัตต์ 18 35 55 90 135 และ180 วัตต์

1.4.7 หลอดโซเดียมความดันไอสูง หลอดโซเดียมความดันไอสูงมีประสิทธิผลรองจากหลอดโซเดียมความดันไอต่ำ คือ มีประสิทธิผลประมาณ 70-90 ลูเมนต่อวัตต์แต่ความถูกต้องของสีดีกว่าหลอดโซเดียมความดันไอต่ำ คือ 20 % และมีอุณหภูมิสีประมาณ 2,500 เคลวิน เป็นอุณหภูมิสีต่ำเหมาะกับงานที่ไม่ต้องการความส่งสว่างมาก เช่น ไฟถนน ไฟบริเวณ ซึ่งต้องการความส่องสว่างประมาณ 5-30 ลักซ์ และอายุการใช้งานประมาณ 24,000 ชม มีขนาดวัตต์ 50 70 100 150 250 400 และ 1,000 วัตต์

1.4.8 หลอดปรอทความดันไอสูง หรือที่ชาวบ้านเรียกว่าหลอดแสงจันทร์ และมีประสิทธิผลสูงพอกับหลอดฟลูออเรสเซนต์ คือ มีประสิทธิผลประมาณ 50-80 ลูเมนต่อวัตต์ แสงที่ออกมามีความถูกต้องของสีประมาณ 60 % ส่วนใหญ่ใช้แทนหลอดฟลูออเรสเซนต์เมื่อต้องการวัตต์สูงๆในพื้นที่ที่มีเพดานสูง อุณหภูมิสีประมาณ 4,000-6,000 เคลวิน แล้วแต่ชนิดของหลอด และอายุการใช้งานประมาณ 8,000-24,000 ชม มีขนาดวัตต์ 50 80 125 250 400 700 และ 1,000 วัตต์

1.4.9 หลอดเมทัลฮาไลด์ หลอดเมทัลฮาไลด์ก็เหมือนกับหลอดปล่อยประจุอื่นๆ แต่มีข้อดีที่ว่ามีสเปกตรัมแสงทุกสี ทำให้สีทุกชนิดเด่นภายใต้หลอดชนิดนี้ นอกจากความถูกต้องของสีสูงแล้ว แสงที่ออกมาก็อาจมีตั้งแต่ 3,000-4,500 เคลวิน (ขึ้นอยู่กับขนาดของวัตต์) ส่วนใหญ่นิยมใช้กับสนามกีฬาที่มีการถ่ายทอดโทรทัศน์ มีอายุการใช้งานประมาณ 6,000-9,000 ชม และมีขนาดวัตต์ 100 125 250 300 400 700 และ 1,000 วัตต์

ข้อมูลหลอด

ข้อมูลของหลอดดังกล่าวข้างต้นได้สรุปไว้ในตารางที่ 1.1 เพื่อไว้ใช้ในการคำนวณหรือเปรียบเทียบในภายหลัง

ตารางที่ 1.1 ข้อมูลของหลอดชนิดต่างๆ

TYPE	WATT	ANGLE	CD	KELVIN	HOURS	TYPE	WATT	LUMEN	KELVIN	CRI	HOURS
	6V35W	6	18,000	3,000	2,000		40	385	2,700	100	1,000
LOW VOLT	6V35W	14	4,000	3,000	2,000		60	650	2,700	100	1,000
ALUMINUM	20	6	7,000	3,000	2,000	GLS	75	860	2,700	100	1,000
REFLECTOR	20	18	1,500	3,000	2,000		100	1,240	2,700	100	1,000
LAMP	20	32	750