لوکس متر چیست؟

نورسنج ابزاریست که جهت اندازه‎گیری شدت نور محیط استفاده می گردد. بیشتر ما در کار با دوربین های عکاسی  و فیلمبرداری امروزی به نوعی از این سنسور استفاده کرده ایم. در بیشتر نمونه های امروزی این ابزار از نوعی سنسورهای فتوولتیک سلینیوم و سیلیکون استفاده می کنند. سنسورهای نورسنج به نسبت نوری که از سوژه می گیرند، ولتاژ تولید می کنند و با مدار مناسب میتوان بر حسب واحد شدت نور یعنی لوکس کالیبره نمود.
اندازه گیری شدت روشنایی با دستگاهی به نام نور سنج یا لوكس متر انجام میشود. هر نورسنج از سه جزء اساسی تشكیل شده است كه عبارتست از دریافت كننده، پردازشگر و نمایشگر. لوكس متر وسیله اندازه گیری «شدت روشنایی» با واحد lux می باشد، دستگاه مورد نظر «شدت نور» بر سطح سنسور را حس نموده و با توجه به ضرایب تبدیل اختصاص داده شده به دستگاه دیجیتالی شدت روشنایی محلی كه سنسور در آن واقع است را نشان می دهد. لوکس متر 100.000 دستگاهی جهت اندازه گیری شدت نور موجود در گلخانه است.

ویژگی های دستگاه لوکس متر

1. اهرم های اندازه گیری کننده نور در محدوده 0.1 تا100، 000لوکس،0.01 تا 10,000فوت کندل
2. دقت بالا و پاسخ سریع
3. دارای حافظه نگهداری اطلاعات
4. نمایش علامات برای خواندن آسان
5. صفر کردن اتوماتیک
6. صفحه نمایش: 3  digit 1.2  LCD
7. قابلیت تکرار: % 2 +_
8. مشخصه دمایی: / %0.1 +_
9. طول عمر باتری200 ساعت
10. رطوبت و حرارت اجرایی: 0 تا 40cو70%رطوبت نسبی
11. منبع قدرت: یک باتری 9 ولت
12.  وزن: تقریبا 250 گرم
13. ضمایم: کیف حمل، راهنمای کار بادستگاه و باتری

در استانداردهای مهندسی برای هر مكانی با توجه به كاربری آن میزانی از شدت روشنایی در نظر گرفته شده است كه جداول آن ها به تفكیك كاربری های متفاوت، حداقل و حداكثر و شدت روشنایی مورد نیاز و حتی شدت روشنایی پیشنهادی را معین كرده است و بر اساس آن ها میتوان شدت نور یک محیط را بصورت استاندارد با نرم افزارهای كامپیوتری dialux یا calclux و یا بصورت دستی محاسبه و طراحی كرد.
از نظر فنی دانستن اینکه یک سطح تا چه اندازه زیر تابش نور قرار گرفته مهم است، زیرا انسان مایل است بر روی این سطح، اشیاء را بدون خسته کردن چشم با تابش نور معینی ببینید. واحد شدت روشنایی لوکس است. شدت روشنایی یک لوکس عبارتست از روشنایی حاصل از تابش یک لومن بر سطحی به مساحت یک متر مربع. از آنجا که چشم قادر به تعیین شدت روشنایی نیست، برای سنجش آن از دستگاهی کوچک به نام لوکس متر استفاده می شود.
بطور مثال شدت روشنایی خورشید در یک روز تابستان 100000 لوکس و شدت روشنایی ماه در یک شب مهتابی 15/0 لوکس است. نوری را که یک لامپ تنگستن 60 وات به میز تحریر شما می رساند حدود 100 لوکس می باشد.

استاندارد های روشنایی

واحد اندازه گیری نور در سیستم استاندارد SI لوکس می باشد.

طبق تعریف یک لوکس میزان نور حاصل از یک شمع بر روی یک صفحه در فاصله 1 متری است و لومن (lumen) واحد اندازه گیری میزان نور در منبع تولید کننده در تمام جهات می‌باشد. اما لوکس شدت نور دریافتی در یک نقطه را نشان می‌دهد. از لومن زمانی می‌توان استفاده کرد که دو منبع نور از یک نوع را با هم مقایسه کنیم اما لوکس برای مقایسه نور منابع غیر همگون مناسب است زیرا بر نور دریافتی تأکید دارد.
لوکس (LUX) یکی از مشخصات بسیار مهم مربوط به دوربین می‌باشد و حساسیت دوربین را به نور نشان می‌دهد. هر قدر این عدد کوچکتر باشد دوربین در محیط با نور کمتری قادر به دیدن تصاویر می‌باشد. دوربین‌های سیاه و سفید نسبت به دوربین‌های رنگی در میزان لوکس کمتری قادر به دریافت تصاویر می‌باشند. این عدد برای دوربین‌های رنگی معمولی 1 لوکس می‌باشد این در حالی است که برای دوربین سیاه و سفید این عدد به 0.1 لوکس کاهش می‌یابد.
چشم انسان در برابر طیفى از روشنایی که بین یک‌دهم لوکس (شب‌هاى کاملاً مهتابی) تا صد هزار لوکس (آفتاب کاملاً درخشان) باشد، واکنش نشان مى‌دهد. دربارهٔ استانداردهاى روشنایی اختلاف سلیقه بسیار است زیرا قابلیت تطابق چشم زیاد است و استانداردهاى بسیار نشر یافته ولى دلبخواهى بوده‌اند، با افزایش روشنایی کارآیی بینایی هم افزایش مى‌یابد اما منحنى افزایش در سطوح بالاتر مسطح مى‌شود. و قانون بازگشت کاهش صدق مى‌کند، یک قاعدهٔ مفید براى محاسبهٔ سریع آن است که میزان روشنایی باید سى‌ بار بیش از اندازه‌اى باشد که بتوان کار مورد نظر را انجام داد. یادآورى دوبارهٔ این نکته ضرورى است که استاندارد واقعى براى میزان روشنایی وجود ندارد و به‌طور معمول بهتر آن است که از سوى زیاد بودن نور اشتباه شود به شرط آنکه بتوان از خیره ‌شدن چشم پرهیز کرد.

روش‌هاى اندازه‌ گیرى روشنایی

روشنایی طبیعی

روشنایی طبیعى از دو منبع است: بخشى از آن از بخش مرئی آسمان و بخش دیگر بازتاب آن. در واقع بخش زیادى از نورى که در اطاق‌ ها است از بازتاب اشیایِ کم‌ رنگ به‌ وجود مى‌آید. استفاده کارآمد از نور طبیعى مستلزم طرح‌ ریزى دقیق، محل استقرار مناسب و جهت‌ گیرى ساختمان و روابط بین ساختمان‌ ها (نقشه شهر) است. هم‌ چنین نور طبیعى به ساعات مختلف روز، فصل، آب و هوا و آلودگى هوا بستگى دارد. چون نور طبیعى با تابش گرما همراه است باید کوشش شود طورى از نور روز استفاده شود که اثرات گرمایی آن حذف شود.  پیشنهادهایی براى بهبود روشن‌ سازى به‌ وسیله روشنایی روز هنگام برنامه‌ ریزى براى بیشترین و بهترین بهره‌ گیرى از روشنایی روز باید اصول کلى زیر را در نظر گرفت.

جهت دادن

روشنى آسمان در خاور و باختر ثابت نیست و از این‌رو، روشن‌سازى ساختمان‌هاى رو به خاور یا باختر دستخوش دگرگونى مى‌شود. تابش مستقیم نور خورشید از طرف خاور یا باختر مى‌تواند منجر به افزایش گرماى اتاق‌ها، در مناطق گرمسیر و به‌خصوص در تابستان‌ها شود از این‌رو در هر جا که بتوانند ساختمان‌ها را به‌سوى شمال یا جنوب جهت مى‌دهند تا روشنایی یکنواخت به‌دست آید. این کار به‌خصوص براى دبستان‌ها، کارخانه‌ها و آزمایشگاه‌ها که به نور یکنواخت در همهٔ اتاق‌ها نیاز است بیشتر اهمیت دارد. در مورد خانه‌هاى مسکونى نمى‌توان یک قاعدهٔ ثابت برقرار کرد چون در اینها نور یکنواخت در همهٔ اتاق‌ها لازم نیست. هنگامى که ساختمان رو به خاور یا باختر ساخته مى‌شود باید پنجره‌هاى سایبان‌دار داشته باشد تا آن را در برابر روشنایی مستقیم نور خورشید حفظ کند.

از بین بردن موانع

احتمالا از بین بردن موانع ساختمانى -به‌صورت کامل یا نسب- کارسازترین اقدام براى بهبود نورگیرى است.

پنجره‌ ها

باید پنجره‌ها به‌ خوبى طرح‌ ریزى شوند تا نور طبیعى هر اتاق متاثر از بخش مریی آسمان، اندازه، شکل و طرز باز کردن پنجره باشد. اگر پنجره بلند باشد روشنایی بیشتر نفوذ مى‌ کند و اگر پهن باشد انتشار روشنایی بیشتر است. این قاعده که مساحت پنجره‌ ها نباید کمتر از ده درصد مساحت کف‌ ها باشد اینک پذیرفته نیست و در کارهاى جدید مساحت پنجره‌ ها با مقصودى که از ساختن اتاق و استفاده از آن است، بستگى دارد. قابلیت استفاده از پنجره یا نصب پرده‌ ها و تورى‌ هاى غیر لازم کاهش مى‌ یابد.

داخل اتاق‌ ها

براى به‌ دست آوردن فایده کامل از روشنایی طبیعى باید سقف اتاق‌ ها سفید، بخش بالایی دیوارها به‌ رنگ روشن و بخش پائینى دیوارها اندکى تیره‌ تر باشد. به‌ طورى که براى چشم راحت باشد. میزان بازتاب مطلوب از دیوارها، سقف و لوازم خانه پیش از این گفته شد. ب- اندازه‌ گیرى روشنایی روز چون شدت روشنایی روز دستخوش دگرگونى‌هاى آنى است. نمى‌توان آن را به‌صورت فوت شمع اندازه‌گیرى کرد و با واحدى به نام عامل روشنایی روز (Daylight Factor) یا D.F اندازه‌گیرى مى‌شود. D.F عبارت است از نسبت روشن‌ سازى یک نقطه معین بخش بر روشن‌ سازى در نقطه‌ اى به‌ طور همزمان در معرض همه نور آسمان نیمکره (برحسب پانصد شمع فوت) باشد منهاى نور مستقیم خورشید. فرمول محاسبه آن به‌ طور خلاصه چنین است.
D.F = a/h (۱۰۰)
a= روشن‌ سازى درون اتاق در یک لحظه
h= روشن‌ سازى بیرون اطاق در همان زمان
به‌ وسیله یک دستگاه فتوالکتریک‌ سنج تغییر یافته به نام D.F، مى‌ توان D.F ساختمان را به سرعت تعیین کرد. توصیه مى‌ شود که باید D.F اتاق‌ هاى مسکونى حداقل یک درصد و D.F آشپزخانه نزدیک به دو درصد باشد.

روشنایی مصنوعى

گاهى و به‌خصوص در روزهاى ابری، ممکن است نیاز به روشنایی به‌ وسیله روشنایی روز برآورده نشود و براى تامین روشنایی کافى به روشنایی مصنوعى تکمیلى احتیاج مى‌ شود. روشنایی مصنوعى باید از لحاظ ترکیب هرچه بیشتر مانند روشنایی روز باشد. روشنایی مصنوعى بر پنج نوع است: مستقیم، نیمه مستقیم، غیرمستقیم، نیمه غیرمستقیم، و مستقیم - غیرمستقیم.

1. روشنائى مستقیم: در روش مستقیم نود و نه تا صد در صد روشنایی به‌طور مستقیم بر سطح کار تابیده مى‌شود. روشنایی مستقیم کارآمد و اقتصادى است ولى سایه مى‌اندازد. نباید روشنایی مستقیم بر چشم بتابد.
2.  روشنایی نیمه‌ مستقیم: در این روش ده تا چهل درصد روشنایی به‌سوى بالا مى‌تابد به‌طورى که از سقف بر روى شیء بازتاب مى‌کند.
3. روشنایی غیرمستقیم: در روش غیرمستقیم روشنایی به‌طور مستقیم به‌طور مستقیم بر سطح کار برخورد نمى‌کند زیرا نزدیکبه نود درصد تا صد درصد نور به‌سوى سقف و دیوارها تابانده مى‌شود و با این کار به همهٔ اتاق نور مى‌تابد ولى بر شیء ویژه‌اى نمى‌تابد.
4. روشنایی نیمه غیرمستقیم: در این روش شصت درصد تا نود درصد نور به سوى بالا و ماندهٔ آن به‌سوى پائین تابانده مى‌شود.
5. مستقیم - غیرمستقیم: در این روش نور به‌طور برابر پراکنده مى‌شود. هیچ‌ یک از روش‌هاى گفته شده را نمى‌ توان توصیه و بقیه را منع کرد.

روش های روشن سازی مصنوعی

چراغ‌ هاى رشته‌ اى

 این چراغ‌ ها از همه بیشتر به‌ کار مى‌ روند و در آن ها جریان برق یک رشته تونگستن را گرم مى‌ کند و بسته به درجه گرما نور از آن ساطع مى‌ شود. رشته‌ هاى داغ‌ تر نور آبى‌ رنگ تولید مى‌ کنند. گردآلود شدن حباب چراغ روستایی آن را سى تا چهل درصد کم مى‌ کند و از این رو باید چراغ و حباب آن به دفعات پاک شوند.

 چراغ‌ هاى مهتابى

چراغ‌ هاى مهتابى از نظر مصرف جریان برق، اقتصادى هستند. این چراغ‌ ها خنک و کارآمد مى‌ باشند و نور آنها مانند نور طبیعى است. چراغ مهتابى تشکیل شده از یک لوله شیشه‌ اى که از بخار جیوه پر شده و در هر سوى آن یک الکترود کار گذاشته‌ اند. درون لوله از یک ماده شیمیایی داراى تشعشع پوشیده شده که عملا همه پرتوهاى فرابنفش را جذب مى‌ کند و پرتوهایی در طیف مریی را باز مى‌ تابد. مجموع انرژى ساطع‌ شده از دو نوع چراغ به این شرح است: در چراغ‌ هاى رشته‌ اى انرژى نورى ۰۵/۰ گرمایی ۹۵/۰ و در چراغ‌ هاى مهتابى به ترتیب ۲۱/۰ و ۷۹/۰ است.
آنچه به‌ عنوان روشنایی درک مى‌ شود باریکه‌ اى از طول موج‌ هاى پرتوهاى مغناطیسى (Electromagnetic) بین ۳۸۰ تا ۷۸۰ نانومتر است. نورى که داراى همه طول موج‌ هاى قابل دیدن باشد به‌ صورت نور سفید درک مى‌ شود. براى تعیین واحد اندازه‌ گیرى نور اختلاف سلیقه زیاد است. چهار نوع واحد اندازه‌ گیرى وجود دارد که هر یک از آن واحدها هم چند نوع اصطلاح دارند.
 شدت روشنایی (Lumineus Intensity): عبارت است از توان یک منبع روشنایی که به‌ عنوان یک نقطه در همه جهات مى‌ تابد، این توان با واحد شمع یا نیروى شمع اندازه‌ گیرى مى‌ شود.

جریان روشنایی (Luminous Flux)

عبارت است از جریان روشنایی مربوط به یک واحد چند وجهى (یا زاویهٔ رأس مخروط) که با واحد لومن اندازه‌گیرى مى‌شود.

روشنى یا تشعشع (Brightness)

 عبارت است از مقدار روشنایی که توسط یک سطح بازتاب مى‌شود و با واحد لامبرت اندازه‌گیرى مى‌شود.

روشن‌سازى (Luminance) یا Illumination

 مقدار نورى است که به واحد سطح مى‌رسد و برحسب لوکس اندازه‌گیرى مى‌شود.