Faktor yang Perlu Dipertimbangkan dalam Reka Bentuk Pencahayaan Dalaman

Pencahayaan Dalaman Umum di Masa Lalu dan Kini

Kami tahu pencahayaan elektrik pada hari-hari awal apabila bilik sekolah, pejabat, dan kawasan kerja umum lain diterangi oleh globe prisma atau translusen. Ini dipasang gantung dari siling dan rumah lampu pijar dengan cara yang begitu unit-unit tersebut memberikan lumen secara langsung dan tidak langsung ke satah kerja. Ia berlaku melalui pantulan dari permukaan bilik. Lagi-lagi, globe kaca digunakan secara meluas untuk mempunyai luminans tinggi. Dengan demikian, skema pencahayaan ini menghasilkan silau yang agak banyak di mata pekerja.

• Pada tahun 1930-an, pencahayaan pijar sepenuhnya tidak langsung muncul dengan penggunaan luminaire berbentuk pan atau cincin koncentrik. Bahkan, ia menggunakan lampu separuh perak yang dipasang dengan bawah ke atas dalam lubang di tengah unit. Dalam sistem ini, lumen lampu dialihkan ke siling. Oleh itu, pada dasarnya, siling menjadi sumber cahaya.
  Adalah benar bahawa unit-unit tidak langsung ini menghasilkan pencahayaan bebas silau berkualiti tinggi. Tetapi, skema pencahayaan ini sangat tidak efisien. Dalam skema pencahayaan tidak langsung ini, tiada lumen yang bergerak secara langsung ke satah kerja. Lagi-lagi, banyak lampu diperlukan dalam ruang tertentu untuk menyediakan iluminansi satah kerja yang mencukupi. Oleh itu, banyak haba (infra merah) dihasilkan yang sering menyebabkan ruang menjadi tidak selesa dari segi suhu.

• Pada akhir tahun 1930-an, kemunculan lampu fluorsen mula membawa perubahan dalam pencahayaan dalaman. Lampu-lampu ini mempunyai luminans jauh lebih rendah daripada lampu pijar. Oleh itu, tidak lagi perlu menghala semua lumen lampu ke siling untuk dialihkan ke bawah. Dengan susunan yang sesuai dengan louver dan lensa, sebahagian besar lumen boleh dihala secara langsung ke bawah. Tentu saja, lampu fluorsen mempunyai keberkesanan kira-kira lima kali lebih tinggi daripada lampu pijar. Akibatnya, 70 foot-candela pencahayaan fluorsen boleh disediakan dengan lebih efisien daripada 30 foot-candela pencahayaan pijar.

• Kemunculan lampu halida logam dan lampu natrium tekanan tinggi menyebabkan beberapa perubahan tambahan dalam pencahayaan dalaman pada tahun 1960-an. Mereka menyelesaikan krisis tenaga pada awal tahun 1970-an. Lampu-lampu ini terkonsentrasi dan mempunyai luminans tinggi seperti lampu pijar. Mereka mempunyai keberkesanan tujuh kali atau lebih besar. Oleh itu, pencahayaan tidak langsung sepenuhnya dalam ruang dalaman menjadi ekonomik untuk direka semula dengan lampu-lampu ini. Sebagai hasilnya, pengurangan penggunaan tenaga menjadi agak mungkin. Dalam pencahayaan tidak langsung dengan lampu-lampu ini, tahap iluminansi diturunkan. Sistem pencahayaan ini, walaupun menyediakan iluminansi yang cukup seragam di seluruh kawasan satah kerja, iluminansi tambahan diperlukan di lokasi tugas.

• Jadi, kita perhatikan bahawa pencahayaan pijar tidak digalakkan untuk pencahayaan umum ruang dalaman di mana pencahayaan fluorsen terus mendominasi skema pencahayaan pijar. Lagi-lagi, dalam pencahayaan dalaman, terutamanya lampu fluorsen 4 foot-candela, 40 W permulaan pantas adalah lampu fluorsen yang paling biasa digunakan. Lampu halida logam makin sering muncul setiap tahun dalam pencahayaan tidak langsung, baik luminaire yang digantung dari siling mahupun unit yang dibina ke dalam perabot pejabat. Lampu paling popular untuk penggunaan ini adalah lampu halida logam 400 W yang dilapisi fosfor. Lampu natrium tekanan tinggi dalam luminaire yang dirancang dengan teliti menerima beberapa penerimaan dalam pencahayaan dalaman tetapi biasanya hanya digalakkan untuk bilik dengan siling tinggi dan di mana pemilihan warna yang baik tidak penting, seperti gelanggang.

Lampu untuk Pencahayaan Dalaman

Pereka pencahayaan dalaman biasanya memilih lampu dari antara jenis-jenis lampu berikut:

• Lampu pijar

• Lampu fluorsen

• Lampu halida logam

• Natrium tekanan tinggi

Setiap jenis di atas mempunyai set kekuatan dan kelemahan tersendiri. Faktor-faktor yang perlu dipertimbangkan oleh pereka dalam memilih lampu adalah:

1. Pertimbangan efisiensi luminous. Efisiensi luminous adalah nisbah output lumen dari lampu kepada tenaga elektrik (dalam wat) input ke lampu. Iluminansi yang diperlukan harus disediakan oleh lampu bersama-sama dengan pencahayaan secara ekonomi.

2. Pertimbangan hayat lampu harus dilakukan oleh pereka. Mereka harus berfikir tentang kesukaran untuk mengganti lampu yang telah hangus dan sama ada penggantian lampu secara berkumpulan adalah pilihan yang lebih baik secara ekonomi atau tidak.

3. Pemeliharaan lumen lampu adalah faktor penting. Soalan boleh timbul jika penting untuk mempunyai tahap iluminansi minimum tertentu pada semua masa.

4. Lagi satu pertimbangan penting adalah warna, faktor penampilan. Walaupun semua lampu yang disenaraikan menghasilkan cahaya "putih", CCT dan CRI mereka berbeza. Pereka harus mempertimbangkan kepentingan warna tugas melihat dan persekitarannya untuk diproduksi dengan setia.

5. Peralatan tambahan yang diperlukan bersama dengan lampu menjadi soalan besar. Seperti yang kita lihat, semua sumber cahaya pelepasan gas memerlukan ballast, manakala lampu pijar tidak. Jenis ballast yang digunakan boleh mempengaruhi output lampu, hayat, kebolehpercayaan permulaan, kecekapan sistem, dan keselesaan penghuni.

6. Pereka harus berfikir tentang apa sahaja faktor-faktor pelbagai lain, iaitu sama ada ada faktor lain yang hadir dalam persekitaran tertentu atau tidak, suhu adalah masalah atau tidak, dan sama ada kawasan itu harus bebas dari kesan stroboskopik atau tidak, gangguan elektromagnetik mengganggu aktiviti yang berlaku di ruang, adanya asap yang boleh menghasilkan korosi atau atmosfera meletus, dll.

Pertimbangan Efisiensi Luminous

Perbandingan tiga faktor pertama untuk empat jenis lampu biasa ditunjukkan dalam jadual di atas. Mari kita perbincangkan efisiensi lampu terlebih dahulu. Bagi lampu pijar, efisiensinya berkisar dari 12 lm/W untuk lampu standard 40 W hingga 22 lm/W untuk lampu standard 500 W. Untuk lampu pijar dengan reka bentuk yang tidak berubah, efisiensi lampu meningkat dengan wattan lampu. Ini berlaku sebahagian besarnya kerana filamen yang lebih tebal pada lampu wattan yang lebih tinggi boleh dioperasikan pada suhu yang lebih tinggi untuk hidup yang sama. Lampu PAR (Parabolic Aluminized Reflector) dan R (Reflector) biasanya mempunyai efisiensi yang lebih rendah daripada lampu standard dengan wattan yang sama. Ini kerana lampu PAR dan R direka untuk mempunyai hidup yang lebih lama.
Lampu fluorsen memberikan efisiensi yang jauh lebih tinggi daripada lampu pijar walaupun dengan kehilangan ballast. Sebagai contoh, lampu fluorsen putih sejuk standard 40 W mengeluarkan 3150 lumen pada awalnya dan ballastnya menghabiskan 12 W. Oleh itu, efisiensinya adalah 3150/40 = 79 lumen/watt pada awalnya dan termasuk kehilangan ballast jumlah wat adalah 52 W dan dengan demikian 3150/52 = 61 lumen/watt secara keseluruhan. Penilaiannya secara keseluruhan ini digunakan untuk angka belakang di pasaran. Dalam skema reka bentuk pencahayaan, lampu fluorsen digunakan untuk dioperasikan secara berpasangan dengan satu ballast untuk meningkatkan efisiensi secara keseluruhan. Sebagai contoh, setiap dua lampu fluorsen menghabiskan 40 W dan ballast mereka yang sama menghabiskan 12 W, memberikan efisiensi awal 68 lumen/W secara keseluruhan. Dalam kes lampu fluorsen pra-panas, efisiensi lampu sangat rendah. Dalam zaman moden ini, ballast lampu fluorsen direka sedemikian rupa sehingga dianggap sebagai lampu simpan tenaga dengan efisiensi luminous tertinggi.
Lampu halida logam mempunyai efisiensi yang lebih tinggi daripada lampu merkuri. Ini kerana penambahan garam halida ke dalam lampu halida logam. Sebagai contoh, lampu halida logam 400W mengeluarkan 34000 lumen pada awalnya dan ballastnya menghabiskan 460 W. Ini memberikan efisiensi awal secara keseluruhan 745 lumen/W. Jadi, saiz-saiz wattan yang lebih rendah memberikan efisiensi yang lebih rendah.
Lagi dalam kes lampu natrium tekanan tinggi, mereka memberikan efisiensi yang tinggi. Tetapi, lampu natrium tekanan rendah yang mempunyai efisiensi yang lebih tinggi tidak sesuai untuk pencahayaan dalaman. Ini kerana sifat penyampaian warna yang buruk. Sebagai contoh, lampu natrium 400 W mengeluarkan 50000 lumen awal dan ballastnya menghabiskan 75 W. Jadi, seluruh set up menghabiskan 475 W. Efisiensi luminous awalnya adalah 105 lumen/W. Dari segi komposisi, lampu natrium 100 W mengeluarkan 9500 lumen, menghabiskan 135 W, dan mempunyai efisiensi awal 70 lumen/W.

Pertimbangan Hidup Lampu

Kolom kedua jadual di atas menunjukkan hidup lampu dalam jam. Kami sentiasa mengandaikan bahawa operasi lampu adalah pada voltan dan suhu normal. Hidup lampu bergantung pada jenis lampu. Nilai hidup lampu pijar standard adalah 750 atau 1000 jam. Lagi lampu PAR dan R dinilai pada 2000 jam. Untuk lampu fluorsen, julat hidup mereka adalah berdasarkan 3 jam pembakaran start manakala lampu fluorsen pra-panas mempunyai nilai hidup pada hujung rendah julat, iaitu 7500 atau 9000 jam. Lampu permulaan segera tahan selama 12000 jam. Lagi hidup lampu permulaan pantas bertahan selama 18000 atau 20000 jam.
Hidup lampu halida logam bergantung pada jumlah jam pembakaran per start. Nilai hidup mereka adalah untuk 10 jam per start. Sebagai contoh, lampu halida logam 400 W mempunyai hidup yang paling lama iaitu 20000 jam. Lampu 1500 W mempunyai hidup yang paling pendek iaitu 3000 jam. Lagi semua lampu natrium tekanan tinggi mempunyai hidup 24000 jam apabila digunakan dengan ballast yang dirancang khusus. Lampu natrium tekanan tinggi digunakan untuk menggantikan lampu merkuri kerana wattan yang lebih rendah dan tempoh hidup yang lebih lama. Lampu Merkuri mempunyai tempoh hidup 12000 jam.

Pertimbangan Penurunan Lumen Peratusan

Penurunan lumen peratusan lampu ditunjukkan dalam jadual.
Dalam kes lampu pijar standard, ia merosot dalam output lumen sebanyak 10 hingga 22% semasa hidup lampu.
Dalam kes lampu fluorsen, nilai lumen 100 jam dipanggil lumen awal dan penurunan lumen dikira dari titik itu dan berdasarkan 3 jam per start.
Faktor lumen min adalah peratusan lumen awal yang dijangka pada 40% hidup yang dinilai. Faktor penurunan lumen lampu adalah peratusan lumen awal yang dijangka pada 70% hidup yang dinilai.
Sebagai contoh, lampu fluorsen putih sejuk standard 40 W memberikan 3150 lumen awal pada 100 jam dan 2650 lm pada 70% hidup yang dinilai (14000 jam). Oleh itu, faktor penurunan lumennya adalah 0.84 atau 16% penurunan dalam output lumen.
Lampu pelepasan intensiti tinggi mempunyai penilaian lumen awal mereka pada 100 jam. Penurunan lumen untuk lampu ini diberikan dalam istilah lumen min, yang merupakan output lumen yang dijangka pada kira-kira 70% hidup yang dinilai. Lampu halida logam menunjukkan penurunan lumen yang lebih besar daripada lampu natrium tekanan tinggi.