ปัจจัยที่ควรพิจารณาในการออกแบบแสงสว่างภายใน
การส่องสว่างภายในทั่วไปในอดีตและปัจจุบัน
เรารู้ว่าแสงไฟฟ้าในยุคแรก ๆ ห้องเรียน สำนักงาน และพื้นที่ทำงานทั่วไปได้รับแสงจากโคมแก้วหรือโคมคริสตัลที่โปร่งแสง ซึ่งแขวนอยู่บนเพดานและครอบคลุมหลอดไฟไส้เทียนในลักษณะที่ทำให้แสงสว่างกระจายทั้งโดยตรงและโดยอ้อมไปยังพื้นที่ทำงานผ่านการสะท้อนจากผนังห้อง โคมแก้วที่ใช้มีความสว่างสูง ทำให้ระบบส่องสว่างนี้สร้างแสงจ้าในสายตาของคนทำงาน
ในช่วงปี 1930 ระบบส่องสว่างแบบทั้งหมดเป็นอ้อมปรากฏขึ้น โดยใช้โคมทรงกระทะหรือวงแหวนรังสี มีหลอดไฟที่เคลือบเงินครึ่งหนึ่งติดตั้งฐานขึ้นในรูตรงกลางของอุปกรณ์ ระบบดังกล่าวเปลี่ยนทิศทางแสงจากหลอดไฟไปยังเพดาน ทำให้เพดานกลายเป็นแหล่งกำเนิดแสง แม้ว่าอุปกรณ์ส่องสว่างแบบนี้จะสร้างแสงที่ไม่มีแสงจ้า แต่ระบบดังกล่าวมีประสิทธิภาพต่ำมาก เนื่องจากไม่มีแสงใด ๆ ที่เดินทางโดยตรงไปยังพื้นที่ทำงาน นอกจากนี้ยังต้องใช้หลอดไฟจำนวนมากในพื้นที่ที่กำหนดเพื่อให้ความสว่างเพียงพอสำหรับพื้นที่ทำงาน ทำให้เกิดความร้อน (อินฟราเรด) จำนวนมาก ซึ่งอาจทำให้พื้นที่ไม่สบาย
ในปลายยุค 1930 การปรากฏตัวของหลอดไฟฟลูออเรสเซนต์เริ่มเปลี่ยนแปลงการส่องสว่างภายใน หลอดไฟเหล่านี้มีความสว่างต่ำกว่าหลอดไฟไส้เทียน ดังนั้นการส่งแสงทั้งหมดขึ้นไปยังเพดานเพื่อเปลี่ยนทิศทางลงมาไม่จำเป็นอีกต่อไป ด้วยการจัดวางที่เหมาะสมด้วยฝาปิดและเลนส์ แสงสามารถส่งลงมาโดยตรงได้มากขึ้น แน่นอนว่าหลอดไฟฟลูออเรสเซนต์มีประสิทธิภาพประมาณ 5 เท่าของหลอดไฟไส้เทียน ดังนั้นแสงสว่างระดับ 70 ฟุตแคนเดลาจากหลอดไฟฟลูออเรสเซนต์สามารถให้ได้อย่างมีประสิทธิภาพมากกว่าแสงสว่างระดับ 30 ฟุตแคนเดลาจากหลอดไฟไส้เทียน
การปรากฏตัวของหลอดไฟฮาไลด์โลหะและหลอดไฟโซเดียมแรงดันสูงทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงในการส่องสว่างภายในในช่วงปี 1960 พวกมันช่วยบรรเทาวิกฤตพลังงานในต้นยุค 1970 หลอดไฟเหล่านี้มีความสว่างและความเข้มข้นสูงเช่นเดียวกับหลอดไฟไส้เทียน แต่มีประสิทธิภาพสูงกว่าถึง 7 เท่า ดังนั้นการส่องสว่างแบบทั้งหมดเป็นอ้อมภายในพื้นที่จึงเป็นไปได้อีกครั้งด้วยการใช้หลอดไฟเหล่านี้ ผลลัพธ์คือการลดการใช้พลังงานได้บางส่วน ในระบบส่องสว่างแบบนี้ ระดับความสว่างถูกลดลง แต่ยังคงให้ความสว่างที่สม่ำเสมอทั่วทั้งพื้นที่ทำงาน แต่ยังต้องการความสว่างเพิ่มเติมที่สถานที่ทำงาน
ดังนั้นเราทราบว่าการส่องสว่างด้วยหลอดไฟไส้เทียนไม่แนะนำสำหรับการส่องสว่างภายในทั่วไป โดยที่การส่องสว่างด้วยหลอดไฟฟลูออเรสเซนต์ยังคงครองตลาด สำหรับการส่องสว่างภายใน หลอดไฟฟลูออเรสเซนต์ขนาด 4 ฟุตแคนเดลา 40 วัตต์เป็นหลอดไฟที่ใช้กันมากที่สุดหลอดไฟฮาไลด์โลหะกำลังปรากฏขึ้นมากขึ้นทุกปีในการส่องสว่างแบบอ้อม ทั้งโคมไฟที่แขวนจากเพดานและในอุปกรณ์ที่ติดตั้งในเฟอร์นิเจอร์สำนักงาน หลอดไฟที่นิยมใช้มากที่สุดคือหลอดไฟฮาไลด์โลหะขนาด 400 วัตต์ที่เคลือบฟอสฟอรัส หลอดไฟโซเดียมแรงดันสูงในโคมไฟที่ออกแบบอย่างรอบคอบกำลังได้รับการยอมรับมากขึ้นในการส่องสว่างภายใน แต่ทั่วไปแล้วแนะนำเฉพาะสำหรับห้องที่มีเพดานสูงและไม่ต้องการการส่องสว่างที่มีคุณภาพสีดี เช่น โรงยิม
หลอดไฟสำหรับการส่องสว่างภายใน
นักออกแบบการส่องสว่างภายในโดยทั่วไปจะเลือกหลอดไฟจากประเภทหลอดไฟต่อไปนี้:
โซเดียมแรงดันสูง
แต่ละประเภทมีข้อดีและข้อเสียของตนเอง ปัจจัยที่นักออกแบบควรพิจารณาในการเลือกหลอดไฟคือ:
การพิจารณาประสิทธิภาพการส่องสว่าง ประสิทธิภาพการส่องสว่างคืออัตราส่วนระหว่างกำลังแสงที่ออกมาจากหลอดไฟกับพลังงานไฟฟ้า(ในวัตต์)ที่ใส่เข้าไปในหลอดไฟ ความสว่างที่ต้องการต้องสามารถให้ได้โดยหลอดไฟร่วมกับระบบส่องสว่างในทางเศรษฐกิจ
นักออกแบบต้องพิจารณาอายุการใช้งานของหลอดไฟ พวกเขาควรวางแผนว่าจะมีปัญหาอะไรในการเปลี่ยนหลอดไฟที่เสื่อมสภาพหรือไม่ และการเปลี่ยนหลอดไฟเป็นกลุ่มเป็นทางเลือกที่ดีกว่าทางเศรษฐกิจหรือไม่
การรักษาความสว่างของหลอดไฟเป็นปัจจัยสำคัญ คำถามที่เกิดขึ้นคือว่ามีความสำคัญหรือไม่ที่ต้องมีระดับความสว่างขั้นต่ำตลอดเวลา
อีกปัจจัยที่สำคัญคือสี ปัจจัยของการแสดงผล แม้ว่าหลอดไฟทั้งหมดที่ระบุจะให้แสง "ขาว" แต่ CCT และ CRI ของพวกมันแตกต่างกัน นักออกแบบควรพิจารณาความสำคัญของสีของงานที่เห็นและสภาพแวดล้อมที่ต้องการให้ถูกถ่ายทอดอย่างแม่นยำ
อุปกรณ์เสริมที่ต้องใช้ร่วมกับหลอดไฟเป็นคำถามใหญ่ เราเห็นว่าแหล่งกำเนิดแสงจากการปล่อยก๊าซทั้งหมดต้องใช้บอลัสต์ ในขณะที่หลอดไฟไส้เทียนไม่ต้องใช้ ประเภทของบอลัสต์ที่ใช้สามารถส่งผลต่อกำลังแสง อายุการใช้งาน การเริ่มต้นการทำงาน ประสิทธิภาพของระบบและการสบายของผู้อยู่อาศัย
นักออกแบบควรพิจารณาว่ามีปัจจัยอื่น ๆ ที่ปรากฏในสภาพแวดล้อมที่เฉพาะเจาะจงหรือไม่ ความร้อนเป็นปัญหาหรือไม่ และพื้นที่ต้องไม่มีเอฟเฟกต์สโตรโบสโคปิกหรือไม่ การรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้าทำให้กิจกรรมในพื้นที่ถูกขัดขวาง ไอที่มีอยู่อาจทำให้เกิดการกัดกร่อนหรือบรรยากาศที่ระเบิดได้
การพิจารณาประสิทธิภาพการส่องสว่าง
ตารางด้านบนแสดงการเปรียบเทียบสามปัจจัยแรกสำหรับประเภทหลอดไฟทั่วไป สี่ประเภท ขอพูดถึงประสิทธิภาพของหลอดไฟก่อน สำหรับหลอดไฟไส้เทียน ประสิทธิภาพอยู่ระหว่าง 12 lm/W สำหรับหลอดไฟมาตรฐาน 40 W ถึง 22 lm/W สำหรับหลอดไฟมาตรฐาน 500 W สำหรับหลอดไฟไส้เทียนที่ไม่ได้เปลี่ยนการออกแบบ ประสิทธิภาพของหลอดไฟเพิ่มขึ้นเมื่อเพิ่มกำลังไฟ เนื่องจากฟิลเมนท์ที่หนากว่าของหลอดไฟกำลังสูงสามารถทำงานที่อุณหภูมิสูงกว่าสำหรับอายุการใช้งานที่เท่ากัน PAR (Parabolic Aluminized Reflector) และ R (Reflector) หลอดมีประสิทธิภาพต่ำกว่าหลอดไฟมาตรฐานที่มีกำลังไฟเท่ากัน เนื่องจาก PAR และ R หลอดถูกออกแบบให้มีอายุการใช้งานยาวนานกว่า
การพิจารณาอายุการใช้งานของหลอดไฟ
คอลัมน์ที่สองของตารางด้านบนแสดงอายุการใช้งานของหลอดไฟเป็นชั่วโมง เราสมมติว่าการทำงานของหลอดไฟอยู่ที่แรงดันและอุณหภูมิปกติ อายุการใช้งานของหลอดไฟขึ้นอยู่กับประเภทของหลอดไฟ หลอดไฟไส้เทียนมาตรฐานมีอายุการใช้งาน 750 หรือ 1000 ชั่วโมง ส่วน PAR และ R หลอดมีอายุการใช้งาน 2000 ชั่วโมง สำหรับหลอดไฟฟลูออเรสเซนต์ อายุการใช้งานของพวกมันขึ้นอยู่กับการเปิดใช้งาน 3 ชั่วโมงต่อการเริ่มต้น ในขณะที่หลอดไฟฟลูออเรสเซนต์แบบพรีฮีทมีอายุการใช้งานที่ต่ำสุดในช่วง คือ 7500 หรือ 9000 ชั่วโมง หลอดไฟฟลูออเรสเซนต์แบบอินสแตนท์สตาร์ทมีอายุการใช้งาน 12000 ชั่วโมง และหลอดไฟฟลูออเรสเซนต์แบบแรพิดสตาร์ทมีอายุการใช้งาน 18000 หรือ 20000 ชั่วโมง
การพิจารณาการสูญเสียความสว่างเป็นเปอร์เซ็นต์
ตารางแสดงการสูญเสียความสว่างเป็นเปอร์เซ็นต์ของหลอดไฟ
สำหรับหลอดไฟไส้เทียนมาตรฐาน มันสูญเสียความสว่างระหว่าง 10 ถึง 22% ตลอดอายุการใช้งาน
สำหรับหลอดไฟฟลูออเรสเซนต์ ค่าความสว่าง 100 ชั่วโมงเรียกว่าความสว่างเริ่มต้น และการสูญเสียความสว่างคำนวณจากจุดนั้นเป็นต้นไป และขึ้นอยู่กับการเปิดใช้งาน 3 ชั่วโมงต่อการเริ่มต้น
ตัวประกอบความสว่างเฉลี่ยคือเปอร์เซ็นต์ของความสว่างเริ่มต้นที่คาดว่าจะได้รับที่ 40% ของอายุการใช้งานที่กำหนด ตัวประกอบการสูญเสียความสว่างของหลอดไฟคือเปอร์เซ็นต์ของความสว่างเริ่มต้นที่คาดว่าจะได้รับที่ 70% ของอายุการใช้งานที่กำหนด
ตัวอย่างเช่น หลอดไฟฟลูออเรสเซนต์มาตรฐาน 40 W ให้ความสว่างเริ่มต้น 3150 ลูเมนที่ 100 ชั่วโมง และ 2650 ลูเมนที่ 70% ของอายุการใช้งาน (14000 ชั่วโมง) ดังนั้นตัวประกอบการสูญเสียความสว่างคือ 0.84 หรือสูญเสียความสว่าง 16%
หลอดไฟแรงดันสูงมีค่าความสว่างเริ่มต้นที่ 100 ชั่วโมง การสูญเสียความสว่างของหลอดไฟเหล่านี้แสดงเป็นความสว่างเฉลี่ย ซึ่งคือความสว่างที่คาดว่าจะได้รับที่ประมาณ 70% ของอายุการใช้งาน หลอดไฟฮาไลด์โลหะแสดงการสูญเสียความสว่างมากกว่าหลอดไฟโซเดียมแรงดันสูง
