หน่วยและการวัดความสว่างของแสง 1

2.1 หน่วยที่ใช้ในการวัดความสว่างของแสง


แสงสว่างเป็นพลังงานอย่างหนึ่งที่สามารถวัดปริมาณได้เหมือนพลังงานอื่นๆ แต่มีชื่อที่เรียกแตกต่างกันออกไป การวัดปริมาณแสงสว่างอาจจะออกมาในรูปความเข้มของการส่องสว่าง, ปริมาณเส้นแรงของแสงสว่าง หรืออยู่ในรูปปริมาณเส้นแรงของแสงสว่างต่อหน่วยพื้นที่ และอื่นๆอีก



2.1.1 ความเข้มของการส่องสว่าง (Luminous Intensity) หรือ กำลังส่องสว่าง (Candlepower)

สามารถวัดค่าได้ตามความมากน้อยของพลังงานหรือกำลังง่านที่ออกมาจากแหล่งกำเนิดแสงสว่าง ซึ่งมีหน่วยเป็น แคนเดลา (Candela) กำลังการส่องสว่างหรือความเข้มของการส่องสว่าง 1 แคนเดลา จะมีค่าขนาดเท่ากับ 1/60 ของความเข้มของการส่องสว่างต่อตารางเซนติเมตร บนทุกๆพื้นผิวของวัตถุดำ ที่อุณหภูมิเท่ากับจุดเยือกแข็งของทองคำขาว ภายใต้ความกดดันที่ 760 มิลลิเมตรปรอท


2.1.2 เส้นแรงของแสงสว่าง (Lumen)

เป็นการบอกค่าความมากน้อยของพลังงานหรือกำลังงานของแหล่งกำเนิดแสงสว่างใดๆอีกวิธีหนึ่งที่นิยมใช้กันคือ จะอยู่ในรูปของปริมาณเส้นแรงของแสงสว่างที่เปล่งออกมาจากแหล่งกำเนิดแสงสว่างนั้น เช่น ถ้าเรามีแหล่งกำเนิดแสงสว่างขนาดเล็กมากๆ เสมือนจุดและมีค่าความเข้มของการส่องสว่างเปล่งออกมารอบตัวมันอย่างสม่ำเสมอรอบทุกทิศทาง และมีค่าเท่ากับ 1 แคนเดลา นำมาวางที่จุดศูนย์กลางของทรงกลมโดยมีรัศมี 1 หน่วย ปริมาณจำนวนเส้นแรงของแสงสว่างที่พุ่งไปตกลงบนทุกๆหนึ่งตารางหน่วยพื้นที่บนผิวทรงกลมจะมีค่าเท่ากับ 1 ลูเมน ถ้าพิจารณาพื้นที่ทั้งหมดของทรงกลมแล้ว จะมีค่าเท่ากับ 12.57 ตารางหน่วยพื้นที่ เพราะฉะนั้นค่าความเข้มของการส่องสว่าง 1 แคนเดลา จะสามารถเปล่งปริมาณจำนวนเส้นแรงของแสงสว่างออกได้เท่ากับ 12.57 ลูเมน ดูที่รูป 2.1.1




รูปที่ 2.1.1 แสดงความสัมพันธ์ของหน่วยวัดแสงสว่างในรูปของฟุต-แคนเดิล และ ลักซ์





2.1.3 ฟุต - แคนเดิล (Foot – Candle)

พิจารณาจากการนำแหล่งกำเนิดแสงแสงที่มีขนาดเล็กมากๆ เสมือนจุดและมีค่าความเข้มแสงของการส่องสว่างที่เปล่งออกมารอบตัวมันอย่างสม่ำเสมอรอบทุกทิศทาง และมีค่าเท่ากับ 1 แคนเดลา นำมาวางที่จุดศูนย์กลางของทรงกลมโดยมีรัศมี 1 ฟุต และมีปริมาณจำนวนเส้นแรงของแสงสว่าง 1 ลูเมน ไปตกลงบนพื้นผิวของทรงกลมทุกๆ 1 ตารางฟุต ปริมาณของการส่องสว่างที่เกิดขึ้นจะมีค่าเท่ากับ 1 ฟุต-แคนเดิล หรือมีค่า 1 ลูเมนต่อตารางฟุต ดูที่รูป 2.1.2



รูปที่ 2.1.2 แสดงความสัมพันธ์ของหน่วยวัดแสงสว่างในรูปของฟุต-แคนเดิล หรือ ลูเมนต่อตารางฟุต





2.1.4 ค่าการส่องสว่าง (Illuminance) หรือ ลักซ์ (Lux)
แต่ถ้าเรานำแหล่งกำเนิดแสงแสงที่มีขนาดเล็กมากๆ เสมือนจุดและมีค่าความเข้มแสงของการส่องสว่างที่เปล่งออกมารอบตัวมันอย่างสม่ำเสมอรอบทุกทิศทาง และมีค่าเท่ากับ 1 แคนเดลา นำมาวางที่จุดศูนย์กลางของทรงกลมโดยมีรัศมี 1 เมตร และมีปริมาณจำนวนเส้นแรงของแสงสว่าง 1 ลูเมน ไปตกลงบนพื้นผิวของทรงกลมทุกๆ 1เมตร ปริมาณของการส่องสว่างที่เกิดขึ้นจะมีค่าเท่ากับ 1 ลักซ์ หรือมีค่า 1 ลูเมนต่อตารางเมตร ดูที่รูป 2.1.3




รูปที่ 2.1.2 แสดงความสัมพันธ์ของหน่วยวัดแสงสว่างในรูปของลักซ์ หรือ ลูเมนต่อตารางเมตร






ค่าปริมาณของการส่องสว่าง 1 ฟุต-แคนเดิล จะมีค่าเท่ากับ 10.76 ลักซ์ เครื่องมือที่ใช้ในการวัดค่าปริมาณของการส่องสว่างที่นิยมใช้อยู่ในปัจจุบันมีอยู่ด้วยกัน 2 แบบ คือ ฟุต-แคนเดิลมิเตอร์ (Foot-candlemeter) กับ ลักซ์มิเตอร์ (Luxmeter) ดูในรูป 2.1.4



รูปที่ 2.1.4 แสดงลักษณะของเครื่องวัดปริมาณของการส่องสว่างซึ่งมีฟุต-แคนเดิลมิเตอร์ และ ลักซ์มิเตอร์








ในมาตรฐานทางแสงสว่างแต่ละแห่ง เช่น IES (USA.), IES (BS.) เป็นต้น อาจกำหนดค่าความส่องสว่างที่ต่างกันออกไปสำหรับการใช้งานในพื้นที่อย่างเดียวกัน ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับสภาพการใช้ชีวิต สภาพอากาศเป็นต้น มาตรฐานสากลที่ไม่ขึ้นกับประเทศหนึ่งประเทศใดคือ CIE (International Commission on Illumination) CIE ได้กำหนดค่าความส่องสว่างที่เหมาะสมสำหรับงานแต่ละอย่างดังแสดงในตารางที่ 2.1.1 ดังนี้





CIE กำหนดความส่องสว่างในตารางบนออกเป็นสามค่าโดยใช้ค่ากลางเป็นค่าเฉลี่ย ส่วนอีกสองค่าใช้ในกรณีสภาพแวดล้อมอื่นๆ คือ อาจใช้ค่ามากกว่าค่าเฉลี่ยหรือน้อยกว่าค่าเฉลี่ย ขึ้นอยู่กับสภาพต่างๆดังนี้

- ถ้าการสะท้อนแสงของพื้นผิว หรือคอนทราสต์ต่ำกว่าปกติ ให้ใช้ความส่องสว่างมากขึ้น
- ถ้าความผิดพลาด เนื่องจากการมองอาจทำให้เกิดปัญหาร้ายแรง หรือเสียหายมาก ก็ให้ใช้ค่าความส่องสว่างในตารางมากขึ้น
- ถ้าการมองวัตถุใช้เวลาสั้นมาก ก็ให้ใช้ค่าความส่องสว่างมากขึ้น
- ถ้าบริเวณพื้นที่ที่กำลังพิจารณาไม่มีหน้าต่าง ให้ใช้ค่าความส่องสว่างมากขึ้น
- ถ้าผู้ใช้งานบริเวณที่กำลังพิจารณาเป็นผู้สูงอายุให้ใช้ค่าความส่องสว่างมากขึ้น






2.1.5 ความสว่าง (Luminance)

ความสว่าง หรือ ลูมิแนนซ์ หมายถึง ความส่องสว่างที่สะท้อนออกมาจากวัตถุ หรือเรียกว่า ความสว่าง มีหน่วยเป็น แคนเดลาต่อตารางเมตร ด้วยแสงปริมาณเดียวกันที่กระทบลงมาบนวัตถุที่มีสีต่างกันจะมีปริมาณแสงสะท้อนกลับต่างกัน นั่นคือ ลูมิแนนซ์ที่ต่างกัน เช่นให้แสงปริมาณเดียวกันกระทบกับกระดาษสีขาวและสีดำ จะเห็นว่าแสงสะท้อนที่กระดาษสีขาวมากกว่าสีดำทำให้รู้สึกว่ากระดาษสีขาวสว่างกว่ากระดาษสีดำ



ลูมิแนนซ์มีความสัมพันธ์กับอิลลูมิแนนซ์ตามสมการดังนี้
L = þ x E / 



L = ค่าความสว่าง หรือ ลูมิแนนซ์ หน่วย แคนเดลาต่อตารางเมตร
Þ = สัมประสิทธ์การสะท้อนแสงของวัตถุ
E = ค่าการส่องสว่าง หรือ อิลลูมิแนนซ์ หน่วย ลักซ์




การมองเห็นวัตถุได้ดีหรือไม่นั้นขึ้นอยู่กับลูมิแนนซ์หรือแสงที่มาเข้าตา การมองเห็นวัตถุได้ง่ายนั้นขึ้นอยู่กับปริมาณแสงที่มาเข้าตาซึ่งขึ้นอยู่กับหลายองค์ประกอบ วัตถุที่มีผิวด้านเมื่อกระทบกับแสงสว่างจะมองเห็นได้ดีกว่าวัตถุที่มีผิวมัน เพราะถ้ามีแสงตกกระทบวัตถุที่ผิวมันแสงสะท้อนไปในทิศทางเดียวและไม่เข้าตาทำให้มองไม่เห็นวัตถุ หรือหากเข้าตาก็อาจเกิดแสงบาดตาทำให้มองไม่เห็นวัตถุได้เช่นกัน วัตถุที่มีสีอ่อนกว่าจะเห็นรายละเอียดได้ดีกว่าวัตถุที่มีสีเข้ม




-----------------------------------------------------------------------------

Architectural Lighting Second Edition ; M. David Egan , Victor Olgyay
: McGraw-Hill Higher Education ,2002

Concept in Architectureal Lighting : M. David Egan
; McGraw-Hill Book Company, 1983

Concept and Practice of Architectural Daylighting
; Fuller Moore : Van Nostrand Reinhold Company, NY , 1985


ชำนาญ ห่อเกียรติ : เทคนิคการส่องสว่าง : กรุงเทพมหานคร :
มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์, 2540

Create Date : 24 สิงหาคม 2553 Last Update : 25 สิงหาคม 2553 2:43:17 น. Counter : 22138 Pageviews.		9 comments
Share Tweet