1. Jakie są podstawowe terminy służące do opisu parametrów optycznych źródła światła?
Ogólnie rzecz biorąc, parametry opisujące światło emitowane przez źródło światła obejmują luminancję, strumień świetlny, natężenie światła i natężenie oświetlenia, jak pokazano na poniższym schemacie.
Strumień świetlny to ilość światła emitowanego przez źródło światła w jednostce czasu, mierzona w lumenach (lm). Wartość ta opisuje całkowitą ilość światła emitowanego przez źródło światła; im większy strumień świetlny, tym więcej światła emituje. Jest on wprost proporcjonalny do mocy świetlnej.
Strumień świetlny emitowany przez źródło światła w jednostce kąta bryłowego w danym kierunku definiuje się jako natężenie światła źródła światła w tym kierunku, mierzone w kandelach (cd). Natężenie światła odnosi się do punktowego źródła światła i opisuje, jak jasne jest ono w danym kierunku. Im większe natężenie światła, tym jaśniejsze wydaje się źródło światła, a w tych samych warunkach obiekty oświetlane przez to źródło światła również będą wydawać się jaśniejsze.
Luminancja odnosi się do wielkości fizycznej opisującej natężenie światła emitowanego z powierzchni źródła światła. Gdy ludzkie oko obserwuje źródło światła z jednego kierunku, stosunek natężenia światła w tym kierunku do powierzchni źródła światła "seen" widzianej przez oko jest definiowany jako luminancja na jednostkę powierzchni rzutowanej, tj. natężenie światła na jednostkę powierzchni rzutowanej. Jednostką luminancji jest kandela na metr kwadratowy (cd/m²). Luminancja to percepcja natężenia światła przez człowieka.
Natężenie oświetlenia odnosi się do strumienia świetlnego padającego na jednostkę powierzchni oświetlonej, mierzonego w luksach. Natężenie oświetlenia jest ważnym wskaźnikiem warunków środowiskowych. W księżycową noc natężenie oświetlenia wynosi zazwyczaj 0,02–0,3 luksa; w pochmurny dzień natężenie oświetlenia zewnętrznego wynosi zazwyczaj 50–500 luksów; a w słoneczny dzień natężenie oświetlenia wewnętrznego wynosi zazwyczaj 100–1000 luksów. Natężenie oświetlenia wymagane do czytania wynosi zazwyczaj 50–60 luksów.
2. Czym jest krzywa rozkładu światła? Dlaczego rozkład światła jest konieczny?
Krzywa rozkładu światła to krzywa opisująca przestrzenny rozkład natężenia światła źródła światła lub oprawy oświetleniowej. Rejestruje ona takie informacje, jak strumień świetlny, liczba źródeł światła i moc oprawy. Możemy sobie wyobrazić umieszczenie lampy lub źródła światła w środku kuli w przestrzeni, a następnie pomiar natężenia światła w przekroju przechodzącym przez środek, aby uzyskać krzywą rozkładu światła. Oczywiście, aby lepiej zrozumieć przestrzenny rozkład światła emitowanego przez źródło światła lub lampę, możemy zmierzyć dane dotyczące natężenia światła pod wieloma kątami przestrzennymi.
(Krzywa rozkładu światła odzwierciedla przestrzenny rozkład natężenia światła źródła światła lub lampy.)
Gdy źródło światła emituje światło, promienie świetlne rozchodzą się we wszystkich kierunkach. Aby wykorzystać źródło światła do uzyskania pożądanego oświetlenia, potrzebne są specjalne mechanizmy sterowania światłem, regulujące jego rozkład przestrzenny w celu uzyskania pożądanego efektu. Ta kontrola nazywa się rozkładem światła.
3. Czym widmo diody LED różni się od widma innych opraw oświetleniowych?
Widmo to obraz światła monochromatycznego rozproszonego przez układ rozpraszający (taki jak pryzmat lub siatka dyfrakcyjna) i ułożonego sekwencyjnie według długości fali (lub częstotliwości). Nazywa się je również widmem optycznym. Całe widmo elektromagnetyczne obejmuje fale radiowe, promieniowanie podczerwone, promieniowanie ultrafioletowe i promieniowanie rentgenowskie. Różnią się one długością fali. Największa część widma, widmo widzialne, to część widma elektromagnetycznego widoczna dla ludzkiego oka, z długościami fal od 400 do 760 nanometrów, które stanowią typowe światło widzialne.
Obecnie większość diod LED wykorzystuje niebieski chip LED do wzbudzenia jednego lub kilku luminoforów, co ostatecznie miesza niebieskie światło ze światłem emitowanym przez luminofor, tworząc światło białe. W związku z tym widmo typowej diody LED zazwyczaj ma więcej niż dwa piki, podczas gdy inne zakresy długości fal charakteryzują się stosunkowo niską intensywnością promieniowania.
(Różnice pomiędzy widmami LED i innymi oprawami oświetleniowymi)
4. Czym jest temperatura barwowa? Jakie wrażenia wywołują różne temperatury barwowe?
Temperatura barwowa jest miarą koloru (powierzchni barwnej) źródła światła. Gdy kolor emitowany przez źródło światła jest taki sam, jak kolor emitowany przez ciało czarne o określonej temperaturze, temperatura ciała czarnego w tej temperaturze jest definiowana jako temperatura barwowa źródła światła, wyrażona w kelwinach (K). Ponieważ większość źródeł światła emituje światło powszechnie określane jako światło białe, temperatura powierzchni barwowej lub skorelowana temperatura barwowa źródła światła jest używana do wskazania stopnia, w jakim jego kolor światła jest względnie biały, określając ilościowo wydajność barwową światła źródła światła. Miejsce barw ciała czarnego w układzie współrzędnych barw CIE pokazuje proces zmiany koloru ciała czarnego z czerwonego na pomarańczowo-czerwony, żółty, żółtawo-biały, biały i niebieskawo-biały, jak pokazano na poniższym diagramie.
(Różne temperatury barw wywołują różne odczucia.)
Różne temperatury barwowe źródeł światła przekładają się na różne kolory: wyższe temperatury barwowe dają światło bardziej niebieskawe, powszechnie znane jako chłodne białe światło; niższe temperatury barwowe dają światło bardziej czerwone, powszechnie znane jako ciepłe białe światło. Temperatury barw poniżej 3300 K tworzą stabilną i ciepłą atmosferę; temperatury barwowe między 3000 a 5000 K są uważane za pośrednie i zapewniają uczucie orzeźwienia; temperatury barwowe powyżej 5000 K dają uczucie chłodu. Różne barwy światła pochodzące z różnych źródeł światła tworzą optymalne środowisko.