Χρωματικές ιδιότητες του φωτός και οπτική άνεση

Ο σωστός φωτισμός δεν είναι πολυτέλεια αλλά αναγκαιότητα. Αναγκαιότητα κοινωνική και οικονομική, αφού η ευχαρίστηση, η άνεση, η παραγωγικότητα και η ασφάλεια βελτιώνονται σημαντικά με τον επαγγελματικά σχεδιασμένο φωτισμό. Ο σωστός φωτισμός εσωτερικών και εξωτερικών χώρων δεν περιορίζεται στην ‘κατάλληλη’ επιλογή των επιμέρους τεχνολογιών δηλαδή των πηγών φωτός, των φωτιστικών σωμάτων και των συστημάτων ελέγχου αυτών. Επιπλέον, ο σωστός φωτισμός δεν έχει καμμία απολύτως σχέση με ‘δωρεάν’ μεν, ενεργοβόρες και κοστοβόρες δε ‘δήθεν’ μελέτες φωτισμού που απλά υποστηρίζουν πωλήσεις εξοπλισμού και προωθούνται έξυπνα από εταιρίες φωτισμού στην εγχώρια αγορά.

Πέρα από τις προηγούμενες απλές διαπιστώσεις, αξίζει να υπογραμισθεί ότι σε πολλές περιπτώσεις η επιλογή του σωστού φωτισμού δεν βασίζεται σε σαφή και άμεσα μετρήσιμα πρότυπα (τα οποία είναι ανύπαρκτα στην Έλλαδα ως πρωτογενές υλικό εθνικής έρευνας και τεκμηρίωσης) όπως συμβαίνει με τα βέλτιστα επίπεδα φωτισμού επιφάνειας ανά χώρο / δραστηριότητα και τις ιδιότητες της χρωματικής απόδοσης. Οι παραγόντες που ο επαγγελματίας μελετητής φωτισμού λαμβάνει υπόψη του κατά τη διαδικασία σχεδιασμού είναι οι ακόλουθοι:

α. Οι φυσιολογικές απαιτήσεις του ατόμου που καθορίζονται από τα επίπεδα φωτισμού (ή αλλιώς τη στάθμη φωτισμού για συγκεκριμένη δραστηριότητα), την αποφυγή της άμεσης και εξ’ αντανάκλασης θάμβωσης καθώς και την ισορροπημένη κατανομή της λαμπρότητας στο χώρο.

β. Η ψυχολογική διάθεση του ατόμου που επηρεάζεται από τη θερμοκρασία χρώματος και τη χρωματική απόδοση των πηγών φωτός.

γ. Η οικονομική διαχείρηση της απαιτούμενης ενέργειας που καθορίζεται από την επιλογή της σωστής στάθμης φωτισμού, του σωστού είδους φωτισμού καθώς και την επιλογή των κατάλληλων πηγών φωτισμού, φωτιστικών σωμάτων και συστημάτων ελέγχου αυτών.

 Το χρώμα του φωτός και η ψυχολογική διάθεση

Το χρώμα του φωτός, η θερμοκρασία χρώματος, η χρωματική απόδοση και η φασματική κατανομή των πηγών φωτός που επιλέγονται να χρησιμοποιηθούν σε μια μελέτη φωτισμού καθώς και ο συνδυασμός πηγών φωτός με διαφορετικές χρωματικές ιδιότητες, έχουν μια σαφή και άμεση επίδραση τόσο στην οπτική άνεση όσο και στη ψυχολογική διάθεση όσων ζουν και χρησιμοποιούν έναν εσωτερικό χώρο. Το χρώμα του φωτός είναι με άλλα λόγια πρωταρχικός παράγοντας εξασφάλισης της ποιότητας φωτισμού.

Σε πολλές περιπτώσεις η επιλογή χρώματος του φωτός εξαρτάται από το προσωπικό γούστο, τις πολιτιστικές επιρροές, το εσωτερικό σχεδιασμό και την υποκειμενική αντίληψη των πραγμάτων. Άτομα που ζουν σε βορειότερες περιοχές έχουν μια σαφή προτίμηση στο θερμό λευκό χρώμα στο φως, ενώ άτομα σε νοτιότερες προτιμούν ψυχρότερο λευκό φωτισμό. Το θερμό λευκό φως σχετίζεται με τον ελεύθερο χρόνο και τη χαλάρωση, ενώ το ουδέτερο λευκό και το φως της ημέρας (daylight) σχετίζονται με την εργασία και τη συγκέντρωση.

Το χρώμα είναι παράδοξο. Υπάρχει μέσα στο φως που η ανθρώπινη όραση ‘βλέπει’ ως άχρωμο. Οι διάφορες αποχρώσεις των αντικειμένων που βλέπουμε δεν σημαίνει ότι ζούμε σε ένα κόσμο έγχρωμων αντικειμένων αλλά ότι οι επιφάνειες τους ανακλούν ένα ορισμένο τμήμα από το φως που προσπίπτει σε αυτές. Κάθε μια από τις ακτινοβολίες του ορατού φάσματος που φτάνει στο ανθρώπινο μάτι προκαλεί διαφορετικό φωτοερέθισμα που ερμηνεύεται ως χρώμα. Η εντύπωση του χρώματος διαφέρει από άτομο σε άτομο.

Το φως των διαφόρων πηγών φωτός ποικίλει σε ποσοστό κάθε χρωματικής ακτινοβολίας που περιέχει. Αυτό καθορίζεται από την ενεργειακή φασματική κατανομή του. Η ενεργειακή φασματική κατανομή των πηγών φωτός μπορεί να αποδοθεί με μορφή ιστογράμματος, με τον οριζόντιο άξονα των συντεταγμένων να είναι βαθμολογημένος σε μονάδες μήκους κύματος σε νανόμετρα, ενώ ο κατακόρυφος άξονας των τεταγμένων εκφράζει το ποσοστό συμμετοχής κάθε ακτινοβολίας του θεωρούμενου μήκους κύματος.

Η ύλη απορροφά ολικά ή μερικά διάφορα μήκη κύματος της ακτινοβολίας που προσπίπτει πάνω της και ανακλά τα υπόλοιπα. Ο συντελεστής απορρόφησης και ο συντελεστής ανάκλασης ενός υλικού είναι ο ίδιος για όλα τα μήκη κύματος με αποτέλεσμα η ενεργειακή φασματική κατανομή του φωτός, το οποίο μετά την ανάκλαση ‘φτάνει’ στο ανθρώπινο μάτι, να είναι διάφορος της ενεργειακής φασματικής κατανομής του φωτός που φωτίζει το αντικείμενο.

Για να αποδώσει σωστά μια επιφάνεια το χρώμα της πρέπει το φως που θα τη φωτίσει να περιέχει όλα τα μήκη κύματος των ακτινοβολιών σε σωστή αναλογία. Το ηλιακό φως έχει αυτή την ιδιότητα ενώ το τεχνητό φως που προέρχεται από διάφορους λαμπτήρες υστερεί λίγο ή πολύ σε αυτό.

Από τα παραπάνω γίνεται αντιληπτή η σπουδαιότητα της σύνθεσης του φωτός για την απόδοση των διαφόρων χρωμάτων. Πρωταρχικό ρόλο στην πιστότητα απόδοσης των χρωμάτων έχει η ενεργειακή φασματική κατανομή μια πηγής φωτός.

Θερμοκρασία χρώματος

Αν θερμάνουμε ένα κομμάτι σίδερο, φτάνει κάποια στιγμή που αρχίζει να γίνεται κόκκινο. Αν συνεχίσουμε να θερμαίνουμε όλο και περισσότερο το ήδη πυρακτωμένο μέταλλο, παρατηρούμε ότι το χρώμα που εκπέμπει, μεταβάλλεται από κόκκινο σε πορτοκαλί, κίτρινο, λευκό και μπλε. Για να καθορίσουμε το χρώμα του φωτός μίας φωτεινής πηγής, χρησιμοποιούμε τις μονάδες θερμοκρασίας Kelvin. Για παράδειγμα, το κόκκινο που εκπέμπει ένα πυρακτωμένο σίδερο στους 1000 βαθμούς κελσίου, έχει θερμοκρασία χρώματος 1273 βαθμούς Kelvin. Όταν η θερμοκρασία χρώματος είναι 5.500 Kelvin τότε το φως είναι λευκό. Όσο αυξάνεται η θερμοκρασία χρώματος τόσο δυναμώνει η ενέργεια της μπλε ακτινοβολίας. Όσο μειώνεται η θερμοκρασία χρώματος τόσο δυναμώνει η ενέργεια της κόκκινης ακτινοβολίας. Ονομάζουμε το φως ψυχρό όταν η θερμοκρασία χρώματος είναι υψηλή, θερμό όταν είναι χαμηλή. Η μέτρηση της θερμοκρασίας χρώματος των φωτιστικών πηγών γίνεται με όργανα που λέγονται κελβινόμετρα.

Θερμοκρασία χρώματος λοιπόν είναι ο όρος που χρησιμοποιείται για να εκφράσει πόσο ‘θερμό ή ‘ψυχρό’ είναι το φως που εκπέμπεται από κάποια φωτεινή πηγή μετρούμενο σε βαθμούς Kelvin (K)

Χρωματική απόδοση

Η θερμοκρασία χρώματος ορίζει την απόχρωση της πηγής φωτός την οποία αντιλαμβάνονται τα μάτια μας. Έαν χρησιμοποιούνται διαφορετικές πηγές φωτός για το φωτσμό έγχρωμων αντικειμένων, τα χρώματα των αντικειμένων αυτών φαίνονται διαφορετικά παρά την ίδια θερμοκρασία χρώματος των πηγών φωτός. Οι διαφορές αυτές στην ποιότητα απόδοσης των χρωματικών ιδιοτήτων αντικειμένων και επιφανειών απεικονίζονται με το δείκτη χρωματικής απόδοσης Ra.

Δείκτης χρωματικής απόδοσης (CRI – Colour Rendering Index) χρησιμοποιείται για την αξιολόγηση της ικανότητας πιστής απόδοσης των χρωμάτων επιφανειών και αντικειμένων από το φως που εκπέμπει μια πηγή φωτός

Συμβατικά λέμε ότι ο χρωματικός δείκτης 100 αντιπροσωπεύει το φως ημέρας. Η σύγκριση της ικανότητας διάκρισης χρωμάτων κάτω από τεχνητές πήγες φωτισμού και από το φυσικό φως, αποτελεί τη βάση αυτού του μέτρου. Έτσι η καλύτερη φωτεινή πηγή κατά αυτή την έννοια είναι ο λαμπτήρας πυράκτωσης αλογόνου που έχει η άριστη χρωματική απόδοση (CRΙ 100). Οι λαμπτήρες αλογόνου εκπέμπουν περισσότερο στο κοκκινο / κιτρινο τμήμα του ορατού φάσματος και έχουν συνεχόμενο φάσμα όπως και το φως της ημέρας, το οποίο είναι σημαντικός παράγοντας όσο αφορά την ανταπόκριση του ανθρώπινου ματιού στο φως. Οι μόνες άλλες φωτεινές πήγες που ο δείκτης χρωματικής τους απόδοσης κυμαίνεται μεταξύ 90 και 100 είναι ορισμένοι από τους λαμπτήρες φθορισμού.

Φωτιστική άνεση με βάση τη θερμοκρασία χρώματος και τη στάθμη φωτισμού

Για να φωτισθεί σωστά ένας χώρος με για παράδειγμα λαμπτήρες φθορισμού, εκτός από τη ενδεδειγμένη στάθμη φωτισμού η οποία θα πρέπει να επιτευχθεί, είναι απαραίτητο οι πηγές φωτός που θα χρησιμοποιηθούν να έχουν την κατάλληλη απόχρωση του λευκού φωτός ώστε να δημιουργείται ένα ευχάριστο ψυχολογικό αίσθημα στα άτομα που ζουν στο χώρο αυτό. Υπάρχουν περίπου 10 διαφορετικές χρωματικές αποχρώσεις και κάθε απόχρωση είναι κατάλληλη για φωτισμό συσγκεκριμένων χώρων, ώστε αυτοί να είναι κατάλληλα φωτισμένοι ως προς τις ανάγκες που εξυπηρετούν.

Ο Ολλανδός μελετητής A.A.Kruithof μετά από έρευνες καθόρισε το 1941, την επιθυμητή ισορροπία μεταξύ θερμοκρασίας χρώματος και στάθμης φωτισμού για την οποία στα άτομα δημιουργείται ευχάριστο ψυχολογικό αίσθημα πχ. λαμπτήρες με απόχρωση φωτός ημέρας (daylight – 6500 K) δεν πρέπει να χρησιμοποιούνται σε στάθμες φωτισμού κάτω των 500 lux. Η ευφυιής εργασία του (“Tubular Luminescence Lamps for General Illumination,” Philips Technical Review, vol.6, 65-96, 1941) αποτελεί τη βάση της μελέτης των χρωμάτων και της εξάρτησης αυτών από την ένταση του περιβάλλοντος φωτισμού. Πολλές φορές συναντάμε λαμπτήρες με απόχρωση daylight σε στάθμες φωτισμού 200 – 300 lux με αποτέλεσμα οι χώροι αυτοί να έχουν ένα δυσάρεστο ψυχρό και καταθλιπτικό φως. Στο διάγραμμα (φώτο 12) η μη διαγραμμισμένη επιφάνεια δείχνει την περιοχή φωτιστικής άνεσης και στην ουσία καταγράφει την ευφορία του παρατηρητή. Ο κάθετος άξονας καταγράφει την αύξηση της φωτεινότητας ενώ ο οριζόντιος την αύξηση της θερμοκρασίας.

Θεόδωρος Δ Κοντορήγας MBA MSc PLDA SLL

Θ. Κοντορήγας και Συνεργάτες Αρχιτέκτονες Φωτισμού

 

Advertisements

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s