พื้นฐานของการส องสว าง · h คือ ค...

24
บททีบทที1 พื้นฐานของการสองสวาง พื้นฐานของการสองสวาง 1.1 ความนํา แสงสวาง เปนพลังงานชนิดหนึ่งที่ มีความจําเปนอยางยิ่งในการดําเนินชีวิต เกือบทุก กิจกรรมตองอาศัยแสงสวางทั้งสิ้น หากมนุษยอาศัยไดเฉพาะแสงสวางจากดวงอาทิตย โอกาสในการ ทํากิจกรรมตาง ๆ ที่เปนการสรางสรรคผลงาน ใหกับโลกคงมีอยางจํากัด การ สรางหรือทําใหเกิด แสง สวางและสองไปยังพื้นที่ที่ตองการใชงานเรียกวา การสองสวาง ( illumination) การสองสวาง ที่มี คุณภาพ สามารถ ใชงานไดทั้งกลางวัน กลางคืน และทุก สถานทีจึงเปนศาสตรและศิลปที่นาศึกษา เพื่อใหสามารถปฏิบัติไดอยางยิ่ง การเรียนรูควรเริ่มจากพื้นฐานของการสองสวาง โดย ทําความเขาใจ ศัพทที่เกี่ยวของกับแสงสวาง คุณลักษณะ ความสัมพันธ และการคํานวณคาทางแสงสวางดานตาง ๆ รวมไปถึงหลักในการใหแสงสวางที ่ดี เปนหลักที่ตองคํานึงถึงทุกครั้งของการออกแบบระบบสองสวาง กลาวคือ นอกจากตองทําใหมองเห็นอยางชัดเจนสบายตาแลว ยังตองสรางบรรยากาศใหเหมาะกับงาน มีความสวยงามและนาประทับใจ เปนหลักการที่จะตองเรียนรูในรายละเอียดของ การออกแบบระบบ สองสวางสําหรับกิจกรรมตาง ๆ ที่จะกลาวถึงในลําดับตอไป 1.2 แสงสวาง แสงหรือ แสงสวาง โดยทั่วไปหมายถึง คลื่นแมเหล็กไฟฟา (electromagnetic wave) ในชวงที่สายตามนุษยมองเห็น แตความจริงหมายถึงทุกชวงของ คลื่นแมเหล็กไฟฟา แสงมีคุณสมบัติ พิเศษ ดังที่ ชํานาญ หอเกียรติ (2540, หนา 1-1) กลาววา สามารถสงผานจากวัตถุหนึ่งไปยังวัตถุหนึ่ง โดยไมอาศัยตัวกลาง ซึ่งเรียกวาการแผรังสี ( radiation) เดินทางดวยความเร็ว 3 x 10 8 m/s จากดวง อาทิตยมายังโลกใชเวลา 8.3 วินาที …” คลื่นแมเหล็กไฟฟามีคุณสมบัติพื้นฐาน 3 ประการ คือ ความยาว ความถี่ และความเร็ว โดยความยาวคลื่นและความถี่จะมีผลโดยตรงกับความเร็วในการเคลื่อนที่ ดัง สมการที่ 1.1 ซึ่งตรงกันกับสมการที่ระบุไวในเว็บไซต Wikipedia (2006)

Upload: others

Post on 28-Oct-2019

4 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

Page 1: พื้นฐานของการส องสว าง · h คือ ค าคงที่ของพลังค (planck’s constant = 6.62*10 -34 Js) 3 ตัวอย

บทที่ บทที่ 11

พื้นฐานของการสองสวาง พื้นฐานของการสองสวาง

1.1 ความนํา

แสงสวาง เปนพลังงานชนิดหนึ่งที่ มีความจําเปนอยางยิ่งในการดําเนินชีวิต เกือบทุก

กิจกรรมตองอาศัยแสงสวางทั้งสิ้น หากมนุษยอาศัยไดเฉพาะแสงสวางจากดวงอาทิตย โอกาสในการ

ทํากิจกรรมตาง ๆ ที่เปนการสรางสรรคผลงาน ใหกับโลกคงมีอยางจํากัด การ สรางหรือทําใหเกิด แสง

สวาง และสองไปยังพื้นที่ที่ตองการใชงานเรียกวา การสองสวาง ( illumination) การสองสวาง ที่มี

คุณภาพ สามารถ ใชงานไดทั้งกลางวัน กลางคืน และทุก สถานที่ จึงเปนศาสตรและศิลปที่นาศึกษา

เพื่อใหสามารถปฏิบัติไดอยางยิ่ง การเรียนรูควรเร่ิมจากพื้นฐานของการสองสวาง โดย ทําความเขาใจ

ศัพทที่เกี่ยวของกับแสงสวาง คุณลักษณะ ความสัมพันธ และการคํานวณคาทางแสงสวางดานตาง ๆ

รวมไปถึงหลกัในการใหแสงสวางทีด่ี เปนหลักที่ตองคํานึงถึงทุกคร้ังของการออกแบบระบบสองสวาง

กลาวคือ นอกจากตองทําใหมองเห็นอยางชัดเจนสบายตาแลว ยังตองสรางบรรยากาศใหเหมาะกับงาน

มีความสวยงามและนาประทับใจ เปนหลักการที่จะตองเรียนรูในรายละเอียดของ การออกแบบระบบ

สองสวางสําหรับกิจกรรมตาง ๆ ที่จะกลาวถึงในลําดับตอไป

1.2 แสงสวาง

แสงหรือ แสงสวาง โดยทั่วไปหมายถึง คลื่นแมเหล็กไฟฟา (electromagnetic wave)

ในชวงที่สายตามนุษยมองเห็น แตความจริงหมายถึงทุกชวงของ คลื่นแมเหล็กไฟฟา แสงมีคุณสมบัติ

พิเศษ ดังที่ ชํานาญ หอเกียรติ (2540, หนา 1-1) กลาววา “สามารถสงผานจากวัตถุหน่ึงไปยังวัตถุหน่ึง

โดยไมอาศัยตัวกลาง ซึ่งเรียกวาการแผรังสี ( radiation) เดินทางดวยความเร็ว 3 x 108 m/s จากดวง

อาทิตยมายังโลกใชเวลา 8.3 วินาที…” คลื่นแมเหล็กไฟฟามีคุณสมบัติพื้นฐาน 3 ประการ คอื ความยาว

ความถี่ และความเร็ว โดยความยาวคลื่นและความถี่จะมีผลโดยตรงกับความเร็วในการเคลื่อนที่ ดัง

สมการที่ 1.1 ซึ่งตรงกันกับสมการที่ระบุไวในเว็บไซต Wikipedia (2006)

Page 2: พื้นฐานของการส องสว าง · h คือ ค าคงที่ของพลังค (planck’s constant = 6.62*10 -34 Js) 3 ตัวอย

2

c = f λ (1.1)

เมื่อ c คือ ความเร็วคลื่นแมเหล็กไฟฟา (m/s)

f คือ ความถี่คลื่นแมเหล็กไฟฟา (Hz)

λ คือ ความยาวคลื่น แมเหล็กไฟฟา (m)

ตัวอยางท่ี 1.1 ใหหาความถี่หรือความยาวคลื่น ของคลื่นตอไปน้ี

ก. แสงสีเหลืองมีความยาวคลื่น 550 nm

ข. ระบบไฟฟากําลัง มีความถี่ 50 Hz

วิธีทํา ก. แสงสีเหลือง : จาก c = f λ

f = c/λ

= (3x108 m/s)/(550x10-9 m)

= 165 Hz

ข. ระบบไฟฟากําลัง : c = f λ

λ = c/f

= (3x108 m/s)/(50 Hz)

= 6x106 m

= 6,000x103 m หรือ 6,000 km

บางทฤษฎีกลาววาแสงเปนอนุภาคเรียกวาโฟตอน (photon) และมีพลังงานโฟตอน

(photon energy) สอดคลองที่กลาวไวโดย ประสิทธิ์ พิทยพัฒน (2543, หนา 2) ดังน้ี

E = h f (1.2)

E คือ พลังงานโฟตอน (J)

f คือ ความถี่คลื่นแสง (Hz)

h คือ คาคงที่ของพลังค (planck’s constant = 6.62*10 -34 Js)

Page 3: พื้นฐานของการส องสว าง · h คือ ค าคงที่ของพลังค (planck’s constant = 6.62*10 -34 Js) 3 ตัวอย

3

ตัวอยางท่ี 1.2 อิเล็กตรอนของไอปรอท ปลอยโฟตอนที่มีพลังงาน 4.89 eV ใหคํานวณหาความยาว

คลื่น ถา 1 eV เทากับ 1.603x10-19 J

วิธีทํา จาก E = h f

f = E/h

E = (4.89) (1.603 x 10-19J)

= 7.8367 x 10-19J

f = 7.8367 x 10-19J/)/(6.62*10 -34 Js)

= 1.18 x 1015 Hz

λ = c/f

= (3x108 m/s)/(1.18 x 1015 Hz)

= 2.53 x 10-7m

= 253 x 10-9m = 253 nm (ประสิทธิ์ พิทยพัฒน, 2543, หนา 4)

จากตัวอยางที่ 1.2 คลื่น 253 nm เปนรังสีอัลตราไวโอเลต็ (ultraviolet) เชนทีไ่ดจากหลอด

UV (คลายหลอดฟลอูอเรสเซนตแตมกีระเปาะแกวใส) จะมีความยาวคลื่นระหวาง 100 - 280 nm ใช

สําหรับงานฆาเชื้อ เชนในกระบวนการผลิตนํ้าด่ืม เปนตน

1.3 ชนิดของคล่ืนแมเหล็กไฟฟา

คลื่นแมเหล็กไฟฟาถูกจัดแบงออกตามความยาวคลื่น ดังที่กลาวโดย ประสิทธิ์ พิทยพัฒน

(2543, หนา 4) วาสามารถแบงได เปน 3 กลุม คือ คลื่นยาว คลื่นแสง และคลื่นสั้น คลื่นที่มีความยาว

ใกลเคียงกันจะถูกจัดกลุมไวดวยกัน ดังน้ี

1.3.1 คลื่นยาว

คลืน่ยาว (long-wave radiation) เปนกลุมที่มีความยาวคลื่นมากที่สุดใน 3 กลุม ถา

พิจารณาจากแถบสเปกตรัม ( spectrum) ดังภาพที่ 1.1 กลุมน้ีจะอยูดานลาง คุณสมบัติของคลื่นกลุมน้ี

ประสิทธิ์ พิทยพัฒน (2543, หนา 2) ไดกลาวไววา “คลื่นของระบบไฟฟากําลัง 6,000 x 10 3 m

คลื่นวิทยุชนิดคลื่นยาว (long-wave radio transmission) มีความยาวมากกวา 2,000 m ใชสื่อสารในเรือ

Page 4: พื้นฐานของการส องสว าง · h คือ ค าคงที่ของพลังค (planck’s constant = 6.62*10 -34 Js) 3 ตัวอย

4

ดํานํ้า คลื่นวิทยุ AM และ FM คลื่น TV และคลืน่เรดารที่มีความยาวนอยกวา 1 m ... คลื่นความรอน

อินฟราเรดจากการเผาถานหิน มีความยาวคลื่นไมเกิน 1000 mm”

1.3.2 คลื่นแสง

คลืน่แสง (visible light) คือคลื่นแมเหล็กไฟฟา ที่ตามนุษยมองเห็นได มีความยาว

คลืน่อยูในชวงนาโนเมตร ( nanometer, nm) อยูคอนมาดานบนของ แถบสเปกตรัมดังภาพที่ 1.1

ประสิทธิ์ พิทยพัฒน (2543, หนา 2) ไดกลาวถึงคลืน่แสงวา “มีความยาวคลื่นอยูในชวง 380 - 780 nm”

คลืน่แสงจะมีแสงสทีี่แตกตางกันตามความยาวคลื่น ดังที่ ชํานาญ หอเกียรติ (2540, หนา 1-2) กลาวไว

วา “แสงสีมวงมีความยาวคลื่นประมาณ 380 nm แสงสีนํ้าเงินประมาณ 460 nm แสงสีเขียวประมาณ

500 nm แสงสีเหลืองประมาณ 550 nm แสงสีแดงประมาณ 650 nm และ แสงสีแดงเลือดหมูประมาณ

760 nm”

ภาพท่ี 1.1 สเปกตรัมของคลื่นแมเหล็กไฟฟา

ท่ีมา : Wikipedia, 2006

Page 5: พื้นฐานของการส องสว าง · h คือ ค าคงที่ของพลังค (planck’s constant = 6.62*10 -34 Js) 3 ตัวอย

5

คลื่นแสงที่ไวตอสายตามนุษยมากที่สุดคือยาน 555 nm เปนแสงสีเหลือง สวนแสงอาทิตย

แสงจากหลอดเผาไส (incandescent lamp) จะใหแสงสขีาว ( white light) เปนแสงที่รวมไปดวยแสงทุก

ความยาวคลื่นชนิดที่เรามองเห็น เนื่องจากแสงมีคุณสมบัติในการหักเหที่ตางกัน จึงสามารถแยกแสง

ออกมาไดโดยอาศัยผลึกแกวปริซึม (prism) จะไดแสงสีคลายรุงกินนํ้าดังภาพที่ 1.2

ภาพท่ี 1.2 การแยกแสงขาวโดยผลกึแกวปริซมึ

ท่ีมา : Hyper Physics, 2005

1.3.3 คลื่นส้ัน

คลื่นสั้น (short-wave radiation) เปนคลื่นที่มีความยาวคลื่นสั้นที่สุดใน 3 กลุม อยู

บนสุดของแถบสเปกตรัม มีความยาวคลื่นต้ังแต 100 nm เรา เรียก คลืน่ในยานน้ี วารังสี ( ray) เร่ิม

จากอัลทราไวโอเลต็ (ultraviolet, UV) ที่แผมายังโลกและสามารถทําอันตรายตอผวิหนังและดวงตา ของ

คนได และเปนความโชคดีที่รังสีอ่ืน ๆ ที่มีความถี่สูงกวา เชน เอกซ (x-ray) แกมมา (gamma ray)

คอสมิค (cosmic ray) ถกูโอโซนในชัน้บรรยากาศของโลกดูดกลนืไว ดังที่ ชํานาญ หอเกียรติ (2540,

หนา 1-2) กลาววา คลื่นที่สามารถแผรังสลีงมายังพื้นโลกจะอยูในชวง 290-1,400 nm สวนคลื่นที่มีความ

ยาวมากกวา 1,400 nm จะถกูดูดซบัไวในชัน้บรรยากาศดวยละอองไอนํ้าและคารบอนไดออกไซด

ชํานาญ หอเกียรติ (2540, หนา 1-3) ยังกลาวถึง รังสีอัลตราไวโอเล็ตเพิ่มเติมอีกวา มี 3 ชนิด

ตามการจัดแบงของ CIE (International Commission on Illumination) คือ

UV-A 315 - 400 nm : ทําใหผิวหนังมีสีเขมขึ้น ที่เรียกวาซันแทน (sun-tan)

UV-B 280 - 315 nm : ทาํใหผวิหนังไหมแดง

UV-C 100 - 280 nm : ทําใหผิวหนังไหมเกรียม เชนที่ไดจากหลอด UV ที่ 253.7 nm

สําหรับฆาเชื้อโรค เชน นํ้าสําหรับอุปโภค-บริโภค หลอดฆาเชื้อในหองผาตัด เปนตน

Page 6: พื้นฐานของการส องสว าง · h คือ ค าคงที่ของพลังค (planck’s constant = 6.62*10 -34 Js) 3 ตัวอย

6

1.4 ตาและการมองเหน็

เซลลในการมองเห็นของตามีเซลลร็อด ( rods) และเซลลโคน ( cones) เซลลร็อดจะไวตอ

แสงมากแมมีความสองสวางตํ่า ดังที่ ศุลี บรรจงจิต ( 2538, หนา 17) กลาววา “เซลลร็อดสามารถรับรู

แสงแมเพียงเล็กนอย ได เชน แสงดาว แตจะไมสามารถแยกแยะสสีนัได ” และ ชํานาญ หอเกียรติ

(2540, หนา 1-4) กลาวทาํนองเดียวกนั วา “แมในที่มืดก็สามารถจะมองเห็นไดดีโดยเฉพาะ แสงที่ความ

ยาวคลืน่ 507 nm คือแสงสีนํ้าเงินและเขียว ดังน้ัน ปายทางหนีไฟจึงมักทําดวยสีเขียว ” สวนเซลลโคน

จะสามารถแยกแยะสีสันไดเมื่อแสงมีความสองสวางสูง เชนตอนกลางวัน โดยเฉพาะตอความยาวคลื่น

แสงที่ 555 nm หรือคลื่นแสงสีเหลือง นอกจากน้ันการมองเห็นของตายังเกดิจากปจจัยอ่ืน ๆ อีก ดังน้ี

1.4.1 การปรับตวัของสายตา

ชํานาญ หอเกียรติ ( 2540, หนา 1-4) กลาวไวในเร่ืองน้ีวา “จากที่สวางไปยังที่มืด

จะตองใชเวลาปรับตัวประมาณ 30 นาที เชนเวลาเขาไปในโรงภาพยนตร เปนตน แตจากที่มืดไปยังที่

สวาง สายตาใชเวลาปรับตัวนอยมาก” ดังน้ันพื้นที่ทํางานไมควรใหแสงวางมีความเขมแตกตางกันมาก

เพื่อใหตาปรับตัวไดเร็ว โดยทัว่ไปจึงมีการกาํหนดคาความสม่ําเสมอของแสงในอัตราไมเกิน 3 : 1

นอกจากน้ัน ประสิทธิ์ พิทยพัฒน (2543 , หนา 34) และ ศุลี บรรจงจิตร (2538, หนา20)

ยังกลาว ถึงประเด็นสําคัญเกี่ยวกับความสามารถในการมองเห็นของตามนุษย ไวสอดคลองกัน วา

ขึ้นอยูกับปจจัย 4 อยางคือ ขนาดของวัตถุ ความสองสวาง ความแตกตางของความสองสวาง และ

ระยะเวลาในการมอง ซึ่งมีรายละเอียดดังน้ี

1.4.2 ขนาดของวัตถุ

ขนาดของวัตถุ (object size) คือ ขนาดที่ตามองเห็น ( visual size) เปนขนาดที่

ขึ้นอยูกับระยะทางในการมอง ตองอยูในระยะที่ขนาดของวัตถุโตพอที่ตาจะมองเห็นไดดี

1.4.3 ความสวาง

ความสวาง (luminance) ที่ตกกระทบวัตถุมีคาพอเหมาะ ตามมาตรฐานของสมาคม

ดานแสงสวาง เชน CIE หรือ IES (Illumination Engineering Society) เปนตน แนะนํา

Page 7: พื้นฐานของการส องสว าง · h คือ ค าคงที่ของพลังค (planck’s constant = 6.62*10 -34 Js) 3 ตัวอย

7

1.4.4 ความแตกตางของความสวาง

ความแตกตางของความสองสวาง (contrast) ของพื้นผิวงานกับฉากหลังที่มีความ

แตกตางกันมากจะทํามองเห็นไดชัดมากกวาพื้นผิวงานกับฉากหลังที่มีความแตกตางกันนอย (กลมกลืน)

ดังสมการ 1.3

C = (1.3)

C คือ ความแตกตางของความสวาง (contrast)

L0 คือ ความสวางของวัตถุงาน (object luminance)

Lb คือ ความสวางของฉากหลัง (background luminance)

1.4.5 ระยะเวลาในการมอง

ระยะเวลาในการ มองเห็นไดของ ดวงตา จะ ขึ้นกับความสวาง (ความสองสวาง)

ถาสวางมากตาจะมองเห็นไดเร็ว แตถาสวางนอยดวงตาจะใชเวลาปรับตัวมากขึ้นเพื่อที่จะมองเห็น ดัง

ภาพที่ 1.3 เปนระยะเวลาในการปรับตัวของเซลลทั้งสองชนิด (ชวง A และ B) ในดวงตาตามระดับของ

ความสวาง ดังนั้นการใหความสวางที่พอเพียงจึงมีความจําเปน โดยเฉพาะอยางยิ่งสําหรับ เคร่ืองจักรที่

เคลื่อนไหว การแขงขันกีฬาชนิดตาง ๆ เชน เทนนิส บาสเกตบอล เปนตน

ภาพท่ี 1.3 ระยะเวลาในการมองกับระดับความสองสวางตอการมองเห็น

ท่ีมา : ประสิทธิ์ พิทยพัฒน, 2543, หนา 35

A – เวลาการปรับสภาพของ cone

B – เวลาการปรับสภาพของ rod

Lo - Lb

Lb

Page 8: พื้นฐานของการส องสว าง · h คือ ค าคงที่ของพลังค (planck’s constant = 6.62*10 -34 Js) 3 ตัวอย

8

1.4.6 ความไวของตาตอคลื่น

ตาของมนุษยจะมีความไว ตอคลื่น (spectral eye sensibility, V(λ)) แตละความถี่

หรือความยาวคลื่น แตกตางกนั คาความไวของตามีคาสูงสุดเทากับ 1 ตอคลื่น 555 nm สวนที่ความยาว

คลื่นอ่ืน ๆ จะมีคา ความไวตํ่าลงทั้งทางดานความยาวคลื่นตํ่าและสูงกวา ดังภาพที่ 1.4 ซึ่งแสดงไวใน

เว็บไซต Electro Optical Industries (2006) โดยกราฟ SCOTOPIC เปนความไวของ เซลลร็อดตอแสง

ในตอนกลางคนื สวนกราฟ PHOTOPIC เปนความไวของเซลลโคนตอแสงในตอนกลางวัน

ภาพท่ี 1.4 คาความไวของตามนุษยที่มีตอคลื่นแสงจําแนกตามความยาวคลื่น

ท่ีมา : Electro Optical Industries, 2006

1.4.6.1 พลังงานแสง (light-watt) คือพลังงาน 1 W ที่แผออกมาจากคลื่น 555

nm สวนคลื่นอ่ืน ๆ จะมีพลังงานแสง ลดลงตามคาความไวของตา เชน คลื่น 500 nm 1 W มีความไว

0.32 จะกระจายพลังงานแสงออกมา 1 x 0.32 W คลื่น 500 nm 2 W ที่ความไว 0. 32 จะกระจาย

พลังงานแสงออกมา 2 x 0.32 W เปนตน พลังงานแสงเขียนเปนสูตรคาํนวณได ดังน้ี

light-watt = Pλ V(λ) (W) (1.4)

V(λ) คือ ประสิทธิผลของแสง ( spectral luminous efficacy)

หรือคาความไวของตามนุษย (spectral eye sensibility)

Pλ คือ พลังงานแสงของคลื่นใด ๆ ที่แผออกมา (radiant power)

Page 9: พื้นฐานของการส องสว าง · h คือ ค าคงที่ของพลังค (planck’s constant = 6.62*10 -34 Js) 3 ตัวอย

9

1.4.6.2 ความไวของตากับฟลักซสองสวาง พลังงานของคลื่นที่แผกระจาย

ออกมาและตามนุษยมองเห็นได เราเรียกวาฟลักซสองสวาง (luminous flux) มหีนวยเปนลเูมน ( lumen)

ตัวอยางเชน คลื่น 555 nm (มีคาความไวเทากับ 1) ขนาด 1 W จะแผกระจายฟลักซ สองสวางออกมา

683 lumen สวนคลื่นความยาวอ่ืน ๆ จะขึ้นอยูกับพลังงานแสงและคาความไวของตาตอคลื่น ดังสมการ

Φ(λ) = 683 Pλ V(λ) ( lumen, lm) ( 1.5)

คาความไวของตาตอคลื่นอาจเรียกสั้น ๆ วา คาความไว ดังไดกลาวแลววา คาความไวเปน

ความสามารถในการตอบสนองของตาตอแสงที่ความยาวคลื่นตาง ๆ สําหรับการคํานวณคาฟลักซ

สองสวางสามารถใชคาความไวจากตารางที่ 1.1 ซึ่งประกอบดวยคาความไวของคลื่นแสง ต้ังแต 380 -

770 nm

ตัวอยางท่ี 1.3 ใหคํานวณหาปริมาณฟลักซ สองสวางของแสงเลเซอร ( laser pointer) ใน 2 กรณี

ดังน้ี (Hyper Physics, 2005)

ก. พลังงานแสง 5 mW ความยาว 680 nm

ข. พลังงานแสง 5 mW ความยาว 630 nm

วิธีทํา จากสมการที่ 1.5 Φ(λ) = 683 Pλ V(λ) (lm)

ก. จากตารางที่ 1.1 ที่ความยาวคลื่น 680 nm มีคาความไว 0.017

ฟลักซสองสวาง Φ(λ) = 683 x 0.005 x 0.017

= 0.058 lm

ข. จากตารางที่ 1.1 ที่ความยาวคลื่น 630 nm มีคาความไว 0.265

ฟลักซสองสวาง Φ(λ) = 683 x 0.005 x 0.265

= 0.905 lm

Page 10: พื้นฐานของการส องสว าง · h คือ ค าคงที่ของพลังค (planck’s constant = 6.62*10 -34 Js) 3 ตัวอย

10

ตารางท่ี 1.1 คาความไวของตาตอคลื่นแสงจําแนกตามความยาวคลื่น

ความยาวลื่น

(nm)

ความไว ความยาวลื่น

(nm)

ความไว

380

390

400

410

420

430

440

450

460

470

480

490

500

510

520

530

540

550

555

560

570

0.00004

0.00012

0.0004

0.0012

0.0040

0.0116

0.023

0.038

0.060

0.091

0.139

0.208

0.323

0.503

0.710

0.862

0.954

0.995

1.000

0.995

0.952

580

590

600

610

620

630

640

650

660

670

680

690

700

710

720

730

740

750

760

770

780

0.870

0.757

0.631

0.503

0.381

0.265

0.175

0.107

0.061

0.032

0.017

0.0082

0.0041

0.0021

0.00105

0.00052

0.00025

0.00012

0.00006

0.00003

0.00001

ท่ีมา : ประสิทธิ ์ พิทยพัฒน, 2543, หนา 43

Page 11: พื้นฐานของการส องสว าง · h คือ ค าคงที่ของพลังค (planck’s constant = 6.62*10 -34 Js) 3 ตัวอย

11

)(683780

380λ

λλVP∑

=

1.4.6.3 ฟลักซสองสวางจากคล่ืนที่มีหลายความถี่ หมายถึงผลรวมของ

ฟลักซสองสวางทั้งหมดที่ไดจากแสงที่ มีหลายความถี่หรือหลาย ความยาว คลื่น ผสมกันอยู สามารถ

คํานวณหาคาได ดังสมการ 1.6

(lm) (1.6)

ตัวอยางท่ี 1.4 หลอดแสงจันทรมีสเปกตรัมในชวงความยาวคลื่นแสงที่มองเห็นได อยู 4 เสนคือ

404.7 nm 435.8 nm 546.1 nm และ 578.0 nm โดยม ีความหนาแนนขอ งพลังงาน 1.0, 0.8, 0.1 และ

0.2 mW/cm2 ตามลําดับ ถาพลังงานที่แผออกมาเปนของแสงสวนที่มองเห็น มีคา 30% ของพลังงาน จาก

แสงทั้งหมด ใหคํานวณหาฟลักซสองสวางและประสิทธิผลการสองสวางของหลอด (ประสิทธิ์

พิทยพัฒน, 2543, หนา 45)

วิธีทํา บันทึกคา λ และ Pλ ที่โจทยใหมาลงในตาราง กาํหนดคา V(λ) จากตาราง 1.1 และ

คํานวณคา Σ Pλ V(λ) บันทึกลงในตารางเชนกัน ดังน้ี

ความยาวคลื่น λ

(nm)

ความหนาแนนพลงังานแสง Pλ

(mW/cm2)

ความไว

V(λ)

ประสิทธิผลของพลังงานแสง

Pλ V(λ)

(mW/cm2)

404.7

435.8

546.1

579.0

1.0

0.8

0.1

0.2

0.0008

0.018

0.979

0.886

0.0008

0.144

0.0979

0.1772

Σ Pλ = 2.1 Σ Pλ V(λ) = 0.2903

จากสมการ 1.6 (lm)

จากตาราง Σ Pλ V(λ) = 0.2903 Light-mW/cm2

แทนคาในสมการ 1.6 Φ = 683 x 0.2903 x 10 -3 lm/cm2

)(VP683 λΦ780

380λλ∑

==

Page 12: พื้นฐานของการส องสว าง · h คือ ค าคงที่ของพลังค (planck’s constant = 6.62*10 -34 Js) 3 ตัวอย

12

= 0.198 lm/cm2

= 0.198/10-4 lm/m2

= 1,980 lm/m2

ผลลัพธของการคํานวณมีหนวย lm/m2 ซึ่งเปนคาฟลักซสองสวางตอพื้นที่ เรียกคุณสมบัติ

นี้วา ความสองสวาง (illuminance) มีหนวย lumen/m2 หรือ lux, lx เปนคาพลังงานแสงทีจ่ะกาํหนดให

พอเพียงตอการปฏิบัติงานชนิดตาง ๆ ตัวอยางเชน ความสองสวางสําหรับการเขียน การพิมพ และการ

อาน ตามมาตรฐาน GD003:2003 ของสมาคมไฟฟาแสงสวางแหงประเทศไทย (2550) กําหนดไวที่

ระดับ 500 lux เปนตน

จากโจทยถาพลังงานของแสงที่มองเห็นนั้น มีคา 30 % ของแสงทั้งหมด ดังนั้นพลังงานที่

แผออกมาทั้งหมด 100 % จึงมีคาดังน้ี

= 2.1 mW/cm2/0.3

= 7.0 x 10 -3 W/cm2

= 7.0 mW/cm2

โจทยใหหาคา ประสิทธิผลการสองสวางของหลอด ( luminous efficacy) ซึ่งหมายถึงคา

ฟลักซสองสวางที่กระจายออกมาจากแหลงกําเนิดตอพลังงานแสง 1 วัตต จากตัวอยางเมื่อพิจารณา

หนวย lm/cm2 และ W/cm2 เมื่อเขาอัตราสวนและตัดหนวยพื้นที่ออก จะไดหนวยฟลักซ สองสวางตอ

กําลังที่แผกระจายออกมา ดังน้ี

= (0.198 lm/cm2)/(7.0 x 10 -3W/cm2)

= 28 lm/W

ตัวอยางประสิทธิผลการสองสวางของหลอดชนิดตาง ๆ เชน หลอด ไฟหลอดแรก ของ

เอดิสนั มีประสิทธิผลเพียง 1.4 lm/W หลอดเผาไส ( incandescent lamp) ที่พัฒนามาจากหลอดของ

เอดิสนั มีประสิทธิผลประมาณ 10 - 18 lm/W หลอดฮาโลเจน ( halogen lamp) อยูในตระกูลเดียวกับ

หลอดเผาไสมีประสิทธิผลประมาณ 40 lm/W หลอดแสงจันทร (mercury lamp) ที่ใชเปนไฟสองสวาง

บนทองถนน มีประสิทธิผลประมาณ 40 - 60 lm/W เปนตน

Page 13: พื้นฐานของการส องสว าง · h คือ ค าคงที่ของพลังค (planck’s constant = 6.62*10 -34 Js) 3 ตัวอย

13

1.5 คาคุณสมบัติพ้ืนฐานของแสง

การเรียนรูนิยามคาพลังงานแสงสวางในรูปแบบตาง ๆ รวมทั้งองคประกอบทางแสงอ่ืน ๆ

ที่เกี่ยวของ ในบางคุณสมบัติไดกลาวมาแลวขางตน เชน ฟลักซสองสวาง ความสองสวาง เปนตน ใน

ที่น้ีจะกลาวรวบรวมไวอีกคร้ัง เพื่อประโยชนในการนําไปใชคํานวณในขั้นตอนของ การออกแบบ

ระบบสองสวางในบทตอ ๆ ไป

1.5.1 ฟลักซสองสวาง

ฟลักซสองสวาง ( luminous flux, Φ) คือพลังงานแสงสวางที่กระจายออกจาก

แหลงกาํเนิด มหีนวยเปน lumen, lm โดยที่ปริมาณ 1 lumen คือฟลักซสองสวางบนพื้นที่ 1 m2 ของวัตถุ

ทรงกลมที่รัศมี 1 m โดยมีแหลงกําเนิดแสงที่มีความเขมการสองสวาง 1 cd (candela) อยูที่ศูนยกลาง

ของทรงกลมนั้น

ที่รัศมี 1 m จะมีพื้นที่ผิวของทรงกลมเทากับ 4π m2 หรือ 12.57 m2 จึงทําใหมีฟลักซสอง

สวางตกกระทบพื้นผิวของทรงกลมทั้งหมด 12.57 lumen จึงสรุปไดวา

1 cd = 12.57 lm (1.7)

ภาพท่ี 1.5 ความเขมการสองสวาง ฟลักซสองสวาง และ ความสองสวาง

ท่ีมา : ชาญศักด์ิ อภัยนิพัฒน, 2550, หนา 8

Page 14: พื้นฐานของการส องสว าง · h คือ ค าคงที่ของพลังค (planck’s constant = 6.62*10 -34 Js) 3 ตัวอย

14

1.5.2 ความสองสวาง

ความสองสวาง ( illuminance, E) คือปริมาณฟลักซสองสวางตอหนวยพื้นที่ที่ตก

กระทบ ดังสมการที่ 1.8

E = (lux, lx) (1.8)

เมื่อ E คือ ความสองสวาง

Φ คือ ฟลักซสองสวาง (lm)

A คือ พื้นที่ของการใหแสง (m2)

หนวยของความสองสวางที่ใชในการคํานวณระบบสองสวาง สําหรับหนวยของพื้นที่เปน

เมตร หรือ ฟุต มีอยู 2 ระบบคือ

หนวย lux, lx : 1 lx = 1 lm/m2

หนวย footcandle, fc : 1 fc = 1 lm/ft2

1 fc = 10.76 lux (1.9)

ความสองสวาง เปนคุณสมบัติที่ตองกําหนดใหพอเพียงตอการปฏิบัติงาน ชนิดตาง ๆ

สมาคมดานแสงสวาง IES และ CIE ตางไดกําหนดคามาตรฐานของสมาคม ดังตารางภาคผนวก ก.1

1.5.3 มุมตัน

มุมตัน ( solid angle, ω) คืออัตราสวนระหวางพื้นที่ผิวสวนใดสวนหน่ึงหรือ

ทั้งหมดของทรงกลม ตอรัศมีกําลังสองของทรงกลมนั้น คาองคประกอบของมุมตัน ดังภาพที่ 1.6

ภาพท่ี 1.6 มุมตัน

พื้นท่ี A

รัศม ีr

แหลงกําเนิดแสง

Φ

A

Page 15: พื้นฐานของการส องสว าง · h คือ ค าคงที่ของพลังค (planck’s constant = 6.62*10 -34 Js) 3 ตัวอย

15

จากนิยาม จะไดสมการของมุมตัน ดังน้ี

ω = A/r2 (steradian, sr) (1.10)

และ มุมตันของรูปทรงกลม

ω = 4π (sr) (1.11)

1.5.4 ความเขมการสองสวาง

ความเขมการสองสวาง ( luminous intensity, I) คือ ความหนาแนนของฟลักซ สอง

สวางในทิศทางหน่ึง ๆ หรือปริมาณฟลักซสองสวางตอหน่ึงหนวยมุมตัน

จากนิยาม จะได

I = dΦ/dω

∫dΦ = I∫dω

จะไดฟลักซแสงสวาง

Φ = I ω (lm, cd-sr) (1.12)

และคาความเขมการสองสวาง

I = Φ/ω (lm/sr, cd) (1.13)

แสงที่ความยาวคลื่น 555 nm ขนาด 1 W จะกระจายฟลักซสองสวางออกมาทั้งหมด 683 lm

ถามีพลังงานเพียง 1/683 W จะกระจายฟลักซ สองสวางออกมา 683/683 = 1 lm สวนพลังงานแสง

1 candela คือพลังานแสงที่กระจายฟลักซสองสวางออกมา 1 lm ในทุก ๆ 1 sr มุมตันของทรงกลม

ดังน้ันจึงมีฟลักซสองสวางที่กระจายออกมาทั้งสิ้น 12.57 lm นั่นคือคาพลังงานแสง 1 candela

1.5.5 ความสวาง

ความสวาง ( luminance, luminous sterance, L) หมายถึงแสงที่แผกระจายไปยัง

พื้นผิวเปาหมายในทิศทางหน่ึง หรือกลาวไดอีกวา คือคาความเขมการสองสวางที่ตกกระทบพื้นผิว

เปาหมายหนึ่ง ๆ (Hyper Physics, 2005)

Page 16: พื้นฐานของการส องสว าง · h คือ ค าคงที่ของพลังค (planck’s constant = 6.62*10 -34 Js) 3 ตัวอย

16

จากนิยาม เขียนเปนสมการ ดังน้ี

L = I/A (cd/m2) (1.14)

จากสมการ 1.11 I = Φ/ω

จะได L = Φ/Aω (lm/m2-sr) (1.15)

ชํานาญ หอเกียรติ ( 2540, หนา 1-8) ไดกลาวถึงความหมายของความสวาง ไวเชนกันวา

หมายถึง “ความสองสวางที่สะทอนออกจากวัตถุ” ดังสมการที่ 1.16

L = ρE/π (cd/m2 ) (1.16)

E คือ ความสองสวางที่พื้นผิววัตถุ (lux)

ρ คือ สัมประสิทธิ์การสะทอนแสงของวัตถุ

เขียนสมการของสัมประสิทธิ์การสะทอนแสงของวัตถุ ไดดังสมการ 1.17

ρ = แสงทีส่ะทอนออก/แสงที่ตกกระทบ (1.17)

คาสัมประสิทธิ์การสะทอนแสงของวัตถุ สามารถทําการวัดไดดังภาพที่ 1.7

ภาพท่ี 1.7 การวัดสัมประสิทธิ์การสะทอนแสง

ท่ีมา : ชํานาญ หอเกียรติ, 2540, หนา 1-8

การวัดแสงที่ตกกระทบ การวัดแสงสะทอน

≅ 6 inch

Luxmeter or

Footcandlemeter

Page 17: พื้นฐานของการส องสว าง · h คือ ค าคงที่ของพลังค (planck’s constant = 6.62*10 -34 Js) 3 ตัวอย

17

ตัวอยางท่ี 1.5 แสงตกระทบหนังสือดวยคาความสองสวาง 500 lx กระดาษมีสัมประสิทธิ์การ

สะทอนแสง 70% จะมีคาความสวางบนหนาหนังสือเทาใด

วิธีทํา

จาก L = ρE/π (cd/m2)

= (0.7) (500)/π

= 111.41 cd/m2

1.5.6 อุณหภูมิสี

อุณหภูมิสี (color temperature) เปนคาอุณหภูมิสมมุติที่บอกสีของแสง มีหนวย

เปน เคลวิน (kelvin, K) คาอุณหภูมิสี สมมุติจากการเผาวัตถุดํา (black body) โดยเพิ่มอุณหภูมิใหสูงขึ้น

ตามลําดับ สีของวัตถุดําจะเปลี่ยนแปลงตามอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้น เอาอุณหภูมิและสีมากําหนด เปนแสงสี

เพื่อเปนแนวทางใหสามารถเลือกใชแสงสี ของหลอดไฟฟาไดตรงตามลักษณะงาน สอดคลองกับที่

กลาวไวโดย ชํานาญ หอเกียรติ ( 2540, หนา 1-14) ดังตารางที่ 1.2

ตารางท่ี 1.2 อุณหภูมิสี แสงสีและแหลงกําเนิดแสง

อุณหภูมิสี(K) แสงสี หลอดไฟท่ีใหกําเนิดแสง

2,200

2,500

2,800

3,000

3,500

4,000

6,500

เหลอืงจัด

เหลอืงทอง

เหลอืงออน

เหลืองขาว

เหลอืงแดง

ขาวเย็น

ขาวปนฟา

โซเดียมความดันตํ่า

โซเดียมความดันสงู

อินแคนเดสเซนต

ฮาโลเจน

วอรมไวท

คูลไวท

เดยไลท

ท่ีมา : ชํานาญ หอเกียรติ, 2540, หนา 1-14

Page 18: พื้นฐานของการส องสว าง · h คือ ค าคงที่ของพลังค (planck’s constant = 6.62*10 -34 Js) 3 ตัวอย

18

แสงสีจะชวยสรางบรรยากาศใหเหมะสมกับลักษณะของงาน การออกแบบการใหแสง

สวางจะตองพิจารณาควบคูไปกับคาความสองสวาง ตัวอยางเชน

พื้นที่ปฏิบัติงานทั่วไปในสํานักงาน ควรใชหลอดที่มีอุณหภูมิสีสูงเชนหลอดชนิดเดยไลท

จะใหแสงสีใกลเคียงกับแสงอาทิตย กระตุนใหรูสึกวาเปนเวลากลางวันและใหรูสึกสดชื่นแจมใสอยู

เสมอ และคาความสองสวางที่เหมาะสม คือ 500 lx

รานอาหาร เชน ตูโชวอาหาร บริเวณรับประทานอาหาร ควรใชแสงที่ออกโทนสุกเหลือง

เล็กนอย ใหแสงที่สองสวางมากพอควรประมาณ 200 lx การใชหลอดไสซึ่งมีอุณหภูมิสีประมาณ

2,800 K จะทําใหอาหารดูสุกเหลืองนารับประทาน หากใชหลอดฟลูออเรสเซนต เชน ชนิดเดยไลท

6,000 K ที่ใหแสงสีขาวฟา จะทําใหอาหารดูขาวซีดไมนารับประทาน

ตูโชวสินคาเชนเคร่ืองเพชร ทอง มักใชหลอดทังสเตนฮาโลเจน อาจใหความสองสวางถึง

10,000 lx เพราะตองการใหสินคาเกิดความสุกสวาง (ชํานาญ หอเกียรติ, 2540, หนา 1-17)

แสงสีในหนังสยองขวัญมักมีอุณหภูมิสีสูง (ออกขาว หรือซีด) แตมีความสองสวางตํ่า

(สลัว ๆ เหมือนแสงใกลค่ํา) เพื่อทําใหรูสึกทึม ๆ และนากลัว (ชํานาญ หอเกียรติ, 2540, หนา 1-17)

การใหแสงสวางที่เหมาะสม จึงควรกําหนดทั้งแสงสีและความสองสวางใหเหมาะสม ดัง

หลักพิจารณาในภาพที่ 1.8 เชนใหแสงที่มีอุณหภูมิสี 5,000 เคลวิน ( K) ความสองสวางที่เหมาะสม

สําหรับงานทั่วไปควรอยูเกินระดับ 500 ลักซ ( lux) และอยูในเขตระบายสี เปนตน การใหแสงแบบ

แสงจาหรือแสงทึม จะกําหนดใหอยูนอกเขตระบายสี

ภาพท่ี 1.8 กราฟผลของอุณหภูมิสีและความสองสวาง

ท่ีมา : กรมพัฒนาพลังงานทดแทนและอนุรักษพลังงาน, 2552, หนา 99

ยานแสงจา

ยานแสงทึม

Page 19: พื้นฐานของการส องสว าง · h คือ ค าคงที่ของพลังค (planck’s constant = 6.62*10 -34 Js) 3 ตัวอย

19

1.5.7 ดัชนีความถูกตองของสี

ดัชนีความถูกตองของสี ( color rendering index, CRI) เปนคาที่บอกถึงความ

ถูกตองของสีของวัตถุเมื่อถูกใหแสงโดยหลอดไฟชนิดน้ัน ๆ มีหนวยเปนเปอรเซ็นต แสงสีจะถูกตอง

มากทีสุดเมื่อคา CRI เทากับ 100 % เมื่อคา CRI ตํ่าลงจะทําให สีของวัตถุผิดเพี้ยนมากขึ้น ดังที่ ชํานาญ

หอเกยีรติ (2540, หนา 1-17) อธิบายวา หลอดอินแคนเดสเซนต ม ีCRI 100 % จะทําใหตามองเห็นสีของ

วัตถุไมผิดเพี้ยน เหมาะกับงานที่ตองการแยกแยะสี เชน งานศิลปะภาพวาด งานทอ-คดัสี-ยอมผา เปน

ตน

หลอดโซเดียมความดันตํ่าจะใหแสงสเีหลอืงจัด โดยมี CRI 0% วัตถุที่ถูกสองจะมีสีเพี้ยน

ทุกสี ไมเหมาะกับงานคัดแยกสี แตเหมาะสําหรับงานสองสวางเพื่อความปลอดภัย เชน ไฟถนน

เนื่องจากมีคาความไวสูงตอสายตามนุษย ทําใหมองเห็นวัตถุที่กําลังเคลื่อนที่ดวยความเร็ว เชน รถยนต

ไดงาย (ชํานาญ หอเกียรติ, 2540, หนา 1-18)

หลอดฟลอูอเรสเซนตโดยทัว่ไปมี CRI ประมาณ 60% แตบางชนิดมี CRI สูงถึง 93-95 %

(ชํานาญ หอเกียรติ, 2540, หนา 2-2) ใชกับอาคารสํานักงาน และอาคารที่พักอาศัยโดยทั่วไป

1.5.8 แสงบาดตา

แสงบาดตา (glare) หมายถึงแสงที่สองเขาตาแลวทําใหมองเห็นวัตถุไดยาก แสง

บาดตาเกิดจากรูปแบบของโคมและคาความสองสวางที่ไมเหมาะสม แสงบาดตามีอยูหลายระดับ ดังที่

ชํานาญ หอเกียรติ (2540, หนา 1-12) กลาวถึงแสงบาดตาวา “แสงบาดตามี 2 ระดับ คือ แสงบาดตา

ระดับ ไมสบายตา (discomfort glare) คือมองเห็นวัตถไุดยาก และ ระดับที่ ไมสามารถมองเห็นได

(disable glare)” โดยทัว่ไปโคมไฟฟาที่ไดมาตรฐานจะตองไมเกิดแสงบาดตาที่มุมเงยนอยกวา 45 องศา

ดังในภาพที่ 1.9 แผนกรองแสงจะชวยกําบังไมใหเกิดแสงบาดตา

ภาพท่ี 1.9 มุมเงยกับการเกิดแสงบาดตา

แนวสายตาปกติ

มุมเงยหากไมเกิน 45 องศา

แผนกรองแสงของโคมที่ดี

จะชวยกําบังไมใหมีแสงบาดตา มมุเงย

Page 20: พื้นฐานของการส องสว าง · h คือ ค าคงที่ของพลังค (planck’s constant = 6.62*10 -34 Js) 3 ตัวอย

20

1.6 หลักการสองสวางที่ดี

หลักของการสองสวางหรือการใหแสงสวางที่ดี ควรทําใหมองเห็นวัตถุไดชัดเจน สบาย

ตา และสามารถสรางบรรยากาศไดตรงตามลักษณะของงาน ซึ่งสอดคลองกับที่กลาวไวในเว็บไซต

สถาบันวิจัยพลังงานจุฬาลงกรณมหาวิทยาลัย (2551 ) วา “การออกแบบระบบแสงสวางที่ดีน้ัน

นอกจากจะตองใหไดปริมาณแสงสวางที่เหมาะสมกับการใชงานแลว ยังตองทําใหผูปฏิบัติงานมี

ความรูสึกสบายในการใชสายตา” และเพื่อใหเปนดังกลาว จะ ตองพิจารณาองคประกอบของ ระบบการ

สองสวาง ดังที่ ชํานาญ หอเกียรติ (2540, หนา 1-24) ไดนําเสนอไว 5 องคประกอบ คือ ระดับความ

สองสวาง สีของแสง ทิศทางของการสองแสง การจํากัดแสงบาดตา และการกระจายความสองสวาง

ดังที่ผูเขียนไดแสดงทัศนะเพิ่มเติม ดังตอไปน้ี

1.6.1 ระดบัความสองสวาง

มีระดับความสองสวางพอดีไมทึมหรือจาเกินไป ระดับความสองสวางที่เหมาะสม

ควรกําหนดจากมาตรฐานที่แนะนําโดยองคกรทางแสง เชน IES CIE หรือ สมาคมไฟฟาแสงสวางแหง

ประเทศไทย เปนตน คุณสมบัติขอน้ีจะมีผลตอทั้งการมองเห็น และความสบายตา (ทําใหตาพราไดหาก

กําหนดคาไมเหมาะสม) รวมทั้งสามารถสรางอารมณและบรรยากาศไดอีกดวย

1.6.2 สีของแสง

สีของแสงหรือโทนสีจะชวยสรางบรรยากาศและความรูสึกตาง ๆ ใหเกดิกับงานได

เชน โทนสีอบอุนทําใหอาหารมีสีสันนารับประทาน แสงจาใสแบบกลางวันใหความรูสึกสดใส โทนสี

ที่เหมาะสมสามารถใหความรูสึก อบอุน หนาวเยน็ รูสึกทึม ๆ นาสะพรึงกลัว ได หรือการใหแสงสีที่

ถูกตองในงานที่ตองการการคัดแยกสี เปนตน คุณสมบัติขอน้ีเกี่ยวของกับอุณหภูมิสี และคาดัชนีความ

ถูกตองของสีของหลอดไฟฟาที่ใช

1.6.3 ทศิทางของการสองแสง

การจัดตําแหนงโคมถูกตองจะทําใหทิศทางการสองแสงถกูตําแหนง ซึ่งจะชวยลด

แสงเงาบนพื้นผิวงานและทําใหการทํางานมีประสิทธิภาพมากขึ้น บางกรณีสามารถ ทําใหแสงมี

ประสิทธิผล เชน การสองสวางหุนปน ในนิทรรศการแสดงงานศิลปะ สามารถ เนนหรือหลบซอน

Page 21: พื้นฐานของการส องสว าง · h คือ ค าคงที่ของพลังค (planck’s constant = 6.62*10 -34 Js) 3 ตัวอย

21

บางสวนของงานได การเปลี่ยนมุมสองแสงจะสามารถสรางความรูสึกตอผูชมใหแตกตางออกไปได

หลายแบบ เปนตน

1.6.4 การจํากดัแสงบาดตา

การเลือกใชโคมที่ออกแบบให มีแสงบาดตาอยูในมุมที่จํากัด ประกอบกับ การใช

หลอดที่มีระดับการสองสวางที่เหมาะสม จะทําใหแสงบาดตามีผลในมุมหรือตําแหนงการมองที่จํากัด

เชน หากมุมเงยไมเกิน 45 องศา (ผูใชงานมองแหงนหนาขึ้นไมเกิน 45 องศา) ก็ไมควรทํามีแสงบาดตา

เปนตน การจํากัดแสงบาดตา ดังกลาวก็จะทําให สามารถมองเห็นวัตถุหรืองานไดชัดเจนสบายตา และ

ไมเกิดผลเสียตอการปฏิบัติงาน ในเร่ืองการจํากัดแสงบาดน้ีจะไดกลาวถึงโดยละเอียดในลําดับตอไป

1.6.5 การกระจายความสองสวาง

การออกแบบที่มีการ พิจารณากราฟการกระจายความสองสวาง ซึ่งจะสามารถ

กาํหนดตําแหนงการติดต้ังดวงโคมไดเหมาะสม ทําใหความสองสวางที่พื้นผิวงานในและพื้นที่ขางเ คียง

มีคาความสองสวางใกลเคียงกัน หรือมีคาความสม่ําเสมอของแสงดี น่ันเอง ซึ่งจะมีผลตอการ มองเห็น

และความสบายตาเชนกัน

1.7 สรุป

จากการเรียน รูพื้นฐานของ แสงสวางที่ผานมา ทําใหทราบวา แสงเปนคลื่นแมเหล็กไฟฟา

ซึ่งมีคุณสมบัติพื้นฐานอยู 3 ประการ คือ ความยาวคลื่น ความถี่ และ ความเร็ว โดยเฉพาะความยาวคลื่น

ไดถูกนํามากําหนดเปนสเปกตรัมของแสง ที่เปนตัวกําหนดแสงสีที่จะไดจากหลอดไฟฟาชนิดน้ัน ๆ

นอกจากนั้น ในดานความสัมพันธของคาคุณสมบัติของแสง เชน ฟลักซสองสวาง ความเขมการสอง

สวาง และ ความสองสวาง เปนตน เปนคุณสมบัติสําคัญที่ใชในการคํานวณออกแบบระบบสองสวางที่

จะกลาวตอไป การเรียนรูปจจัยที่จะทําใหตาของมนุษยมองเห็นไดดีจึงมีความสําคัญมาก เปนเร่ืองที่

ตองคํานึงถึงทุกคร้ังในการออกแบบระบบสองสวาง ทายที่สุดความเขาใจในเร่ืองหลักการสองสวางที่ดี

คือการออกแบบที่ทําใหมองเห็นไดดี สบายตา และสรางบรรยากาศดี ๆ ได ซึ่งมีปจจัยที่จะตองนํามา

พิจารณาในการออกแบบ ตัวอยางเชนระดับความสองสวางที่พอเพียงตอการมองเห็น โดย จะตอง

กําหนดคาตามมาตรฐานที่สมาคม ดานแสงสวางที่ไดรับการยอมรับ แนะนํา การจํากัดแสงบาดตา

นับเปนปจจัยที่สําคัญที่สุดตอการมองเห็นไดอยางสบายตา สวนกรณี สีของแสงเปนปจจัย ที่มีผลตอ

Page 22: พื้นฐานของการส องสว าง · h คือ ค าคงที่ของพลังค (planck’s constant = 6.62*10 -34 Js) 3 ตัวอย

22

ความรูสึก จะตองเลือกชนิดของหลอดที่มีคา อุณหภูมิสีและคาดัชนีความถูกตองของสี เหมาะสม และ

ยังตองสัมพันธกับคาความสองสวาง เปนตน หากพิจารณาไดครบทุกประเด็น จึงจะไดชื่อวาเปนการให

แสงสวางที่ดี คือทําใหมองเห็นชัดเจน และ สบายตา สรางบรรยากาศไดเหมาะกับงาน สวยงาม

ประทับใจ และสรางความพึงพอใจ ได ดังกลาวขางตน

1.8 คําถามทบทวน

1. คลื่นแมเหล็กไฟฟาเปนคลื่นแสงหรือไม เหมือนหรือตางกันอยางไร

2. ใหอธิบายความหมายของคําวา สเปกตรัม (spectrum)

3. ใหอธิบายค วามสัมพันธระหวางความยาวคลื่น ความถี่ และความเร็ว วาเกี่ยวของ

อยางไรกับสเปกตรัม

4. ใหคํานวณคาความถี่ของคลื่น 6,000 km และคาํนวณคาความยาวคลื่น 165 Hz

5. อัลตราไวโอเลต็ (ultraviolet) เปนคลื่นแสงหรือไม ใหอธิบาย

6. ถากลาววา แสงขาว (white light) เปนคลื่นที่มีความถีเ่ดียว ตัวอยางเชนแสงที่ไดจาก

หลอดเผาไส หรือแสงอาทิตย และเปนแสงที่ไวตอสายตามนุษยมากที่สุด ใชหรือไม ใหอธิบาย

7. ปจจัยที่ทําใหตามองเห็นปจจัยหน่ึงคือคาความสวาง นอกจากน้ันยังมีปจจัยอ่ืนอีก

อะไรบาง

8. แสงสีเหลือง ( 555 nm) มีคาความไวตอตามนุษยสูงสุด แสงสีอ่ืน ๆ มีคาความไว

แตกตางออกไปอยางไรบาง ใหอธิบาย

9. พลังงานแสง 1 W ของแสงสีเหลือง ( 555 nm) กับ พลังงานแสง 1 W ของแสงสีอ่ืน ๆ

จะใหฟลักซสองสวางเทากัน คอื 683 lm ใชหรือไม ใหอธิบาย

10. ถากลาววา พลังงานแสง (light watt) ก็คือฟลักซสองสวาง คํากลาวน้ีถูกตองหรือไม

ใหอธิบาย

11. แสงสีเหลือง 550 nm ขนาด 1 W มีฟลักซสองสวางนอย กวาแสงสแีดง 780 nm

ขนาด 5 W ใชหรือไม ใหพิสูจนดวยการคํานวณ

12. ภาพยนตรแนวโลกอนาคตที่ เกิดขึ้น หลังยุคสงครามนิวเคลียร มีแตสิ่งปรักหักพัง

พืน้ดินแหงแลง ตลบอบอวนไปดวยฝุน แสงแดดแรงกลา นักศึกษาคิดวาควร มีแสงสเีชนใดจึงจะ

เหมาะสม

Page 23: พื้นฐานของการส องสว าง · h คือ ค าคงที่ของพลังค (planck’s constant = 6.62*10 -34 Js) 3 ตัวอย

23

13. แหลงกําเนิดแสงแบบกระจายแสงรอบตัว ขนาด 120 candela อยากทราบวา ที่ระยะ

รัศมี 1.5 m บริเวณพื้นผิวขนาด 1 m2 ของทรงกลมจะมีฟลักซสองสวางและความสองสวางเทาใด

14. หลอดฮาโลเจนขนาด 150 W 2,500 lm ติดต้ังอยูกลางรูปทรงกลมดังขอ 13 ที่ระยะ

รัศมี 1 m จะมีความสองสวางที่พื้นผิวทรงกลมเทาใด

15. สํานักงานแหงหนึ่ง มีคาความสองสวางเฉลี่ย 400 ลักซตามมาตรฐานของกระทรวง

แรงงาน ใชหลอดฟลูออเรสเซนตที่มีคาดัชนีความถูกตองของสี 70 % มีคาอุณหภูมิสี 4 ,500 K จะ

สรุปวาระบบสองสวางน้ีเปนระบบที่ดีไดหรือไม เพราะเหตุใด

Page 24: พื้นฐานของการส องสว าง · h คือ ค าคงที่ของพลังค (planck’s constant = 6.62*10 -34 Js) 3 ตัวอย

24