Egy kis szakmai segítség, mit is jelent a fényáram, fénysűrűség, fényerősség - érdekességek a világítástechnika világából

Fényáram

A kerékpáros lámpa (hivatalosan világítótest, mert a lámpa a benne levő fényforrást, tehát az izzót vagy a LED-chipet jelentené, de ettől a „kukacoskodástól” most tekintsünk el, mert még a jogszabályok is egyszerűen „lámpának” hívnak minden világító eszközt, amely a kerékpáron vagy a kerékpároson található) , szóval a lámpa legfőbb egyik legfőbb jellemzője a fényárama. 

A fényáram alatt az összes fényt értjük, amit ez a lámpa kibocsájt magából. Ez lehet fehér vagy színes, lehet irányított vagy szórt, igazából mindegy, milyen irányban hagyja el a lámpát. 

A fényáram jele a Φ (görög nagy F) és a lumenben (rövidítve lm) mérik. Önmagában nem jellemez egy fényforrást, mert két egyforma fényáramú lámpa közül az egyik lehet egy helyzetjelző, ami a fél térfélbe (félgömbtérrészbe) sugároz, és nem látunk a fénynél semmit (nem is ez a dolga), míg a másik egy irányított fényű lámpa (első lámpa), mely koncentráltan kis térszögbe irányítja, az összes fényét- tehát almát csak almával hasonlítsunk. 

Két hasonló keskeny sugárzó (első) lámpa közül a lényegesen nagyobb fényáramú lényegesen jobban is fog világítani. 

És hogy mennyi lm elég? 

Persze, minél több, annál jobb, kinek-kinek pénztárcája szerint. Két dologra azonban fel kell hívni a figyelmet. 

Amikor én tanultam bicajozni, még nem volt LED, sőt még elemmel működő kerékpáros lámpa sem. Dinamóval, szabályos E10-es 2-3 W körüli izzóval mentünk a sötétben. Egy ilyen izzónak 20-30 lm fényárama van, ha „ki van hajtva”, de nyilván nem volt, mert ahhoz folyamatosan nagy intenzitással kellett volna tekerni a vasat. 

A  20-30 lm értékű csekély részénél kellett látni, hogy lassabb tempóban csak pár lumennel pislákolt a lámpa. Ennek áldásos hatása volt az élettartamra, ezek az izzók 15-50 óra üzemidőre voltak méretezve, de mivel nem tudtuk a névleges áramot áthajtani rajtuk, sokkal tovább tartottak. 

Tehát a pár száz lumenes LED- lámpákat ne nézzük le, ezek így is 10-100-szor több fényt bocsájtanak ki a miniatűr izzólámpás elődjeiknél. 

Összehasonlításul: egy mai háztartási 230V-os E14 retrofit gyertyalámpa (filament LED) 200-400 lm körüli, egy E27 típus átlagosan 500-800 lm körüli fényáramú.

A másik fontos dolog, hogy néha nehezen hihető vagy kétes adatok is keringenek ezekről a lámpákról, még a sok ezer lumenes csúcsmodellek esetén is előfordul, hogy ahány forgalmazó, annyi adatlap, annyi eltérő érték, tehát mindig kezeljük némi fenntartással ezeket az adatokat.

Megvilágítás

A sugárzási szög és a távolság nagyon lényeges. Tegyük fel, adott egy LED chip, ami kereken 100 lm fényáramú. Ez nem sok, de a semminél azért több. 

Ha egy függőleges felületre világítok vele, és például 15fokos sugárzási szögű az első lámpa, akkor 5méterről kb.1,3 m-es átmérőjű kört fog bevilágítani, amely kb. 1 m2 területű. A megvilágítás 100 lm/1m2 =100 lx. 

A megvilágítást E betűvel jelölik és luxban (rövidítve: lx) mérik. Azt mutatja meg, hogy mekkora az adott területre eső fényáram. Ha nagyobb területen oszlik meg a fényárama, tehát szélesebben sugároz a lámpa, akkor ugyan az a fényforrás kisebb megvilágítást okoz. 

Például egy ugyanilyen chippel szerelt 30 fokos sugárzási szögű lámpa kétszer akkora átmérőjű kört fog bevilágítani, melynek négyszer akkora a területe. Eredmény: negyed akkora (25 lx) megvilágítás. 

Ha a faltól kétszeres távolságra állunk, akkor ismét megduplázódik a kör átmérője és négyszereződik a területe, tehát ismét negyedére (kb. 6 lx) csökken a megvilágítás.

A megvilágítás értéke és a nagy tévedések

A megvilágítás értéke nagyban függ a lámpa optikájának kialakításától és a távolságtól, ahol mérünk. Ezzel az adattal nem lehet jellemezni egy lámpát, csak a pontos mérési összeállítás reprodukálásakor, azonos nyílásszögű optikával lehetne összehasonlítani, szóval lux értékkel ne is próbálkozzunk. 

Minden olyan adatlap, ahol luxban mérik egy lámpa fényét, félrevezető.

A gyakorlati használatban nem elhanyagolható körülmény, hogy nem csak az előttünk álló akadályokat (tekintsük ezeket közel függőleges síkúnak) kell észlelnünk, hanem az úttest egyenetlenségeit, szélét, útburkolati jeleket, kátyúkat stb., melyek vízszintes síkban vannak. Ezeket a lámpa közel párhuzamos, kis szögben világítja, itt az okozott megvilágítás töredéke lesz a függőleges falsíkra vetülőnek. 

Az előbb említett 100 lm fényáramú 15 fokos lámpa, mely 5 m távolságban függőleges síkban 100 lx megvilágítást adott, vízszintesen csak 20 lx megvilágítás fog okozni, de 15 méter észlelési távolságból már 0,8 lx-ot!

Fényerősség

Mivel előttünk az úton egyre távolabb egyre kisebb szögben esik a fény, jó lenne, ha ezt abban az irányba több fénnyel kompenzálnánk egy jó lámpa optikával. 

Meg persze az is jó lenne, ha azért a perifériára is jutna elegendő fény, például egy belógó faágat időben észrevenni. 

Az adott irányban kibocsájtott fényáram hányadot nevezzük fényerősségnek, I-vel jelölik és kandela (rövidítve cd) a mértékegysége. 

Vannak keskeny sugárzók, amik „kis pöttyöt” világítanak az útra, vannak szélesen sugárzók, melyek nagy térszögben egyenletesen terítik a fényt, és a kettő közt mindenféle. Ha közelebbről megvizsgáljuk a fényeloszlásokat, nem találunk két azonosat. Jellemzően a lámpa tengelyébe sugározza a legnagyobb értéket, és néhányan ezzel jellemzik az adott lámpát, de egyetlen egy csúcsértékből még nem tudhatjuk, hogy milyen szélesen sugároz a lámpa és milyen átlagos intenzitással. 

A fényerősség csak fényerősség-eloszlási ábrával és a fényáram ismeretében ad kellő információt, és ekkor is inkább csak a szakembereknek, tehát pusztán a fényerősség alapján ne válasszunk.

Fénysűrűség

Az emberi szem egyetlen fénytechnikai mennyiség közvetlen észlelésére képes, ez pedig a fénysűrűség. 

Ez nagyon leegyszerűsítve azt mutatja meg, hogy egy kis pontszerű felület elemről mennyi fény érkezik épp a szemlélő szemébe. 

Jele L, és az elég bonyolultan hangzó kandela per négyzetméter (cd/m2) mérik, és szerencsére ezzel lámpákat még nem akarnak eladni, de nekünk más miatt fontos. 

Az aszfaltról a lámpa megvilágításának hatására minden irányban verődik vissza a fény, ebből annyit látunk, amennyi pont a szemünkbe jut. Mivel az aszfalt fekete, ezért ez elég kevés. Az útburkolati jel fehér, onnan sokkal több verődik vissza, a kettő különbsége kontrasztot okoz, tehát látjuk a fehér jelet a feketeségben.

Ha esik az eső és vizes az út, akkor előfordul, hogy csillog, azaz a felszínén a vízfelület tükörként veri vissza a fényt, ott is ahol van jel, ott is, ahol nincs. Ilyen körülmények között kicsi lesz a fénysűrűség-különbség, és nehéz észlelni a jelet.

Tanulság: a legjobb lámpa sem helyettesíti az óvatosságot, az odafigyelést...

Kápráztató hatás

Nem csak az úttest tud csillogni, magának a lámpának is van fénysűrűsége. Ez a helyzetjelző lámpáknál elemi szükség, minél nagyobb a fénysűrűség, annál messzebbről észreveszik. 

Az utóbbi években olyan csúcskategóriás első lámpákat is gyártanak, melyek a gépjárművek reflektoraival is felveszik a versenyt. A személygépkocsiban szabványos 55W-os H1/H4/H7 stb. halogénizzó típustól és gyártótól függetlenül 1400-1500 lm körüli fényáramú. 

Ehhez képest 2000-3000 lm-es (sőt ennél is nagyobb) kerékpár első lámpák jelentek meg a piacon. 

Ha egy ilyen lámpa szembe világítja a járművezetőket (vagy a szemből érkező kerékpárost, gyalogost), kápráztatja, zavarja a látását, sötétebb környezetben teljesen elvakítja, hasonlóképp, mint az országúton a távolsági fényszóróval szemből érkező autó. Míg a gépjárművek tompított fényszóróinak fényeloszlására nagyon szigorú és részletes szabályozás vonatkozik, ép a kápráztató hatás megelőzése céljából, addig a kerékpárlámpákra semmilyen előírás nincs. 

Mint ahogy a gépjárművek lámpái az előttük levő úttest kb. 30 m-es szakaszát világítják (lefelé irányított optikával), úgy a kerékpáros lámpákat is be lehetne állítani, de aki ilyenre költ, nyilván nem azért teszi, hogy az előtte levő pár méteren csináljon nappali világosságot, hanem azért, hogy elvilágítson vele 100-200 m távolságra is. 

Ez egy nagyon új, de nagyon veszélyes jelenség, melyre hamarosan megoldást kell találni.A több ezer lumenes lámpák fényeloszlásának előírásával, az „E” jelölés kerékpárlámpákra való kiterjesztésével vagy más módon, annak érdekében, hogy a LED-ek nyújtotta technikai lehetőség ne váljon veszélyforrássá. hanem mindannyiunk fokozottabb biztonságát szolgálja.