1. Melyek a fényforrás optikai paramétereinek leírására használt alapvető kifejezések?
A fényforrás által kibocsátott fényt leíró paraméterek általában a fényerősség, a fényáram, a fényerősség és a megvilágítási érték, ahogy az az alábbi ábrán is látható.
A fényáram az a fénymennyiség, amelyet egy fényforrás egységnyi idő alatt kibocsátott. Lumenben (lm) mérjük. Ez a mennyiség a fényforrás által kibocsátott teljes fénymennyiséget írja le; minél nagyobb a fényáram, annál több fényt bocsát ki. Egyenesen arányos a fényerővel.
Egy adott irányban, egységnyi térszögre vetítve egy fényforrás által kibocsátott fényáramot a fényforrás fényerősségeként definiáljuk, kandelában (cd) mérve. A fényerősség egy pontszerű fényforrásra vonatkozik, és leírja, hogy mennyire fényes a fényforrás. Minél nagyobb a fényerősség, annál fényesebbnek tűnik a fényforrás, és azonos körülmények között a fényforrás által megvilágított tárgyak is fényesebbnek tűnnek.
A luminancia a fényforrás felületéről kibocsátott fény intenzitását leíró fizikai mennyiség. Amikor az emberi szem egy fényforrást egy irányból figyel meg, az adott irány fényerősségének és a szem által érzékelt fényforrás területének aránya a vetített terület egységére jutó luminancia, azaz a vetített terület egységére jutó fényerősség. A luminancia mértékegysége a kandela négyzetméterenként (cd/m²). A luminancia az emberi érzékelt fényintenzitás.
A megvilágítás a megvilágított felület egységnyi területére jutó fényáramot jelenti, luxban mérve. A megvilágítás a környezeti feltételek fontos mutatója. Holdfényes éjszakán a megvilágítás jellemzően 0,02–0,3 lux; felhős napon a kültéri megvilágítás jellemzően 50–500 lux; napsütéses napon pedig a beltéri megvilágítás jellemzően 100–1000 lux. Az olvasáshoz szükséges megvilágítás általában 50–60 lux.
2. Mi a fényeloszlási görbe? Miért van szükség a fényeloszlásra?
A fényeloszlási görbe egy olyan görbe, amely egy fényforrás vagy lámpatest térbeli fényerősség-eloszlását írja le. Olyan információkat rögzít, mint a fényáram, a fényforrások száma és a lámpatest teljesítménye. Elképzelhetjük, hogy egy lámpát vagy fényforrást egy gömb középpontjába helyezünk a térben, majd megmérjük a fényerősséget a középponton áthaladó keresztmetszetben, így megkapjuk a fényeloszlási görbét. Természetesen a fényforrás vagy lámpa által kibocsátott fény térbeli eloszlásának jobb megértése érdekében a fényerősség adatait több térbeli szögben is megmérhetjük.
(A fényeloszlási görbe a fényforrás vagy lámpa térbeli fényerősség-eloszlását tükrözi.)
Amikor egy fényforrás fényt bocsát ki, a fénysugarak minden irányba terjednek. Ahhoz, hogy egy fényforrást a kívánt megvilágításhoz használjunk, speciális mechanizmusokra van szükség a fény szabályozásához, térbeli eloszlásának módosításához a kívánt hatás elérése érdekében. Ezt a szabályozást fényeloszlásnak nevezzük.
3. Miben különbözik egy LED spektruma más világítótestek spektrumától?
A spektrum egy diszperzív rendszer (például prizma vagy rács) által szétszórt, hullámhossz (vagy frekvencia) szerint szekvenciálisan elrendezett monokromatikus fénymintázat. Optikai spektrumnak is nevezik. A teljes elektromágneses spektrum magában foglalja a rádióhullámokat, az infravörös sugárzást, az ultraibolya sugárzást és a röntgensugarakat. Ezek hullámhosszukban különböznek. A spektrum legnagyobb része, a látható spektrum az elektromágneses spektrum emberi szem számára látható része, amelynek 400 és 760 nanométer közötti hullámhosszai alkotják a tipikus látható fényt.
Jelenleg a legtöbb LED kék LED-chipet használ egy vagy több foszfor gerjesztésére, végső soron a kék fény és a foszfor által kibocsátott fény összekeverésével fehér fényt hozva létre. Ezért egy tipikus LED spektruma jellemzően több mint két csúcsot tartalmaz, míg más hullámhossz-tartományok viszonylag alacsony sugárzási intenzitással rendelkeznek.
(A LED spektruma és más világítótestek spektruma közötti különbségek)
4. Mi a színhőmérséklet? Milyen érzeteket keltenek a különböző színhőmérsékletek?
A színhőmérséklet a fényforrás színének (színfelületének) mértéke. Amikor a fényforrás által kibocsátott szín megegyezik egy bizonyos hőmérsékleten egy fekete test által kibocsátott színnel, akkor az adott hőmérsékleten a fekete test hőmérsékletét a fényforrás színhőmérsékleteként definiáljuk, Kelvinben (K) kifejezve. Mivel a legtöbb fényforrás olyan fényt bocsát ki, amelyet általában fehér fénynek neveznek, a fényforrás színfelületének hőmérséklete vagy korrelált színhőmérséklete jelzi, hogy a fény színe milyen mértékben relatív fehér, számszerűsítve a fényforrás fényszín-teljesítményét. A CIE színkoordináta-rendszerben a fekete test színhelye azt a folyamatot mutatja, amikor egy fekete test vörösből narancsvörösbe, sárgába, sárgásfehérbe, fehérbe és kékesfehérbe változik, ahogy az az alábbi ábrán látható.
(A különböző színhőmérsékletek különböző érzéseket keltenek.)
A fényforrások különböző színhőmérsékletei különböző színű fényt eredményeznek: a magasabb színhőmérséklet kékesebb fényt produkál, ezt hideg fehér fénynek nevezik; míg az alacsonyabb színhőmérséklet vörösesebb fényt produkál, ezt meleg fehér fénynek nevezik. A 3300 K alatti színhőmérsékletek stabil és meleg hangulatot teremtenek; a 3000 és 5000 K közötti színhőmérsékletek közbensőnek tekinthetők, és frissítő érzetet keltenek; az 5000 K feletti színhőmérsékletek hűvös érzetet keltenek. A különböző fényforrásokból származó különböző fényszínek optimális környezetet teremtenek.