פיספסתי את הדיון כשהיה פעיל וקצת חבל לי על זה - אני לא נמצא כאן בצורה קבועה כמו בעבר, 11010010110
אבל אתן תשובה בכל זאת
תחום האור הנראה נמצא, פורמלית, באורכי גל בין 700nm ל 400nm. אורך גל קצר יותר = אנרגיית פוטון גבוהה יותר = צבע לכיוון הסגול (400nm) / אולטרה סגול (קצר יותר מ 400nm ומחוץ לתחום הנראה)
מציאותית, אנחנו יכולים לראות תחום קצת יותר גדול בצד האדום (אורכי גל ארוכים יותר מ 700nm) אבל בצורה חלשה, הדוגמה לכך היא לדים אינפרא אדומים של מצלמת אבטחה (שיא הפליטה שלהם הוא ב 850nm, אבל אנחנו כן רואים בצורה חלשה חלק קטן מהאור שנפלט קרוב יותר לתחום האור הנראה)
מנורת ליבון פולטת ספקטרום שנקרא "קרינת גוף שחור" - בהקשר שלנו, זהו האור האדום, כתום, צהוב, או לבן שגופים חמים מאוד פולטים בהתאם לטמפרטורה שלהם. מבחינת אורכי גל, לקרינת גוף שחור בטמפ' מסויימת יש אורך גל מסויים שבו נמצא שיא הפליטה, ואורך גל שבו נמצא סוף התחום, כלומר לא נפלט אור באורכי גל קצרים יותר ממנו
ככל שהטמפ' גבוהה יותר, שני הנקודות זזות לכיוון אורכי הגל הקצרים יותר. כך למשל, ב 3000K נקודת השיא נמצאת באינפרא אדום, ונקודת הקצה בדיוק בסוף התחום הנראה ב 400nm. ב 2700K (הטמפ' של חוט להט במנורת ליבון) שני הנקודות נמצאות ימינה אפילו יותר : הנורה אפילו לא בדיוק מכסה את הקצה הסגול של תחום האור הנראה
השטח במתחת לגרף הזה מסמל הספק. ניתן לראות, שבקרינת גוף שחור, רוב ההספק שיוצא ממקור האור נמצא בכלל מחוץ לתחום האור הנראה. זו הסיבה העיקרית שבגללה מנורות ליבון "לא יעילות" : חוט הלהט הוא גוף שחור מצויין, אבל את רוב האנרגיה שיוצאת ממנו אנחנו לא רואים (היא הופכת לחום כשהיא נבלעת בדברים שנמצאים בסביבה, חלק מזה בנורה עצמה ובגוף התאורה)
שנית, אפילו בגרף של 5000K, כיסוי התחום הנראה הוא לא אחיד : יש שיא באורך גל מסויים ופחות באורכי גל אחרים. למרות הטענה הקבועה שמקשרת "אור של מנורת ליבון" (או קרינת גוף שחור בכללי) ו "תאורה טבעית", השמש (לאחר סינון האור באטמוספירה של כדור הארץ) נותנת לנו ספקטרום טוב בהרבה :
ומה שטוב בו, שהוא מכסה בצורה אחידה למדי את תחום האור הנראה, בלי "גבעה" באמצע וכמעט כלום בצדדים. זהו אור לבן באיכות גבוהה
אם אנחנו צריכים תאורה חשמלית ביעילות גבוהה יותר, אנחנו צריכים לחפש דרך אחרת לייצר אור באורכי גל שאנחנו רוצים, לא על ידי קרינת גוף שחור. קיימים כמה מנגנונים ידועים לכך :
1. פריקה חשמלית בגזים פולטת ספקטרום של כמה קווים דקים (אור באורכי גל מסויימים), בהתאמה לסוג הגז. ייתכן שחלק מהם יפלו בתחום האור הנראה או האולטרה סגול
2. התאחדות אלקטרון אם "חור" (במבנה של גביש - אטומים שמקושרים ביניהם ברשת מסודרת, "חור" הוא מקום שבו היה אמור להיות אלקטרון ואין אותו. אלקטרון שמגיע מבחוץ, למשל מ "-" של מקור מתח חשמלי, יכול להגיע לחור ולתפוס את המקום. חיבור של "+" של מקור מתח חשמלי לגביש יכול להביא ליציאה של אלקטרון מהגביש וזרימה שלו לכיוון מקור המתח, כלומר יצירת "חור" חדש. בגביש שבו יש מבנה מסויים המיועד לכך, חיבור של "+" ו "-" של מקור מתח למקומות המתאימים יביאו לזרימה קבועה של אלקטרונים וחורים). נפלט אורך גל אחד המתאים לחומרים מהם עשוי הגביש. יש תחום מסויים של אורכי גל שנפלטים, כלומר זה לא בדיוק "קו" אבל בבירור יש לו שיא והפליטה באורכי גל אחרים קיימת רק בתחום צר שקרוב לשיא
3. רוב החומרים, כשפוגע בהם פוטון, או מחזירים אותו כמו שהוא או בולעים אותו. כלומר הם לא מתערבים באורך הגל. חומרים מסויימים, מסוגלים לבלוע רק חלק מהאנרגיה של האור המוחזר : כלומר, פגע פוטון באנרגיה מסויימת, במקומו יוצא פוטון באנרגיה נמוכה יותר, ההפרש הלך לאיבוד (נבלע בחומר). התופעה נקראת פלורסצנציה וחומרים כאלה נקראים חומרים פלורסצנטיים. חומר פלורסצנטי יכול, למשל, לקבל פוטון אולטרה סגול ולפלוט במקומו פוטון ירוק
במנורת פלורסצנט, משתמשים בפריקה של כספית. לכספית יש פליטה בתחום האור הנראה :
אבל בלחץ נמוך, קרוב לוואקום כמו שיש במנורת פלורסצנט, כמות האור הנראה נמוכה ועיקר הפליטה הוא בתחום האולטרה סגול :
על המנורה מוסיפים ציפוי מחומרים פלורסצנטיים, שתפקידו להמיר את האולטרה סגול לאורכי גל רצויים של אור נראה. על ידי שילוב של חומרים שונים, ניתן לקבל כיסוי טוב של ספקטרום האור הנראה
בפלורסצנט זול אם חומרים פשוטים (פלורסצנט 36W ב 8 ש"ח), מקבלים משהוא כזה :
ניתן לראות את הפיקים מהכספית עצמה (הם גבוהים אבל דקים מאוד, ולכן לא מעבירים אנרגיה משמעותית) ואת רוב האור, שמגיע מהחומר הפלורסצנטי (הגבעה וה "גבעה" השניה). איכות האור של פלורסצנט כזה בינונית
בפלורסצנט איכותי (כל ה T5, PL, רוב נורות ה CFL) יש חומרים פלורסצנטיים יעילים יותר, שנותנים אזורים ממוקדים יותר בספקטרום והרבה יותר אור. על ידי שילוב של כמה חומרים, נותנים כיסוי לאזורים שונים בספקטרום. הכיסוי אינו רציף אלא ב "כתמים", אבל בממוצע מכסה את תחום האור הנראה בצורה אחידה יותר מקצה עד קצה, בלי גבעה משמעותית (הגזמה) באזור מסויים בהשוואה לאזורים אחרים
צבע 840 הוא cool white באיכות גבוהה :
שארית האור האולטרה סגול, שחדרה דרך הציפוי הפלורסצנטי, נחסמת על ידי הזכוכית של הנורה
בנורת לד, האור הכחול הוא פס ספקטרלי צר, שמגיע ישירות מלד כחול. על הלד יש חומר פלורסצנטי יחיד שמוסיף "גבעה" רחבה סביב הצבע הכתום. ביחד, כחול וכתום נראים כאור לבן :
על ידי שינוי כמות החומר הפלורסצנטי מעלים או מורידים את ה "גבעה" וכך מקבלים לדים בצבעי cool white / warm white
ללד יש כמה יתרונות :
- האור הכחול מתקבל מהתחלה ואינו דורש המרה על ידי חומרים פלורסצנטיים
- קלות ייצור המוני : גם של הלד עצמו (ליטוגרפיה, לא ייצור נורות מזכוכית) וגם קבלת צבעים שונים (שינוי כמות החומר וזהו, ללא מיקס של 3 או 4 חומרים שצריך לשחק אם הכמויות שלהם עד שמתקבל אור שנראה טוב)
אבל, מקבלים תמורת זאת :
- פיזור מאוד לא אחיד של האור על פני תחום האור הנראה. יש אזורים שלמים שמוארים בהגזמה לעומת אזורים אחרים
- הגזמה גבוהה מאוד באור הכחול, סביב 450nm. ומייד נראה מה הבעיה אם זה
נציין שקיימות אפשרויות נוספות להאיר ביעילות גבוהה, חוץ מפלורסצנט ולד. אחת מהן - מטאל הלייד, מבוססת על מיקס של גזים בנורה, בצורה שמתקבל מיידית שילוב של אורכי גל רצויים ללא צורך בהמרות נוספות על ידי ציפוי פלורסצנטי. לא משתמשים בנורה זו בבית מכיוון שהטכנולוגיה עובדת טוב בעיקר בבהירויות גבוהות (שגבוהות מידי בשביל שימוש ביתי), וכי לנורה לוקח זמן התחממות לאחר ההדלקה עד שהיא מגיעה לבהירות מלאה
ברשתית העין שלנו יש 5 סוגים של תאים רגישים לאור, המוכרים כיום :
- מדוכים הרגישים לאורכי גל ב 3 תחומים, האחראים לראייה העיקרית שלנו ומאפשרים לנו לראות בצבע ובהבחנה טוב בגוונים
- קנים, האחראים לראייה בתנאים של רמת תאורה נמוכה מאוד. בטבע זהו מצב של ראיית לילה, אבל במציאות שלנו רוב המקומות בהם אנחנו נמצאים מוארים גם בלילה בעוצמת אור גבוהה בהרבה, כך שאנחנו עדיין רואים באמצעות המדוכים
- תא השולט על ייצור מלטונין. זהו תא שהתגלה לא מזמן ואינו קשור לראייה
על כמות האור המגיע לכל אלה שולט גודל האישון
במצב רגיל (ובראיית "יום"), הראייה שלנו מבוססת על דיווח של כמות האור מכל סוג של מדוך למוח. כמות האור המדווחת על ידי המדוך היא תוצאה של הכפלה, עבור כל אורך גל :
- כמה אור באורך גל זה מגיע מהנורה ?
- כמה הדברים שאנחנו רואים מחזירים (או בולעים) אור באורך גל זה
- כמה כל מדוך קולט את אורך הגל הנ"ל, לפי הרגישות שלו :
חומרים בעלי צבעים בוהקים, מחזירים תחום צר של אורכי גל. למשל, צבע אדום "חזק" (כזה שתופס את העין) יחזיר תחום צר מהספקטרום, יכול להיות עד כדיי קו ספקטרלי דק. בנורה שפולטת אור בתחום רציף, גם אם הוא בצורת "גבעה", יש (בין היתר) אור באורכי הגל הרצויים ולכן הם יאפשרו לראות את הצבע החזק. בנורה שלא פולטת אור באורכי גל מסויימים, יכול לקרות מצב שבדיוק אורך הגל המוחזר מהצבע החזק אינו קיים במקור באור המגיע מהנורה, ולכן הצבע לא ייראה. מכיוון שכמעט ואין חומרים שמחזירים אפס ממש באורכי גל קרובים, הצבע עדיין ייראה, פשוט יהיה מוחלש
מדד העברת הצבע - CRI, המשמש להערכה של כמה האור מהנורה מעביר צבעים חזקים במידה טובה (ולא, למשל, מביא לכך ש 2 צבעים ייראו זהים), מבוסס על חישוב שנעשה מתוך גרף הספקטרום. הוא משקף את המידה בה צבעים חזקים נשמרים שונים אחד מהשני, אבל לא בהכרח עד כמה הם נשמרים נאמנים למציאות ולא מתייחס לבעיית ה "גבעה"
חומרים בעלי גוונים קלים, שהם רוב מה שיש סביבנו... (גם אם למשהוא יש צבע, לצבע יש גוון), מחזירים תחום רחב למדי של אורכי גל. גוונים של לבן למשל, מחזירים את כל התחום הנראה כולו - רק בשינויים קלים, יותר באזור מסויים ופחות באזור אחר. מהשינויים הקטנים האלה, המתבטאים בדיווח שונה בקצת של רמות האור מהמדוכים השונים למוח, אנחנו יכולים להבחין בגוונים
ברור, שאם מקור האור מלכתחילה פולט אור שמכסה את התחום הנראה בצורה לא אחידה אלא הספקטרום שלו נראה כמו "גבעה", גם האור המוחזר מחומרים בעלי גוון קל יכיל את אותה "גבעה" בדיוק. נוצר מצב, שאנחנו יכולים להבחין בצבעים, אבל גוון האור של הנורה עצמה משתלט על היכולת שלנו לראות נכון גוונים קלים יותר - למעשה הגוון שלהם הולך לאיבוד, אנחנו מקבלים במקומות פשוט את הגוון של האור מהנורה
ברוב המקומות בהם מוזכרת איכות אור, אין התייחסות לבעיה זו. לנורת הליבון למשל מייחסים איכות אור גבוהה ו "אור טבעי", שיש לו CRI100 (חישוב ה CRI מנורמל לפי נורת ליבון), אולם כמות האור בקצה האדום-צהוב מוגזמת ולעומתו כל הקצה הכחול-סגול של תחום האור הנראה אינו משתקף כראוי תחת האור שלה. ללד יש בעיה דומה, אלא שבו יש 2 אורכי גל מוגזמים, אחד באמצע של מה שמגיע מהחומר הפלורסצנטי ואחד שמגיע מהלד הכחול. לעומת שני אלה, הספקטרום של הפלורסצנט (מהסוג האיכותי) אולי אינו רציף, אבל הוא נותן לרוב הגוונים להיות מה שהם, בפגיעה מינימלית
ניתן לדמות את העניין למהדורת חדשות : בערוץ אחד, נותנים סיקור מעמיק של עניין מסויים ושל כל מה שמסביבו, והרבה פחות דברים אחרים. למרות שכן מזכירים אותם, נוצר מצג שיש משהוא מסויים שהוא החשוב ביותר על סדר היום, והכל מתחבר אליו. בערוץ אחר, נותנים סיקורים של כמה עניינים בקצרה, בתחומים שונים ככל הניתן. הערוץ האחר אולי מפספס פרטים לפעמים, אבל הוא כן מציג את הדברים בפרופורציות
כמות המדוכים הכחולים (S) בעין שלנו היא רק כ 1/20 מכלל המדוכים. כלומר, כמות קטנה של מדוכים שמספקים את 1 מתוך 3 צבעי היסוד. מדוכים נהרסים ככל שאנחנו מתבגרים / מזדקנים. וזו סיבה חשובה מאוד לשמור עליהם
כמות האור הנכנסת לעין נשלטת על ידי גודל האישון, והוא נשלט על פי כמות האור (הכוללת) הנכנס לעין - בקרה במעגל סגור. בקרה זו מונעת כניסה של יותר מידי אור מכל הצבעים לעין בצורה ממושכת, שתביא לעומס יתר על המדוכים
נשים לב, שבדרך כלל אנחנו רואים אור שהוא בין לבן-כל הצבעים (דברים שונים) לצבעים "טבעיים" (צבע של צמחייה, אבן, העור שלנו). בטבע, הצבע הכחול לא נמצא בכמות גדולה. יש גוון שלו בהרבה צבעים אחרים, יש אותו בשמיים (וגם שם הוא לא לבד - הם לא בצבע כחול חזק כמו של צבע גואש כחול). כלומר, לאחר בקרה על כמות האור הכוללת על ידי האישון, בממוצע לא נכנסות לעין כמויות מוגזמות של אור כחול
אם נחזור לנורת הלד, נראה שהאור שלה מכיל "גבעה" כחולה חזקה מאוד, שנופלת בדיוק על שיא הרגישות של המדוכים הכחולים. מתוך כמות האור הכוללת (שנראה לבן), גם לאחר האישון, החלק של אור כחול שנכנס לעין גבוה ממה שיש במקורות אחרים. מדוכים הכחולים לא התפתחו לקבל לאורך זמן כמות כזו
1. אם מסתכלים על הנורה, הבעיה מובנת (ומורגשת : הסתכלות על מנורת לד חזקה מכאיבה לעין, במידה גבוהה יותר מהסתכלות על מנורה שאינה לד, גם כשהשנייה בהירה יותר)
2. אם מסתכלים על הסביבה שלנו (שמוארת על ידי המנורה), רוב החומרים בסביבה בעלי ספקטרום החזרה רחב ובהירים : קירות, ניירות, משטחים בהירים שונים. כלומר, גם כשמסתכלים עליהם ולא על הנורה, הספקטרום לא שונה בהרבה. אבל עליהם אנחנו מסתכלים כל הזמן, שעות בכל יום שבו אנחנו נמצאים איפה שהוא
לבעיה יש התיחסות מסויימת מצד התקנים, אלא שהיא נכתבה (על ידי מומחי תאורה, שעובדים אצל יצרני תאורה) בצורה שלא תפריע לקידום תאורת הלד :
- חלוקת סוגי המנורות וגופי תאורה לקבוצות סיכון (RG) מתייחסת לפיזור האור על ידי הנורה או גוף התאורה. כלומר, נורה "מט" תקבל רמת סיכון נמוכה יותר מנורה "שקופה", גם בשימושים בהם אף אחד לא מסתכל על הנורה לאורך זמן (כלומר, שמעשית אין הבדל). על פי התקן, אפילו נורות ליבון שקופות יכולות להגיע לקבוצת סיכון, בזמן שלד מסויים אם ספקטרום איום אבל כדור מט, יהיה "ללא סיכון". קבוצת ה "ללא סיכון" מוגדרת כך שרוב הלדים בעלי כיסוי מט נופלים אליה, למרות שיש בהם בעיה חמורה בין אם מסתכלים עליהם ישירות ובין אם לא
- הניסויים בהם נבדק נושא הבטיחות נעשו לפי חשיפה לעוצמה גבוהה של אור במשך תקופות קצרות יחסית, כמו 24 או 48 שעות. התגובות בחשיפה "חלשה" (אור מהסביבה) במשך שנים יכולות להיות שונות בהרבה, וייתכן נזק שמתגלה רק לאורך זמן ללא תלות ברמת החשיפה
העניין לא מפריע למשווקי הלדים לציין שהם בטוחים פוטוביולוגית (על פי התקנים הנ"ל) ושהן "ללא קרינה" (הכוונה לאולטרה סגול, שנפלט מפלורסצנטים בכמות מזערית שקטנה בהרבה ממה שאנחנו מקבלים כל יום בצורה טבעית מהשמש, ולאינפרא אדום, שנפלט בכמויות גדולות ממנורות ליבון ומתנורי חימום, ואינו מזיק), תוך יצירת מצג שיווקי שהם בטוחים יותר לעין מכל הנורות האחרות...
ככלל, כל נורות הלד הלבן (כולל warm white) פולטות יותר אור כחול מהנורות המקבילות להן בפלורסצנט. ההמלצה להשתמש רק בנורות לד warm white מקטינה את הבעיה, אלא שבפלורסצנט אין בעיה כזאת לא ב warm white, לא ב cool white, ולא ב daylight, וייתכן שאישית נעדיף את הגוונים הקרים
מלטונין הוא הורמון האחראי על הסוויצ' שלנו בין מצב יום : הגוף שלנו פעיל ואנרגטי, ומצב לילה : שינה, גדילה, התחדשות, תיקון עצמי. ייצור המלטונין נשלט על ידי תאים שנמצאים ברשתית העין. הרגישות של תאים אלה לאור דומה למדי לזו של המדוך הכחול. ביום (אור שמש, שמיים כחולים) התא פעיל ועוצר את יצור המלטונין. ככל שאנחנו מתקדמים לקראת השינה, כמות האור הכחול יורדת : שקיעה, חושך, רמת המלטונין עולה ואנחנו הולכים לישון
אנחנו הארכנו לעצמנו את היום, אבל זה לא אומר שאנחנו צריכים פחות שינה. כשאנחנו משתמשים בתאורה שמכילה כמות גדולה של אור כחול, זה אומר שעד לרגע כיבוי האור כמות המלטונין בגוף שלנו נמוכה. רק אחרי שהלכנו לישון, הוא מתחיל לחזור
מכאן ההמלצה להשתמש בתאורה בגוונים חמים לפני השינה, הפיצ'רים המתאימים לכך במחשבים וכדומה
כמה שיקולים נוספים :
בחישוב של 0.54 ש"ח לקוט"ש, נניח שיש לנו מהוא שצורך 1W, ועובד 24 שעות 365 ימים. עלות החשמל במשך שנה היא קצת פחות מ 5 ש"ח. נניח 5 ש"ח בדיוק (כלל נוח לשימוש, לא רק לתאורה)
אם ניקח נורה, שעובדת 6 שעות ביום (זו הערכה כפולה מההערכה של 3 שעות, בה היצרנים משתמשים בשביל חישובי אורך חיי נורה של 20 שנה), על כל 1W חיסכון (או בזבוז) חשמל, יהיה הבדל של 1.25 ש"ח
אם נשווה נורת ליבון של 60W ונורת פלורסצנט E27 של 13W (כמות אור דומה), חסכנו חשמל ב 60 ש"ח בשנה על ידי שימוש בפלורסצנט
אם נשווה את הפלורסצנט E27 13W ללד 8W (כמות אור דומה במידה שהלד איכותי), חסכנו חשמל ב 7.5 ש"ח בשנה על ידי מעבר מהפלורסצנט ללד. נשאלת השאלה האם באמת החיסכון הנוסף בחשמל הוא המטרה העיקרית כאן, לעומת יתרונות/חסרונות אחרים של כל נורה
היעילות של נורות פלורסצנט E27 בינונית למדי בהשוואה לפלורסצנטים ארוכים (לאיכותיים כמובן). כשהפלורסצנט E27 הופיעה היתה נטייה להשתמש בה במקומות כתחליף לגופי פלורסצנט "אמיתיים" ואפילו לנורות חזקות יותר כמו מטאלהלייד, בהנחה שהיא חוסכת חשמל. (היא חוסכת אם בוחרים נורה בהספק נמוך, אבל כמות האור תהיה בהתאם ואף פחות מכך). בהשוואה לפלורסצנטים ארוכים / מטאל הלייד שעומדים בגוף תאורה מתאים, תאורת לד לא בהכרח תהיה חסכונית יותר
אנשים מבוגרים מאבדים את היכולת לראות גוון כחול, חלק מזה כתוצאה מהרס המדוכים הכחולים, וחלק כתוצאה מהרס עדשת העין (העדשה מצהיבה). הכמות של אור כחול שמגיע מנורות לד דווקא גורמת להם לראות טוב, וכך נראה שהם מעדיפים תאורת לד לבנה (6500K) בעוצמה גבוהה. יתכן שלאורך זמן זה מחמיר את הבעיה, באותה מידה כמו שאנשים שלא שומעים טוב מגבירים את הווליום עוד ועוד
בשימושים מסויימים, אורך הגל הוא לא עיקר הבעיה. למשל, נורות פלורסצנט E27 והיום גם רוב הפלורסצנטים הישרים אינם מכילים כספית נוזלית. הם מכילים אמלגמה, שהכספית מתאדה ממנה רק בזמן שהנורה דולקת. לוקח לכספית כמה דקות להתאדות, והתהליך איטי יותר ככל שהטמפרטורה קרה יותר. בגלל זה למשל, נורות פלורסצנט E27 דולקות חלש מאוד בקור ולוקח להן זמן להתחמם. זו לא בעיה אם הנורה דולקת במשך שעות בכל הדלקה, אבל אם מדליקים את האור בשביל לעבור ומכבים אותו (כמו בחדר מדרגות למשל), הפלורסצנט E27 היא לא אופציה. נורת לד איכותית (שלא נשרפת כתוצאה מכמות הדלקות) היא אופציה טובה למקומות כאלה, וגם מנורת ליבון (שאינה חסכונית בחשמל, אבל לא עובדת זמן ממושך בשביל לצרוך כמות משמעותית של חשמל בכל מקרה)
נורות לד קיימות בצורות שאין לפלורסצנטים E27 או אחרים. לשימושים מסויימים יש נורת לד שיכולה להיות מושלמת מבחינת סוג וצורת הנורה, ובחלק מהן התאורה היא רק משנית לחלל שכבר מואר על ידי נורות אחרות. במקרה כזה כל הדיון על אורכי גל גם הוא משני, מכיוון שהאזור יהיה מואר על ידיי נורות מסוגים שונים שביחד נותנות איכות אור גבוהה יותר
יש נורות פלורסצנט E27 ולדים E27 בהספק מעל 100W (צריכת חשמל) שנותנות מעל 6000 לומן (זה המון !). אבל למה אתה צריך משהוא כזה לפינת אוכל ?
