Elektrik dan Pencahayaan

PENCAHAYAAN

Istilah Pencahayaan

1. Lumen (lm)
Lumen adalah unit luminous flux atau kadar pengaliran cahaya dari satu punca. Contohnya mentol biasa boleh mengeluarkan sehingga 1200 lumen.

2. Illuminance (E)
Ia bermaksud kadar sesuatu permukaan dicahayakan atau banyaknya cahaya yang jatuh diatas sesuatu permukaan, lebih jelas lagi ialah berapa lumen dalam satu unit permukaan contohnya satu meter persegi.

Apabila seseorang itu mengatakan nilai illuminance ialah beberapa lumen, ini adalah kurang tepat kerana ia tidak menyatakan luas permukaan yang lumen itu tersebar. Oleh itu illuminance hendaklah dinyatakan berapa lumen semeter persegi atau berapa lux. Lux atau lumen semeter persegi menerangkan cahaya yang tersebar disuatu permukaan atau benda dan tidak menerangkan berapa terang permukaan itu akan kelihatan. Ini adalah bergantung kepada keupayaan permukaan itu memantulkan cahaya itu kepada mata sipermerhati.

3. Lux
Lux adalah unit metrix untuk pencahayaan iaitu 1 lumen semeter persegi. Ia bersamaan dengan 10.76 lumen sekaki persegi.

4. Nanometer (nm)
Unit untuk menerangkan panjangnya gelombang cahaya iaitu sepuluh kuasa tolak sembilan atau satu per seribu juta.

5. Candela
Unit keamatan bercahaya (luminous intensity) sesuatu punca cahaya disuatu arah yang tertentu (ini samalah seperti tekanan dibelakang pancutan air).

Apabila bekerja dengan punca cahaya yang mengeluarkan flux (lumen) setara (equal) kesemua penjuru mithalnya didalam spere, candela atau luminous intensity disuatu arah yang tertentu boleh didapati dengan membahagi lumen dengan 4 x 22/7 (12.57) atau lebih kurang 12. jadi untuk mentol 100W yang mengeluarkan 1200 lumen menghasilkan luminous intensity 100 candela disuatu arah.


6. Intensity (I) {keamatan}
Banyaknya candela yang dikeluarkan oleh suatu punca didalam suatu arah

Illuminance = Candela / jarak kuasa dua (I / d x d) = Lux

Contohnya jika punca cahaya mempunyai intensity 100 candela dan jarak dari punca cahaya ialah 2 meter maka

Illuminance = 100 / 2 x 2 = 25 lux

7. Luminance (keterangan)
Ia menjelaskan nilai terang sesuatu benda, digunakan kepada lampu-lampu atau punca cahaya atau permukaan yang memantul atau memancarkan cahaya. Ia ditulis sebagai candela / meter persegi.

8. Apostilb
Digunakan untuk mengatakan nilai terang permukaan yang memancarkan atau memantulkan satu lumen semeter persegi. Ia menerangkan jumlah cahaya yang datang dari permukaan itu dan ini memberi gambaran permukaan itu.

Perhatian: Illuminance ialah sukatan cahaya yang tiba disesuatu permukaan manakala Luminance ialah cahaya yang meninggalkan atau memantul dari sesuatu permukaan.

Contoh: Satu dinding 1 meter persegi menerima 500lux dan mempunyai kadar pemantulan 50% dan memancarakan kembali 250lux semeter persegi i.e ia mempunyai keterangan 250 apostilb.

Perbedaan diantara keterangan yang diterima (illuminance) dan keterangan yang dipancarkan (luminance) boleh dibayangkan dengan lebih jelas dengan mengisikan dua gelas, satu berisi susu dan satu lagi berisi kopi dan kedua-duanya sama-sama dicahayakan. Kedua-dua gelas akan menerima sama illuminance tetapi gelas yang berisi susu akan memantulkan lebih banyak cahaya dan mempunyai luminance yang tinggi, iaitu ia nampak lebih terang berbanding dengan gelas yang berisi kopi.

9. Faktur Pemantulan (Reflection Factor)
Satu faktur yang menerangkan kadar sesuatu permukaan akan membalikkan cahaya. Ia biasanya ditulis dalam peratusan (%). Jadi bagi suatu permukaan yang mempunyai faktur pemantulan 45% akan membalikkan 45% dari cahaya yang dipancarkan kepadanya. Ini bererti Luminance = Lux x Faktur Pemantulan.

10. Faktur Penghantar (transmission Factor)
Faktor yang menerangkan kadar cahaya yang menembusi suatu bahan yang lutsinar. Ini biasanya dinyatakan sebagai peratusan faktur penghantaran. Contohnya plastic yang lutsinar akan menghantar 75% dari cahaya yang dipancarkan kepadanya dan memantulkan 10% daripadanya.

11. Faktur Penyerapan
Faktur yanmg menerangkan kadar penyerapan cahaya oleh sesuatu bahan i.e cahaya yang tidak dipantulkan. Kesemua bahan menyerap cahaya dan cahaya yang diserap hilang sebagai haba. Hubungan diantara faktur pantul, faktur penghantar dan faktur penyerapan sesuatu bahan ialah jika ia dihimpunkan berjumlah 100%.

Contoh: sebuah bangunan dicahayakan dengan kadar illuminance 150lux. Disebabkan debu dan lain-lain kekotoran kadar pantul ialah 20%. Berapakah kadar luminance didalam apostilb.

Luminance (apostilb) = illuminance x kadar pembalikan

= 150 x 0.2 = 30 apostilb

12. Luminous Efficiency – lumen per watt (lm/w)
Cara menerangkan kecekapan sesebuah lampu. Ini diperolehi dengan membahagi lumen yang dikeluarkan dengan kuasa watt lampu

Contoh: Sebiji lampu 100W mengeluarkan 1200 lumen

Luminous efficiencynya ialah = 12 lm/w

13. Permukaan Kerja – working surface
Permukaan dimana kerja dijalankan. Permukaan ini dijadikan paras dasar dimana taraf pencahayaan dipastikan. Kebiasaannya permukaan kerja diambil 0.85 meter dari paras lantai. Ingat, permukaan ini tidak semestinya datar atau rata. Didalam keadaan biasa ianya seperti papan hitam.

14. Faktur Kegunaan – Utilization Factor (U.F)
Faktur yang digunakan untuk mengira bilangan lampu yang harus dipakai. Faktur ini mengambil kira semua cahaya yang hilang.

15. Index Bilik – Room Index
Index yang menghubungkan ukuran bilik. Ia mengambil kira luas dan bentuk bilik.

16. Faktur Penyenggaraan – Maintenance Factor (M.F)
Faktur yang digunakan untuk mengambil kira kehilangan cahaya yang disebabkan oleh debu dan kotoran lain. Ia mesti kurang dari satu. Kebiasaannya 0.8.

17. Azimuth
Permukaan disekitar paras datar

18. Sudut Atas dan Bawah
Permukaan didalam paras tegak atas atau dibawah paras datar.

19. Index Kesilauan – Glare Index
Senarai nombor yang digunakan untuk menentukan sesuatu pemasangan itu selesa atau tidak dilihat

20. British Zonal Classification (B.Z)
Satu klasifikasi untuk lampu-lampu berdasarkan keluaran cahaya dibawah. Ada 10 bahagian i.e BZ1 …………………….BZ10

21. Pembalik – Reflector
Pemantul yang mengubah arah cahaya. Pemantul digunakan bila pengubahan yang banyak diperlukan

22. Pemantul Specular – Specular Reflector
Ini adalah pemantul dimana arca yang terang boleh dilihat dari satu arah yang tertentu. Contoh pemantul specular ialah cermin, permukaan air yang tenang atau sudu yang berkilat.

23. Pemantul Perata – Diffuse Reflector
Pemantul yang memercikkan cahaya yang tiba padanya kesemua arah. Bayang tidak dapat dilihat pada pemantul jenis ini. Pemantul jenis perata tulin payah didapati, contoh yang hampir ialah cat kapor, kertas penyerap dakwat dan white cliff.

24. Refractor – Controller
Prism lutsinar yang mengubah arah pancaran cahaya beberapa darjah

25. Silauan
Cahaya pada arah yang salah yang menghindar pandangan. Ini biasanya dibahagikan kepada silauan biasa dan silauan keterlaluan
Silauan biasa hanya mengganggu pandangan tetapi silauan keterlaluan menghindar pandangan

26. Nisbah Pancaran Cahaya – Light Output Ratio
Ialah nisbah cahaya yang keluar dari lampu kepada cahaya yang keluar dari mentol sahaja. Ini biasanya dibahagi kepada dua iaitu diatas dan dibawah paras permukaan datar dan ditulis dalam peratusan

27. Lampu Unggu (Ultra Violet – UV)
Pancaran yang tidak terlihat oleh mata kasar manusia. Ia mempunyai ukuran gelombang diantara 200nm. Ultra violet boleh ditukarkan kepada cahaya yang boleh dilihat dengan menemukan ia dengan bahan fluorescent contohnya lampu kalimantang.

28. Infra Red
Pancaran yang tidak terlihat oleh mata kasar manusia. Ia mempunyai ukuran gelombang diantara 700nm dan 2500nm. Ia biasanya boleh dirasa dengan rasa panas dikulit badan kita.


REKABENTUK PENCAHAYAAN DALAM BANGUNAN

1. Pendahuluan
Aspek rekabentuk yang perlu diambil kira ialah dari segi average illuminance iaitu menentukan paras illuminance dan berapa bilangan lampu serta kuasa wattnya yang harus dipasang untuk mendapatkan paras ini. Untuk memulakan rekabentuk pencahayaan dalam bangunan maklumat-maklumat berikut mesti diperolehi dahulu:

• Panjang bilik (L)
• Lebar bilik (W)
• Tinggi siling (H)
• Warna siling
• Warna dinding
• Keadaan tingkap
• Berkipas atau berhawa dingin
• Keadaan keliling
• Untuk apa bilik itu digunakan

2. Setelah mengambil kira perkara-perkara diatas baharulah kita boleh memilih jenis lampu yang hendak digunakan. Umpamanya lampu pendaflour, lampu pijar jenis decorative, lampu jenis domestik atau jenis industri. Disini apa yang penting ialah keadaan cahaya yang dihasilkan oleh lampu tersebut.

3. Pada amnya pengeluaran cahaya dari lampu boleh dibahagikan kepada:
a. Terus / direct (1 – 10%)
b. Separaterus / semidirect (10 – 40%)
c. Resapan / general diffusing (40 – 60%)
d. Separa tidakterus / semi indirect (60 – 90%)
e. Tidak terus / indirect (90 – 100%)
Kita juga mesti faham cara cahaya dari lampu-lampu itu disebarkan

4. Illuminance
Dari maklumat diatas dan kajian yang telah dibuat kita tahu paras pencahayaan yang diperlukan. Contohnya untuk pejabat kita perlukan 300 hingga 500 lux.

5. Index Bilik
Mula-mula kita cari index bilik (R.I)

R.I = L x W
Hm (L + W)
Dimana

R.I - Room index
L - Panjang bilik
W - Lebar bilik
Hm - Tinggi gantungan

Contoh: Satu bengkel berukuran 50m x 10m x 4.5m. Pada amnya paras kerja ialah 0.8m dari paras lantai. Maka tinggi gantungan ialah:

4.5 – 0.8 = 3.7m

maka R.I = 50 x 10
3.7(50+10)
= 2.25

6. Faktur Penggunaan
Selepas kita pastikan jenis lampu yang hendak digunakan dan mengira index bilik, kita perlu menentukan faktur kegunaan (U.F). Untuk mendapatkannya kita rujuk LAMPIRAN 4. Dari item diatas i.e warna siling dan dinding, kita dapat pastikan peratusan pantulan siling dan dinding.

7. Faktur Penyenggaraan (M.F)
Semasa merekabentuk cahaya biasanya Faktur Penyenggaraan (M.F) diambil kira. Ini ialah kesusutan cahaya yang dihasilkan oleh lampu disebabkan habuk atau kotoran dan kesusutan cahaya yang disebabkan oleh usia lampu. Pada amnya faktur penyenggaraan diambil sebagai 0.8

8. Installed Flux
Selepas item no 1 hingga 6 diperolehi kita gunakan persamaan berikut untuk mendapatkan Installed Flux.

Installed Flux = Flux yang diterima dipermukaan kerja
U.F x M.F

= Illuminance x luas permukaan kerja
U.F x M.F

Contohnya bagi bengkel 50m x 10m x 4.5m mempunyai Faktur Penggunaan 0.62, Faktur Penyenggaraan 0.8, berapakah nilai Installed Flux yang perlu untuk mendapatkan illuminance 400 lux.

Installed Flux = 400 x 50 x 10
0.62 x 0.8
= 322,580 lumen

9. Susunan Lampu
Untuk menyusun lampu kita gunakan persamaan

S/Hm = 1 atau 1.5

Dimana S - jarak diantara lampu
Hm - tinggi gantungan

10. Switching
Apabila jenis lampu, bilangan lampu dan susunannya telah dipastikan, pengawalan lampu harus diteliti. Biasanya bagi rekabentuk yang baik, lampu-lampu berdekatan dengan tingkap dikawal oleh suis yang berasingan dari yang lainnya. Sebagai langkah penjimatan tenaga, apabila cahaya matahari / siang masuk kedalam bilik, lampu ini boleh dipadamkan. Ianya hanya perlu dipasang diwaktu hari gelap atau malam. Juga hanya bilangan lampu yang terhad harus dikawal oleh suis i.e tidak terlalu banyak.

11. Ekonomi
Satu faktur yang harus diambil kira ialah dari segi ekonomi sesuatu pemasangan. Ada tiga faktur yang harus diambil kira:

a. Kos projek pemasangan tersebut
b. Kos senggaraan pemasangan, kos tenaga seunit, jumlah unit yang digunakan setiap bulan, senangkah alat ganti diperolehi dan dalam masa yang munasabah, mahal atau berpatutan harganya, kekerapan alat ini harus ditukar.
c. Keselesaan, adakah cahaya yang dihasilkan cukup selesa dan sesuai.

12. Kesimpulan
Cara rekabentuk pencahayaan yang dihuraikan diatas adalah memadai bagi kegunaan harian. Walaubagaimanapun beberapa perkara harus diambil kira untuk mendapatkan hasil rekabentuk yang memuaskan iaitu:

a. Kemahuan pengguna / akitek
b. Keadaan bangunan / bilik / hiasan
c. Garis panduan pejabat
d. Penggunaan ruang
e. Kesan khas (special effect) untuk menarik perhatian ramai

Apabila faktur ini diambil kira dan cuba disesuaikan kepada rekabentuk, maka penghasilan kerja mungkin akan memuaskan semua pihak.

13. Perkiraaan Pencahayaan Dengan Kaedah Lumen (Lumen method)
Dalam perkiraan cara ini adalah dianggapkan didalam sesuatu bilik atau tempat kerja itu keseluruhan fluk cahaya yang dikeluarkan oleh lampu (dalam lumen) adalah mencukupi bagi memperolehi paras pencahayaan yang sama rata diatas permukaan kerja, umpamanya permukaan meja.

Formula yang digunakan ialah:

N = E x A .
F x U.F x M.F

Dimana N - Bilangan lampu
E - Paras pencahayaan yang dikehendaki (Lux)
A - Luas tempat kerja (m2)
F - Fluk cahaya untuk satu lampu
U.F - Faktur penggunaan
M.F - Faktur penyenggaraan