תאורה

תאורה היא שימוש באור כדי להשיג אפקט מעשי או אסתטי. מכיוון שהראייה היא תוצאה של החזרת אור ממשטחים, הרי שמטרת התאורה היא לייצר ולכוון קרני אור כך שיוחזרו מהמשטחים המוארים להשגת התוצאה המבוקשת. השגת מטרות התאורה מתבצעת באמצעות מקורות אור מלאכותיים כמו נורה חשמלית וגוף תאורה, או טבעיים כמו אור יום. תכנון של תאורה טבעית מתבצע על ידי אדריכל, ואילו של תאורה מלאכותית על ידי מהנדס חשמל.

תאורה צבעונית במזרקה בטשקנט בירת אוזבקיסטן

תאורה בצבעי דגל אוקראינה בבית החולים איכילוב

שימושים עיקריים של תאורה

נהוג לחלק את התאורה לשני סוגים עיקריים: תאורת פנים, המשמשת בחללים שחוסמים באופן מלא או חלקי את אור היום, ותאורת חוץ, המשמשת לשטחים פתוחים לחלוטין. חלוקה זו אינה "מוחלטת" היות שקיימים מקרים בהם תאורה שנחשבת "תאורת חוץ" מיושמת בחללים סגורים (למשל תאורת כבישים בתוך מנהרות).
סוג נוסף של תאורה הוא תאורה אסתטית, שיעודה שיפור המראה של האלמנט המואר - למשל הארת חזית של מבנה או תאורת במה בתיאטרון. תאורה אסתטית יכולה להיות מיושמת בחללים סגורים או פתוחים, אם כי בחללים פתוחים היא ניתנת ליישום אך ורק בשעות החשיכה.

תאורת חוץ

תאורה בכביש מהיר בלילה

תאורת חוץ כאמור מיועדת לשעות החשיכה ובאה להחליף את אור היום. לתאורת חוץ שני שימושים עיקריים:

התמצאות – תאורת התמצאות נועדה לאפשר הבחנה במכשולים. התאורה צריכה להתאים לסוג ההבחנה הנדרש: תאורת כבישים, למשל, צריכה לאפשר הבחנה ממרחק כזה שיאפשר לרכב נוסע לבלום בבטחה, בעוד שבתאורה בנתיבים של הולכי רגל די בכך שמכשולים יזוהו בטווח קרוב מאוד.
ביטחון – תאורת ביטחון נועדה להרתעת פשיעה, על ידי כך שהיא מפירה את חסות החשיכה שמאפשרת ביצוע פשעים באין רואה. באזורים של הולכי רגל תאורת הביטחון גם מגבירה את תחושת הביטחון של העוברים ושבים, ולא פעם משמשת רשויות מקומיות לקידום הפעילות המסחרית באזורים נבחרים.
תאורת סימון – בנוסף לשימושים אלה, נעשה שימוש בתאורה גם לסימון מכשולים ולהכוונה. דוגמאות מוכרות ונפוצות לכך הם תאורת מסלולי טיסה, תמרורים ושלטי הכוונה מוארים, תאורה של מדרגות בתיאטראות, וכן תאורת סימון לאזהרת מטוסים על גבי מבנים גבוהים מאוד.

תאורת פנים

תאורת פנים, כאמור, היא תאורה שיעודה לפצות על מחסור באור יום. הדבר יכול להיות מיושם כאמור על ידי תאורה מלאכותית, אך גם על ידי עיצוב החלל כך שאור היום ינותב על מנת להגדיל את יעילותו. בכל מקרה, כמו בתאורת החוץ, בשעות החשיכה התאורה כולה מושגת באמצעים מלאכותיים. גם תאורת פנים משמשת להתמצאות ולביטחון. שימוש עיקרי נוסף הוא כתאורת עבודה המאפשרת ביצוע משימות. לצורך כך, על תכונות התאורה להתאים למשימות אותן נדרש לבצע.

תאורת חירום ותאורה חיונית

תאורת חירום היא תאורה שנועדה לאפשר פינוי בטוח של חללים בזמן הפסקת חשמל. תאורת החירום מתבססת בעיקר על סוללות כמקור אנרגיה חלופי לרשת החשמל, ונכנסת לפעולה מיד עם התרחשות הפסקת חשמל. תאורות חירום מותקנות בדרך כלל במעברים שעשויים לשמש למילוט בזמן סכנה, למשל חדר מדרגות בבית משותף, וכן במקומות בהם מתקהלים אנשים רבים והחשכה פתאומית עלולה להוביל לבהלה, כמו אצטדיונים ואולמות אירועים.
תאורה חיונית היא תאורה שהפסקתה עלולה לגרום לאסון, למשל תאורה בחדר ניתוח, ורמזורים בצמתים חשובים, ולכן בנוסף או במקום גיבוי סוללות מחוברת התאורה לאמצעי גיבוי נוספים שמבטיחים הפעלתה לאורך זמן.

תכונות של תאורה

עוצמה: העוצמה של תאורה היא כמות האור המוחזרת מהמשטח המואר. העוצמה נמדדת ביחידות לוקס (lx). רמת תאורה המאפשרת הבחנה סבירה במכשולים לצורך התמצאות היא כ-4 לוקס. על פי המוסד לבטיחות ולגיהות רמת תאורה נאותה לעבודה משרדית היא בין 500 ל-1,000 לוקס במדידה על משטח העבודה. התאורה הדרושה לצורך צילומי טלוויזיה היא החל מ-1000 לוקס. לשם השוואה, עצמת התאורה הנוצרת מאור השמש נעה בין 30,000 ל-100,000 לוקס (תלוי בקו הרוחב ובראות), ואילו רמת התאורה הנוצרת מאור ירח מלא היא כ-1 לוקס.
אחידות: מדד הבודק עד כמה האזור מואר באופן אחיד. בתאורה פונקציונליות אחידות גבוהה משפרת את הביצועים, ואחידות נמוכה פוגעת בביצועים ואף גורמת נזק תמידי לראייה. מכיוון שהעין מתאימה עצמה לכמות האור הקיימת, חוסר אחידות בתאורה מאמץ את העיניים כאשר המבט חולף תדיר בין אזורים כהים ובהירים. כאשר המעבר מהיר מאוד, כמו שעשוי להיות בנהיגה על כביש מהיר, חוסר אחידות של תאורה לא מאפשר לעין להסתגל לשינויים בעצמת האור ופוגע מיידית ביכולת להבחין בפרטים. האחידות נמדדת כיחס בין העוצמה הממוצעת לעוצמה המרבית – ככל שהמספר קרוב ל-1 האחידות גבוהה יותר.
סינוור: תאורה עלולה ליצור מצב של סינוור. הסינוור יכול להיווצר כאשר התאורה בנויה כך שנוצר קו ראייה ישיר אל מקור האור או שמקור האור מספיק חזק ונמצא בתוך שדה הראיה בזווית הגורמת לסינוור (למשל: תאורת מגרש ספורט הנמצא בסמוך לכביש ואינה מכוונת נכון עלולה לסנוור את הנהגים). מצב נוסף של סינוור הוא מעבר מאזור חשוך לאזור מואר או הדלקת תאורה מלאכותית לאחר שהות ממושכת במצב מואפל (למשל בעת הקרנת סרט) - במצב כזה תאורה חזקה מדי תוביל לסינוור. גם החזר תאורה ממשטחים בהירים או ממשטחים שמחזירים אור כגון מראה מוביל לסינוור - דוגמה לסינוור כזה הייתה צגי מחשב מסוג CRT אשר שיקפו את גופי התאורה שהותקנו מעליהם. בעיה זו נפתרה מעצמה עם המעבר לצגי מחשב שטוחים בטכנולוגית LCD. סוג מקור האור עצמו גם כן משפיע על רמת הסינוור – למשל תאורת LED מסנוורת יותר מסוגים אחרים של נורות, בשל היותו של האור של ה-LED מרוכז מנקודה אחת קטנה, האופטיקה הנחותה של רוב גופי ה-LED לעומת גופי תאורה לנורות מסוגים אחרים והריכוז הרב של אורכי גל כחולים בספקטרום ה-LED הלבן^[1]^[2].
העברת (קרוי גם מסירת) צבע: למקורות אור שונים ספקטרום פליטה שונה. אי לכך, משתנים הצבעים הנראים של עצמים מוארים בהתאם למקור האור המאיר אותם. מחד ישנם מקורות אור בעלי ספקטרום פליטה רחב אשר מאפשרים הבחנה מפורטת בצבעי העצמים המוארים, ומאידך קיימים מקורות אור בעלי ספקטרום המכיל מספר מוגבל של אורכי גל, או אף מונוכרומטיים (כגון תאורת לייזר ונורות נתרן לחץ נמוך) אשר כלל אינם מאפשרים הבחנה בצבעים השונים.
יעילות: לתאורה שני מדדים של יעילות. האחד הוא כמות האנרגיה הנצרכת על ידי מערכת התאורה על מנת למלא את משימתה. במובן זה, לא ניתן למדוד יעילות של תאורה בצורה מוחלטת אלא מדובר ביעילות יחסית: אם ניתן להגיע לתוצאה רצויה ביותר מדרך אחת, הרי שהדרך שצורכת פחות אנרגיה היא כביכול היעילה יותר. המדד השני ליעילות תאורה אף קשה בהרבה למדידה, והוא עד כמה התאורה מבצעת את "תפקידה", בשקלול כל התכונות שנזכרו לעיל. שני מדדים אלו עלולים אף לסתור זה את זה, במובן זה שתאורה יעילה אנרגטית יעילה פחות בשאר הפרמטרים ולהפך.