Prezentace se nahrává, počkejte prosím

Prezentace se nahrává, počkejte prosím

Světelná technika Podstata a základní vztahy. Úvod Vytváření zdravého životního prostředí ve spojení s efektivním využíváním energie klade vysoké nároky.

Podobné prezentace


Prezentace na téma: "Světelná technika Podstata a základní vztahy. Úvod Vytváření zdravého životního prostředí ve spojení s efektivním využíváním energie klade vysoké nároky."— Transkript prezentace:

1 Světelná technika Podstata a základní vztahy

2 Úvod Vytváření zdravého životního prostředí ve spojení s efektivním využíváním energie klade vysoké nároky nejen na optimální využití slunečního záření a denního světla, ale i na umělé osvětlení. K rostoucímu významu umělého osvětlení přispívá i technický pokrok  kvalitnější a efektivnější světelné zdroje, řízení a regulace  vytváření nových světelných soustav, které splňují veškeré požadavky jak na efektivitu, tak i na světelnou pohodu. Světlo má vliv na různá odvětví: *průmyslové osvětlení-zvýšení produktivity práce, bezpečnost a kvalita *veřejné osvětlení-bezpečnost osob a dopravy *osvětlení v domácnosti-odpočinek, příjemné prostředí *kulturní zařízení, osvětlení památek a budov, … -reprezentativní zvýraznění *osvětlení architektury

3 Úvod Základem nauky o světle je poznání zákonitostí lidského zraku a vidění - prostřednictvím zraku člověk získává (80 – 90) % veškerých informací. Zraková pohoda je stav: - při kterém zrak plní své funkce s maximální účinností -člověk má pocit, že dobře vidí -člověk se cítí psychicky dobře -prostředí je vzhledově příjemné -je příjemný psychofyziologický stav, při kterém zrakový systém optimálně plní své funkce a při kterém člověk dobře vidí a je „v pohodě“. Zrak velmi úzce souvisí s centrální nervovou soustavou, a proto mají na zrakové vnímání vliv i další momenty okolního prostoru.

4 Osvětlování je je činnost zaměřená k vytvoření požadovaného světelného prostředí. Výsledkem této činnosti je osvětlení. „Abych viděl a aby ostatním, ani mně světlo nevadilo“.

5 Záření Libovolné záření lze rozložit na složky se sinusovým průběhem – každá složka je charakterizována jediným kmitočtem, případně vlnovou délkou - monochromatické (monofrekvenční) záření. Na čem závisí vlnová délka ? Popište vlnové délky

6 Oblasti elektromagnetického záření Rozložení bílého světla hranolem Viditelné záření v rozsahu elektromagnetického záření

7 Spektrální citlivostzrakový orgán není stejně citlivý na záření různých vlnových délek. Každý člověk má různý průběh závislosti. Proto se definuje tzv. normální pozorovatel. Největší citlivost je dána citlivostí čípků (tyčinek). V -poměrná světelná účinnost viditelné záření při denním vidění V’ -poměrná světelná účinnost viditelné záření při nočním vidění

8 Druh zářeníOznačeníVlnová délka (nm)Poznámka UV záření UV-C100 – 280 např. desinfekce UV-B280 – 315 hnědnutí kůže, spálení UV-A315 – 380 bankovky Viditelné záření fialová380 – 430 modrá430 – 490 zelená490 – 570 žlutá570 – 600 oranžová600 – 630 červená630 – 780 IR zářeníIR780 – tepelné záření Oblasti záření UV-A -atmosféra propouští téměř bez omezení, na povrch (90-99) % UV-B-atmosféra z velké části zachycuje, zdravotně závadné UV-C -atmosféra prakticky nepropustí

9 Podstata světla Viditelné záření: je optické záření, které je schopné vyvolat přímo zrakový vjem. V podmínkách denního vidění budí záření viditelné vjemy. Přesné meze viditelného záření nelze přesně stanovit – ? jsou závislé na spektrální citlivosti oka pozorovatele Popiš analogii se zvukem Ve spektru slunečního záření může člověk rozeznat téměř 130 barevných odstínů. Viditelné záření ovlivňuje: *život člověka, zvířat a rostlin (fotosyntéza) *biologické hodiny živých organismů *činnost lidí v různých oborech (optika, elektrotechnika, chemie) *stárnutí tkanin, umělecká díla, …

10 Teorie vidění Při posuzování kvality osvětlení je nezbytnou podmínkou základní znalost anatomie a fyziologie zrakového systému. Pomocí zraku přijímáme většinu informací o vnějším prostředí. Nositelem této informace je světlo. Zrakový systém je soubor orgánů, které zajišťují příjem, přenos a zpracování informace Části zrakového systému *periferní (oči člověka) *spojovací (zrakové nervy) *centrální (části mozku)

11 Teorie vidění Systémy oka: *optický-získání optické informace-(rohovka až sítnice) *nervový-zpracování informace- sítnice, fotoreceptory - čípky (denní vidění), tyčinky (noční vidění) a cirkadiánní čidla Zachycená světelná informace je nejprve zachycena na sítnici oka prostřednictvím tyčinek (na kraji sítnice) a čípků (u středu sítnice). Zachycené informace jsou přenášeny do centra nervového systému.

12 Biologické hodiny Biologické hodiny živých organizmů se liší od 24 hodinového cyklu v řádu minut -člověk+ 20 minut za 24 hodin Srovnání biologických hodin člověk s 24 hodinovým cyklem probíhá ráno. Cirkadiánní čidla -řízení biologických pochodů ve 24 hodinovém cyklu – biorytmy -ovlivňují teplotu, tlak, metabolismus, psychiku -max. citlivost pro = nm - mají vliv na produkci hormonu melatonin v krvi - hormon spánku a tělesné regenerace

13 Teorie vidění Oko nedovede stejně ostře zobrazit předměty, které se nacházení v různých vzdálenostech. Vzdálenostia)více než 6 m – pro oko nekonečno b)blízký bod (podle věku 10 – 50 cm) až 6 m c)méně než blízký bod – oko nelze zostřit Akomodace je schopnost oka „zaostřit“ předměty v různé vzdálenosti a je dána „deformací“ čočky. Pružnost se věkem ztrácí  starší lidé hůře zaostřují na kratší vzdálenost Adaptace okaje schopnost oka přizpůsobit se různým hladinám jasu. Ve vnitřních prostorách se definuje osvětlenost. Nelze zcela přesně určit jasy z důvodů různých odrazů – rozsah osvětlenosti je 0,25 – lx. Adaptace na světlo trvá řádově sekundy, adaptace na tmu může být až několik minut (adaptace zorničky). Denní vidění (fotopické)- čípky (barevné) Noční vidění (skopotické)- tyčinky (černobílé) Denní i noční (mezopické)

14 Teorie vidění Zorné poleje část prostoru, kterou může pozorovatel postřehnout pohledem bez pohybu oka a hlavy. Člověk vidí v úhlovém rozsahu asi 8 0 (vodorovná rovina) a 6 0 (svislá rovina). Není konstantní, je dáno jasem a barvou světla. Rozlišovací schopnost je rozlišení předmětů s různým jasem, barvou, trojrozměrných předmětů i stíny Prahový kontrast je nejmenší rozlišitelný rozdíl jasů. Je dán adaptačním jasem (jasem pozadí po adaptaci oka). Při nízké hodnotě jasu je člověk schopen rozlišit plochy s poměrem jasů 1:3, při vysoké hodnotě jasu 1:1,01 Zraková ostrost je schopnost oka rozeznat proti pozadí dvě drobnosti, které jsou velmi blízko sebe. Je dána osvětlením a adaptačním jasem (jas pozadí).

15 Oslněnívzniká jestliže jsou příliš velké jasy nebo jejich rozdíly a oko není schopné se adaptovat  je ztížen přenos světelných informací. Přímé oslnění-je způsobeno nadměrným jasem svítících částí svítidel nebo hlavních povrchů prostoru Oslnění odrazem-je způsobeno odrazy od svítících ploch na lesklých částech pozorovaných předmětů Přechodové oslnění-náhlé změně adaptačního jasu, zrakový orgán se nedokáže dostatečně rychle přizpůsobit Závojové oslnění-před pozorovaným pozadím je prostředí s vyšším jasem (záclona, sněžení, mlha) Oslnění kontrastem-v zorném poli se vyskytnou jasy, které jsou příliš vysoké v porovnání s jasem, na které je oko adaptováno

16 Psychologické oslnění-nevyvolává změny zrakových funkcí *pozorovatelné-vnímáme, odvádí pozornost *rušivé -nárůst únavy, zraková nepohoda Fyziologické oslnění-snížení zrakových schopností, je měřitelné *omezující *oslepující-může být i absolutní Oslnění Omezit oslnění (zejména fyziologické) patří mezi základní povinnosti projektanta

17 Hodnocení oslnění-vnitřní prostory – přímé, rušivé oslnění -venkovní prostory Určení oslnění ve vnitřních prostorech se provádí pomocí činitele oslnění – index UGR (-), ve venkovních prostorách – index GR (-). Indexy jsou různé, ve vnitřních místnostech je třeba počítat s odrazem. Výpočet se provádí podle složitého vztahu, výsledek se porovná s mezní doporučenou hodnotou. pozorovatel pozadí Proveď hodnocení oslnění od protijedoucího automobilu, je rozdíl ve dne a v noci ?

18 1. pozorovatel Je realizace osvětlení pracoviště se dvěma pracovníky řešena správně ? V čem se projektant dopustil chyby ? 2. pozorovatel

19 Základní veličiny a jednotky Ve světelné technice se sledují důsledky působení záření na zrakový vjem. Pro proces vidění nejsou důležité energetické veličiny (souhrnné působení záření za určitou dobu), ale rozhodující je výkon – světelný tok zdrojů a jeho prostorové rozdělení. Při hodnocení se posuzuje, do jaké míry napomáhá osvětlení přijetí a zpracování informace a jak je usnadněn proces vidění. Pracuje se s fotometrickými pojmy a veličinami, které respektují proměnnou citlivost oka pozorovatele k záření různých vlnových délek. Každý pozorovatel má různé schopnosti vnímat světelné záření. Pro zajištění jednotnosti světelně technických výpočtů se počítá s citlivostí „normálního fotometrického pozorovatele“.

20 Základní veličiny a jednotky 1. Světelný tok-  (lm)(lumen) Odpovídá zářivému toku a vyjadřuje schopnost zářivého toku způsobit zrakový vjem. Světelný tok monofrekvenčního záření (záření o dané vlnové délce):  ( ) = K( ) *  e ( ) = 683 * V( )*  e ( )(lm;lm/W,W) kdeK( ) …světelný účinek monofrekvenčního záření (lm/W) Při denním vidění je K = K max = 683 lm/W pro = 555 nm Pro jiné vlnové délky je K < K max Při nočním vidění je K’ = K’ max = 1700lm/W pro = 507 nm  e ( )…zářivý výkon (W) V( ) …světelná účinnost monochromatického záření (0 – 1) Světelný tok je tedy zářivý tok zhodnocený zrakovým orgánem normálního pozorovatele, obvykle při denním vidění.

21 Základní veličiny a jednotky Světelný tok Příklad Vypočítejte světelný tok, který odpovídá monochromatickému zářivému toku 10W, pro a) vlnovou délku 650 nm b) vlnovou délku 550 nm Pro =650 nm ke V( )=0,107 pro =550 nm ke V( )=0,995 Příklady světelných zdrojů: obyčejná žárovka 100W-1340 lm halogenová žárovka 100W-1400 lm úsporná žárovka 21 W-1230 lm LED žárovka 13,2 W-1050 lm

22 Porovnání světelných zdrojů Zdroje světla do objímky E27 (Náhrada klasických žárovek) typ klasická žárovka halogenová žárovka kompaktní zářivka LED příkon (W) světelný tok (lm)

23 Základní veličiny a jednotky 2. Prostorový úhel-  (sr)(steradián) Je část prostoru vymezená rotační kuželovou plochou (úhel při vrcholu kužele). Kuželová plocha vytíná na povrchu koule o poloměru r plochu A. Jeden steradián odpovídá takovému úhlu při vrcholu kužele, který má s koulí o poloměru 1 m jako průnik plochu o obsahu 1 m 2.  = A/r 2 (sr;m 2,m) kdeA …plocha vymezená kuželovou plochou (m 2 ) r …poloměr koule, na jejíž plášti je vymezená plocha A Jaký je maximální prostorový úhel ?  max = (4*  *r 2 )/r 2 = 4* 

24 Základní veličiny a jednotky 3. Svítivost-I (cd)(candela) Při nerovnoměrném rozložení světelného toku zdroje (svítidla) do různých směrů musíme znát prostorovou hustotu světelného toku v různých směrech – svítivost. Svítivost udává, jaký světelný tok vyzařuje bodový zdroj světla do prostorového úhlu 1 steradián. V praxi je pro svítivost směrodatný světelný zdroj a svítidlo. Svítivost bodového zdroje v daném směru (ohraničení danými úhly)

25 Svítivost Po určení hodnoty svítivosti ve všech směrech prostoru, vynesení (radiusvektory) z bodového zdroje a spojení všech koncových bodů  fotometrická plocha svítivosti I (cd) nebo (cd/lm).. I0I0 I 0 -svítivost uvažovaného zdroje ve vztažném směru I  -svítivost uvažovaného zdroje v daném směru I (cd) Čáry svítivosti jsou uvedeny výrobcem v katalogu a podle typu svítidla se vyhotovují v jedné nebo ve dvou rovinách (při zadávání dat do výpočtového programu na osvětlení ale musí být roviny po 15 0 ). Žárovka (mléčná) - stačí jedna rovina Zářivka-nutné dvě roviny V katalogu jsou přepočítány křivky svítivosti pro  = 1000 lm. I  sk. = I  * (  /1000)  II Osa y – lze i jednotka cd/lm

26 Příklady křivek svítivosti, zdezde

27 Základní veličiny a jednotky 4. Osvětlenost (intenzita osvětlení)-E (lx)(lux) Je to plošná hustota světelného toku dopadajícího na danou plochu. Orientačně - „Osvětlenost ve vzdálenosti 1 m od svíčky je přibližně 1lux“. Pro bodový zdroj světla platí: kdeI  …svítivost zdroje v daném směru l …vzdálenost světelného zdroje

28 Osvětlenost (intenzita osvětlení)  I  (cd) I 0 (cd) l simulace

29 Příklad na výpočet osvětlení K osvětlení prostoru je použito zářivkové svítidlo 4 * 18 W. Světelný tok použité zářivky je lm. Vypočítejte osvětlení v daném bodě I 0 (cd)/klm  I´I´  II I0I0 l 4 m 3 m

30 Základní veličiny a jednotky 5. Jas svazku světelných paprsků-L (cd/m 2 ) Je to veličina, na kterou reaguje zrakový orgán a je měřítkem pro vjem světlosti svítícího nebo osvětlovaného tělesa, jak je vnímá lidské oko. Jen dán odrazem světla od dané látky. Je to veličina, která je určena prostorovou a plošnou hustotou světelného toku přenášenými paprsky. (pro homogenní, nerozptylující a nepohlcující prostředí je jas nezávislý na vzdálenosti od zdroje) kdeI …svítivost S p …viditelná svítící plocha Jas je závislý na stanovišti pozorovatele a směru jeho pohledu. Jas je rozhodující při hodnocení oslnění !

31 pozorovatel 1. varianta 2. varianta Jaká z obou variant je vhodná pro osvětlení místnosti s monitorem ? Výhodnější je 1. varianta, protože u 2. varianty dochází k oslnění pozorovatele

32 Barva (vjem barvy) se označuje jako vlastnost zrakového počitku, která umožňuje pozorovateli zjistit rozdíl dvou předmětů (ploch). Pojem barva se přenáší na vlastnost světla a předmětů  barevné vlastnosti světla-chromatičnost barevné vlastnosti povrchů-kolorita Základy nauky o barvě Záření každého kmitočtu (monofrekvenční) přísluší jednoznačně určitá spektrální barva. Spektrální barvy – monofrekvenční barvy Nespektrální barvy – smíšené barvy

33 Základní veličiny a jednotky 6. Teplota chromatičnosti - T c (K) je rovna teplotě černého zářiče jehož záření má stejnou chromatičnost jako uvažované záření Výbojové zdroje světla neobsahují všechny vlnové délky – náhradní teplota chromatičnosti extra teple bílá K teple bílá K bílá Kchladná bílá K denní

34 Základní veličiny a jednotky T c = K T c = K T c = K Přiřaďte dané teploty chromatičnosti k obrázkům a určete vhodnost použití

35 7. Index barevného podání-R a (-) Vjem barvy určitého předmětu je podmíněn spektrálním složením záření zdroje osvětlujícího předmět, osvětlovaným předmětem a zrakem pozorovatele. Vjem barvy v denním (přírodním) světle se díky dlouhodobé adaptaci člověka považuje za normální. U některých světelných zdrojů může docházet ke zkreslení barev Index podání barev charakterizuje vliv spektrálního složení světla zdrojů na vjem barvy osvětlovaných předmětů. R a se pohybuje v rozsahu 100 (věrné podání barev v celém spektru) až 0 (některé barvy nejsou podány vůbec – značné barevné zkreslení). Určete příklady pro požadavky na index barevného podání a teplotu chromatičnosti: *průmyslový podnik *třída *obývací pokoj *útulná restaurace

36 Základní veličiny a jednotky Index barevného podání - příklady klasická žárovkaRa =100 zářivka70 – 90 LED 70 – 95 halogenidové výbojky65 – 96 vysokotlaká sodíková výbojka20 rtuťová vysokotlaká výbojka40 – 59 směsová výbojka30 – 69 nízkotlaká sodíková výbojka0 8. Měrný světelný výkon-  e (lm/W) patří k nejdůležitějším energetickým parametrům a udává, s jakou „účinností“ je elektrická energie přeměňována na světlo (jak velký světelný tok se získá z 1W)  e =  /P p (lm/W;lm,W) Pohybuje se v rozsahu 9 lm/W (klasická žárovka) do 120 lm/W (LED)

37 Měrný světelný výkon - porovnání (http://www.gigalighting.cz/parametry-svetelnych-zdroju.htm) Typ Měrný světelný výkon (lm/W) Klasická wolframová Halogenová žárovka Kompaktní zářivka Lineární zářivka Halogenidová výbojka Vysokotlaká sodíková výbojka Nízkotlaká sodíková výbojka LED, T c > 4000K LED T c < 4000K 40-80

38 Zdroj: Jiří PlchSvětelná technika v praxi Jiří HabelZáklady světelné techniky (Světlo 4/2008 – 4/2009) Wikipedie Habel a kolSvětlo a osvětlování Materiál je určen pouze pro studijní účely


Stáhnout ppt "Světelná technika Podstata a základní vztahy. Úvod Vytváření zdravého životního prostředí ve spojení s efektivním využíváním energie klade vysoké nároky."

Podobné prezentace


Reklamy Google