Prezentace se nahrává, počkejte prosím

Prezentace se nahrává, počkejte prosím

1 Elektroenergetika 3 Obsah části Elektrické světlo 1. Základní světelně technické pojmy a veličiny 2. Měření osvětlenosti, svítivosti, toku a jasu 3.

Podobné prezentace


Prezentace na téma: "1 Elektroenergetika 3 Obsah části Elektrické světlo 1. Základní světelně technické pojmy a veličiny 2. Měření osvětlenosti, svítivosti, toku a jasu 3."— Transkript prezentace:

1 1 Elektroenergetika 3 Obsah části Elektrické světlo 1. Základní světelně technické pojmy a veličiny 2. Měření osvětlenosti, svítivosti, toku a jasu 3. Principy a parametry světelných zdrojů 4. Druhy svítidel a jejich charakteristiky 5. Nejdůležitější zásady osvětlování 6. Osvětlovací soustavy 7. Metody výpočtu parametrů osvětlovacích soustav Učební texty : A1B15EN3 Jméno : student Heslo : silnoproud

2 2 ELEKTROMAGNETICKÉ ZÁŘENÍ – přenos energie W e ve formě elmag. vln či hmotných částic  Libovolné záření lze rozložit na složky se sinusovým průběhem  každou složku charakterizuje jediný kmitočet  [Hz] či vlnová délka [m] (monofrekvenční záření)  ve vakuu  c o    (m; m.s -1, Hz) c 0 = 2, m.s -1  spektrum záření = složky záření seřazené podle kmitočtů či vln. délek  energie přenášená zářením za 1 s = = výkon přenášený zářením = = zářivý tok  e = dW e / dt Rozložení barevných tónů ve spektrální oblasti viditelného záření

3 3 VIDITELNÉ ZÁŘENÍ zrakové vnímání „ světlo “ ovlivňuje celkovou duševní pohodu zrakem člověk získává 80 až 90 % informací Spotřebuje na to až 25 % přijaté energie Cíl : dobrým osvětlením vytvořit zrakovou pohodu ZRAKOVÁ POHODA  zrak pracuje optimálně – dobré vidění a rozlišování  zrak pracuje optimálně – dobré vidění a rozlišování  člověk se cítí psychicky dobře, prostředí je mu příjemné  člověk se cítí psychicky dobře, prostředí je mu příjemné činitel tvorby životního prostředí

4 4 OSVĚTLENÍ DOBRÉ - vyšší produktivita - roste i jakost výroby - vyšší bezpečnost - únava roste pomaleji - snazší regenerace NEVHODNÉ - růst počtu chyb - pokles kvality výroby - růst počtu úrazů - vyšší únava zraku - roste celková únava Další možné důsledky nedostatečného osvětlení :  zhoršení schopnosti soustředění, snazší vznik stresu  snížení obranyschopnosti, zvýšení hladiny cholesterolu  snížení tvorby vitaminů A a D – zhoršení funkcí zraku, horší absorpce Ca  urychluje celkové stárnutí organismu  podporuje vznik sezónních depresí, výkyv nálad, úbytku energie

5 5 SVĚTLO viditelné záření zhodnocené zrakem pozorovatele podle spektrální citlivosti zraku k záření různých vlnových délek Oblast vlnových délek viditelného záření vlnová délka (nm) 1,0 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0 denní vidění noční vidění poměrná spektrální citlivost zraku s ( ) normálního fotometrického pozorovatele s( )

6 6 Světlo řídí naše biologické pochody probíhají v cca 24 h (tzv. cirkadiánních ) cyklech aktivní fáze ve dne – klidová fáze v noci v závislosti na otáčení Země kolem Slunce Např. tělesná teplota, krevní tlak, tepová frekvence, látkový metabolismus, imunitní funkce, sexuální funkce, fyzická a duševní aktivita Světlo řídí naše vnitřní hodiny – čidlem: třetí typ fotoreceptorů „C“ Normální fotometrický pozorovatel poměrná spektrální citlivost C  - cirkadiánního čidla V ( ) - očí při denním vidění (převažují čípky ) V´ ( ) - očí při nočním vidění (převažují tyčinky )

7 7 ZRAKOVÝ ORGÁN A PROCES VIDĚNÍ VIDĚNÍ - 1. čidlo zraku (oko) příjme informaci přinášenou světelným podnětem 2. zpracování, výběr a zakódování informace (optic. podněty  nerv. vzruchy) 3. přenos do mozkových center vidění – vzniká zrakový počitek 4. syntéza počitků – vytváří se zrakový vjem 5. zatřídění vjemu ve vědomí a) k bezprostřednímu využití b) k uchování v paměti – pozdější aplikace OKO OKO a) část optická - zprostředkovává příjem informace; rohovka, přední komora, duhovka se zornicí, čočka b) část nervová – sítnice ( fotoreceptory, gangliové a další nervové buňky, vzájemné vazby), zrakový nerv, mozková centra vidění, vazby s ostatními centry Adaptace – přizpůsobení oka různým osvětlenostem Akomodace – přizpůsobení se oka vzdálenosti

8 8 Základnísvětelnětechnickéveličiny Základní světelně technické veličiny Zrak není schopen vnímat souhrnné působení záření za určitou dobu. Pro vidění je proto rozhodující výkon přenášený zářením – zářivý tok  e ( W ) Světelný tok  ( lm ) = zářivý tok ( W ) zhodnocený zrakem podle spektrální citlivosti oka  ( ) = K( ) ·  e ( ) = K m · V( ) ·  e ( ) = 683 · V( ) ·  e ( ) ( lm ; lm. W -1, -, W ) K( ) – světelný účinek monofrekvenčního záření ( lm. W -1 ) max. pro denní vidění [ V( ) ] K m = 683 l m.W -1 při = m = 555, 155 nm V( ) – poměrný světelný účinek záření ( ) = poměrná spektrální citlivost zraku pozorovatele [obvykle normálního fotometrického pozorovatele při denním (fotopickém) vidění] Pro záření o jediné vlnové délce : Pro záření složené : spektrální hustota zářivého toku  e v bodě (-; lm.W -1, lm.W -1 )

9 9 Praktický výpočet světelného toku složeného záření  e( ) Obecně Praktické řešení

10 10 Poměrná spektrální citlivost zraku pozorovatele Poměrný spektrální světelný účinek záření Pro ilustraci se v mezopické oblasti uvažují dva vybrané průběhy poměrných citlivostí, a to pro adaptační jasy 1 cd·m -2 a 0,1 cd·m -2 ve fotopické, mezopické a skotopické oblasti vidění

11 11 Průběhy absolutních hodnot světelných účinků záření pro vidění fotopické, mezopické a skotopické Při základní vlnové délce m = 555 nm je spektrální citlivost lidského zraku pro fotopické i skotopické vidění shodná a rovná 683 l m·W -1

12 12 Prostorový úhel   = velikost plochy vyťaté obecnou kuželovou plochou (pod níž je vidět sledovaný předmět) na povrchu jednotkové koule, přičemž středy koule, kuželové plochy a prostorového úhlu jsou totožné. Jednotkou prostorového úhlu je 1 steradián (sr), určený jednotkovou plochou (1 m 2 ) na povrchu jednotkové koule (r = 1 m). , pod nímž je ze středu koule o poloměru r vidět plocha A k vyťatá na povrchu této koule, se stanoví ze vztahu  = A k / r 2 (sr ; m 2, m) Prostorový úhel d  elementu dA obecné plochy A pozorované z bodu P ze vzdálenosti l se vypočte z výrazu (sr; m 2, m) Celá plocha A je z bodu P vidět pod prostorovým úhlem  (sr; m 2, m) Největší hodnoty  max = 4  nabývá prostorový úhel pro plochu A k rovnou povrchu celé koule, kdy je velikost plochy A k rovna A k = 4  r 2. kde  je úhel, který svírá osa prostorového úhlu d , tj. paprsek l, s normálou N dA plošky dA.

13 13 Příklady výpočtu prostorového úhlu  1. Prostorový úhel části povrchu koule o poloměru r nebo kruhové plochy o poloměru c pozorované z bodu P se zjistí ze vztahu  = 2  r v / r 2, kde v = r – r. cos  = 2  ( 1 – cos ) 2. Kulový pás vymezený úhly 1 a 2 je z bodu P vidět pod úhlem   = 2  (cos 1 – cos 2 ) 3. Prostorový úhel, pod nímž je z bodu P vidět obdélník BCDG kde a = c / h ; b = d / h

14 14 SVÍTIVOST SVÍTIVOST I  1 kandela (cd) = energie vyzářená bodovým zdrojem za jednotku času do jednotkového prostorovém úhlu Svítidlo je umístěno ve vrcholu prostorového úhlu, tj. teoreticky v bodě  svítivost je proto definována jen pro bodový zdroj [pro svítidlo bodového typu ] = prostorová hustota světelného toku Bodový zdroj = svítidlo s max. rozměrem a svíticí plochy zanedbatelně malým ve srovnání s jeho vzdáleností l od kontrolního bodu; obvykle postačí l  5 a

15 15 Ve standardním prostředí [20 °C; 50% relat. vlhkost; tlak 101,325 kPa; N = 1, ] kmitočet = 540·10 12 Hz odpovídá vlnové délce = 555 nm 1 cd = svítivost zdroje, který vyzařuje v určitém směru monochromatické záření o frekvenci Hz, při čemž zářivost zdroje v tomto směru je 1 / 683 W.sr -1. Jednotka svítivosti 1 kandela (cd) – základní jednotka SI SVÍTIVOST SVÍTIVOST I  (cd) ZÁŘIVOST ZÁŘIVOST I e  (W.sr -1 ) I  ( ) = K( ) · I e  ( ) = K max · V( ) · I e  ( ) = 683 · V( ) · I e  ( )

16 16 Fotometrická plocha svítivosti Fotometrická plocha svítivosti = plocha vzniklá propojením koncových bodů hodnot svítivostí I  vynesených jako radiusvektory od bodu zdroje do odpovídajících směrů prostoru. Čáry svítivosti v polárních souřadnicích – řezy plochou svítivosti rovinami procházejícími zdrojem Příklad plochy svítivosti klasické žárovky

17 17 Čára svítivosti Nejčastější soustava rovin C -  : - osa svazku rovin kolmá k hlavní svíticí ploše svítidla, - rovina C90 ve směru podélné osy svítidla - rovina C0 ve směru příčné osy svítidla měří se na goniofotometru matematický popis : I  = I o. f I (  ) I o je svítivost uvažovaného zdroje ve vztažném směru, tj. obvykle ve směru kolmém k hlavní vyzařovací ploše svítidla, f I (  ) je charakteristická funkce svítivosti (indikatrix) matematicky popisující uvažovanou křivku svítivosti; využívá se funkcí cos n  (kde n = 0, 1, 2, 3 a 5) ; sin  ; jejich součinů a lineárních kombinací Soustava fotometrických rovin Hodnoty I  se obvykle přepočítávají na 1000 lm

18 18 OSVĚTLENOST E OSVĚTLENOST E 1 lux (lx) plošná hustota toku d  ( lm ) dopadlého na plošku dA ( m 2 ) Průměrná osvětlenost E A plochy A, na kterou dopadá tok  A je E A =  A / A ( lx; lm, m 2 ) Osvětlenost E P  v bodě P roviny  : Osvětlenost je : ( lx; cd, m 2, -) 1. Nepřímo úměrná čtverci vzdálenosti l zdroje od bodu P Zákon čtverce vzdálenosti 2. Přímo úměrná kosinu úhlu  dopadu paprsků Lambertův kosinusový zákon Max. E plošky dA je ve směru normály (  = 0), tzv. normálová osvětlenost E N ( lx ; lx ; cd, m )

19 19 JAS L  SVAZKU PAPRSKŮ JAS L  SVAZKU PAPRSKŮ ( cd.m -2 ) jas = prostorová a plošná hustota světelného toku (cd.m -2 ; lm, sr, m 2 ) 1. Jas L OP svazku paprsků sbíhajících se v úhlu d  1 z plošky dA 1 do bodu P 2. Jas L OP = L  svazku paprsků rozbíhajících se z bodu O v úhlu d  2 d E N značí normálovou osvětlenost, tj. osvětlenost průmětu plošky dA 2 do roviny kolmé k paprsku l Definice jasu L  svíticí plochy zdroje v prostředí homogenním, nepohlcujícím a nerozptylujícím

20 20 Fotometrická plocha jasu a čáry jasu Fotometrická plocha jasu – plocha vzniklá propojením koncových bodů hodnot jasů L  vynesených jako radiusvektory od bodu zdroje do odpovídajících směrů prostoru. Čáry jasu v polárních souřadnicích – řezy plochou jasu rovinami procházejícími zdrojem matematický popis čáry jasu : L o je jas uvažovaného zdroje ve vztažném směru, tj. obvykle ve směru kolmém k hlavní vyzařovací ploše svítidla, f L (  ) je charakteristická funkce jasu (indikatrix) matematicky popisující uvažovanou křivku jasu; využívá se funkcí cos n  (kde n = 0, 1, 2, 3 a 5); sin  ; jejich součinů a lineárních kombinací Z výrazu pro jas L  rozbíhavého svazku paprsků vyplývá důležitá souvislost mezi charakteristickými funkcemi jasu f L (  ) a svítivosti f I (  ) f I (  ) = f L (  ). cos  L  = L o. f L (  )

21 21 SVĚTLENÍ M SVĚTLENÍ M (lm.m - 2 ) plošná hustota toku d  vyzař ( lm ) vyzařovaného ploškou dA ( m 2 ) Průměrné světlení M A plochy A vyzařující tok  vyzař M A =  vyzař / A ( lm.m -2 ; lm, m 2 )

22 22 SVĚTELNĚ TECHNICKÉ VLASTNOSTI MATERIÁLŮ Světelný tok  dopadající na uvažovaný materiál se v obecném případě dělí na tři části, a to na část :   odraženou,   prošlou,   pohlcenou  =   +   +   Vlastnosti látek charakterizují tři integrální činitele, a to integrální činitel odrazu  =   / , prostupu  =   /  a pohlcení  =   / .  +  +  = 1 Činitele odrazu, prostupu a pohlcení nezávisí pouze na vlastnostech látky samotné, ale i na vlnové délce dopadajícího záření. Proto se kromě integrálních hodnot zmíněných činitelů definují i jejich spektrální hodnoty  ( ),  ( ),  ( ).

23 23 Zrcadlový a difúzní odraz U většiny látek je odraz i prostup smíšený – složka zrcadlová i difúzní Zrcadlový odraz přímý prostup Difúzní odraz rozložení svítivosti Difúzní [rovnoměrně rozptylný] povrch : 1. Jas konst. do všech směrů 2. I  = I o. cos  3. M = . L 4. M = . E = . L

24 24 PROSTOROVÉ CHARAKTERISTIKY OSVĚTLENÍ Směrovost osvětlení – převažující směr osvětlení světelný vektor  Dostatečnost prosvětlení prostoru – skalární integrální charakteristiky střední kulová E 4 , válcová E c, krychlová E 06 … osvětlenost Stínivost osvětlení - činitel podání tvaru P =  / E 4  P = 0 až 4 E 4  = stř. hodnota osvětlenosti povrchu elementární koule v daném bodě = čtvrtina součtu všech normálových osvětleností v daném bodě E c = stř. hodnota osvětlenosti povrchu pláště elementárního válečku svisle umístěného v daném bodě

25 25 Děkuji vám za pozornost Učební texty : Jméno : student ; heslo : silnoproud


Stáhnout ppt "1 Elektroenergetika 3 Obsah části Elektrické světlo 1. Základní světelně technické pojmy a veličiny 2. Měření osvětlenosti, svítivosti, toku a jasu 3."

Podobné prezentace


Reklamy Google