Magisterský studijní program Elekroenergetika

Prezentace na téma: "Magisterský studijní program Elekroenergetika"— Transkript prezentace:

1 Magisterský studijní program Elekroenergetika
Předmět : A1M15EST ELEKTRICKÉ SVĚTLO A TEPLO část : ELEKTRICKÉ SVĚTLO Přijímače záření. Soustavy efektivních veličin. Účinky záření Charakteristiky světelného pole Prostorové vlastnosti osvětlení Řízení provozu osvětlovacích soustav. Dynamické osvětlení Parametry a vlastnosti moderních světelných zdrojů Tendence ve vývoji optických soustav svítidel

2 PŘIJÍMAČE ZÁŘENÍ Obecně: přijímače záření jsou látky [tělesa], v nichž v souladu se zákonem o zachování a přeměně energie probíhá proces přeměny pohlcených fotonů záření na jinou formu energie; jde tedy o proces přeměny jedné formy pohybu hmoty na jinou formu pohybu hmoty, o přeměnu zářivé energie na jiný druh energie (např. na elektrickou, bioelektrickou, chemickou, tepelnou aj.) Přeměnu části energie (přenášené zářením, dopadlou na určitou látku [těleso] a jí pohlcenou) na jinou formu pohybu hmoty lze popsat rovnicí (J; -, W, s; J; J) Wa zářivá energie pohlcená látkou v čase od t1 do t2 ,, - integrální činitel pohlcení složeného záření danou látkou, Fe(t) - funkce popisující časový průběh zářivého toku dopadajícího na látku v čase od t1 do t2 , Wp energie přeměněné formy (např. elektrická, tepelná aj.), Wz ztrátová energie (všechny druhy energií vznikající současně se sledovanou přeměnou) [nejčastěji se část pohlcené energie přemění na teplo] Běžné přijímače: biologické – např.oko, fyzikální a chemické – fotoelektrické články, luminofory, fotoemulze, listy rostlin aj.

3 základní energetická charakteristika přijímače
CITLIVOST PŘIJÍMAČE základní energetická charakteristika přijímače citlivost s = podíl získané efektivní energie Wef k zářivé energii Wdop dopadlé na přijímač = podíl získaného efektivního výkonu Pef k zářivému toku Fe dop dopadlému na přijímač Integrální citlivost kj součinitel závislý na volbě jednotek efektivní energie Wef nebo výkonu Pef t čas (s), po který se děj sleduje Většina přijímačů nepohlcuje záření různých vlnových délek stejně  selektivní přijímače Citlivost přijímače k monofrekvenčním zářením se označuje pojmem spektrální citlivost s(l) poměrná citlivost sr poměrná spektrální citlivost sr(l) hodnoty spektrální citlivosti vztažené ke smluvní hodnotě citlivosti, např. k maximu sm

4 EFEKTIVNÍ TOK Fef = kj Pef
zavádí se na základě všeobecné dohody pro zjednodušení výpočtů pro usnadnění kvantitativního hodnocení procesu přeměny zářivé energie Fef je ekvivalentní výkonu Fe záření zhodnocenému podle citlivosti přijímače k dopadajícímu zářivému toku Fe. Stejným efektivním tokům odpovídá stejná míra reakce přijímače. Stanovení efektivního toku Fef  pro složené záření charakterizované zářivým tokem Fe [integrální citlivost přijímače s ]  pro monofrekvenční záření Fe(l) [spektrální citlivost přijímače s(l)]  pro záření složené z řady monofrekvenčních zářivých toků Fe(l) [známý průběh spektrální citlivosti přijímače s(l) = sm · sr(l) ] Fef = s · Fe Fef(l) = s(l) · Fe(l) Spektrální hustota zářivého toku Fe(l) pro vlnovou délku l

5 SOUSTAVY EFEKTIVNÍCH VELIČIN soustavy efektivních veličin
Efektivní tok se liší od zářivého toku jen tím, že podle spektrální citlivosti přijímače hodnotí míru jeho reakce na dopadlé záření Proto lze obdobně jako je na základě zářivého toku vybudována soustava veličin záření vytvářet na základě efektivního toku jako výchozí veličiny soustavy efektivních veličin Příklad : na základě světelného toku je vytvořena soustava světelně technických veličin Podkladem je spektrální citlivost daného přijímače záření Základem pro měření efektivních veličin jsou čidla : Optické čidlo – přijímač záření k měření radiometrických veličin Fotoelektrické čidlo - přijímač záření k měření fotometrických veličin

6

7 VLIVY A ÚČINKY VIDITELNÉHO ZÁŘENÍ
SVĚTLO - prostředek k přenosu a získání zrakových informací o obklopujícím prostředí Dobré osvětlení pro zrakový výkon obtížnost úkolu příjemné prostředí subjektivní pocity psychologické aspekty zrakovou pohodu bezpečnost osob úrazy, pocit bezpečí Světlo důležitý činitel tvorby prostředí Nesprávné osvětlení únava zraku pálení očí, bolest hlavy signalizace přetížení celková únava organismu Časté příčiny chyb oslnění úrazy, havárie nesprávná chromatičnost světla zdrojů nesoulad s hladinou osvětlení chybné rozlišení barev

8 Na všech úrovních četné vazby s centry ostatních smyslových orgánů
ZRAKOVÝ SYSTÉM Zrakový systém tvoří soubor orgánů, které zajišťují příjem, přenos a zpracování informace přinášené světelným podnětem v komplex nervových podráždění, jejichž výsledkem je zrakový vjem. Zrakový systém člověka se skládá zhruba ze tří částí: periferní (oči člověka), spojovací (zrakové nervy), centrální (podkorové a korové části mozku). Zjednodušené schéma zrakového systému : SPO, SLO - sítnice pravého a levého oka PZN, LZN - pravý a levý zrakový nerv CH - místo částečného překřížení nervových vláken (chiasma) PZT, LZT - pravý a levý zrakový nervový provazec (tractus opticus) LG - laterální genikulát (primární mozkové centrum) HH - horní hrbolky (colliculi superiores) ZK - zrakové korové ústředí Na všech úrovních četné vazby s centry ostatních smyslových orgánů

9 Světlo řídí naše biologické pochody
Mnohé probíhají v cca 24 h (tzv. cirkadiánních) cyklech v závislosti na otáčení Země kolem Slunce aktivní fáze ve dne – klidová fáze v noci 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“ Poměrná spektrální citlivost „C“ - cirkadiánního čidla V - očí při denním vidění (převažují čípky) V´ - očí při nočním vidění (převažují tyčinky)

10 Důsledky narušení biorytmů
- pocit nepohody - poruchy spánku - až závažná onemocnění Příklady příčin rychlé přesuny mezi časovými pásmy práce ve střídavých či nočních směnách dlouhodobý pobyt v prostředí s velmi nízkými hladinami osvětlenosti Někteří obyvatelé velkoměst trpí [zejména v zimním období] (např. až 10% obyvatel New Yorku) syndromem sezónní deprese (SAD – seasonal affective disonder) Důsledky : - snižování pracovní, společenské i sexuální aktivity - pocity ospalosti během dne - změny v jednání jedince ve skupinách - zvyšování tělesné hmotnosti - pochody připomínající jevy při zimním spánku některých živočichů - u vyvíjejících se organismů až potlačení vývoje některých orgánů Zlepšení : opakované osvětlování hladinami lx h denně 10000 lx 0,5 h denně

11 Onemocnění „Body Blues“ Projevy : - vegetativní depresivní symptomy
- potíže s koncentrací - pocit nedostatku energie - pocit mírné úzkosti až deprese - nechuť k sexu - problémy se spaním (ale ospalost i ve dne) - podrážděnost - větší citlivost na kritiku Hl. příčina: nízká hladina tkáňového hormonu serotoninu (hormon „štěstí“) [podílí se v mozku na procesech souvisejících se vznikem určité nálady] Úleva: sacharidy - po 1 h však nálada prudce klesá nemocní se přejídají sladkostmi a přibývají na hmotnosti Nemoc u žen 3 x častější – serotonin reprodukují mnohem pomaleji než muži odborný odhad: na světě nemocí trpí asi 1 milion žen Terapie: - minerály, vitamíny B1, B2, B6, D, selen, kyselina listová - pobyt v příjemném prostředí s vyšší hladinou osvětlenosti ► Vhodným intenzivním osvětlením se často kompenzuje nedostatek světla i při chovu užitkových zvířat (např. ve stájích), aby se zajistil normální růst vyvíjejících se organismů mláďat

12 Výzkum reakce mozkových center
na vnější světelné podněty přijaté zrakem Působením světla určité barvy a vhodným kmitočtem jeho blikání lze stimulovat určitá mozková centra Využití : prevence a léčení některých onemocnění i psychického charakteru Vyrobeny přístroje, propracovány procedury a návody – pacient pozoruje (cca 20 min) vymezené zorné pole, v něm se po zvolenou dobu (3, 5, 10 minut) v určitém rytmu ( f = 8, 10, 12 Hz) míhá světlo určitého jasu a barevného tónu – při jedné proceduře se aplikují např. 3 alternativy – každá procedura se předem naprogramuje podle předpisu lékaře Výzkum pokračuje i v rámci Mezinárodní komise pro osvětlování „Vlivy dynamických a stereovizuálních zobrazení na lidské zdraví“

13 Další využití viditelného záření
– léčení kojenecké žloutenky ozařováním novorozenců modrým světlem halogenidových výbojek – fotosyntéza [zabezpečuje základní koloběh látek na Zemi; bez ní by neexistoval život] Působením viditelného záření probíhá v zelených částech rostlin za přítomnosti chlorofilu (listové zeleně) jako katalyzátoru chemický proces (fotosyntéza), při němž z oxidu uhličitého a z vody vznikají některé organické sloučeniny. – optika – fotografie – elektrotechnika – chemie a v dalších oborech.

14 ULTRAFIALOVÉ ZÁŘENÍ (UV)
UV-A 315 až 400 nm UV-B 280 až 315 nm Zdroje UV : Slunce, umělé zdroje (zvl. Hg výbojky) UV paprsky dobře procházejí vodou, křemenem, některými skly (např. fosfátovými draselnými), organickým sklem i vzduchem UV paprsky nepropustí i jen tenké vrstvy kovů a obyčejné sklo (zvl. olovnaté), [baňky výbojek pro všeobec. osvětlení propustí UV jen min.] UV-C 100 až 280 nm Není-li výrazně narušena ozonová vrstva, pak vysoká vrstva vzduchu v atmosféře záření UV ze Slunce prakticky pohltí. V našem klimatickém pásmu se složky UV dostanou na povrch země jen za slunného dne na vysokých horách. Některé materiály (tkaniny, tiskoviny, obrazy aj.) po ozáření vyššími dávkami UV rychleji stárnou, ztrácejí barvu, může být narušena jejich struktura i mechanická pevnost. Pigmentační účinky (ochranné zhnědnutí) – 297 nm, 340 nm. Při vyšších dávkách rozšíření cév, krátkodobé zánětlivé zčervenání pokožky (erytéma). Erytemální účinky zvl. nebezpečné hl. pro sliznice. Intenzivní ozařování kůže UV paprsky může způsobit vážná onemocnění až rakovinu. UV záření vybuzuje luminiscenci luminoforů – využití u zářivek, k fluorescenční analýze aj. UV okolo 283 nm podporuje tvorbu vitaminu D – urychluje ukládání vápníku v kostech léčení řady nemocí (křivice, záněty dutin, poruchy látkové výměny, TBC kůže aj.) zdroj: vtl. Hg výbojky – horská slunce. Germicidní účinky (265, 254 nm) – ničení virů bakterií atd., sterilizace vzduchu, kapalin i pevných látek. Speciální germicid. výbojky. Široké využití ve zdravotnictví, v průmyslu i v zemědělství (např. proti plísním).

15 INFRAČERVENÉ ZÁŘENÍ (IR)
IR-A 780 až 1400 nm IR – nosič sálavého tepla Užití : vytápění, ohřívání, sušení IR-B až 3000 nm IR-C až 106 nm Zdroje IR : Slunce, teplá tělesa, infražárovky aj. IR snadno prostupuje vzduchem, mlhou, tenkými vrstvami kovů apod. velmi málo prostupuje sklem (zvl. s obsahem oxidů Fe) vodou, tepelnými izolanty IR-A proniká pokožkou, rozšiřuje cévy, zlepšuje tak průtok krve, urychluje hojení, tiší bolest - využití k léčení různých onemocnění (včetně revmatických potíží) - diathermie infrafotografie infradalekohledy (pozorování v noci – převedením na viditelné záření) Další využití IR :

16 DĚKUJI VÁM ZA POZORNOST