RASVJETA

3. R a s v j e t a(FIZIKALNE TETNOSTI III DIO)

Veleuilite u Rijeci A. Regent

Odjel Sigurnost na radu

LITERATURA:1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. Sever, S. : Fizikalne tetnosti, Zagreb 2007. , IPROZ Sever, S. : Fizikalne tetnosti; rasvjeta, Zagreb 1999. , IPROZ Smith, N.A. : Lighting for Health and Safety, Butterworth Heinemann, Oxford 2000. +++ : Tehnika enciklopedija, Leksikografski zavod M.Krlea, Zagreb Dimi, G.L., Virag, F. : Osvetlenje I , Gra evinska knjiga, Beograd 1972. Jemri, B. : Prirunik elektrotehnike rasvjete , Zagreb 1970. Elektrokovina Maribor : Svetlotehniki prirunik, Maribor 1978. Ogrinc, E. : Delovno okolje Razsvetljava, FKKT, Ljubljana 2000. ari, M., ukin, E. : Medicina rada i okolia, Medicinska naklada, Zagreb 2002. Kroemer, K.H.E., Grandjean, E.: Prilago avanje rada ovjeku Ergonomski prirunik, Naklada Slap, Sveuilite u Splitu, 2000.2

Veleuilite u Rijeci Odjel Sigurnost na radu

1. UVODPriroda svjetlosti * Korpuskularna teorija svjetlosti (Isaac Newton, 1672.). Svjetlost je roj sitnih estica (korpuskula) koje emitira izvor svjetla. * Valna teorija svjetlosti (Christian Hgens, 1678.). Svjetlost se prostorom iri u obliku vala. * Brzina svjetlosti je konana, ~ 3108 m/s (O. Rmer, 1675.). * Teorija elektromagnetskog polja (C. Maxwell, 1873.) dokazala je identinost svjetlosti i elektromagnetskih valova; objanjene su sve pojave osim emisije i apsorpcije svjetlosti i fotoelektrinog efekta. * Zakon zraenja crnog tijela (M. Planck, 1900.). Energija se emitira u kvantima ; zapoela je era kvantne fizike.


3

* Tijelo emitira elektromagnetski val s energijom od 1 kvanta: E = hf = h

c

E ~ frekvenciji

h = 6,62 10-34 Js (Planckova konstanta) c = 3 108 m/s = valna duljina * Novije teorije kvantne mehanike (A. Einstein, L. de Broglie oko 1927.) definiraju dualistiku prirodu svjetlosti: i valnu i korpuskularnu. Korpuskularna teorija bolje objanjava vee valne duljine, a valna manje duljine. * Tehnika rasvjete se bazira uglavnom na valnoj prirodi svjetlosti, tj. elektromagnetskim valovima.


4


5

Izvori svjetla Prirodni izvori: * Sunce - Temperatura povrine sunca je ~ 6000 K. - Snaga zraenja je 0,38 1024 kW u irokom spektru. - Na Zemlju dolazi 1,7 1014 kW. - Solarna konstanta (godinji prosjek) So = 1396 W/m2 2 cal cm-2min-1 * Ostali izvori: vatra (svijea); fosfor ; neki kukci, neke ribe (hladno svjetlo)


6


7

Umjetni izvori (prema procesu generiranja svjetla) * toplinski (povienje temperature, izgaranje) : arulje, svijee, petrolejke i sl. * ionizacijski (elektrino pranjenje u plinovima) : Geisslerova cijev, ivina sijalica * fluorescentni (luminiscencija obloge cijevi pod UV-zraenjem): fluorescentne cijevi


8

Spektar elektromagnetskog zraenja

9

EM spektar se protee od kozmikih zraka do LW radio-valova.


10

* Optiki spektar UV zrake, vidljivo svjetlo, IC zrake * Sunev spektar (na Zemlji) ~ 320 3500 nm

DOBIVANJE SPEKTRA BIJELE SVJETLOSTI


11

Bijelo svjetlo : 380 (400) 760 (780) nm sadri ravnomjerno raspore ene sve osnovne boje (valne duljine). Monokromatsko svjetlo: sadri samo neke (ili jednu) valne duljine. Spektri : * kontinuirani (nema otre granice me u bojama) * diskontinuirani (nedostaje dio spektra)

Sunev spektar na Zemlji je diskontinuiran zbog apsorpcije u atmosferi. Radiometrija Fotometrija Vidljivo svjetloVeleuilite u Rijeci Odjel Sigurnost na radu

dio fizike koji prouava EM zraenje u optikom spektru i interakciju zraenja s materijom. dio fizike o metodama mjerenja svjetlosnih veliina vidljivog spektra. dio EM zraenja koje podrauje osjetne stanice u mrenici oka i izaziva osjet vida.12

Usporedba 2 sustava veliina

Fotometrija : bazirana je na psihofiziolokoj percepciji svjetlosti prema krivulji svjetlosnosti (osjetljivosti) prosjenog normalnog ljudskog oka, koja objektivne fizikalne veliine preraunava u vizualne fotometrijske veliine.

RADIOMETRIJA naziv oznaka - jedinica tok zraenja

FOTOMETRIJA naziv oznaka - jedinica svjetlosni tok, fluks

e

Watt

lumen [lm = cdstr]intenzitet, jakost svjetlosti

intenzitet zraenja

IeEe Ee Le

W/str iradijancija W/m2 iradijancija W/m2 radijancija W/strm2

I kandela [cd = lm/str]rasvijetljenost, osvijetljenost

E lux [lx = lm/m2 = cdstr/m2]egzitancija, spec. zraenje svj.

M [lm/m2 = cdstr/m2]luminacija, sjaj, jarkost

L nit [nit = cd/m2 = lm/m2str]13


EM zraenje obino obuhvaa neki raspon valnih duljina. Spektralna gustoa neke radiometrijske / fotometrijske veliine (Q) je kvocijent koliine te veliine i irine intervala (prosjek):

Q ( ) Q ( ) =

dQ( ) Q ( ) = dili

Q = Q ( ) d1

2

Q ( )i

i

Za

Q ( ) = const

Q = Q


14

2. FOTOMETRIJSKE VELIINE I JEDINICE 2.1 Spektralna svjetlosna uinkovitost (K) Krivulja K pokazuje osjetljivost ljudskog oka za svjetlost razliitih valnih duljina kao omjer osjetljivosti pri valnoj duljini i m (pri maksimalnoj osjetljivosti) . CIE Me unarodna komisija za rasvjetu definira 2 osnovna fotometrijska uvjeta: - fotopski (dnevno vi enje), osjetljivost unjia mrenice (V) - skotopski (nono vi enje) , osjetljivost tapia mrenice (V) - pomak max. osjetljivosti s V na V je Purkyne-ov fenomen.Veleuilite u Rijeci Odjel Sigurnost na radu

15

SPEKTRALNA SVJETLOSNA UINKOVITOST ZA FOTOPSKE I SKOTOPSKE UVJETE VI ENJA


16

Maksimalna uinkovitost oka je za svjetlost : = m = 555 nm, tj. Km = 683 lm/W - Fotopski uvjeti : luminancija > nekoliko cd/m2 - Skotopski uvjeti : luminancija < nekoliko cd/m2 10-2 - Mezopski uvjeti : izme u njih Svjetlosni tok (fotopski uvjeti):780

= 683 e ( )V ( ) d380

[lm]

U tehnici rasvjete svjetlosni tok : 102 105 lm


17

SVJETLOSNI TOKOVI NEKIH INTERVALA SPEKTRA

Svjetlosna uinkovitost radijacije :780

K =Veleuilite u Rijeci Odjel Sigurnost na radu

= e

( )V ( ) de 380 780

[lm / W ]18

( ) de 380

PRIBLINE SPEKTRALNE SVJETLOSNE UINKOVITOSTI :

IZVOR

UINKOVITOST K [lm/W]683 220 125 -140 90 -120 103 -115 18 -20 55 45 -50 40 -45

Zelena svjelost, 555nm Bijela svjetlost, konstantnog spektra Plava nebeska svjetlost Direktno sunevo svjetlo u podne Oblano nebo Sijalica s volframovom niti Natrijeva sijalica ivina sijalica Fluorescentna sijalica

Wienov zakon Sva tijela emitiraju optiko zraenje. Najjae zraenje je pri valnoj duljini

maxVeleuilite u Rijeci Odjel Sigurnost na radu

2898 = T [K ]

[ m ]19


20

2.2 Prostorni kut ( ) je prostor ome en proizvoljnim platem stoca s vrhom u sreditu kugle polumjera r, a jednak je kvocijentu povrine kalote kugle ome ene platem stoca i r2 .

=

S 2 r= 4

max

Prostorni kut od 1 steradijana je onaj prostorni kut pod kojim se iz sredita kugle vidi povrina S = r2 na njenom platu.21

Tokasti izotropni izvor svjetla - zrai svjetlost jednako u svim smjerovima. Pojam olakava aproksimacije u praksi. Za praksu je to svaki izvor na udaljenosti 2 3 x d (d = promjer izvora svjetla) 2.3 Svjetlosni tok () Svjetlosni tok izvora je izzraena koliina svjetlosti u jedinici vremena kroz vanjsku povrinu izvora.


22

1 lm (lumen) je svjetlosni tok koji stvara izotropni tokasti izvor svjetlosti jakosti 1 cd u prostorni kut od 1 str. - Za fotopsko vi enje - Za bijelo svjetlo - Za skotopsko vi enje : 1 W = 683 lm : 1 W 217 lm : 1 W 1700 lm (505nm) (555nm)

2.4 Intenzitet (jakost) svjetlosti ( I ) Intenzitet svjetlosti je derivacija svjetlosnog toka po prostornom kutu kroz koji zrai svjetlosna energija

d I = dVeleuilite u Rijeci Odjel Sigurnost na radu

za izotropni izvor

I=

23


24

Za praksu, srednji intenzitet neizotropnog izvora je kvocijent :

I sr =

[cd]

1 cd (kandela) je intenzitet svjetlosti tokastog izvora koji emitira monokromatsko svjetlo valne duljine 555 nm u odabranom smjeru intenzitetom zraenja od 1/683 W/str. Prije se kandela definirala kao 1/60 svjetlosnog intenziteta koji stvara 1 cm2 povrine apsolutno crnog tijela pri temperaturi skruivanja platine (2046,6 K) u pravcu okomitom na tu povrinu.

1cd =

1lm 1str

Za priblino izotropni izvor svjetla :Veleuilite u Rijeci Odjel Sigurnost na radu

I sr = 425

Srednji intenzitet svjetlosti izotropnog izvora je Isr = /4 . Ako je = 1000lm biti e Isr = 80 cd.Veleuilite u Rijeci Odjel Sigurnost na radu 26

2.5 Rasvijetljenost ( E ) Rasvijetljenost je derivacija svjetlosnog toka po rasvijetljenoj povrini (priblino kvocijent toka i povrine).

d E= dS

u praksi se rauna

E sr =

S

1 lx (lux) je rasvijetljenost povrine od 1 m2 na koju pada ravnomjerno raspore en svjetlosni tok od 1 lm.

1lx =

1lm m2


27

I

dS n dS cos =I 2 r r2

d = Id

= I

dS n dS cos =I 2 r r2

Lambertov zakon:Veleuilite u Rijeci Odjel Sigurnost na radu

d I E= = 2 cos dS r

28

TIPINE RASVIJETLJENOSTI (lx) Cesta, slabo Cesta, dobro Stan, srednje Prirodna dnevna rasvijetljenost stana Radna mjesta U slobodnoj prirodi: - no pri punom mjesecu - oblano nebo, u sjeni - sunano nebo, u sjeni - oblaan ljetni dan - direktno sunevo svjetlo

OD 0,5 5 30 100 200 0,2 1000 3000 20 000 70 000

DO 5 50 100 500 2000 0,4 2000 8000 22 000 100 000


29


30

- S poznatom visinom svjetiljke : - Horizontalna rasvijetljenost : - Vertikalna rasvijetljenost :

r =Eh =

h cos

I cos 3 h2

I E v = 2 sin cos 2 h

2.6 Luminancija (sjaj, jarkost) (L) - Luminancija je gustoa jarkosti svjetla. - Izvor svjetla povrine S zrai svjetlo u prostorni kut od str. - Prema Lambertovom zakonu, tok svjetlosti je : =I


31

Intenzitet svjetlosti u pravcu gledanja (kut I = I cos Promatra vidi povrinu :Veleuilite u Rijeci Odjel Sigurnost na radu

prema okomici) je:

Sn = S cos32

Luminancija L u pravcu gledanja za idealni difuzor svjetla je:

I I cos I L= = = S n S cos SOsnovni oblici refleksije

cd m 2 = nit

a) Difuzna refleksijaVeleuilite u Rijeci Odjel Sigurnost na radu

b) Mjeovita refleksija

c) Usmjerena refleksija

d) Poludifuzna refleksija

33

Ako Lambertov zakon ne vai, stvarna luminancija u nekom pravcu je:

I I L= = Sn S cos Ljudsko oko reagira direktno na luminanciju. 1 nt (nit) je luminancija svjetlosnog izvora intenziteta 1 cd ija je povrina 1 m2 okomita na pravac gledanja.


34

Razlika rasvijetljenosti i luminancije


35

Drugi primjer : kratko svjetlo automobila svojom luminancijom danju upozorava druge vozae. Rasvijetljenost koju daje je danju zanemariva. 2.7 Egzitancija (specifino zraenje svjetlosti) ( M ) Egzitancija je kvocijent odzraenog svjetlosnog toka neke povrine i veliine te povrine. Karakterizira povrinu kao izvor svjetlosti:

d M = dS

ili

M sr

lm = 2S m

[lm] svjetlosni tok s povrine S.


36


37

Prema Lambertovom zakonu : M = L Egzitancija povrine kao primarnog (samostalnog) izvora svjetla je neovisna o rasvijetljenosti. Egzitancija povrine kao sekundarnog (reflektirajueg) izvora svjetla ovisi o rasvijetljenosti. - Za sekundarni izvor (refleksija): M = E

koeficijent refleksije (reflektancija) - Za sekundarni izvor (transmisija): M =

E


- koeficijent transmisije (transmitancija)

38


39

Naelno

+ + =1

- koeficijent apsorpcije >0 bijelo tijelo crno tijelo

Za sva stvarna tijela : < 1 ;

15 s-1 za niski intenzitet svjetla CFF > 60 s-1 za visoki intenzitet svjetlaVeleuilite u Rijeci Odjel Sigurnost na radu 64

Dalekovidnost (hypermetropia) :


65

Kratkovidnost (myopia) :


66

Staraka dalekovidnost (presbyopia) - Obino nastupa poslije 40 50 godina starosti. - Mogui uzroci : - stvrdnjavanje lee - oslabjeli cilijarni mii - Popravak situacije Neraspoznavanje boja - Ovisi o unjiima. esto je nasljedna pojava. - Pojave: - monokromatizam (ne razaznaje boje) - dikromatizam (ne razaznaje crveno, zeleno ili plavo) - trikromatizam (slabo razaznaje crveno, zeleno ili plavo). naoale i / ili lee.


67

5. B O J E- Osjet boje (stimulus, podraaj) odre en je spektralnim sastavom svjetlosti i uvjetima gledanja. - Razliiti spektralni sastav moe dati istu percepciju boje. - Percepcija boje ovisi i o : okolini, stupnju adaptacije, vremenu gledanja itd. Pojam boje : * Opaena (percipirana) boja subjektivni pristup

* Psihofiziki opis boje (kombinacija percepcije i fizikalnih mjerenja) objektivniji pristup


68

5.1 Opaena boja Boju odre uju 3 (i samo 3) parametra : - Zamijeena boja /ton (hue, colour) : crvena, uta, zelena, ... (prikaz je po opsegu tijela boja) - Svjetloa boje (brightness, lightness) : da li je svjetlija ili tamnija (prikaz je po vertikalnoj osi tijela boja) - Zasienost boje (saturation, chroma) : ivost ili kromatinost, odstupanje od sive (akromatine) boje (prikaz po radijusu tijela boja)


69


70

MUNSELL-ovo TIJELO BOJAVeleuilite u Rijeci Odjel Sigurnost na radu 71

5.2 Psihofiziki opis boje Osnova: svjetlost neke boje moe nastati mijeanjem 3 pogodno odabrane boje (Red, Green, Blue) u odre enim omjerima. Crvena, zelena, plava : * primarne boje svjetlosti * tristimulusne boje

Tristimulusne vrijednosti boja odre uju se mijenjanjem koliine primarnih boja, dok se mjeavina ne izjednai s testiranom bojom. Iznos primarne boje moe biti (+) ili (-), osvjetljenje suprotne strane.


72

5.3 CIE metoda specifikacije boje - Osnova su tristimulusne vrijednosti spektralnih boja. - Odre ene su na velikom broju promatraa (200) kao prosjeni standard. Definirane su tristimulusne funkcije spektralnih boja (3). - Transformacijom su izbjegnute negativne vrijednosti, a krivulja luminancije Y() je kongruentna s V() za fotopsko vi enje.


Tristimulusne funkcije: X ( ) ; Y ( ) ; Z ( )73

Tristimulusne funkcije definiraju bilo koju boju :

X = S ( ) x ( ) d

Y = S ( ) y( )d

Z = S ( ) z ( ) d

S() ... spektralna gustoa toka EM zraenja Potpunu specifikaciju boje daje : (X, Y, Z) ili (Y, x, y) 5.4 CIE dijagram kromatinosti (x y dijagram kromatinosti) Sve boje ome ene su krivuljom spektralnih boja i duinom RB. Dijagram daje boje i saturaciju.


74

CIE dijagram kromatinostiBrojevi na obodu krivulje su valne duljine spektralnih boja (nm). Toka A je boja s koordinatama boje: x = 0,49 ; y = 0,30 .


75

Na CIE dijagram kromatinosti ucrtana je Planckova krivulja (krivulja zraenja crnog tijela).


76


77

Priblino bijelo svjetlo moe se definirati temperaturom boje. Temperatura boje nekog izvora je apsolutna temperatura savreno crnog tijela ije koordinate kromatinosti su najblie boji tog izvora. Svjetlost arulja je priblino na Planckovoj krivulji. Svjetlost sijalica s pranjenjem odstupa. Koristi se CCT (korelirana temperatura boje).


78

5.5 Reprodukcija boja Percepcija boje objekta ovisi o : * spektralnoj distribuciji rasvjete * spektralnoj distribuciji koeficijenta refleksijePrimjer: klasina crvena telefonska govornica pri svjetlu arulje


79


80


81

CRI (colour rendering index) indeks reprodukcije boje odre uje se usporedbom koordinata kromatinosti na standardnom skupu objekata osvijetljenih standardnim i ispitivanim izvorom svjetlosti. CRImax = 100 . . . za potpunu vjernost boje. 5.6 Mijeanje boja, komplementarne boje - Mijeanje svjetala - Mijeanje boja aditivno mijeanje (dodavanje svjetala) suptraktivno mijeanje (oduzimanje svjetala)


82

R, G, B

primarne boje

- Primarna + komplementarna boja daju rezultat: bijelo svjetlo (dodavanje svjetala) ili crno svjetlo (oduzimanje kod boja). - Komplementarne boje su kombinacija dviju susjednih primarnih boja.Veleuilite u Rijeci Odjel Sigurnost na radu 83

Kodiranje bojama - Atlasi i karte - Elektrine komponente (otpornici) - Vatrogasna oprema - Medicinski plinovi - Cjevovodi u industriji


84

6. IZVORI SVJETLOSTI6.1 Elektrini izvori (sijalice) - Sijalica ima na tisue vrsta. Razlikuju se po elektrinim karakteristikama, nainu generiranja svjetlosti, spektralnoj distribuciji, vijeku trajanja, konstrukciji itd. - Osnovna podjela : * sa arnom niti (arulje), inkandescentni * s elektrinim pranjenjem * LED

Inkandescentni izvori: - sa arnom niti (u vakuumu ili u Ar, Kr, Xe, N2 , mjeavinama) - halogene arulje (arna nit u jodu) Prikljuuju se direktno na izvor elektrine struje.Veleuilite u Rijeci Odjel Sigurnost na radu 85

- Snaga arulja : od cca 0,2 W do 50 kW - Temperatura arne niti : od cca 2200 2900 C - Plemeniti plinovi smanjuju isparavanje wolfram niti (talite 3380 i C) poveavaju joj trajnost. - Stakleni balon : proziran; matiran; mlijeni (opal); obojen; kvarcni - Trajnost: ~ 1000 h (opa uporaba); 100 200 h auto-arulje. - Tipina arulja od 100 W daje 1250 1500 lm. Izvori s elektrinim pranjenjem u plinovima i metalnim parama - niskotlani izvori (fluorescentne cijevi, niskotlane Na - cijevi) - visokotlani izvori (Hg arulje, Na arulje, metalhalogeni izvori) Fluorescentne cijevi izbijanje elektrine struje kroz Hg paru niskog pritiska generira UV zraenje, koje se na fluorescentnom prahu na stijenki cijevi transformira u vidljivu svjetlost.Veleuilite u Rijeci Odjel Sigurnost na radu 86

Boje svjetlosti fluorescentnih cijevi Danja svjetlost Potpuno bijela Bijela Topla bijela Topao ton 5500 7500 K 4300 4700 K 3500 4200 K 3000 3400 K 2700 2900 K

KRIVULJA

A B C D

Fluorescentne cijevi se na izvor elektrine struje spajaju preko predspojne naprave (balasta).Veleuilite u Rijeci Odjel Sigurnost na radu

87

Svjetlotehnike karakteristike sijalica Faktori za izbor izvora svjetlosti (sijalice): 1 Ekonominost utroka elektrine struje (uinkovitost, lm/W), 2 Traeni svjetlosni tok (), 3 Vijek trajanja (h), 4 Karakteristike boje (temperatura boje, reprodukcija boja), 5 Ostali faktori (npr. veliina u izlogu ili projektoru).


88

Svjetlosna uinkovitost je omjer izme u ukupnog svjetlosnog toka i elektrine snage izvora s balastom [lm/W]. Ovisi o : snazi, temperaturi, reimu rada itd.

Svjetlosni tok (lm) ovisi o veliini, konstrukciji, nainu rada. S vremenom tok opada (starenje, promjene temp. okoline, promjene reima rada, zaprljanje itd).Veleuilite u Rijeci Odjel Sigurnost na radu 89

Vijek trajanja je statistika veliina, tj. vrijeme do prestanka rada ili pada do neke vrijednosti za 50% primjeraka sijalice. Ovisi o : struji, naponu, temperaturi okoline, broju ukljuivanja itd.


90

Temperatura boje, reprodukcija boje ovise o vrsti izvora. Kod fluorescentnih cijevi se mogu podeavati (u proizvodnji).


91

Standardne sijalice slue za precizno mjerenje boja.

1 arulja temperatureboje 2856 K

2 prosjeno dnevno svjetlo,s CCT = 6774 K (bez UV)

3 prosjeno dnevno svjetlo,s CCT = 6504 K (s UV)


92

6.2 Svjetiljke Gola sijalica normalno daje potpuno neadekvatnu distribuciju svjetlosti u prostoru (blijetanje, slabo iskoritenje po smjeru, itd.). Svrha svjetiljke : - Smanjenje luminancije izvora (blijetanja), - Upravljanje svjetlosnim tokom u prostoru, - Pravilan smjetaj, prikljuivanje na napajanje i rad, - Zatita sijalice od mehanikih, kemijskih, atmosferskih utjecaja, praine i oteenja, - Zatita od kontakta s dijelovima pod naponom, eksplozije itd. - Estetski faktoriVeleuilite u Rijeci Odjel Sigurnost na radu 93

Upravljanje svjetlosnim tokom Svjetlosni tok svjetiljke je uvijek < zbroja svjetlosnog toka sijalica Klasifikacija svjetiljki prema: - Vrsti zatite od elektrinog udara - Stupnju zatite od ulaska praine i/ili vode (IP oznaka)(IP = Ingress Protection)

- Vrsti zatite od eksplozije (ATEX, Ex oznaka) - Osobinama materijala podloge na koju se fiksiraju - ne/zapaljivost Svjetiljke se normalno proizvode ili za unutranje ili normalne vanjske prostore. Neki prostori su tei ili opasniji za svjetiljke.


94

Primjeri tekih i opasnih uvjeta - Visoka vlanost, zatita od kapajue/prskajue vode, od uranjanja - Praina ili korozivna atmosfera - Proizvodnja hrane (pranje zidova, podova, stropova mlazom vode) - Eksplozivne praine i/ili plinovi/pare Mogunosti upravljanja svjetlosnim tokom svjetiljke - refleksija (odsijavanje) - transmisija (proputanje) - refrakcija (lom) - zasjenjivanje - KOMBINACIJAVeleuilite u Rijeci Odjel Sigurnost na radu 95

Refleksija Svjetlosni tok svjetiljke: - direktni tok svjetlosti - reflektirani tok svjetlosti Odsija (reflektor) upravlja tokom svjetlosti, svojim oblikom i poloajem izvora.


96

Direktni tok :

distribucija intenziteta izvora, poloaj izvora svjetla, otvor odsijaa.

Reflektirani tok : distribucija intenziteta izvora svjetla, poloaj izvora, geometrija odsijaa, materijal, obrada, itd.


97

- Materijali odsijaa: aluminij, bijele povrine raznih materijala, metalizirano staklo, plastike itd. - Zrcalni odsijai : za precizno usmjeravanje svjetlosti, vaan je poloaj izvora u svjetiljki. - Difuzni odsijai : za iroki snop svjetlosti, za smanjeno blijetanje (bruenje, kemijska obrada, udubine/izboine na odsijau). Poloaj izvora je manje vaan.


98

Transmisija Sijalice su okruene prozirnim ili poluprozirnim materijalom. Dio svjetlosti se gubi (apsorbira u materijalu).


99

Refrakcija Uglavnom slui za selektivno usmjeravanje svjetlosnog toka : * Lee slue za veliki svjetlosni tok u istome smjeru * Refraktori


100

Zasjenjivanje Uklanja direktan tok svjetlosti iz odre enog prostornog kuta radi smanjenja blijetanja.


101

6.3 Svjetlotehnike karakteristike svjetiljki Osnovne karakteristike svjetiljke su: * * * * Razdioba intenziteta svjetlosti (prostorna usmjerenost) Svjetlosni tok Luminancija Razdioba rasvijetljenosti na referentnoj plohi

Razdioba intenziteta svjetlosti iz svjetiljke opisuje se : - Polarnim dijagramom: pri simetrinoj distribuciji intenziteta svjetlosti oko vertikalne osi (ili za 2 bitne osi, aksijalna i poprena) - Izokandelnim dijagramom: pri nesimetrinoj distribuciji intenziteta svjetlosti oko vertikalne osi ( dijagram lukovice) - Izolux dijagramom: za predvi anje rasvijetljenosti na radnoj (referentnoj) plohiVeleuilite u Rijeci Odjel Sigurnost na radu 102

Polarni dijagram svjetlosti je krivulja koja spaja vrhove vektora intenziteta I u ravnini koja presijeca izvor, a poetak vektora je u toki izvora svjetla. Razdioba intenziteta svjetlosti je u cilindarskom koordinatnom sustavu svjetiljke.


103


104

Izokandelni dijagram spaja toke jednakog intenziteta svjetlosti na povrini kugle u ijem je sreditu svjetiljka pomou krivulja jednake jakosti svjetlosti (izokandela). Intenziteti su iskazani u ovisnosti o azimutu i kutu elevacije. Izolux dijagram je skup krivulja iste horizontalne rasvijetljenosti u horizontalnoj ravnini.

IZOKANDELNI DIJAGRAM


105

Dijagrami razdiobe intenziteta svjetlosti normirani su na = 1000 lm. Stvarni intenzitet I se izrauna iz omjera stvarnog i 1000 lm.

Intenzitet svjetlosti : a) s opal kuglom b) s reflektorom Grafiki prikaz za orijentaciju Tablini prikaz za proraunVeleuilite u Rijeci Odjel Sigurnost na radu

A ... krivulja sijalice B ... krivulja svjetiljke

106

Svjetlosni tok Ukupni svjetlosni tok svjetiljke rauna se iz : d = I d i = 2 (1 cos ) = 2 I sin d = 2 AB d d = 2 sin d

0

Prostorna razdioba intenziteta svjetlosti aruljeVeleuilite u Rijeci Odjel Sigurnost na radu

Odre ivanje svjetlosnog toka izvora

107

Iskoristivost svjetlosnog toka svjetiljke je omjer svjetlosnog toka svjetiljke i zbroja toka svih izvora.

sv = izv

Luminancija svjetiljke je omjer intenziteta svjetlosti i prividne svjetlee povrine svjetiljke u pravcu gledanja.

kut elevacije C ravnina odre ena azimutom


108

Razdioba rasvijetljenosti (izolux dijagram) Rasvijetljenost radne povrine daje izolux dijagram. Izolux krivulja je skup toaka jednake rasvijetljenosti u nekoj ravnini. Normirani su na : * visinu svjetiljke: h = 1 m * tok izvora svjetlosti: = 1000 lm


109

Rasvijetljenost u toki (x, y) od svjetiljke smjetene na visini h [m] je:

iz [klm] ... svjetlosni tok izvorax y E , h h

x y E ( x, y, h,iz ) = 2 E , h h h

iz

... iz izolux dijagrama110

7. SUSTAVI UNUTRANJE RASVJETEOsnovni ciljevi sustava rasvjete su da omogue : zdravlje i sigurnost kretanja i orijentacije dobro obavljanje vidnog zadatka vizualnu udobnost estetiku prostora obavljanje vidnog zadatka na siguran nain.

Zdravlje i sigurnost

Ostali faktori nisu nuni zbog ZNR, ali su poeljni . Sustav unutranje rasvjete ine: - izvori svjetlosti (svjetiljke) - plohe koje reflektiraju svjetlostVeleuilite u Rijeci Odjel Sigurnost na radu 111

7.1 Vrste sustava unutranje rasvjete Prema poloaju svjetiljki : opi, lokalizirani, lokalni. Opa rasvjeta daje priblino jednaku rasvijetljenost po cijeloj radnoj povrini. - Prednost : potpuna fleksibilnost vidnog zadatka - Nedostatak : rastrono troenje energije i cijena opreme Lokalizirana rasvjeta ujedinjuje potrebnu rasvijetljenost radnih ploha sa smanjenom rasvijetljenou neradnih (npr. hodnika). Potronja energije je nia. Redovno trai i opu rasvjetu. Lokalna rasvjeta prua potrebnu rasvijetljenost samo radnim mjestima. Potrebna je i opa rasvjeta.


112


113

7.2 Kvaliteta sustava unutranje rasvjete Faktori kvalitete * * * * * rasvijetljenost i razdioba luminancije blijetanje boja svjetlosti usmjerenost svjetlosti utjecaj dnevne rasvjete

Rasvjetljenost i luminancija ploha prostorije su osnovne veliine. Plohe : - vidnog zadatka (radna ploha), najee je horizontalna; obino na visini 0,7 0,85 m od poda. - okolina vidnog zadatka (bliska okolina) - ostale plohe (daleka okolina).Veleuilite u Rijeci Odjel Sigurnost na radu

114

Optimalni odnos luminancija (L)

10 : 3 : 1

Parametri rasvijetljenosti

* prosjena rasvijetljenost * odravana rasvijetljenost * jednolikost rasvijetljenosti


115

Prosjena rasvijetljenost je omjer svjetlosnog toka i povrine na koju tok pada. Uobiajeno se navodi horizontalna E. Odravana rasvijetljenost Rasvijetljenost vremenom opada (smanjenje toka izvora, degradacija optikih svojstava svjetiljki, oneienje svjetiljki i ploha prostorije). Odravana E je minimalna prihvatljiva rasvijetljenost radne plohe. - Minimalna E za normalni trajni rad : - Minimalna E prostorije gdje se ne radi : 200 lx. 20 lx.

Jednolikost rasvjetljenosti je omjer minimalne i prosjene rasvjetljenosti ili minimalne i maksimalne rasvjetljenosti.


116

Blijetanje je termin za smanjenje vidljivosti i / ili vidnu neudobnost. - Fizioloko blijetanje (disability glare) - Psiholoko blijetanje (discomfort glare) Boje u prostoriji ovise o spektralnoj distribuciji svjetlosti i koeficijenata refleksije ploha i objekata u prostoriji. Parametri boje temperatura i CRI.

Usmjerenost svjetlosti utjee na percepciju prostora i na obavljanje vidnog zadatka. - Plohe vidnog zadatka sjajne, polusjajne, difuzne. - Blijetanje nastaje zbog prevelike razlike u luminancijama. - Okolne povrine (pozadina) trebaju biti difuzne. Za osjeaj udobnosti ovjek mora moi prepoznavati ljudska lica i ostale bitne objekte.Veleuilite u Rijeci Odjel Sigurnost na radu 117

Utjecaj dnevne rasvjete treba uravnoteiti s umjetnom rasvjetom. Redukcija blijetanja prozora - Privremene metode: * zavjese i kapci (prozirni, s otvorima, brisoleje) - Trajne metode: * nadstrenice (nedostatak: smanjuju dnevno svjetlo) * niski parapet prozora (poveava rasvjetljenost prostorije) * poveanje koeficijenta refleksije zidova i namjetaja (npr. bijelo) * poveanje luminancije stijenki oko prozora rasvjetom (smanjenje kontrasta luminancije) * zakoenje zidova uz prozore


118


119

Blijetanje se moe kvantificirati i izraunati kao indeks blijetanja. Maksimalna luminancija koju oko tolerira je ~ 7500 cd/m2 . Kut od 45onemoguava pojavu blijetanja.


120


121


122

7.3 Primjeri dobre i loe rasvjete


123


124


125


126


127


128


129


130

DJELATNOSTObrada metala

RADNO MJESTOGrubi radovi Precizni radovi Kontrola Priprema Krojenje Kontrola Pristupne ceste Ope povrine Utovar/istovar dizalicama Montaa Rad na tampanim krugovima Kontrola Klaonice Pekare Pivovare Mljekare Mlinovi

RASVJETLJENOST [lux]300 - 400 700 - 800 500 - 2000 300 - 400 750 - 850 1500 5 - 15 20 - 25 100 - 150 300 - 1500 500 - 750 1000 - 1500 500 300 300 300 300 750 500 750 500 500

Odjea i tekstil

Gradilita

Proizvodnja elektronske opreme Prehrana i pia


131

DJELATNOSTMetalurgija

RADNO MJESTOeljezare, eliane Ljevaonice Kontrola Pilane Radionice Proizvodnja namjetaja Tapeciranje Proizvodnja Kontrola Bolnice Rodilita Laboratoriji Operacijske dvorane Tvornice papira Tiskare Kontrola

RASVJETLJENOST [lux]300 - 500 300 - 500 500 - 1500 300 300 300 500 750 750 750 1500

Namjetaj, drvna industrija

Proizvodnja stakla Zdravstvene ustanove

300 - 750 1000 150 -250 (dan), 3-5 (no) 200 - 1000 300 - 750 5000 - 50 000 300 - 750 300 - 750 1000

Papir i tisak


132

7.4 Mjerenje rasvjete Najee je uzrokovano primjedbama radnika na kvalitetu rasvjete. Prije mjerenja potrebno je provjeriti nerasvjetne uzroke : - promjene na stijenkama prostorije (prljavtina, smanjena refleksija) - promjene na prozorima (prljavtina, smanjena transmisija) - promjene u pozicijama radnih mjesta - promjene u radnim zadacima / tehnologiji Instrumenti * Luxmetar * Luminancmetar Tipino sadre: - Selensku ili silicijevu fotonaponsku eliju - Filter (spektralna korekcija prema ljudskom oku) - Poluprozirnu difuznu izboenu ploicu (kosinusnu korekciju) .Veleuilite u Rijeci Odjel Sigurnost na radu 133


134

Vrste mjerenja - Prosjena rasvijetljenost i jednolikost rasvijetljenosti radne plohe (najee) - Luminancija ploha prostorije - Luminancija ploha vidnog zadatka prema smjeru gledanja Mjerenje rasvijetljenosti radne plohe - Mjerenje na 0,7 0,85 m iznad poda - Broj mjernih toaka prema indeksu prostorije Indeks prostorije: RI = (a x b) /hsvj x (a + b)

- a = duljina prostorije - b = irina prostorije - hsvj = visina svjetiljke iznad radne ravnineVeleuilite u Rijeci Odjel Sigurnost na radu 135

INDEKS PROSTORIJE (RI)

PARAMETAR X

MIN. BROJ MJERNIH TOAKA = (X+2)2

0,8 1,8 2,0 2,8 3,0 3,6 4,2

1,0 2,0 3,0 3,0 4,0 4,0 4,0

9 16 25 25 36 36 36

X = prvi cijeli broj vei od indeksa prostorije, ali za sve RI 3, X = 4Veleuilite u Rijeci Odjel Sigurnost na radu

136

MULTIFUNKCIONALNI INSTRUMENT DT 8820LUXMETAR - podruja do 20 ; 200 ; 2000 ; 20 000 lux - kalibriran na standardnu arulju 2856 K - spektralna osjetljivost filtra priblino CIE V() - silicijeva fotodioda1 LCD ekran (3 znamenke) 2 ON / OFF 3 Izborno dugme funkcije i opsega mjerenja 4 Max Hold : zadravanje najvieg oitanja 5 Data Hold : zadravanje trenutnog oitanja 6 Preklop funkcije : Buka; Lux; Vlanost; Temperatura 7 Mikrofon : kondenzatorski, sa zatitnom kuglom 8 Foto detektor : Si fotodioda 9 Osjetnik vlage i temperature 10 Prikljuak za vanjski osjetnik temperature


137

7.5 Odravanje S vremenom opada rasvijetljenost prostorije. * ienje svjetiljki i izvora Plansko odravanje * zamjena izvora svjetlosti (sijalica) * ienje ploha prostorije Mora se odrati minimalna rasvijetljenost.

A bez degradacije materijala B s degradacijom materijala C sa zaprljanjem

ODRAVANJE RASVIJETLJENOSTI


138

Faktor odravanja (Maintenance Factor): MF = LLMF x LSF x LMF x RSMF LLMF - faktor smanjenja toka izvora s vremenom (Lamp LumenMaintenance Factor)

LSF - faktor pouzdanosti izvora (Luminaire Safety Factor) LMF - faktor odravanja svjetiljke (Luminaire Maintenance Factor) RSMF - faktor odravanja prostorije (Room Surface Maintenance Factor) Dobar plan odravanja je optimum izme u faktora odravanja i ukupnih trokova (najbolja prosjena rasvjeta za najmanje novaca).


139

Svjetlosno zaga enje je fenomen bjeanja dijela svjetlosti prema gore, to izaziva rasprivanje svjetlosti na aerosolima (esticama) u zraku i njihovo svjetlucanje. Posljedice su: - Astronomi ne mogu promatrati nebo - Ptice selice gube orijentaciju - ivotinje ometa im ivot u prirodi - Zaljubljeni ne mogu uivati u prizoru zvjezdanog neba iri se pokret za tamno nebo, protiv svjetlosnog zaga enja. Mogunosti smanjenja utjecaja svjetlosti na prirodu : * Gaenje svjetlosti kad nije potrebna (dodatne utede) * Izbjegavanje prekomjernog rasvjetljavanja (utede) * Usmjeravanje svjetiljki prema dolje * Usmjeravanje svjetlosti u svjetiljki prema doljeVeleuilite u Rijeci Odjel Sigurnost na radu

140

RASVJETA

Documents

dio veleuilite u rijeci

u bojama

u irokom spektru

sveuilite u splitu

na zemlju dolazi

apsorpcije svjetlosti

uvodpriroda svjetlosti

snaga zraenja je