spspo.edupage.orgspspo.edupage.org/files/Svetelne_zariadenia.docx · Web viewmnožstvo svetelnej energie vydané zdrojom svetla za 1 s Jednotka - lumen – lm Osvetlenie - E Hustota

1.1. Svetelné zariadenia

Základné pojmy:Svetlo je elektromagnetické žiarenie. Jednotlivé druhy svetla sa od seba líšia

vlnovou dĺžkou λ. Svetlo rôznej vlnovej dĺžky sa od seba líši farbou.

Viditeľné svetlo má vlnovú dĺžku (380 – 760) nm. Ľudské oko je najcitlivejšie na

žltozelené svetlo (555 nm).

Obr. 3.14 elektromagnetické žiarenie

Základné fyzikálne veličiny:Svietivosť - I

hustota elektrickej energie vyžarovanej do určitého smeru

jednotka svietivosti – kandela –cd

Svetelný tok - Φ

množstvo svetelnej energie vydané zdrojom svetla za 1 s

Jednotka - lumen – lm

Osvetlenie - E

Hustota svetelného toku, ktorý dopadá na určitú plochu

Jednotka – lux – lx

Merný výkon

Vyjadruje vzťah medzi svetelným tokom a elektrickým príkonom

Jednotka – lm / W

1.1.1. Základné časti svetelných zariadení

Každé svetelné zariadenie sa skladá z týchto základných častí:

svetelný zdroj – žiarovka, výbojka, LED

optika - odrazová plocha, šošovky, clony, krycie sklo

puzdro

Obr. 3.15 základné časti svetelného zariadenia

a) Svetelné zdroje

žiarovky

výbojky

svetlo emitujúce diódy – LED

žiarovkyVznik svetla je podmienený vysokou teplotou svietiacej látky svetelná účinnosť

je veľmi malá. Majú spojité spektrum – vyžarované svetlo obsahuje všetky farby od

červenej po fialovú.

a. Bežné žiarovky

Banka je plnená zmesou argónu a dusíka. Tým sa znižujú emisie materiálu

vlákna pri vysokých teplotách (emisie zoslabujú vlákno a emitovaný materiál

sa usádza na banke a tak znižuje svetelnú účinnosť žiarovky).

Obr. 3.16 bežná žiarovka

b. Halogénové žiarovky

Majú vyššiu svietivosť, dlhšiu životnosť ako bežné žiarovky. Banka je plnená

metylenbromidom s prímesou brómu ( bróm je halový prvok).

Proces, ktorý prebieha v banke sa nazýva halogénový cyklus .

Banka je vyrobená z kremičitého skla, ktoré je citlivé na znečistenie – hlavne

na mastnotu. ( Banku nesmieme chytať holými rukami !!!)

Výhody v porovnaní s bežnými žiarovkami:

dvojnásobná životnosť

dvojnásobok svetelného toku pri rovnakom príkone

1-banka, 2, 3 - vlákno, 4 – pätica, 5 - kontakty

Obr. 3.17 halogénová žiarovka

Základné parametre žiaroviek

Menovité napätie: ( 6 – 24 ) V

Menovitý príkon : ( 2 – 75 ) W

Svetelný tok: ( 20 – 2150 ) lm

výbojky

Svetlo vzniká výbojom medzi elektródami, ktoré sú umiestnené v zriedenom

plyne alebo parách niektorých kovov.

Konštrukcia:

trubica naplnená plynom

na koncoch trubice sú zatavené prívody k elektródam

elektródy – studené alebo žeravené prechádzajúcim prúdom

Po pripojení na napätie sa plyn rozžiari a vydáva farebné monochromatické

svetlo.

Farba vyžiareného svetla závisí od plynu v trubici.

Obr. 3.16 Farba vyžiareného svetla v závislosti od použitého média

o Žiarivky

Sú to nízkotlakové ortuťové výbojky v tvare trubice. Na vnútornej strane je

vrstva fluorescenčnej látky. Fluorescenčná látka mení neviditeľné ultrafialové

žiarenie na viditeľné svetlo.

Použitie : vnútorné osvetlenie vozidiel

o Xenónové výbojky

Konštrukcia :

sklenená trubica z kremičitého skla

médium: xenón s prísadou metalických solí

elektródy pritavené k trubici

K zapáleniu výboja je potrebné striedavé napätie 24 kV. Preskokom iskry

medzi elektródami dôjde k ionizácii plynu a vytvorí sa elektrický oblúk.

Obr. 3.18 xenónová výbojka

Výhody xenónových výbojok :

svetlo je podobné dennému

zaisťujú lepšie osvetlenie krajníc

svetelný tok je 2 krát väčší ako pri halogénovej žiarovke

LED diódySú to polovodičové súčiastky, s jedným PN priechodom.

Princíp vzniku svetla:

Po pripojení na napätie dostane elektrón energiu a prejde na vyššiu

energetickú hladinu ( vodivostné pásmo ).

Po určitom krátkom čase sa vráti na nižšiu hladinu a prebytok energie uvoľní vo

forme fotónov – vzniká svetlo.

obr. 3.19 princíp vzniku svetla LED diódy

Farba vyžiareného svetla:

závisí od materiálu diódy

čím je väčšia šírka zakázaného pásma (pre daný materiál) – tým, je menšia

vlnová dĺžka svetla

vlnová dĺžka určuje farbu svetla

Výhody LED diód:

vysoký svetelný tok pri malej spotrebe elektrickej energie

dlhá životnosť

Príklady vyhotovenia LED žiaroviek:

Obr. 3.20 LED žiarovky

b) Optická sústava

Jej úlohou je tvarovanie svetelného lúča a jeho smerovanie do

požadovaného smeru.

Základné časti optickej sústavy:Odrazová plocha

Funkcia:Vytvára požadovaný tvar svetelného toku

Má vplyv na svetelnú účinnosť

Materiál : oceľový plech alebo plast

Povrchová úprava :

striebro

hliníková vrstva naparená vo vákuu

Požiadavky:

Musí dobre odrážať svetelné lúče

Nesmie pohlcovať svetlo

Sklo (odolný plast)Funkcia:

láme a usmerňuje svetelné lúče

chráni vnútro svetelného zariadenia

Požiadavky:

Číre sklo, bez kazov

Vysoká optická priepustnosť

Obr. 3.21 lom svetelných lúčov na prednom skle svetelného zariadenia

Clona - obmedzuje nežiaduci smer šírenia svetla

šošovky – usmerňujú svetelné lúče

c) Puzdro – tvorí kompaktný celok svetelného zariadenia

1.1.2. Rozdelenie svetelných zariadení

a) Podľa účelu:osvetľovacie – slúžia k osvetleniu jazdnej dráhy

diaľkové

tlmené

svetlá do hmly

návestné – zaistia viditeľnosť vozidla

obrysové

koncové

signalizačné - upozornia na spomalenie, zmenu smeru

brzdové

smerové

b) Podľa typu svetelného zariadenia:svetlomety – zdroj svetla je spojený s optickou sústavou, takže vysielajú

svetlo do vymedzeného smeru (diaľkové , tlmené, svetlá do

hmly)

svietidlá – majú menší svetelný výkon

odrazky - odrazové sklá, ktoré sú opticky upravené tak, aby za

predpísaných podmienok odrážali svetlá vysielané cudzím

zdrojom

1.1.3. Svetlomety

Rozdelenie svetlometov podľa druhu odrazovej plochy:

Paraboloidný

Elipsoidný

S voľnou odrazovou plochou

Kombinovaný

Paraboloidný svetlomet

Svetelný kužeľ sa vytvára z priamych a odrazených lúčov ( obr.3.22)

Svetlo sa tvaruje rôznymi spôsobmi:

Umiestnením svetelného zdroja mimo ohnisko

Tvarovaním krycieho skla

Clonou

Ak je odrazová plocha paraboloid, svetlomet musí mať okrúhly tvar.

––––– priame svetelné lúče, - - - - - odrazené svetelné lúče

Obr. 3.22 funkcia paraboloidného svetlometu

Modifikovaný paraboloid - horná a dolná časť je nahradená rovinnou plochou.

Zložené paraboloidy:Homofokálne – odraz. plocha je tvorená spojením 2 paraboloidov s 1

ohniskom. Používa sa dvoj - vláknová žiarovka pre tlmené a diaľkové

svetlo.

Obr. 3.23 paraboloid s 1 ohniskom

Bifokálne - odrazová plocha je tvorená spojením dvoch paraboloidov

s dvoma ohniskami

Obr. 3.24 Bifokálny paraboloid

Elipsoidný svetlometMá 2 ohniská. Ak umiestnime zdroj do jedného ohniska - lúče sa sústredia do

druhého ohniska. Preto sa elipsoidný svetlomet dopĺňa o šošovku ( sústavu

šošoviek). Šošovka usmerní svetlo do požadovaného tvaru.

Tlmené svetlo sa vytvorí tak, že sa medzi odrazovú plochu a šošovku umiestni

clona.

Obr. 3.25 Elipsoidný svetlomet s 2 ohniskami

Polyelipsoidný svetlomet – je doplnený o prídavnú odrazovú plochu

1-odrazová plocha, 2-clona, 3-šošovka, 4-prídavná odrazová plocha

Obr.3.26 polyelipsoidný svetlomet

Svetlomet s voľnou odrazovou plochou

Odrazové plochy sú navrhované pomocou PC tak, aby čo najlepšie tvarovali

svetlo.

Odrazová plocha sa rozdelí na množstvo menších častí . Každá časť sa orientuje

samostatne, aby sa lúče odrážali do požadovaného smeru.

Preto je sklo svetlometu číre ( bez vzorov) a slúži už len na jeho uzatvorenie.

Obr. 3.27 svetlomet s voľnou odrazovou plochou

Svetlomet s kombinovanou odrazovo plochou

Odrazová plocha je kombináciou voľnej odrazovej plochy a elipsoidu.

Obr. 3.28 svetlomet s kombinovanou odrazovou plochou

1.1.3.1.Moderné konštrukcie svetlometov:

Bi – xenonové svetlometys odrazovým systémom

• xenonová výbojka je mechanicky posúvaná do 2 polôh

Obr. 3.29 Bi-xenónový svetlomet s odrazovým systémom

Bi - xenónový projekčný svetlomet

• Výbojka je pevne zabudovaná

• Pohyblivá je clona, ktorá tlmené a diaľkové svetlo tvaruje

Obr. 3.30 Bi-xenónový projekčný svetlomet

Adaptívne svetlometyIch funkciu riadi elektronická jednotka, podľa:

rýchlosti jazdy

uhlu natočenia volantu

zapnutia smeroviek...

Namiesto diaľkových a stretávacích svetiel tak máme svetlá:

cestné diaľničné- aktivujú pri rýchlosti vyššej ako 90 km/h a ponúkajú oproti

bežným diaľkovým svetlám dlhší dosah a rovnomerné osvetlenie celej šírky

vozovky

bežné svetlá diaľničné svetlá

Obr.3.31 Osvetlenie vozovky diaľničnými a bežnými diaľkovými svetlami

zákrutové – na rozdiel od bežných svetiel smerujú svetelný kužeľ tam, kam

má automobil namierené

bežné svetlá zákrutové svetlá

Obr.3.32 Osvetlenie vozovky zákrutovými svetlami

mestské - výrazne rozširujú svetelný kužeľ a umožňujú tak na rozdiel od

bežných lepší prehľad o situácii v okolí vodiča

bežné svetlá mestské svetlá

Obr.3.33 Svetelný kužeľ mestských svetiel

Poslednou novinkou je automatické prepínanie diaľkového a tlmeného

režimu. Ak systém zaregistruje protiidúce vozidlo, okamžite upraví svetelný režim tak,

aby protiidúceho vodiča neoslňoval. To isté sa stane aj vtedy, ak sa pred vami objaví

zadné svetlo vpredu idúceho vozidla. Len čo je však cesta voľná, automaticky sa

opäť aktivuje režim s plným osvetlením.

1.1.4. Svietidlá

Sú svetelné zariadenia s menším svetelným výkonom. Používajú sa ako návestné

a signalizačné svetlá.

Ako svetelné zdroje sa používajú bežné žiarovky alebo LED diódy.

Brzdové svetlá – svetlá červenej farby, ktoré sa spínajú pri stlačení brzdového

pedálu.

Spínače brzdových svetiel:a) Mechanický spínač

Pohybom brzdového pedálu, je cez pružinu (3) ovládaný pohyblivý kontakt (2),

ktorý dosadne na pevný kontakt (1)

Spína už pri veľmi malom zdvihu ovládajúceho zariadenia- pedál .

obr. 3.34 mechanický spínač brzdových svetiel

b) Tlakový spínač

Môže byť ovládaný tlakovou kvapalinou alebo stlačeným vzduchom.

V priestore I sú kontakty a kontaktná doštička. V priestore II je kvapalina. Pri

zvyšovaní tlaku v priestor II sa membrána prehýba a cez pružinu pritláča kontaktnú

doštičku na kontakty – brzdové svetlo sa rozsvieti. Pri poklese tlaku vráti pružina

kontaktnú doštičku a membránu do kľudovej polohy a kontakty sa rozpoja – brzdové

svetlo zhasne.

Nevýhoda tlakového spínača: dlhá reakčná doba systému

obr.3.35 tlakový spínač brzdového svetla

Smerové svetlá – prerušované svetlá oranžovej farby. Blikajú s frekvenciou 1,5

Hz ±0,5Hz.

Blikanie zabezpečujú prerušovače.

Bimetalové prerušovače - najstarší spôsob, dnes sa už nepoužívajú

Prerušovače s ohrievaným drôtom

obr.3.36 prerušovač s ohrievaným drôtom

Drôt sa pri ohreve predlží a zopnú sa kontakty K1 a K2 a do žiaroviek sa

dostane plné napätie. Po spojení kontaktov prestane drôtom prechádzať prúd a drôt

ochladne, skráti sa a kontakty sa rozpoja. Tento cyklus sa opakuje.

Elektronické prerušovače Tranzistorové

S číslicovými obvodmi

Ako prerušovač sa používa astabilný klopný obvod – multivibrátor – ktorý

samočinne preklápa z jednej polohy do druhej ( zapína a vypína žiarovku).