w w w. e l e k t r o . i n f o . p l

n r 1 0 / 2 0 0 4

28

t e c h n i k a o ś w i e t l e n i o w a

C

harakterystyczny kształt świe-
tlówki kołowej można z powo-

dzeniem wykorzystać w oprawach
oświetleniowych, o bryłach fotome-
trycznych, niemających odpowiedni-
ków w dostępnym aktualnie asorty-
mencie sprzętowym. Tego rodzaju
oprawy mogą realizować równocze-
śnie kilka zadań oświetleniowych
o specjalnym charakterze. Pełnią rolę
wielofunkcyjnego urządzenia oświe-
tleniowego (najczęściej bryła fotome-
tryczna świetlówki przez zastosowa-
nie układów odbłyśnikowych o spe-
cjalnym kształcie traci symetrię obro-
tową). W kolejnych częściach artyku-
łu zastaną przedstawione przykłady
takich opraw, które zawierają dodat-
kowo elementy optyczne w postaci
zamkniętych kloszy (rozpraszających
i przeźroczystych). Ich stosowanie
wymuszają warunki środowiskowe,
w których przewiduje się instalowa-
nie opraw oświetleniowych nowej ge-
neracji ze świetlówkami kołowymi
(dla przykładu wybrano środowisko
zewnętrzne i pomieszczenie łazien-
kowe). Zapewnienie bezpiecznego
użytkowania opraw w tych warun-
kach wymaga zagwarantowania wy-
sokiego stopnia IP (IP65 dla opraw
oświetlenia iluminacyjnego) oraz
I lub II klasy ochronności.

Wykonanie wiarygodnych obliczeń

fotometrycznych układów świetl-
no-optycznych z kloszami, możliwe
było dzięki wykorzystaniu specjalne-
go programu komputerowego, pozwa-
lającego przeprowadzić badania tego
typu. Zaawansowany stopień proce-
dur obliczeniowych programu, od-
wzorowujących matematyczne mo-
dele zjawisk pochłaniania, przepusz-
czania i odbicia światła przez elemen-

ty optyczne, umożliwił również roz-
patrywanie odbić promieni świetl-
nych od odbłyśnika jako kierunko-
wo-rozproszonych, ze wskaźnikową
rozproszenia, odpowiadającą rzeczy-
wistym powłokom odbijającym stru-
mień świetlny źródła światła, sto-
sowanym w praktyce konstruktor-
skiej.

oprawa informacyjna

nowej generacji

ze świetlówką kołową

Oświetlenie informacyjne w posta-

ci podświetlanych napisów lub zna-
ków informujących o przeznaczeniu
pomieszczeń, lokalizacji instytucji
i obiektów o charakterze specjalnym
oraz w postaci podświetlonych nu-
merów porządkowych nieruchomo-
ści, stanowi podgrupę opraw oświe-
tlenia zewnętrznego. Są to najczęściej
oprawy naścienne (plafoniery) z za-
mkniętymi kloszami rozpraszającymi
(opalizowany poliwęglan), w których
jako źródła światła stosuje się najczę-
ściej świetlówki kompaktowe o róż-

nej mocy oraz tradycyjne źródła
żarowe. Znaki i napisy graficzne
nanosi się na powierzchnię klo-
sza rozpraszającego. Głównym
zadaniem tych opraw jest two-
rzenie warunków identyfika-
cji naniesionego znaku graficz-
nego przez wykorzystanie kon-
trastu luminancji oraz w mniej-
szym stopniu (zależnie od miej-
sca mocowania oprawy na ze-
wnętrznej powierzchni ściany)
oświetlenie osoby stojącej przed
oprawą w celu identyfikacji.

Oprawa oświetleniowa nowe-

go typu powinna realizować trzy
funkcje oświetleniowe i jedną
nieoświetleniową:



promieniować strumień

świetlny świetlówki toro-
idalnej w kierunku pola pra-
cy wzrokowej, obejmującej
najbliższe otoczenie przed
drzwiami wejściowymi do
budynku,



w pewnych warunkach lo-

kalizacji oprawy – stwarzać
możliwość rozpoznania oso-

perspektywy nowatorskich

zastosowań świetlówek kołowych

(część 1)

dr inż. Henryk Wachta – Politechnika Rzeszowska

Rys. 1 Wizualizacja aranżacji wejścia głównego do budynku w warunkach noc-

nych z zamontowaną na ścianie oprawą informacyjną nowego typu

Rys. 2 Przekrój osiowy w płaszczyźnie

B

0

B

180

oprawy informacyjnej nowej

generacji, ze świetlówką kołową

w w w. e l e k t r o . i n f o . p l

n r 1 0 / 2 0 0 4

29

by stojącej przed drzwiami,



ułatwić odczytanie informacji na-

niesionej na powierzchnię klosza
w porze wieczorowo-nocnej,



dodatkowo – przez wyposażenie

jej w łącznik uruchamiający sy-
gnał dźwiękowy – pełnić rolę ele-
mentu uruchamiającego akustycz-
ny system sygnalizacyjny (

rys. 1).

Oprawę wyposażono w wielokrzy-

wiznowy, wycinkowy odbłyśnik oraz
w dwa zamknięte klosze (przeźro-
czysty i rozpraszający), zapewniają-
ce szczelność i bezpieczeństwo pra-
cy źródła światła w warunkach śro-
dowiska zewnętrznego.

konstrukcja oprawy

oświetleniowej

nowego typu

Jako najodpowiedniejszą do tego

typu zadania, wybrano świetlówkę
kołową TL5C o mocy 60 W (wymia-
ry zewnętrzne świetlówki sprzyjają
umieszczaniu na kloszu rozpraszają-
cym oprawy oświetleniowej czytel-
nych napisów – dobrze widocznych
ze znacznej odległości). Wycinek po-
mocniczego odbłyśnika dwukrzywi-
znowego o tworzących parabolicz-
nych, zawartych w strefowych kątach
ϕ

3

i ϕ

4

, przekształca część strumienia

świetlnego źródła światła w wiązkę
promieniującą w stronę wyznaczone-
go fragmentu podłoża, przed drzwia-
mi wejściowymi (

rys. 2). Odbłyśnik

ogranicza dodatkowo straty świa-
tła, powstałe przy odbiciu strumie-
nia świetlnego od elewacji (przykła-
dowo całkowity współczynnik odbi-
cia światła od powierzchni pokrytej
wyprawą cementowo-wapienną ρ

ść

mieści się w granicach 40-60%, a sta-

rego muru ceglanego już tylko w prze-
dziale 2-5%), a także przysłania frag-
ment świetlówki przed bezpośred-
nią obserwacją (zastosowanie prze-
źroczystego klosza – zaproponowa-
no użycie materiału przeświecalne-
go POLYCRB1 – nie wpłynie na po-
gorszenie warunków oświetlenio-
wych pod oprawą informacyjną).
Wielkość odbłyśnika pomocniczego
z kloszem przeźroczystym ograniczo-
no kątem dwuściennym

B

w2

= 90º,

aby dla zawieszenia oprawy na wyso-
kości co najmniej 150 cm nad płasz-
czyzną podłoża i odległej od krawę-
dzi drzwi o 30 cm (wymiar zapew-
niający dogodne uruchamianie przy-
cisku sygnału dźwiękowego), możli-
we było również oświetlenie klamki
i zamka do drzwi.

Drugi – odbłyśnik główny – pełni

zupełnie inną rolę. Z uwagi na plano-
wane wymiary zewnętrzne oprawy
oświetleniowej, przekraczające tyl-
ko nieznacznie wymiar średnicy ze-
wnętrznej świetlówki kołowej

d

, ob-

szar ekspozycji znaku graficznego zo-
stał przemieszczony w kierunku środ-
ka świetlnego układu świetlno-optycz-

nego. Zarezerwowano przy tym w środ-
kowej części oprawy miejsce na zamon-
towanie mechanizmu uruchamiające-
go sygnał dźwiękowy (

rys. 3a).

W takich warunkach podstawo-

wym zadaniem odbłyśnika główne-
go będzie kierowanie odbitego stru-
mienia świetlnego w stronę klosza
rozpraszającego. Na powierzchni klo-
sza rozpraszającego można uzyskać
względnie równomierny rozkład lu-
minancji, warunkujący uzyskanie jed-
nakowego kontrastu tła i znaków gra-
ficznych (istotny warunek poprawne-
go odczytywania napisów umieszczo-
nych na całej powierzchni klosza roz-
praszającego).

Do obliczeń został wyspecjalizo-

wany materiał klosza rozpraszające-
go o nazwie „WHTPC125” o współ-
czynniku przepuszczania światła
τ

k

= 58 %. Kształt profilu odbłyśni-

ka głównego, współpracującego z klo-
szem rozpraszającym, nie będzie mieć
istotnego znaczenia w przekształca-
niu strumienia świetlnego świetlów-
ki kołowej. Dlatego nieuzasadnione
byłoby dążenie do powlekania po-
wierzchni odbijającej materiałami re-
alizującymi odbicie zbliżone do zwier-
ciadlanego. Pełniejsze dane tworzą-
cych układu optycznego oprawy in-
formacyjnej ze świetlówką kołową ze-
stawiono w

tabeli 1.

Wstępnie przyjęto, że aby poprawić

sprawność oprawy η

opr

(klosz rozpra-

szający pochłania pewną część stru-
mienia świetlnego odbitego i bezpo-
średniego świetlówki), do obliczeń zo-
stanie przyjęta duża wartość współ-
czynnika odbicia światła od odbły-
śnika ρ

o

, wynosząca 94% (do tego

celu proponuje się użycie materiału
MIRO6).

reklama

Rys. 3 Wizualizacja oprawy informacyjnej ze świetlówką kołową – ujęcie z kierunku

β

= 50º,

a) oprawa bez kloszy, b) oprawa

z kloszami

a)

b)

Kąt objęcia składowej tworzącej profilowej

Kąt osi symetrii wycinkowej parabolicznej

z ujemną półprostą osi

oy układu

współrzędnych

ϕ

3

136º

υ

3

29º

ϕ

4

105º

υ

4

11º

* wartości dodatnie kąta

υ

położenia osi symetrii paraboli przyjęto w stronę przeciwną do kierunku wirowania

wskazówek zegara

Tab. 1 Podstawowe dane kątowe składowych profilowych odbłyśnika pomocniczego

w w w. e l e k t r o . i n f o . p l

n r 1 0 / 2 0 0 4

30

t e c h n i k a o ś w i e t l e n i o w a

Położenie przestrzenne świetlów-

ki kołowej w prezentowanym zasto-
sowaniu skłania do użycia w oblicze-
niach świetlnych układu współrzęd-
nych biegunowych (

I

,

B

,β). Przed roz-

poczęciem obliczeń, oprawę infor-
macyjną usytuowano w przestrze-
ni, tak jak w planowanej rzeczywi-
stości. Uczyniono tak, aby płaszczy-
zna większego wymiaru zewnętrzne-
go oprawy informacyjnej zorientowa-
na była pionowo i aby dwusieczna ką-
tów wycinków odbłyśnikowych po-
krywała się z płaszczyzną obliczenio-
wą B

0

B

180

(

rys. 3b). Zgodnie z oczeki-

waniami, otrzymana bryła fotome-
tryczna nie ma cech symetrii obro-
towej (

rys. 4).

Użyteczność oświetleniową opra-

wy informacyjnej zweryfikowano

aranżując „scenę” w programie Light-
scape™, odpowiadającą jej rzeczywi-
stym warunkom środowiskowym.

użyteczność oprawy

nowego typu do

wypełnienia funkcji

informacyjnej

Jako pierwsze kryterium oceny

przyjęto zdolność oprawy nowego
typu do wypełniania funkcji pod-
świetlanego od wewnątrz znaku gra-
ficznego. Podstawową kwestią w tym
przypadku jest uzyskanie odpowied-
niej luminancji klosza rozpraszające-
go, tak aby możliwe było odczytanie
umieszczanej na nim informacji.

Stosowanie w kraju podświetla-

nych od wewnątrz znaków infor-
macyjnych określają zalecenia nie-
obligatoryjne, które jednak nie za-
wierają wymaganych poziomów lu-
minancji powierzchni świecących.
Przeprowadzono badania luminan-
cji klosza rozpraszającego i porów-
nano je ze znanymi badaniami eks-
perymentalnymi, w wyniku których
uznano, że luminacja ciała świecące-
go w kierunku obserwacji, większa
niż 500-700 cd / m

2

, wywołuje przykre

olśnienie. Na podstawie tego porów-

nania uznano, że aby oprawa realizo-
wała swoje główne zadanie informa-
cyjne, nie tworząc równocześnie wa-
runków powstawania olśnienia, na-
leży do współpracy ze świetlówką ko-
łową o mocy 60 W zastosować klosz
rozpraszający, o współczynniku prze-
puszczania światła τ

k

mniejszym niż

58 % lub zmodyfikować kształt odbły-
śnika i skierować większą część stru-
mienia świetlnego świetlówki w stro-
nę chodnika (

rys. 5).

Wyniki obliczeniowe luminancji

klosza rozpraszającego są wyideali-
zowane, ponieważ dla rzeczywistych
warunków eksploatacji oprawy infor-
macyjnej, gdy luminancja najbliższe-
go tła oprawy wynosi kilka cd / m

2

(luminancja pochodząca od oświe-
tlenia ulicznego będącego oświetle-
niem podkładowym), uzyskany po-
ziom luminancji klosza znajdzie się
poniżej luminancji granicznej, obej-
mującej strefę wygody. Dodatkowo,
w warunkach pracy świetlówki (czę-
sto przy obniżonej temperaturze) na-
leży spodziewać się spadku strumie-
nia świetlnego źródła światła poni-
żej wartości nominalnej, prowadzą-
cego wprost do obniżenia luminan-
cji klosza.

Istotnym warunkiem, określają-

cym funkcjonalne właściwości znaku
informacyjnego, jest czytelność zna-
ków graficznych umieszczonych na
kloszu rozpraszającym. W przypad-
ku znaku informacyjnego podświe-

tlanego od wewnątrz, zaproponowa-
no wykorzystanie kontrastu ujemne-
go (obserwowany znak jest ciemny na
jasnym tle). Efekt kontrastu wzmac-
nia dodatkowo kontrast barwy. Nale-
ży pamiętać, aby stosując analogię do
znaków bezpieczeństwa (brak odpo-
wiednich zaleceń odnoszących się do
znaków informacyjnych), luminan-
cja tła do luminancji znaku nie była
większa niż 15:1.

Im większa będzie odległość mię-

dzy punktami chromatyczności, od-
powiadającymi barwie znaku i tła,
tym kontrast barwy będzie więk-
szy (proponuje się jasnoszare tło
klosza oraz czarne napisy graficz-
ne). Ostatnim elementem decydu-
jącym o rozpoznawalności znaków
jest ich wielkość. W proponowanej
konstrukcji oprawy informacyjnej,
przyjęta wielkość powierzchni klo-
sza pozwala na umieszczenie zna-
ków graficznych o wielkości do
ok. 12 cm. Taki rozmiar znaku za-
pewni jego dobrą widoczność z od-
ległości do 34 m.

użyteczność oprawy

nowego typu

do zapewnienia

dobrej widoczności

bezpośredniego otoczenia

wejścia do budynku

Drugim kryterium oceny opra-

wy informacyjnej nowej generacji

Rys. 5 Wartości obliczeniowe lumi-

nancji L

pk

powierzchni klo-

sza rozpraszającego oprawy

informacyjnej ze świetlów-

ką kołową

Rys. 6 Natężenie oświetlenia E

p

w węzłach siatki obliczeniowej, wyznaczonej na

powierzchni chodnika, bezpośrednio przed wejściem do budynku

Rys. 4 Krzywe światłości oprawy informacyjnej nowej generacji ze świetlówką ko-

łową TL5C o mocy 60 W

w w w. e l e k t r o . i n f o . p l

n r 1 0 / 2 0 0 4

31

literatura

1. Bąk J., Oświetlanie mieszkań,

WNT, Warszawa 2000.

2. CIE Technical Report No 55, –

Discomfort glare in the interior
working enviroment.

3. CIE Technical Report No 115, –

Recommendations for the ligh-
ting of roads for motor and pede-
strian traffic.

4. CIE Technical Report No 136, – Gu-

ide to the lighting of urban areas.

5. EN 1838, Lighting aplications –

Emergency lighting.

6. REA M.S.,FIES D., Lighting Hand-

book. 8th edition, New York 1993.

7. GLAMOX: Main Catalogue 1999.
8. IGUZZINI. Oświetlenie wew-

nętrzne i zewnętrzne 2000-2001.

9. PN-76 / E-02032. Oświetlenie dróg

publicznych.

10. Instalacje Elektroenergetyczne

i Urządzenia Oświetlenia Elektrycz-
nego, zeszyt 9, Wyd. II, maj 1987.

11. LIGHTSCAPE Release 3.2, Auto-

desk Inc. 1997.

ze świetlówką kołową, jest zdolność
takiego oświetlenia obszaru pracy
wzrokowej (określony ściśle fragment
podłoża bezpośrednio przed drzwia-
mi), który umożliwia dobrą orientację
w nocy. Na potrzebę analizy warun-
ków oświetleniowych w takim przy-
padku, został stworzony w kompute-
rowym programie wizualizacyjnym
fragment elewacji budynku z chod-
nikiem o szerokości 2 m i z drzwia-
mi wejściowymi.

Oprawa umieszczona została na

wysokości 150 cm (przyjmując odle-
głość od podłoża do środka świetl-
nego świetlówki kołowej), a od stro-
ny klamki w odległości 30 cm od kra-
wędzi drzwi. Gęstość siatki oblicze-
niowej płaszczyzny chodnika ustalo-
no na 50 cm wymiaru boku elemen-
tarnego oczka (

rys. 6).

Ocenę stanu oświetlenia bezpo-

średnio przed wejściem do budyn-
ku (fragmentu powierzchni chodni-
ka) przeprowadzono opierając się na
wymaganiach normalizacyjnych do-
tyczących oświetlenia dróg. Przyję-

to, że na ciągach komunikacyjnych,
a w szczególności na chodnikach po-
łożonych poza poboczem (przypadek
braku oddziaływania oświetlenio-
wego opraw ulicznych), najmniejsze
średnie natężenie oświetlenia

E

wśr

po-

winno zawierać się w granicach od 2
do 8 lx, a współczynnik równomier-
ności oświetlenia δ

śr

nie powinien

być mniejszy niż 0,2.

Oświetleniowe normy zagranicz-

ne, zawierające bardziej precyzyjny
podział obszarów urbanistycznych,
określają wymagania oświetleniowe
dotyczące ścieżek i dróg komunika-
cyjnych dla pieszych następująco:



dopuszczalne minimalne natęże-

nie oświetlenia na płaszczyźnie
roboczej w wybranym punkcie

E

wp

= 5 lx,



minimalne średnie natężenie

oświetlenia

E

wśr

= 10 lx.

Dla prezentowanego przypadku,

najbliższe otoczenie drzwi będzie
bardzo dobrze oświetlone – nawet
w warunkach braku uzupełniającego
oświetlenia ulicznego.

wnioski

Sposób rozsyłu strumienia świetl-

nego oprawy informacyjnej pozwa-
la, poza dodatkowym oświetleniem
klamki i zamka drzwi wejściowych,
na zmianę miejsca montażu oprawy.
Bez pogorszenia sposobu oświetlenia
wejścia, możliwe jest umieszczenie jej
po przeciwnej stronie drzwi. Takie
właściwości oprawy informacyjnej
wychodzą naprzeciw pewnym uwa-
runkowaniom związanym niekiedy
z ograniczoną swobodą miejsca mon-
tażu oprawy lub z odwrotnym sposo-
bem otwierania drzwi wejściowych.

Wykonana wizualizacja (

rys. 1) po-

twierdza cytowaną w pracach poświę-
conych oprawom oświetleniowym za-
sadę, że powinno się unikać ciemnej
kolorystyki korpusów opraw przezna-
czonych do pracy przy zmniejszonej
luminancji tła. Dzięki temu zabiego-
wi, w warunkach świecącej oprawy
oświetleniowej, można łagodzić za-
grożenie powstania dużego kontrastu
luminancji w polu widzenia.

reklama