Systemy oświetlenia
Systemy oświetlenia
(część I)
(część I)
2009-11-27
� dr in\
. Danuta Skalska
Rodzaje oświetlenia
Oświetlenie
Oświetlenie
Naturalne - dzienne (RMPiPS)
Naturalne - dzienne
Sztuczne - elektryczne (RMPiPS)
Sztuczne - elektryczne
ogólne,
miejscowe,
zło\
one (ogólne i miejscowe),
awaryjne;
- bezpieczeństwa
- ewakuacyjne
przeszkodowe
Uwaga: Przy oświetleniu dziennym mo\
e występować doświetlanie - oświetleniem
Uwaga:
elektrycznym.
2009-11-27
Oświetlenie naturalne
Oświetlenie naturalne
Okna,
Świetliki,
Naświetla.
Oświetlenie naturalne - świetliki
- Światł ące przez okno jest z reguł
ło wpadają ły
ł ą ł
ł ą ł
światł
łem odbitym.
ł
ł
- Zdecydowanie lepsze światło daje ś
świetlik
ś
ś
3
dachowy.
2009-11-27
Oświetlenie naturalne
Oświetlenie naturalne
Świetliki
Świetliki
Świetlik dwuspadowy
Świetlik łukowy
Świetlik półokrągły
2009-11-27
Oświetlenie naturalne
Oświetlenie naturalne
Naświetla
Naświetla
Dachowe
Dachowe
Drzwiowe
Drzwiowe
Boczne
Boczne
2009-11-27
Oświetlenie naturalne
Oświetlenie naturalne
Naświetla
Naświetla
Naświetla rurowe
Naświetla rurowe
2009-11-27
Oświetlenie naturalne
Oświetlenie naturalne
Świetliki i naświetla
Świetliki i naświetla
Świetliki
Naświetla
Pasmo świetlików
Naświetla
Klapy dymowe
Kurtyna dymowa
dwuspadowych
łukowe
7
Naświetla dachowe skośne Naświetla ścienne
2009-11-27
Pojęcia podstawowe oraz jednostki
Pojęcia podstawowe oraz jednostki
y
ródła światła (np. słońce, świece, \
arówki itp.)
y
ródła światła
wysyłają w przestrzeń strumień energii
promienistej tzw. strumień świetlny, który w
układzie SI jest oznaczany Ś.
Strumień świetlny
Ś
Strumień Strumień
bezpośredni odbity
2009-11-27
1. y
ródła światła charakteryzują pod względem
fotometrycznym:
strumień świetlny Ś [lm], światłością  I [cd]
światłością
luminancja L [cd/m2],
natę\
enie oświetlenia E [lx = lm/m2],
barwa światła.
2. y
ródła światła charakteryzują pod względem
energetycznym: sprawność �
Sprawność - jest podawana (dość często) w [lm/W] tzw.
Sprawność
 skuteczność świetlna , jest to iloraz wartości
wypromieniowanego strumienia Ś do mocy
doprowadzonej P).
2009-11-27
Podstawowe wielkości oświetleniowe.
Podstawowe wielkości oświetleniowe.
Ró\
nica pomiędzy natę\
eniem
natę\
eniem
oświetlenia E a luminancją L
oświetlenia E luminancją L
- Strumień świetlny - jest całkowitą mocą światła emitowaną przez z
ródło światła (lampę).
- Strumień świetlny
- Światłość I - określa ilość światła wysyłaną w konkretnym kierunku. (Przy pomocy światłości
Światłość I (Przy pomocy światłości
tworzy się krzywe rozsyłu oprawy oświetleniowej).
tworzy się krzywe rozsyłu oprawy oświetleniowej).
- Natę\
enie oświetlenia E - jest z kolei tą ilością światła, która wysłana z oprawy dociera do
Natę\
enie oświetlenia E
powierzchni pracy..
- Luminancja jest to ilość światła wysyłana z określonej powierzchni. (Jest to światło, które
- Luminancja Jest to światło, które
odbije się od powierzchni i dotrze do oka obserwatora). Luminancję - posiada wszystko to, co
odbije się od powierzchni i dotrze do oka obserwatora Luminancję
widzimy. Równie\
z
ródło światła ma luminancję, gdy\
światło wysyłane jest zawsze z konkretnej
10
powierzchni, czasami bardzo małej. Ró\
nica jest tylko taka, \
e jest to du\
a luminancja, która razi oczy i
2009-11-27
mówimy wtedy o zjawisku zwanym olśnieniem.
Oświetlenie sztuczne
Oświetlenie sztuczne
Elektryczne z
ródła światła
Elektryczne z
ródła światła
śarówka zwykła, halogenowa,
Lampa fluoroscencyjna (świetlówka),
Lampa rtęciowa (rtęciówka),
Lampa sodowa (sodówka),
Lampa metalohalogenkowa,
Lampa łukowa,
Lampa diodowa.
2009-11-27
Elektryczne z
ródła światła
Elektryczne z
ródła światła
Promieniowanie widzialne mo\
e być wytwarzane
przez:
- temperaturę,
- luminescencję.
wytwarzanie światła jest
Temperaturowe
Temperaturowe
spowodowane termicznym wzbudzeniem atomów
ciała promieniującego i charakteryzuje się
jednoczesnym wysyłaniem przez ciało
promieniujące fal elektromagnetycznych o ró\
nych
długościach.
2009-11-27
Luminescencyjne wytwarzanie światła jest
Luminescencyjne
spowodowane wzbudzeniem atomów ciała
promieniującego kosztem energii chemicznej,
elektrycznej, promienistej itd.
Działanie elektrycznych z
ródeł światła mo\
e opierać się na
zastosowaniu ka\
dego z wy\
ej wymienionych sposobów (często obu
metod równocześnie).
Promieniowanie widzialne
Promieniowanie widzialne
Promieniowanie widzialne (światło w znaczeniu obiektywnym)
przyjmuje się w zakresie 380 - 780 nm.
IR
UV
380 430 470 500 530 560 590 620 780
2009-11-27
Rodzaje promieniowania
Rodzaje promieniowania
elektromagnetycznego (, nm)
elektromagnetycznego
2009-11-27
Wra\
enia wizualne - w zale\
ności od barwy światła.
Wra\
enia wizualne - w zale\
ności od barwy światła.
Norma PN-EN 12464-1 wprowadza następujące przedziały i sformułowania przy określaniu
temperatury barwowej:
temperatura barwowa poni\
ej 3300 K - barwa ciepła,
temperatura barwowa 3300 K - 5300 K - barwa neutralna,
temperatura barwowa powy\
ej 5300 K - barwa chłodna.
2009-11-27
Wra\
enie barwy w zale\
ności od stopnia oddawania barw
Wra\
enie barwy w zale\
ności od stopnia oddawania barw
przez z
ródło światła.
przez z
ródło światła.
Dla zapewnienia dobrego odwzorowania kolorów oraz właściwy kontrast barwy,
nale\
y stosować z
ródła światła o wysokim wskaz
niku oddawania barw (Ra).
Ra
Wówczas przedmioty, które obserwujemy prezentują się w swoich naturalnych,
niezafałszowanych kolorach.
Wskaz
nik oddawania barw Ra posiada maksymalną wartość 100 (np. \
arówka).
2009-11-27
WSKAy
NIK ODDAWANIA BARW (Ra)
Grupy dokładności oddawania barw elektrycznych
z
ródeł światła:
1A - bardzo du\
a
100 > Ra e" 90
e"
e"
e"
1B - du\
a
90 > Ra e" 80
e"
e"
e"
2 - średnia
80 > Ra e" 60
e"
e"
e"
3 - mała
60 > Ra e" 40
e"
e"
e"
4 - bardzo mała
Wra\
enie w oddawaniu barw otoczenia
40 > Ra
2009-11-27
TEMPERATURA BARWOWA
Kategoria subiektywna określająca wra\
enie
barwy:
Graficzne przedstawienie barw współczesnych
z
ródeł światła.
2009-11-27
Lampy elektryczne
Lampy o temperaturowym Lampy o luminescencyjnym
wytwarzaniu światła wytwarzaniu światła
Lampy Lampy
Lampy
śarówki
wyładowcze (świetlówki)
łukowe
Lampy
Lampy
Lampy Lampy
indukcyjne
sodowe
rtęciowe tlące
Lampy
Lampy
Lampy
o świetle
o katodzie
o katodzie
mieszanym
zimnej
gorącej
Lampy
Lampy
Lampy
rtęciowe z
łukowe płomienne
rtęciowo-\
arowe
2009-11-27
luminoforem
y
ródła światła sztucznego
2009-11-27
PODSTAWOWE PARAMETRY y
RÓDEA
ŚWIATA
A
(2 5%)
21
2009-11-27
śarówki; budowa i zasada działania
śarówki; budowa i zasada działania
Temperaturowe z
ródło światła, w
którym ciałem świecącym jest
roz\
arzony na skutek przepływu
prądu, zazwyczaj do temperatury
ok. 3000 K drut (lub spiralka
jedno- lub dwuskrętkowa) z
trudno topliwego materiału
(pierwotnie włókno węglowe
1879), obecnie wolfram
umieszczony w bańce szklanej.
- śarówki mniejszej mocy (do
25W) wykonywane są zazwyczaj
jako pró\
niowe, większej mocy
(od 40 do 100)W jako gazowane
dwuskrętkow, które są
wypełnione mieszaniną gazów
szlachetnych (np. argon z 10%
domieszką azotu lub kryptonu).
2009-11-27
Gaz zmniejsza parowanie \
arnika wolframowego i pozwala
stosować wy\
sze temperatury robocze (2800 - 3000 K) w
porównaniu z \
arówkami pró\
niowymi (2600 K).
śarówki wypromieniowują średnio około 75% mocy
pobranej z sieci (reszta jest oddawana do otoczenia przez
przewodzenie i konwekcję).
Skuteczność świetlna \
arówek o bańce przezroczystej
wynosi od 8 Im/W (\
arówki małej mocy) do około 20 Im/W
(\
arówki o mocy 100 i 1500 W).
Trwałość typowych \
arówek wynosi ok. 1000 godzin. Po
upływie 1000 godzin strumień świetlny mo\
e się zmniejszyć
nawet poni\
ej 80 %. Wielkość strumienia świetlnego i
trwałość \
arówki w du\
ym stopniu zale\
ą od napięcia
zasilającego.
2009-11-27
- Drut wolframowy ulega w wysokiej temperaturze rozpyleniu
(zmniejsza się średnica drutu a zwiększa się jego
rezystancja), co powoduje zmniejszenie mocy \
arówki i
wysyłany strumień świetlny.
- Rozpylony wolfram osiada na wewnętrznych ściankach
bańki i zmniejsza się jej przezroczystość (dalsze zmniejszenie
strumienia świetlnego wysyłanego przez \
arówkę).
Zasada działania \
arówki
Koniec \
ycia \
arówki -
przepalenie skrętki
2009-11-27
śarówki do ogólnych celów oświetleniowych dzielimy na
\
arówki głównego szeregu mocy o bańkach przezroczystych,
mlecznych i opalizowanych (ich moce znamionowe wynoszą:
15, 25, 40, 60, 75, 100, 150, 200, 300, 500, 1000 i 1500 W).
100
śarówki są bardzo wra\
liwe na odchylenia napięcia
zasilającego od wartości znamionowej. Im wy\
sze napięcie
zasilające tym większa; moc elektryczna pobierana przez
\
arówkę, temperatura \
arnika, strumień i sprawność, ale za to
zmniejsza się jej trwałość.
Tradycyjna \
arówka na trzonku E27 i E14
2009-11-27
Komputerowo zaprojektowany odbłyśnik powoduje
podwójne odbicie promieni świetlnych (zwierciadlane).
2009-11-27
Intensywność świetlna w centrum strumienia świetlnego
jest znacznie wy\
sza ni\
w standardowych \
arówkach
zwierciadlanych
2009-11-27
2009-11-27
2009-11-27
Szczególne miejsce wśród tradycyjnych \
arówek zajmują \
arówki
SOFTONE o nowoczesnym, lekko zbli\
onym do sześciokąta kształcie.
śarówki te emitują miękkie przyjemnie rozproszone światło, które nie
powoduje olśnienia. Są one dostępne w wersji białej jak równie\
w wielu
pastelowych odcieniach. Mogą być zatem wykorzystane zarówno do
oświetlenia ogólnego jak i do dekoracyjnego podkreślenia kolorów wnętrza,
tworząc przyjemną, relaksującą atmosferę wzmagającą poczucie komfortu.
Dzięki tym zaletom \
arówki SOFTONE mogą zastępować standardowe
\
arówki we wszystkich miejscach zastosowania podnosząc jakość
oświetlenia przy niewielkiej ró\
nicy w cenie zakupu.
2009-11-27
śarówki halogenowe
śarówki halogenowe
śarówka halogenowa typu LH-11 do ogólnych celów
oświetleniowych o mocy 1000 W:
1 - \
arnik, 2 - rurka kwarcowa, 3 - wsporniki \
arnika,
4 - trzonek
Są to \
arówki, w których do gazu wypełniającego bańkę
dodano halogenu (w postaci jodków, bromków, chlorków).
Mają one mniejsze wymiary, większą skuteczność świetlną
o 25% ni\
zwykłe \
arówki i trwałość do (2000  3000)h.
2009-11-27
Halogenami są pierwiastki chemiczne (jak jod, fluor, chlor i
brom), tworzące w określonych temperaturach z metalami
związki chemiczne, które przy wy\
szych temperaturach
ulegają rozkładowi. Dodatek jodu lub innego halogenu
zapobiega zmniejszaniu się przezroczystości bańki z
upływem czasu eksploatacji \
arówki.
- Dodatek jodu powoduje, \
e odparowujące cząsteczki
\
arnika osiadające na ściankach bańki w temperaturze
przewy\
szającej 500 K tworzą z jodem związek chemiczny,
którego pary wypełniają bańkę, a po zetknięciu z rozgrzanym
\
arnikiem (o temperaturze około 3000 K) ulegają rozkładowi.
- Wolfram osiada na \
arniku, a jod wydziela się do przestrzeni
bańki. Wolfram wraca do \
arnika (co dwukrotnie wydłu\
a
trwałość takich \
arówek), a bańka lampy pozostaje
przezroczysta.
2009-11-27
Zasada działania \
arówki halogenowej
Zasada działania \
arówki halogenowej
2009-11-27
Halogenowe z
ródła światła mo\
emy podzielić na
Halogenowe z
ródła światła
z
ródła: niskonapięciowe (12V, 24V), które do
pracy wymagają u\
ycia transformatora oraz na
z
ródła zasilane napięciem sieciowym (230V).
Wprowadzenie na rynek w 1960 roku \
arówek halogenowych, które od
\
arówek halogenowych
tego czasu zdobyły bardzo du\
ą popularność w wielu zastosowaniach
zarówno do oświetlenia ogólnego jak równie\
do tworzenia akcentów
świetlnych. Lampy halogenowe PHILIPS emitują światło o wy\
szej ni\

\
arówki temperaturze barwowej (do 3200K). Oznacza to, \
e ich światło
jest bielsze. Dodatkowymi zaletami są: wysoka trwałość (od 2 do 5 razy
dłu\
sza w porównaniu do tradycyjnej \
arówki), doskonałe oddawanie
kolorów oświetlanych przedmiotów, niewielkie rozmiary oraz mo\
liwość
przyciemniania strumienia świetlnego. Jednak \
arówek halogenowych
nie nale\
y przyciemniać przez zbyt długi okres czasu, gdy\
ciągłe
obni\
enie napięcia spowoduje obni\
enie temperatury wewnątrz \
arówki i
w efekcie ustanie cyklu regeneracyjnego. Przyciemnianie \
arówek na
ustanie cyklu regeneracyjnego
krótki czas praktycznie nie ma wpływu na ich trwałość, gdy\
podniesienie
temperatury skrętki uruchomi cykl ponownie.
2009-11-27
Przełomem w halogenowych z
ródłach światła jest wprowadzony na rynek przez
halogenowych z
ródłach światła
firmę Philips reflektor PAR20 Electronic. Jest to lampa zasilana napięciem
reflektor PAR20 Electronic
sieciowym 230V, zaopatrzona w standardowy trzonek E27. y
ródłem światła jest
jednak niskonapięciowa kapsułka halogenowa. Wewnątrz lampy wbudowany
jest miniaturowy transformator elektroniczny, dzięki któremu nie ma potrzeby
stosowania zewnętrznego transformatora. Reflektor ten cechuje się trwałością
5000 godzin i a\
o 60% mniejszym zu\
yciem energii elektrycznej w porównaniu z
innymi reflektorami na napięcie 230V.
2009-11-27
Nowa generacja energooszczędnych \
arówek
halogenowych
Lampy serii MASTER Line ES: - 40% mniej energii elekt., 40% mniej ciepła ni\
tradycyjne
MR16 (trwałość 5000h)
Zasada działania technologii powłok interferencyjnych; (Opatentowane pokrycie odbijające
promieniowanie podczerwone składa się z kilku warstw tantalu i dwutlenku krzemu naniesionych na
szkło \
arnika \
arówki halogenowej
Korzyści uzyskane ze stosowania tej innowacyjnej technologii to:
a. większy strumień świetlny (przy tej samej mocy lampy),
b. mniejsza moc lampy (przy identycznym strumieniu świetlnym),
2009-11-27
c. dłu\
sza trwałość (identyczny strumień świetlny).
Na rynek oświetleniowy w roku 2008 po raz pierwszy trafiły \
arówki halogenowe
Na rynek oświetleniowy w roku 2008 po raz pierwszy trafiły \
arówki halogenowe
MASTER Classic (EcoClassic), które zostały zaprojektowane w oparciu o
MASTER Classic (EcoClassic),
sprawdzoną (wcześniej) technologię integracji elektronicznego transformatora z
energooszczędną, niskonapięciową kapsułką halogenową.
Dodatkowo mogą być bez
problemów stosowane ze
ściemniaczami. Dotychczasowe
halogeny pozwalały na uzyskanie
jedynie 30% oszczędności na
zu\
yciu energii przy dwukrotnie
większej trwałości w porównaniu
do tradycyjnej \
arówki. śarówka
energooszczędna MASTER
MASTER
Classic przy emisji tej samej ilości
Classic
światła, co tradycyjna \
arówka
zu\
ywa o 50% mniej energii
elektrycznej i ma trzykrotnie
większą trwałość
Halogenowe \
arówki energooszczędne Philips MASTER Classic na trzonkach E27
i E14 (50% oszczędności energii, 3 lata trwałości)
2009-11-27
Ksenonowa lampa łukowa
Ksenonowa lampa łukowa
Światło powstaje dzięki wyładowaniu elektrycznemu pomiędzy wolframowymi
elektrodami umieszczonymi w szklanej bańce wypełnionej ksenonem
Charakteryzuje się białym światłem zbli\
onym do światła słonecznego i wysokim
wskaz
nikiem oddawania barw.
Ksenonowe lampy łukowe posiadają du\
ą moc od 1 do 15 kW.
Stosowane są w m. in. w projektorach filmowych np. systemu IMAX.
2009-11-27
Wyładowania w gazach - przypomnienie
Wyładowania w gazach - przypomnienie
Wytwarzają światło - przez wzbudzenie atomów par lub
gazu zderzających się z elektronami zdą\
ającymi z katody do
anody pod wpływem napięcia doprowadzonego do elektrod.
Gazy w normalnych warunkach są dielektrykami, przy
obni\
eniu ich ciśnienia tracą tę właściwość.
Przy dostatecznie du\
ym natę\
eniu pola elektrycznego i
odpowiednio niskim ciśnieniu gazu, energia elektronów
poruszających się od katody do anody wystarcza do
zjonizowania napotkane atomy gazu (jonizacja zderzeniowa).
Przepływ prądu wywołany lawinową jonizacją określa się
wyładowaniem świetlącym (gaz staje się z
ródłem
promieniowania).
Przy odpowiednio du\
ej wartości prądu i wystarczającej
liczbie atomów gazu w przestrzeni między elektrodami mo\
e
nastąpić wyładowanie łukowe.
2009-11-27
Cechy wspólne wszystkich lamp wyładowczych
Konieczność stosowania stabilizatorów:
- w miarę zwiększania się prądu wyładowania (lawinowa
jonizacja) rezystancja gazu zawartego w rurze szybko
maleje, co powoduje obni\
anie napięcia i dalsze
zwiększenie prądu (a\
do zniszczenia układu) - włącza się
szeregowo rezystor (dławik) między z
ródło napięcia
zasilania a elektrody o odpowiedniej rezystancji, aby
spadek napięcia był większy na rezystorze, co ogranicza
obni\
enie napięcia na elektrodach.
Konieczność zlikwidowania tętnień światła przy zasilaniu
napięciem przemiennym:
- umieszcza się w jednej oprawie dwie lub trzy np.
świetlówki i zasila się je napięciami przesuniętymi w fazie
(układ anty-stroboskopowy).
2009-11-27
Świetlówki
Z uwagi na stosowane luminofory mo\
emy wyró\
nić trzy podstawowe rodziny
Z uwagi na stosowane luminofory mo\
emy wyró\
nić trzy podstawowe rodziny
świetlówek (lampy fluorescencyjne) :
świetlówek (lampy fluorescencyjne) :
" Świetlówki standardowe o słabym oddawaniu kolorów (Ra 50 do 70)
" Świetlówki trójpasmowe TLD Super 80 Nowej Generacji o wysokim
współczynniku oddawania kolorów (Ra 85)
" Świetlówki de Luxe o bardzo wysokim współczynniku oddawania
kolorów (Ra 95 do 98)
2009-11-27