Absorpcja, Światło, teoria
[ Pobierz całość w formacie PDF ]
Absorpcja
Materiały przetwarzają padające promieniowanie (np. światło) na inne formy energii - przeważnie na ciepło. Ta własność nazywana jest absorpcją (pochłanianiem). Jej miarą jest współczynnik pochłaniania. (=> , ).
Adaptatacja
Oko dostosowuje się do różnych luminancji. Dzięki temu możemy prawidłowo widzieć w szerokim zakresie luminancji. Adaptacja od ciemności do jasności następuje bardzo szybko, natomiast adaptacja odwrotna trwa znacznie dłużej (>30 min.). (=> )
Barwa światła
Barwę światła określa temperatura barwowa K (Kelwin).
Istnieją trzy główne grupy barw światła:
- ciepła biała < 3300 K
- neutralna biała 3300-5000 K
- dzienna > 5000 K.
W wyniku różnego widmowego rozkładu promieniowania, źródła światła mimo tej samej barwie światła mogą mieć różną zdolność oddawania barw.
DALI (Digital Adressable Lighting Interface)
DALI jest nową metodą sterowania statecznikami elektronicznymi do świetlówek, przy pomocy cyfrowych sygnałów. Umożliwia indywidualne sterowanie w poszczególnych oprawach oświetleniowych, dowolne włączanie i wyłączanie lamp. DALI łatwo się integruje z systemami sterowania całych objektów.
Etykieta energetyczna
Ujednolicona etykieta energetyczna informująca, zgodnie z wytyczną EWG, o zużyciu energii przez źródła światła stosowane w gospodarstwach domowych.
Halogeny
Do grupy halogenów należą takie pierwiastki chemiczne, jak: brom, chlor, fluor, jod. Pierwiatki te lub ich związki stosowane są jako dodatki do gazu wypełniającego bańkę żarówki, by zapobiec czernieniu bańki w wyniku osadzania się na niej atomów wolframu odparowujących ze skrętki (=> , ).
Ilość światła
Ilość światła określana jest przez iloczyn wytwarzanego strumienia świetlnego źródła światła i czasu naświetlania. Jednostką jest lumenogodzina (lm·h). Ilość światła odgrywa na przykład, rolę przy ocenie światła wytwarzanego przez lampy błyskowe.
Interferencja
Przy przemieszczaniu się fal przesuniętych fazowo, mogą powstawać osłabienia wybranych obszarów fal.
To zjawisko fizyczne zwane interferencją wykorzystywane jest do filtrowania i odbijania transmisji selektywnych, np. przy odbłyśnikach zimnego światła.
Klasy ochronności
Do zabezpieczenia elektrycznego opraw oświetleniowych wymagane są, w razie uszkodzenia, środki zapobiegające przewodzeniu prądu przez dotykalne części metalowe. Klasa ochronności informuje o zastosowanych środkach zabezpieczających. Przy I klasie ochronności wszystkie narażone na dotyk części metalowe połączone są elektrycznie ze sobą i z przewodem ochronnym. Oprawy oświetleniowe II klasy ochronności mają tak izolowane, narażone na dotyk, części metalowe, że nie mogą one przewodzić prądu. III klasa ochronności obejmuje oprawy oświetleniowe zasilane niskim napięciem - do 42 V.
Klasa ochronności
Symbol
Zastosowane środki ochrony
I
Wszystkie dotykalne części metalowe są ze sobą tak połączone, że mogą przewodzić prąd elektryczny i są podłączone do przewodu ochronnego.
II
W wyniku zastosowanych izolacji, oprawa oświetleniowa nie ma narażonych na dotyk części metalowych, które w razie awarii mogłyby przewodzić prąd elektryczny. Brak przewodu ochronnego.
III
Oprawa zasilana jest niskim napięciem - do 42 V, z transformatora lub z baterii.
Lampy HMI
Lampy HMI są lampami metalohalogenkowymi o zmniejszonej odległości między elektrodami, co pozwala na zwiększenie skuteczności świetlnej i zdolności oddawania barw. Lampy te stosowane są, przede wszystkim, w filmie i telewizji przy wykonywaniu zdjęć w warunkach dziennych, do oświetlenia scenicznego i w endoskopii.
Lampy HTI o krótkim łuku
Lampy HTI są lampami matalohalogenkowymi o krótkim łuku, przy wyjątkowo małych odstępach elektrod. Jako prawie punktowe źródło światła charakteryzują się bardzo wysoką luminancją i skutecznością świetlną.
Stosowane są, przede wszystkim do wywołania efektów świetlnych, jako źródła światła stosowane w endoskopii.
Lampy metalohalogenkowe
Lampy metalohalogenkowe są wysokoprężnymi lampami rtęciowymi z dodatkami jodków metali lub jodków ziem rzadkich, związków cezu i halogenku cyny. Pozwala to na znaczne poprawienie skuteczności świetlnej i zdolności oddawania barw.
Luminancja
Luminancja jest przybliżoną i umowną miarą jaskrawości. Określa wrażenie jaskrawości, jakie odnosi obserwator patrząc na oświetlaną lub świecącą powierzchnię, niezależnie od stanu adaptacji do warunków oświetleniowych. Mierzona jest ona w kandelach na jednostkę powierzchni (cd/m2 lub cd/cm2). Luminancja jest często bardziej wyrazista przy ocenie jakości oświetlenia niż natężenia oświetlenia.
Naświetlenie
Jednostką miary jest luksosekunda (lxs). Naświetlanie odgrywa istotną rolę w fotografii oraz w muzealnictwie.
Natężenie oświetlenia
Natężenie oświetlenia określa intensywność oświetlania powierzchni przez źródło światła. Stanowi ono stosunek padającego strumienia świetlnego do powierzchni. Jednostką jest luks ( lx).
Przykład natężeń oświetlenia [lx]
Oświetlenie stołu operacyjnego
20000...120000
Słoneczny letni dzień
60000...100000
Pochmurny letni dzień
20000
Pochmurny dzień zimowy
3000
Dobrze oświetlone miejsce pracy
500...750
Pasaż
5...100
Noc przy pełni księżyca
0,25
Noc w czasie nowiu
0,01
Odbłyśnik zimnego światła
Żarówki halogenowe z odbłyśnikiem zimnego światła przepuszczają do tyłu 2/3 ciepła wytwarzanego przez żarówkę. Pozwala to na redukcję obciążenia termicznego w wiązce światła o 66%.
W ten sposób można prawidłowo oświetlać także przedmioty wrażliwe na temperaturę.
Odbłyśniki
Odbłyśniki kierują światło głównie przez wykorzystanie zjawiska odbicia światła. Mogą być one skupiające lub rozpraszające światło. Odbłyśniki rozpraszające są najczęściej lakierowane na biało. W przypadku odbłyśników skupiających, o rozsyle światła i sprawności oprawy decyduje kształt odbłyśnika. Odbłyśniki kuliste odbijają światło do ogniska. Odbłyśniki elipsoidalne skupiają światło w drugim ognisku elipsy. Odbłyśniki paraboloidalne ukierunkowują światło równolegle do osi odbłyśnika.
Odbicie
Odbicie definiuje się jako zdolność materiałów do odbijania światła. Rozróżniamy różne rodzaje odbicia, takie jak: kierunkowe, kierunkowo rozproszone, rozproszone. Przy oświetleniu wnętrz pomieszczeń stosuje się najczęściej odbicie rozproszone. Zdolność odbicia opisuje współczynnik odbicia. Stanowi on stosunek odbijanego strumienia świetlnego do strumienia padającego.
Oddawanie barw
W zależności od miejsca zastosowania i zadań, sztuczne światło powinno zapewniać jak najlepsze oddawanie barw – podobne do światła dziennego. Miarą wierności oddawania barw jest ogólny wskaźnik oddawania barw Ra. Wskaźnik ten oparty jest na ośmiu barwach testowych i określa zgodność barw przedmiotu oświetlanego badanym źródłem światła z barwami uzyskiwanymi przy oświetleniu światłem wzorcowym. Im niższy wskaźnik, tym gorsze oddawanie barw.
Zdolność oddawania barw
Stopień oddawania barw
Ogólny wskaźnik oddawania barw Ra
Przykłady źródeł światła
Bardzo dobra
1 A
>= 90
Żarówki halogenowe,
Świetlówki LUMILUX® DE LUXE
Lampy metalohalogenkowe HQI.../D
1 B
80 - 89
Świetlówki LUMILUX®
Lampy metalohalogenkowe HQI.../NDL lub WDL
Dobra
2 A
70 - 79
Świetlówki standardowe 10 i 25
2 B
60 - 69
Świetlówki standardowe 30
wystarczająca
3
40 - 59
Lampy rtęciowe HQL
niewystarczająca
4
<= 39
Wysoko- i niskoprężne lampy sodowe
Oko
Nasze oko jest systemem optycznym służącym do tworzenia obrazów przedmiotów na siatkówce. Oko potrafi przystosować się w elastyczny sposób do różnych warunków oświetlenia. Granica jego wrażliwości wynosi bilionową część luxa (gwiazda na niebie). (=> )
1.
Rogówka
2.
Tęczówka
3.
Soczewka
4.
Źrenica
5.
Ciało rzęskowe
6.
Oś optyczna
7.
Ciało szkliste
8.
Dołek środkowy
9.
Siatkówka
Olśnienie
Olśnienie zmniejsza zdolność widzenia i zakłóca postrzeganie. Powstaje ono w wyniku niewystarczającej osłony opraw oświetleniowych lub zbyt wysokiej luminancji świecących swobodnie źródeł światła w polu widzenia (olśnienie bezpośrednie). Olśnienie pośrednie powstaje przez odbicie światła od błyszczących powierzchni.
Oświetlenie awaryjne
Oświetlenie awaryjne można podzielić na trzy kategorie: oświetlenie zapasowe, oświetlenie ewakuacyjne i oświetlenie bezpieczeństwa. Oświetlenie zapasowe w razie awarii, przejmuje zadania oświetlenia ogólnego. Stosowane są, przy tym, normalne oprawy oświetleniowe zasilane przez agregat zapasowy. Oświetlenie ewakuacyjne gwarantuje oświetlenie dróg ewakuacyjnych i minimalne oświetlenie podłogi oraz stanowisk pracy. Oświetlenie bezpieczeństwa zapewnia bezpieczeństwo osobom zatrudnionym na niebezpiecznych stanowiskach pracy.
Oprawy oświetleniowe
Oprawa oświetleniowa zasila źródło światła w energię elektryczą, kierunkuje światło, służy do zamocowania i zapewnia ochronę źródła światła i użytkowników. Oprawy oświetleniowe dzielone są w oparciu o: rodzaj stosowanych źródeł światła, zastosowanie, klasę ochronności, sposób budowy, rodzaj montażu.
Oznaczenie opraw oświetleniowych
Jednolitym oznakowaniem bezpieczeństwa opraw jest w Europie znak ENEC (European Norms Electrical Certification).
Znak CE jest warunkiem dopuszczenia do obrotu handlowego w EWG i potwierdza, że produkt odpowiada wytycznej EWG w sprawie zgodności elektromagnetycznej i wytycznej EWG w sprawie zasilania niskim napięciem
Proces obiegu halogenu
Atomy wolframu odparowują z gorącej skrętki i kierują się w pobliże bańki szklanej. Tam łączą się z halogenami. W wyniku przepływu ciepła, związki wolframu z halogenem powracają do skrętki, ulegają tam rozpadowi, atomy wolframu osiadają ponownie na skrętce, ale nie w tym miejscu, z którego odparowały. Dzięki procesowi obiegu halogenu, bańka żarówki pozostaje wolna od ciemnego nalotu, światło żarówki ma tę samą jasność przez cały okres trwałości (=> ).
1.
Koncentracja wolframu w gazie wypełniającym przez...
2.
Obieg jodu
3.
Odbijanie od atomów gazu wypełniającego
4.
Drut wolframowy
5.
Bańka kwarcowa
Przepuszczanie
Przepuszczanie jest to zdolność materiału do swobodnego przepuszczania promieniowania. Określa ją współczynnik przepuszczania.
Regulacja strumienia świetlnego
Sterowane instalacje oświetleniowe podwyższają komfort oświetlenia i umożliwiają zmienne kształtowanie oświetlenia. Także względy ekonomiczne przemawiają za stosowaniem sterowania oświetleniem. Obwody regulacyjne z czujnikami światła dziennego dopasowują sztuczne oświetlenie do poziomu światła dziennego i pozwalają uzyskać znaczne oszczędności energii (=> ).
Równomierność oświetlenia
Równomierne oświetlenie zapewnia komfort widzenia. Nierównomierny rozkład luminancji i natężenia oświetlenia powoduje niekorzystny kontrast w przestrzeni. Poza tym, z powodu częstych adaptacji, oko szybciej się męczy. (=> ).
Rozsył światła
Światłość zależna jest od kierunku: przedstawiana jest w postaci krzywych światłości.
Najbardziej jednolitą krzywą światłości – okrąg – otrzymuje się z powierzchni odbijającej lub rozpraszającej światło w sposób idealny (prawo Lamberta). Można wywierać wpływ na rozsył światła przez stosowanie odbłyśników i systemów optycznych.
Siatkówka
Siatkówka odgrywa decydującą rolę w postrzeganiu światła przez oko. Składa się ona z dwóch różnych typów receptorów: czopków odpowiedzialnych za widzenie barw i pręcików odpowiedzialnych za wrażenie światła (nie umożliwiają widzenia barwnego). (=> )
Skuteczność świetlna
Skuteczność świetlna określa, w jakim stopniu pobierana przez źródło światła energia elektryczna przetwarzana jest na światło. Podawana jest ona w lumenach na wat (lm/W) i stanowi kryterium oceny ekonomiczności źródła światła.
Sprawność opraw oświetleniowych
Sprawność oprawy oświetleniowej jest to stosunek strumienia świetlnego emitowanego przez oprawę do całkowitego strumienia świetlnego zastosowanych w niej źródeł światła.
Stała regulacja światła
Stała regulacja światła pozwala na obniżenie kosztów oświetlenia i zwiększenie komfortu świetlnego. Potrzebne są do tego ściemnialne stateczniki elektroniczne i odpowiednie czujniki. Oświetlenie utrzymywane jest na stałym poziomie, zależnie od intensywności światła dziennego. Regulacja oświetlenia sztucznego i wykorzystywanie światła dziennego pozwala na zaoszczędzenie do 60% energii.
Stanowiska komputerowe
Oświetlenie stanowisk komputerowych musi spełniać przede wszystkim, następujące kryteria:
- wystarczający kontrast między ekranem a otoczeniem,
- nieolśniewające światło,
- brak przeszkadzających refleksów lub odbić na ekranie.
Dalsze informacje w DIN 5035-7 i DIN 66234-7.
Stateczniki
W celu ograniczenia wartości prądu zasilającego, lampy wyładowcze muszą współpracować ze statecznikami. Stosowane mogą być trzy różne typy stateczników:
- stateczniki konwencjonalne (SK),
- stateczniki niskotratne (SN),
- stateczniki elektroniczne (SE).
Stateczniki konwencjonalne pracują w oparciu o zwykły opór indukcyjny (dławik) i wymagają dodatkowego zapłonnika. Ich wadami są: wysoka strata mocy, duży ciężar i wysoka emisja ciepła.
Stateczniki niskotratne mają mniejsze straty mocy niż stateczniki konwencjonalne, ale mają większe wymiary i skomplikowaną budowę.
Stateczniki elektroniczne gwarantują optymalną pracę lamp wyładowczych i są szczególnie przydatne do świetlówek i świetlówek kompaktowych. Ich praca w wysokich częstotliwościach zmniejsza zużycie elektrod i zwiększa skuteczność świetlną. Wynikiem jest wyższy komfort świetlny, większa ekonomiczność, dłuższa trwałość i większe bezpieczeństwo pracy.
Stateczniki elektroniczne są lżejsze i bardziej zwarte niż stateczniki konwencjonalne i niskostratne, ich instalowanie jest prostsze, emitują mniej ciepła. Sterowalne stateczniki elektroniczne umożliwiają płynną regulację strumienia świetlnego bez migotania zarówno świetlówek jak i świetlówek kompaktowych.
Stopień ochrony
Stopień ochrony oprawy oświetleniowej określa odporność oprawy na przenikanie ciał obcych i wody do jej wnętrza. Oznaczenie stopnia ochrony ( IP) wyrażone jest przy pomocy dwóch cyfr. Pierwsza określa zabezpieczenie przed ciałami obcymi, druga - zabezpieczenie przeciwko przenikaniu wody.
Minimalne wymagania wobec opraw oświetleniowych stosowanych we wnętrzach pomieszczeń: IP 20
Strumień świetlny
Określa on ilość światła wysyłanego przez źródło światła we wszystkich kierunkach. Jednostką jest lumen (lm).
Światło
Światło jest tą częścią promieniowania elektromagnetycznego, która jest postrzegana przez ludzkie oko. Zakres ten leży między ok. 380 nm a 780 nm długości fali.
Światłość
Światłość jest gęstością kątową strumienia świetlnego i charakteryzuje jego rozsył w przestrzeni. Forma i symetria rozsyłu światłości decydują o tym, czy oprawa świeci wąsko, czy szeroko. Jednostką miary światłości jest kandela (cd).
Świetlówki
Świetlówki są niskoprężnymi lampami wyładowawczymi, które przetwarzają przy pomocy luminoforów - uzyskane w wyniku wyładowania w gazie - niewidzialne promieniowanie nadiofioletowe na światło. Istnieją świetlówki proste, kołowe, U-kształtne oraz świetlówki kompaktowe. (=> )
Systemy soczewkowe
Systemy soczewkowe mogą regulować kierunek światła i pozwalają na uzyskiwanie tzw. odwzorowania optycznego. Rozróżnia się dwa rodzaje soczewek, w zależności od ich optycznego działania i kształtu:
soczewki skupiające i soczewki rozpraszające światło.