OSVETLjENjE

1. OSVETLjENjE

2. Prirodasvetlosti • Izrazom “svetlost” označava se svako zračenje koje prouzrokuje neposredno vidljivo opažanje. • Svetlost je u osnovi, zračena ili reflektovana energija koja dospe u čovečije oko i koja se u vidnom organu (kompletno ljudsko oko sa delom mozga) pretvori u čulno opažanje i osećanje svetline – utisak o jačem ili slabijem zračenju – i boja. • Zračenje je u fizikalnom smislu definisano kao emitovanje ili prenos energije u obliku elektromagnetnih talasa ili čestica. • Spektar elektromagnetnih zračenja je vrlo širok, dok se u tehnici osvetljenja iskorištava samo vrlo usko područje spektra talasnih dužina između 10-7 i 10-3 metara, koje se označava kao optičko zračenje. • Čovečije oko opaža još uže područje spektra i to područje talasnih dužina od 380 nm do 780 nm. To područje se naziva vidljivo zračenje ili svetlost. • Današnja fizika pripisuje svakom zračenju dvojnu (dualističku) prirodu: talasnu i korpuskularnu. Osvetljenje

3. Zračenja Osvetljenje

4. Svetlotehničke veličine • Osnovne svetlotehničke (fotometrijske) veličine: • svetlosni fluks, • svetlosna jačina, • osvetljenost, • sjajnost Φ (lm) – lumen I (cd) – kandela E (lx) – luks L (cd/m2) S (m2) Ω (sr) steradijan Osvetljenje

5. Električni izvori svetlosti Osnovni kriterijumi za izbor električnog izvora svetlosti su: • svetlosni fluks • svetlosna iskoristivost, η[lm/W] • pad svetlosnog fluksa tokom životnog doba • boja svetlosti i svojstva u pogledu reprodukcije boja • električna snaga • izvedbeni oblik • ponašanje u pogonu • nabavna cena i troškovi eksploatacije Osvetljenje

6. Vrste svetlosnih izvora • Inkadescentni Pri proticanju struje kroz metalnu nit zagreva se na visoku temeperaturu i emituje zračenje u vidljivom delu spektra • Sijalice sa užarenim vlaknom – žarulje • Sijalice sa užarenim vlaknom i halogenim elementom (jod, brom) • Luminiscentni Pri proticanju struje kroz gasove ili metalne pare dolazi do elektromagnetnog zračenja koje jednim delom pada u vidljivi deo spektra • Niskog pritiska (0,1 do 1,3 Pa) • fluorescentne cevi • natrijumove sijalice niskog pritiska • Visokog pritiska (3x—104 do 9x—105 Pa) • živine sijalice visokog pritiska • metal-halogene sijalice visokog pritiska • natrijumove sijalice visokog pritiska Osvetljenje

7. Sijalice sa užarenim vlaknom • Edison 1879. sijalica sa ugljenim vlaknom • Današnja sijalica datira od početka XX veka • Volframovo vlakno u unutrašnjosti staklenog balona spiralizovano • Nosači od molibdena • Stakleni balon • Priključak izveden u vidu metalne čaure sa Edisonovim navojem E10 E14 E27 E40 • Veći deo energije na toplotu • Visoka temperatura staklenog balona Osvetljenje

8. Sijalice sa užarenim vlaknom • Ako se kroz vlakno propusti električna struja, vlakno će se usled Džulovog efekta, zagrevati. • Kada temperatura dostigne 500ºC vlakno počinje da svetli, pri temeraturi od 1500 ºC svetli žutom bojom, a na 2500 ºC belom • Zrače energiju u širokom području optičkog zračenja. • 5-15% dovedene energije se pretvara u svetlost, preostali deo predstavlja toplotne gubitke. • Prosečni radni vek sijalice sa užarenim vlaknom iznosi 1.000 sati. Kada svetlosni fluks sijalice opadne za 20 % u odnosu na nazivni fluks, sijalica se smatra praktično neupotrebljivom. • Svetlosno iskorištenje 6-15 [lm/W] • Neosetljive na sniženje napona – manji svetlosni fluks • Osetljive na povišenje napona – smanjuje se životni vek Osvetljenje

9. Halogene sijalice • U stakleni balon se dodaje halogeni element jod ili brom sa dodatkom argona. Na taj način se uspostavlja ciklus regeneracije volframovog vlakna “halogeni kružni proces” • Vek trajanja dvostruko duži (oko 2.000 sati) • Bolja svetlosna iskoristivost • Boja svetlosti vrlo pogodna 3.000 K • Sijalica se izrađuje u obliku cevi od kvarcnog stakla duž koje je razapeto spiralizovano vlakno. • Temperatura na površini kvarcne cevi za vreme rada sijalice je 520 – 970 ºC i zato se ova sijalica smešta u specijalan stakleni balon. • U praktičnoj primeni halogene sijalice se dele u 2 skupine: • reflektorske halogene žarulje • niskonaponske halogene žarulje Osvetljenje

10. Halogene sijalice Osvetljenje

11. Fluorescentne cevi • Fluorescentne su izvori svetlosti, koji deluju na osnovu električnog pražnjenja u živinim parama niskog pritiska, reda veličine 0,1-0,3 Pa. • Elektrode su načinjene od dvostruko spiralizovanog volframovog vlakna. • Bilans zračenja • 2% vidljivog zračenja, • 38% je termičko dok • ostalih 60% otpada na UV zračenje talasne dužine 253,7 nm. • To nevidljivo zračenje se na fluorescentnom sloju apsorbuje i pretvara u vidljivo zračenje. Osvetljenje

12. Fluorescentne cevi • Kod ovih izvora energetski bilans pretvaranja je • 25% dovedene energije pretvara se u vidljivu svetlost • 75% u toplotu • Hemijski sastav fluorescentnog sastava je: • borat, silikat, fosfat, volframat. • Različitim kombinacijama ovih supstanci dobijaju se različite boje svetlosti: • TB toplo bela boja (2.900 K) - utisak tople boje i sadrži povećanu komponentu crvene svetlosti. • SB svetlo bela boja (3.500 K) - svetlost bele boje toplog tona. • BB bela boja (4.500 K) - svetlost bele boje koja deluje hladno. • DS boja dnevne svetlosti (6.500 K) - slična boji dnevne svetlosti srednje naoblačenog neba. • Osim ovih fluorescentne-cevi proizvode se i fluorescentne-cevi sa luksuznim bojama koje se odlikuju vrlo dobrom reprodukcijom boja, ali slabijim stepenom iskorišćenja (TBX, BBX). • Osetljive na sniženje napona, na sniženje temperature • Potrebne predspojne naprave • Loš faktor snage cosφ • Pogodne tamo gde ne treba često paljenje Osvetljenje

13. Fluorescentne cevi • Vek trajanja produžen do 7.000 sati • Svetlosna iskoristivost do 80 lm/W • Stroboskopski efekat Osvetljenje

14. Živine sijalice • Žižak • pomoćni gas argon • Elektrode • glavna • pomoćna • Proces razgorevanja • Živa isparava 105 Pa • traje do 5 min • Radni napon oko 180V • Kada napon opadne ispod 180V sijalica se gasi • Prigušnica • Nakon gašenja mora se ohladiti • Vek trajanja do 16.000 sati • Svetlosna iskoristivost 40 – 60 lm/W • Stroboskopski efekat Osvetljenje

15. Živine sijalice • Boja svetlosti • Deo svetlosti UV deo spektra • Od vidljivog dela spektara • 50% 577 i 579,1 nm • 50% 546,1 nm • vidni nedostatak crvene boje • Fluorescentni premaz • itrijum-vanadataktiviran evropijumom • u starijim izvedbama,fluor-germanat • Spoljašnja rasveta Osvetljenje

16. Natrijumove sijalice • Sijalice niskog pritiska • balon od borat-stakla BrO3 u obliku U cevi na čijim zidovima je nataložen natrijum u vidu kapljica koje predstavlja osnovno punjenje • kao pomoćno punjenje koristi se mešavina argona i neona • po uključenju dolazi do pražnjenja kroz pomoćno punjenje, a kada se dostigne radna temperatura od 570K i ispari natrijum počinje emisija kroz natrijumovu paru. Sijalica zrači jarko žutu svetlost • da bi se održala radna temperatura cev se stavlja u stakleni balon sa vakuumom • unutrašnjost balona se premazuje tankim slojem indijum-oksida, koji reflektuje infracrveno zračenje i dodatno spečava hlañenje para natrijuma • talasne dužine 589 i 589,6 nm • svetlosna iskoristivost 110 – 150 lm/W • radni položaj – horizontalni zbog ravnomernog kapljičenja tečnosti • vek trajanja do 16.000 sati • spoljašnje osvetljenje Osvetljenje

17. Natrijumove sijalice • Sijalice visokog pritiska • poboljšanje spektra zračenja povećanjem pritiska u cevi • zbog toga su sijalice znatno robusnije, a cev se pravi od sinterovanog aluminijum-oksida • Osnovno punjenje je amalgam natrijuma i žive • ksenon - pomoćno punjenje • Ovaj balon se smešta u spoljašnji plašt od kvarcnog stakla ili natrijum-karbonatnog krečnog stakla iz koga je ispumpan vazduh • Poboljšanje spektralne karakteristike postignuto je “razvlačenjem” karakterističnih linija spektra natrijuma, ali i pojačavanjem zračenja u ostalim delovima spektra, pa se može uzeti da je spektar ovih sijalica kontinualan, sa maksimumom oko 600 nm. Zbog toga je svetlost ovih sijalica žućkasto-bela (“zlatne boje”). • svetlosna iskoristivost 70 – 150 lm/W • radni položaj – praktično 360 stepeni • vek trajanja do 28.000 sati • moraju imati predspojnu napravu – prigušnicu • starter - specijalni tiristorski - naponske udare reda 1,8 – 3 kV • vreme razgorevanja - oko 1 minut • loš faktor snage pa se mora kompenzovati kondenzatorom • spoljašnje osvetljenje Osvetljenje

18. Metal - Halogene • poboljšanje spektralnih karakteristika zračenja živinih sijalica – dodavanje u osnovno punjenje halogenih elemenata – jodid indijuma, talijuma i natrijuma • danas halogenidi disprozijuma, holmijuma i tulijuma ili kalajni jodid – smeša ovih jedinjenja se stavlja u isti kvarcni balon sa živom. • na taj način se dobijaju izuzetno dobre spektralne karakteristike uz ostale povoljne osobine • zbog toga se upotrebljavaju tamo gde je potrebna dobra reprodukcija boja uz visoke vrednosti osvetljaja • upotrebljavaju se za: • spoljašnje osvetljenje -sportski stadioni, reflektorsko osvjetljenje zgrada, filmska i televizijska snimanja, • unutrašnje osvetljenje - sportski objekti, industrijske hale, tuneli ... • Svetlosna iskoristivost 75 – 95 lm/W • vek trajanja do 10.000 sati • moraju imati predspojnu napravu – prigušnicu • starter - specijalni tiristorski - naponske udare reda 3,5 – 4 kV Osvetljenje

19. Unutrašnje osvetljenje Faktori kvaliteta unutrašnjeg osvetljenja: • nivo osvetljenosti • ravnomernost osvetljenosti • raspodela sjajnosti • ograničenje blještanja • smer upada svetla i senovitost • klima boje • ograničenje stroboskopskog efekta Osvetljenje

20. Unutrašnje osvetljenje Nivo osvetljenosti • minimalni nivo osvetljenosti za prag raspoznavanja crta lica ≈ 20 lx • minimalni nivo osvetljenosti u radnim prostorijama za zadovoljavajuće raspoznavanja crta lica ≈ 200 lx • optimalni nivo osvetljenosti u radnim prostorijama ≈ 1.500 – 2.000 lx • dodatno osvetljenje za teže vidne zahteve ≈ 2.000 – 20.000 lx Osvetljenje

21. Unutrašnje osvetljenje ravnomernost = Emin : Esr Osvetljenje

22. Postupak projektovanja unutrašnjeg osvetljenja • prikupljanje potrebnih informacija, • određivanjevanje faktora kvaliteta osvetljenja, • proračun stvarne srednje osvetljenosti, • kontrolu ravnomernosti osvetljenosti, • kontrolu snošljivosti bleštanja, • izradu nacrta osvetljenja, • utvrđivanje karakterističnih električnih podataka uređaja osvetljenja, • proračun ekonomičnosti ureñaja osvetljenja. Osvetljenje

23. Postupak projektovanja unutrašnjeg osvetljenja Postupak izračunavanja svetlosnog fluksa, potrebnog za ostvarenje zahtevane srednje horizontalne osvetljenosti u prostoriji obuhvata utvrđivanje, određivanje i izračunavanje sledećih parametara: • Dimenzije prostorije • Indeks prostorije k= (a∙b)/(hK ∙(a+b)) a i b – dimenzije prostorije; hK – korisna visina, hK = h – hd – hv (h – visina prostorije, hd – visina radne površine, hv – udaljenost sijalice od plafona) • Faktori refleksije površina • tavanice (pt) • zida (pz) • poda (pP) • Izbor izvora svetlosti Osvetljenje

24. Postupak projektovanja unutrašnjeg osvetljenja • Izbor svetiljke • Iskoristivost osvetljenja ηR • Na osnovu svetiljke i ostalih parametara (k, p) • Određivanje faktora • Zagađenja • Starenja • Određivanje ukupnog svetlosnog fluksa na osnovu zahtevanog osvetljajaEn[lx] • Izračunavanje stvarnog srednjeg osvetljaja Osvetljenje