A fény spektrális eloszlása

Az előadások a következő témára: "A fény spektrális eloszlása"— Előadás másolata:

1 A fény spektrális eloszlása
A fény és jellemzői A fény a 380…780 nm hullámhossztartományba eső elektromág-neses sugárzás látható része, jele Fe, mértékegysége W. A fény spektrális eloszlása

2 A fény és jellemzői Fényerősség:
Definíció: a térszögegységre (a térszög egysége a steradián, jele: sr) eső fényáram Jele: I Egysége: cd (candella)

3  [cd sr] = I (fényerösség)  (térszög)
A fény és jellemzői Fényáram: Definíció: a térszögnyi felületen áthaladó fényáram Jele:  Egysége: cd sr (lumen)  [cd sr] = I (fényerösség)  (térszög)

4 A fény és jellemzői Megvilágítás:
Definíció: az egységnyi felületre eső fényáram Jele: E Egysége: lx (lux) A 

5 A fény és jellemzői Fénysűrűség:
Definíció: a fénysűrűség a felület adott irányú fajlagos fényerőssége Jele: L Egysége: cd/m2

6 A fehér fény minősége: a színhőmérséklet
A fény és jellemzői A fény minősége: A fehér fény minősége: a színhőmérséklet

7 Felületek fényvisszaverése
A fény és jellemzői Felületek fényvisszaverése Nem színes felületek Színes felületek

8 A fény és jellemzői A felületek színe

9 A fény és jellemzői Az emberi látás:
Az ember közel félteret lát, azonban csak a látótér középső részéről képes pontos képet alkotni

10 Az emberi szem hullámhosz-érzékenysége (láthatósági függvény)
A fény és jellemzői Az emberi látás: Csak világos környezet- ben érzékeljük a színe- ket, sötét környezetben annak fekete-fehér képét látjuk; Az emberi szem relatív érzékenysége függ a fény hullámhosszától, azaz színétől Az emberi szem hullámhosz-érzékenysége (láthatósági függvény)

11 A fény és a fényáram kapcsolata
A fény és jellemzői Az emberi látás: A fény és a fényáram kapcsolata

12 A fény és jellemzői A látási teljesítmény mérhető jellemzői:
A látóélesség A kontrasztérzékenység A gyorsaság Látóélesség alatt annak a legki-sebb min szögnek a reciprokát értjük, amely alatt két pontot még éppen meg tudunk egymás-tól különböztetni Látóélesség

13 Kontrasztérzékenység
A fény és jellemzői A látási teljesítmény mérhető jellemzői: A látóélesség A kontrasztérzékenység A gyorsaság Kontrasztérzékenység alatt an-nak a legkisebb Kmin kontraszt-nak a reciprokát értjük, amelyet még éppen érzékelni tudunk Kontrasztérzékenység

14 A látási teljesítmény jellemzőinek függése a látótér fénysűrűségétől
A fény és jellemzői Az emberi látás: A látási teljesítmény jellemzőinek függése a látótér fénysűrűségétől

15 Fényforrások Színvisszaadás:
A színvisszaadás mértéke a színvisszaadási index-el adható meg, ennek jele Ra. Tökéletes színvisszaadás esetén Ra = 100. Színvisszaadási fokozat Ra színvisszaadási index A színvisszaadási index és fokozat összerendelése

16 Izzólámpák Műszaki jellemzők:
Névleges feszültség: 220…231 V (biztonsági okokból: 6, 12, 24 V) Névleges teljesítmény: 25, 40, 60, 75, 100, 150, 200, 500, 1000, 1500, 2000 W Foglalat E14 (25…40 W), E27 (25…100 W), E40 (150…2000 W) Fényáram: 200…40000 lm (lumen)

17 Az izzólámpa felépítése és működtetése
Izzólámpák Az izzólámpa felépítése és működtetése

18 Izzólámpák Energiaszalag: Látható sugárzási tartomány
Hálózatból felvett teljesítmény Vezetéssel és áramlással távozó veszteség ~ 70% IR sugárzás Az izzólámpa energiaszalagja

19 Különböző formájú izzólámpák

20 Izzólámpák Fényminőség: Spektrális eloszlás:
Színhőmérséklet: 2500…3000 K (meleg) Színvisszaadási fokozat: 1a (kitűnő)

21 Különböző formájú izzólámpák

22 Fénycsövek Műszaki jellemzők:
Névleges feszültség: 57…110 V (előtét szükséges) Névleges teljesítmény (a hossz és átmérő függvénye): 14…65 W Fényáram: 100…5400 lm (lumen)

23 A hagyományos fénycső-előtét felépítése
Fénycsövek A hagyományos fénycső-előtét felépítése

24 Fénycsövek Energiaszalag: Látható sugárzási tartomány
Hálózatból felvett teljesítmény Vezetéssel és áramlással távozó veszteség ~ 30% IR sugárzás A hagyományos fénycső energiaszalagja

25 Fénycsövek Fényminőség: Spektrális eloszlás:
Színhőmérséklet: 2700…6500 K Színvisszaadási fokozat: 1a, 1b, 2a, 2b vagy 3 Meleg Semleges Hideg

26 Fénycsövek Gazdaságossági jellemzők: Fényhasznosítás: 50…105 lm/W
Élettartam: 7500…1500 óra Bekerülési költség: kb. 7-szeres, mint az izzólámpáé (előtét miatt) Üzemeltetési költség: a jó fényhasznosítás és a hosszú élettartam miatt viszonylag alacsony

27 Fénycsövek Üzemelési tulajdonságok:
Felfutási idő és újragyújtási idő: kb. 1 s múlva szolgáltatja a teljes fényáramot Élettartam: 7500…15000 óra Üzemi körülmények: Felületi hőmérséklet: 35…50 C Üzemelési helyzet: kötetlen

28 Hagyományos fénycső építési alakok
Fénycsövek Hagyományos fénycső építési alakok

29 Kompakt fénycsövek Működésúk, legfontosabb jellemzőik közel azonosak a hagyományos fénycsövekével: Előtéttel egybeépített (kompakt) Névleges teljesítmény: 5…36 W Fényáram: 250…2900 lm Fényhasznosítás: Elektronikus előtéttel: 36…65 lm/W Hagyományos előtéttel: 50…90 lm/W Élettartam: 8000…10000 óra Színhőmérséklet: 2700…6500 K Színvisszaadási fokozat: 1b

30 Különböző kompakt-fénycső építési alakok
Kompakt fénycsövek Különböző kompakt-fénycső építési alakok

31 Higanylámpák Működés:
Kvarcüveg kisülőcső Előtét A lámpa kettős üvegbúrából áll. Bekapcsoláskor a segédelektróda indítja el a kvarccsőben a kisülést. A belső kvarcüveg kisülőcsőben keletkezett, csak részben látható sugárzást a külső búra fényporbe-vonata alakítja fénnyé. Működéséhez segédberendezés (előtét) szükséges!

32 Higanylámpák Műszaki jellemzők:
Névleges feszültség: 95…145 V (előtét szükséges) Névleges teljesítmény (a hossz és átmérő függvénye): 50…1000 W Fényáram: 1800…58000 lm (lumen)

33 Higanylámpák Energiaszalag: Látható sugárzási tartomány
Hálózatból felvett teljesítmény IR sugárzás Vezetéssel és áramlással távozó veszteség UV sugárzás A higanylámpa energiaszalagja

34 Higanylámpák Fényminőség:
Spektrális eloszlás (fénypor-bevonattól függ) Színhőmérséklet: 3350…4000 K Színvisszaadási fokozat: 3, vagyis rossz

35 Higanylámpák Gazdaságossági jellemzők:
Fényhasznosítás: 30…60 lm/W (segédberendezés nélkül) Élettartam: 8000…20000 óra Bekerülési költség: kb. 13-szoros, mint az izzólámpáé (a felépítés és az előtét miatt) Üzemeltetési költség: a jó fényhasznosítás és a hosszú élettartam miatt viszonylag alacsony

36 Higanylámpák Üzemelési tulajdonságok: Felfutási idő: 2…5 perc
Újragyújtási idő: kb. 10 perc Üzemi körülmények: Égési helyzet: kötetlen

37 Kevert fényű lámpák Működés:
A kevertfény lámpa olyan higanylámpa, amelyiknek az előtéte a kisülőcső és a külső búra közé épített izzószál, ami izzó-lámpaként működik. Bekapcsoláskor a segédelektróda indítja el a kvarccsőben a kisülést. A belső kvarcüveg kisülőcsőben keletkezett - csak részben látható -sugár-zást a küls búra fényporbevonata alakítja fénnyé. Működéséhezsegédberendezés (előtét) nem szükséges! Kisülőcső Izzószál előtét

38 Kevert fényű lámpák Összefoglaló műszaki adatok:
Névleges feszültség: 220…240 V Névleges teljesítmény: 160…500 W Csatlakozó fej: E27 és E40 Fényáram: 3000…14000 lm Újragyújtási idő: 10 perc Égési helyzet kötetlen, vagy függőleges

39 Fémhalogén lámpák Működés:
A fémhalogén lámpa kettős üveg-búrából áll. A belső, ún. kvarcü-veg kisülőcsőben a higanyon kívül fémhalogénidek is vannak. A kisü-lőcsőben vagy segédelektróda, vagy gyújtó impulzus segítségé-vel indul meg a fényt gerjesztő kisülés. A külső üvegbúra készülhet fény-por-bevonattal, vagy anélkül Kvarcüveg kisülőcső Előtét Gyújtó Előtét

40 A fémhalogén lámpák építési alakjai

41 Fémhalogén lámpák Műszaki jellemzők:
Névleges feszültség: 92…235 V (előtét szükséges) Névleges teljesítmény: 35…3500 W Fényáram: 2400… lm Foglalat: Edison, vagy két végén fejelt

42 Fémhalogén lámpák Energiaszalag: Látható sugárzási tartomány
Hálózatból felvett teljesítmény Látható sugárzási tartomány Vezetéssel és áramlással távozó veszteség A fémhalogén lámpa energiaszalagja UV sugárzás IR sugárzás

43 Fémhalogén lámpák Fényminőség:
Spektrális eloszlás (a kisülő csőben lévő fémhaloggenidektől függ) Színhőmérséklet: 3000…6000 K Színvisszaadási fokozat általában jó: 1a, 1b, 2a

44 Fémhalogén lámpák Gazdaságossági jellemzők:
Fényhasznosítás: 55…110 lm/W Élettartam: 2000…10000 óra Bekerülési költség: kb. 10-szeres, mint az izzólámpáé (a felépítés és az előtét miatt) Üzemeltetési költség: a jó fényhasznosítás és a hosszú élettartam miatt viszonylag alacsony

45 Fémhalogén lámpák Üzemelési tulajdonságok: Felfutási idő: kb. 5 perc
Újragyújtási idő: kb. 10 perc Üzemi körülmények: Égési helyzet: egyes típusoknál kötött

46 Nagynyomású nátriumlámpák
Működés: A nátriumlámpa kettős burából áll. A belső, ún. nagyon jó fényáte-resztő alumíniumoxid kerámia ki-sülőcsőben nagynyomású nátrium-gőz szolgáltatja a fényt. A kisülő-csőben általában nagyfeszültségű gyújtóimpulzus segítségével indul meg a fényt gerjeszt kisülés. Van olyan típus is, amelyik gyújtót nem igényel Alumíniumoxid kerámia kisülőcső Előtét Gyújtó Előtét

47 Nagynyomású nátriumlámpák
Nagynyomású nátriumlámpák építési alakjai

48 Nagynyomású nátriumlámpák
Műszaki jellemzők: Névleges feszültség: 50…100 V (előtét szükséges) Névleges teljesítmény: 50…3500 W Fényáram: 2100… lm Foglalat: Edison, vagy két végén fejelt

49 Nagynyomású nátriumlámpák
Energiaszalag: Látható sugárzási tartomány Hálózatból felvett teljesítmény IR sugárzás Vezetéssel és áramlással távozó veszteség UV sugárzás A nagynyomású nátriumlámpa energiaszalagja

50 Nagynyomású nátriumlámpák
Fényminőség (nem nagyon jó): Spektrális eloszlás Színhőmérséklet: meleg, 2000…2200 K Színvisszaadási fokozat rossz: 3, és 4

51 Nagynyomású nátriumlámpák
Gazdaságossági jellemzők: Fényhasznosítás: 60…150 lm/W Élettartam: 10000…28000 óra Bekerülési költség viszonylag nagy: kb. 13-szoros, mint az izzólámpáé Üzemeltetési költség: a nagyon jó fényhaszno-sításuk és az igen hosszú élettartamuk miatt nagyon alacsony

52 Nagynyomású nátriumlámpák
Üzemelési tulajdonságok: Felfutási idő: 6…15 perc Újragyújtási idő: 1…5 perc Üzemi körülmények: Égési helyzet: kötetlen

53 A fény útja a munkasíkig
Lámpatest Munkasík A munkasík megvilágítása

54 A fény útja a munkasíkig
A lámpatestek befolyása megvilágításra: elnyelik a fényforrás fényének egy részét térben osztják, irányítják a fényforrás fényét esetenként változtatják a fény minőségét A lámpatest legfontosabb , nem világítástechnikai funkciói: a lámpatestben oldják meg fényforrás energiaellátását a lámpatest, szolgál a fényforrás térbeni elhelyezésére a lámpatest védi a fényforrást a környezettől és a környezetet a fényforrástól

55 A fény útja a munkasíkig
A lámpatest hatásfoka: A lámpatest  hatásfoka a lámpatestből kilépő  L és a fényforrás által előállított  0 fényáram hányadosa

56 A fény útja a munkasíkig
Lámpatest I60 =125 cd I60 A lámpatest fényeloszlási görbéi

57 A fény útja a munkasíkig
A lámpatestek fényeloszlási görbéi

58 A fény útja a munkasíkig
Lámpatestek világításmód szerinti besorolása

59 A fény útja a munkasíkig
A megvilágítás függése a beesési szögtől

60 A fény útja a munkasíkig
A megfelelő látás a következő jellemzőkkel biztosítható: a megfelelő megvilágítással a színvisszadással az árnyékhatással Látási diszkonfortot okozhatnak: a nem megfelelő fényszín a káprázás a nem megfelelő fénysűrűség arányok Látási feladatot kiszolgáló világítás gazdaságos: ha a világítás létesítése és üzemeltetése gazdaságos a vizuális feldolgozás gazdaságos

61 A fény útja a munkasíkig
A megvilágítás a vonatkoztatási felületen (munkasíkon): Adott látási feladat meghatározott látóélességet, illetve kontrasztérzékenységet, azaz meghatározott látóteljesítményt igényel A fénysűrűséggel arányos látóteljesítményt az összefüggés szerint a felületek fényvisszaverése és a megvilágítás befolyásolja. A nagyobb megvilágítás kedvezően befolyásolja a munka-teljesítményt és az elfáradást, ugyanakkor mind a létesítés, mind az üzemeltetés tekintetében költségesebb

62 A fény útja a munkasíkig
A megvilágítás-igény és a gazdaságos vizuális feldolgozás: Esz Eopt A relatív teljesítmény/elfáradás függése a megvilágítástól Esz < En < Eopt A Magyarországon szabványo-sított En névleges megvilágítás értékek: 20, 30, 50, 75, 100, 150, 200, 300, 500, 750, 1000, 1500 és 2000 lx

63 A fény útja a munkasíkig
A mesterséges megvilágítás méretezésének menete: Fényforrásválasztás a színhőmérsékleti csoport és a színvisszaadási csoport alapján Lámpatestválasztás a lámpa világítástechnikai jellemzői alapján A lámpatestek darabszámának meghatározása A lámpatestek elhelyezése a belső térben

64 A fény útja a munkasíkig
Fényforrás választás: Kruithoff diagram Megvilágítás  színhőmérséklet  kellemes színérzet

65 A fény útja a munkasíkig
Hogyan elégíthetők ki a fényszínre vonatkozó igények? A fényforrásokat színhőmérsékletük alapján három színhőmérsékleti csoportba sorolják: a M jel (meleg) csoportba tartoznak azok a fényforrások, amelyek színhőmérséklete kisebb, mint 3300 K S jel (semleges) csoportba tartoznak azok a fényforrások, amelyek színhőmérséklete 3300 és 5300 K között van H jel (hideg) csoportba tartoznak azok a fényforrások, amelyek 5300 K-nál nagyobb színhőmérsékletűek

66 A fény útja a munkasíkig
Fényforrás választás: A fényforrások fényszín-csoportokba sorolása

67 A fény útja a munkasíkig
Fényforrás-választás: Megvilágítás  színhőmérséklet  kellemes színérzet

68 A fény útja a munkasíkig
Fényforrás-választás: Az adott rendeltetéshez a fényforrást a színvisszaadása és a fényszíne alapján kell választani

69 A fény útja a munkasíkig
Fényforrás-választás: Fényforrások fényhasznosítása

70 A fény útja a munkasíkig
Fényforrás-választás: Fényforrások izzólámpához viszonyított élettartama

71 A fény útja a munkasíkig
Lámpatest-választás: A választás a fényeloszlás, vagy a világításmód alapján történik A világításmód hatása a világítási jellemzőkre

72 A fény útja a munkasíkig
Lámpatest-választás: Ügyelni kell a megfelelő árnyékhatásra Eh Ev Ev Eh Eh Ez ill. Árnyékhatás térlátás:

73 A fény útja a munkasíkig
Lámpatest-választás: fénysűrűség-arányok Általában jók a fénysűrűség-arányok, ha biztosítjuk, hogy: Ez általában teljesül, ha: a menyezet reflexiós tényezője:  > 0,7 az oldalfalak reflexiós tényezője:  > 0,5 a padló reflexiós tényezője:  > 0,2 a munkafelület reflexiós tényezője:  = 0,2…0,5 és világosabb, mint a környezet a bútorzat reflexiós tényezője:  = 0,4…0,5

74 A fény útja a munkasíkig
Lámpatest választás: az elfogadható káprázás A káprázás szempontjából kritikus tartomány Az árnyékolási szög A káprázást befolyásoló tényezők

75 A fény útja a munkasíkig
Adott En névleges megvilágításhoz és G káprázási fokozathoz tartozik egy ún. határérték görbe, amelytől a lámpa LL() fénysűrűség görbéjé-nek balra kell esnie. Káprázás-értékelés határérték-görbével

76 A fény útja a munkasíkig
Lámpatest választás: az elfogadható káprázás A káprázást közvetve (a lámpa tükörképe), vagy közvetlenül a lámpatestek okozzák. A káprázás megengedhető mértéke a helyiség rendeltetésétől függően más és más lehet. Az elfogadható káprázásnak három fokozata van: a G = 1 fokozat fokozott a G = 2 fokozat átlagos a G = 3 fokozat mérsékelt káprázás-korlátozásnak felel meg.

77 A fény útja a munkasíkig
Hogyan elégíthetők ki a káprázásra vonatkozó igények? Káprázás ellenőrzés

78 A fény útja a munkasíkig
A megvilágítás időbeli változása Ti > Tn : a megen-gedhető avuláshoz tartozó időtartamok Az avulás figyelembevétele

79 A fény útja a munkasíkig
Hogyan elégíthetők ki a megvilágításra vonatkozó igények? A beépítendő  0 fényáram a világítás L hatásfokától függően nagyobb, mint a vonatkoztatási síkot megvilágító Ei x A v kezdeti fényáram: A lámpatestek darabszáma: A világítás hatásfoka

80 A fény útja a munkasíkig
A megvilágítást a térben megfelelő egyenletességgel kell biztosítani: Emin Eközép A térbeli egyenletesség kívánt értéke 1/3 és 1/10 között van (az érzékelt fénysűrűség 70…130 % között változik) A megvilágítás térbeli egyenletessége

81 A fény útja a munkasíkig
Hogyan elégíthetők ki a térbeli egyenletességre vonatkozó igények? Eközép A világításmód hatása a térbeli egyenletességre

82 A fény útja a munkasíkig
Hogyan elégíthetők ki a térbeli egyenletességre vonatkozó igények? Eközép A lámpaegység-teljesítmény hatása a térbeli egyenletességre

83 A fény útja a munkasíkig
Hogyan elégíthetők ki a térbeli egyenletességre vonatkozó igények? Eközép Eközép A határoló felületek reflexiójának hatása a térbeli egyenletességre

84 A fény útja a munkasíkig
Hogyan elégíthetők ki a térbeli egyenletességre vonatkozó igények? A lámpatestek magassági és alaprajzi elhelyezése a világításmódtól függően

85 A fény útja a munkasíkig
Hogyan elégíthetők ki a térbeli egyenletességre vonatkozó igények? Az „A” és a „B” lámpacsoport külön kapcsolható! A lámpatestek elhelyezésének illesztése a természetes világításhoz

86 A fény útja a munkasíkig
Hogyan elégíthetők ki a térbeli egyenletességre vonatkozó igények? Az „A” és a „B” lámpasorcsoport külön kapcsolható! Felülvilágító A lámpatestek elhe-lyezésének illesztése a természetes világításhoz