Irma Halilagic-Rasvjeta i Racionalna Upotreba Energije

8/19/2019 Irma Halilagic-Rasvjeta i Racionalna Upotreba Energije

1/56

UNIVERZITET U TUZLI

FAKULTET ELEKTROTEHNIKESISTEMI KONVERZIJE ENERGIJE

Istraživački rad: _____________________________________________

Predmet: Upravljanje energetskim sistemima

Tema: Rasvjeta i racionalna upotreba energije

Irma Halilagić

Februar, 2016.


2/56

1

Sadržaj Uvod ........................................................................................................................................... 3

1 Svjetlo ...................................................................................................................................... 4

1.1 Zračenje ............................................................................................................................ 5

1.2 Podjela zračenja ................................................................................................................ 5

2 Izvori i vrste osvjetljenja ......................................................................................................... 8

2.1 Neke od najinteresantnijih i najkorisnijih sijalica ............................................................ 9

2.1.1 Halogene sijalice ....................................................................................................... 9

2.1.2 Fluokompaktne sijalice ........................................................................................... 11

2.1.3 Sijalica sa miješanim svjetlom ................................................................................ 12

2.1.4 Natrijum sijalice ...................................................................................................... 13

2.2 Svjetiljke ......................................................................................................................... 14

2.2.1 Elementi svjetiljke ................................................................................................... 16

2.2.2 Karakteristike svjetiljke ........................................................................................... 16

3 Unutrašnja rasvjeta ................................................................................................................ 19

3.1 Osnovni zahtjevi pri projektovanju rasvjete .................................................................. 20

3.2 Udobnost svjetla ............................................................................................................. 21

3.3 Vizuelna performansa..................................................................................................... 21

3.4 Osvjetljenje ..................................................................................................................... 22

3.5 Blještanje ........................................................................................................................ 22

3.6 Kontrola blještanja ......................................................................................................... 24

3.7 Svjetlotehnički proračun ................................................................................................ 26

4 Vanjska rasvjeta .................................................................................................................... 28

4.1 Svjetiljke za uličnu rasvjetu ........................................................................................... 28

4.2 Dekorativno osvjetljenje eksterijera ............................................................................... 30

4.2.1 Dekorativno osvjetljenje zgrada .............................................................................. 30

4.2.2 Smjer i udaljenost posmatranja ............................................................................... 31

4.2.3 Okolina i pozadina zgrade ....................................................................................... 32

4.2.4 Oblik zgrade ............................................................................................................ 32

4.2.5 Fasada i krov zgrade ................................................................................................ 34

4.2.6 Ograničenje odraza .................................................................................................. 37

4.2.7 Ograničenje blještanja ............................................................................................. 37

4.2.8 Izgled raflektorskog uređaja po danu ...................................................................... 37

4.2.9 Dekorativno osvetljenje spomenika, skulptura i statua ........................................... 38

5 Racionalna upotreba energije ................................................................................................ 40


3/56

2

5.1 Primjena LED rasvjetne tehnologije s ciljem povećanja kvaliteta rasvjete i smanjenja potrošnje energije ................................................................................................................. 42

5.1.1 LED izvori svjetlosti ............................................................................................... 42

5.1.2 Primjena i karakteristike LED rasvjete ................................................................... 44

5.1.3 Prednosti LED rasvjete ........................................................................................... 45

5.1.4 Ušteda energije ........................................................................................................ 45

5.1.5 Duži vijek trajanja ................................................................................................... 46

5.1.6 Smanjeno zračenje ................................................................................................... 47

5.1.7 Nizak napon napajanja ............................................................................................ 47

5.1.8 Primjena mikroračunarskih sistema za upravljanje rasvjetom ................................ 47

5.2 Ulična rasvjeta sa vlastitim napajanjem ......................................................................... 49

5.2.1 Inteligentna ulična rasvjeta ...................................................................................... 49

5.3 Ekonomska opravdanost zamjene svjetiljki VTF svjetiljki LED svjetiljkama u TE Tuzla.............................................................................................................................................. 50

Zaključak .................................................................................................................................. 53

Literatura .................................................................................................................................. 54


4/56

3

Uvod

U ovom radu će biti obrađena rasvjeta i racionalna upotreba energijom. Sve naprednijeznastvene spoznaje dovele su do razvoja boljih izvora svjetlosti.Naime eksperimenti sa

lučnim svjetiljkama izvodili su se već u 18. stoljeću ali nisu dobili praktično značenje sve do1866.godine kada je Werner Siemens razvio dinamo, što je dovelo do proizvodnje električnestruje ekonomično. Međutim doba električne rasvjete započelo je tek 1879.godine kada jeThomas Alvar Edison „ponovo“ izumio žarulju sa žarnom niti. Tako je proizvedena prva

prava žarulja, iako je prethodne nacrte 1854.godine predstavio njemački urar Johann HeinrichGoebel. Tako je na tržište došla žarulja sa volframskom n iti , a nedugo nakon toga joj se

pridružila i prva žarulja na izboj. nije započelo sve do izuma svjetiljke sa žarnom niti krajem19. stoljeća. Danas bi život bio nezamisliv bez umjetne rasvjete. Posljednjih godina svjedocismo sve bržeg i dinamičnijeg razvoja žarulja i svjetiljki. Učinkovite tehnologije, novimaterijali i optički sistem, stvaraju nove mogućnosti za umjetnu rasvjetu, te donose komfor i

praktičnost uz veću sigurnost za okoliš.[1]

Budući da čovjek doživljava vizuelni svijet i s tim u vezi najviše informacija prikuplja putem osjetila vida. Oko je najvažnije čulo, koje dobija oko 80% svih informacija koje čovjekmože da primi. Bez svjetla ovo ne bi bilo moguće, jer nedovoljno svjetla ili potpuni izostanaksvjetla stvaraju osjećaj nesigurnosti odnosno nedostatak informacija.

Postoje podaci da u Evropi 90%, [2] svog vremena ljudi provedu u zatvorenom prostoru

zbog čega je važnost vještačkog svjetla od velikog značaja. Vještačko svjetlo povećavaosjećaj sigurnosti. Osvjetljenost može biti različita:

tokom sunčanog dana je do 100.000 lx, u hladu drveta 10.000 lx,

pri mjesečini samo 0.2 lx.

Prilagodljivost oka dozvoljava da čovjek vidi u svim gore navedenim uslovima.

Svrha rada je dati pregled vrsta svjetla i svjetiljki, te njihova upotreba kako bi što boljeosvjetlili unutrašnji i vanjski prostor, te korištenje novih tehnologija za racionalniju upotrebuelektričnom energijom prilikom planiranja rasvjete.

U prvom poglavlju će biti obrađeno svjetlo i neke osobine svjetlosti. U drugom poglavljuće biti obrađeni izvori i vrste osvjetljenja. Treće i četvrto poglavlje će opisati unutrašnju ivanjsku rasvjetu, respektivno. Dok će u petom poglavlju biti obrađeni neki od načina uštedeelektrične energije pri planiranju rasvjete.


5/56

4

1 Svjetlo

Elektromagnetski valovi su oscilacije elektromagnetskog polja u prostoru, čiji dio je ividljivo svjetlo. Brzinu valova možemo opisati prema njegovoj frekvenciji ili valnoj dužini.

Na temelju te dvije karakteristike elektromagnetske valove (EM) također dijelimo na nekolikovrsta, na primjer radio valove čije valne dužine dosežu raspon od 10 m na dalje, mikrovalovečije valne dužine dosežu raspon od oko 1 cm do 1 m, itd. Vidljivo svjetlo ima valnu dužinu odoko 380 nm do 780 nm. Bitna značajka koja ga razlikuje od ostalih EM valova je, da ga našvizualni sistem može prepoznati (kopirano iz svjetlotehnicki pripručnik).

Slika 1: Prikaz elektromagnetskog zračenja[16]

Od ukupne energije koju zrači neki izvor svjetlosti, samo elektromagnetno zračenjetalasnih dužina od 380 do 780 nm može izazvati vizuelni osjećaj svjetline, i naziva se vidljivdio spektra. Iznad i ispod te granice nalazi se infracrveno (IR) i ultraljubičasto (UV) zračenje.U tabeli 1 je prikazano na kojim talasnim dužinama se nalazi odgovarajuće elektromagnetnozračenje.[16]

Tabela 1. Talasne dužine elektromagnetnog zračenja [6]


6/56

5

1.1 Zračenje

Zračenje je proces u kojem energetske čestice ili energetski talasi putuju kroz vakuum, ilikroz materiju koja nije neophodna za njihovo prostiranje. Ljudsko oko zapaža samoelektromagnetno zračenje u području talasnih dužina od 380 nm do 760 nm, kako je prikazanona slici 2. Taj uski dio elektromagnetnog spektra naziva se vidljivo zračenje. Vidljiva (bijela)svjetlost smjesa je svjetlosti svih boja koja se, pomoću staklene prizme, može rastaviti nasastavne boje – spektar vidljive svjetlosti, a svaka boja odgovara određenom području talasnedužine. [7]

Slika 2: Spektar vidljivog zračenja [8]

Na slici 2 vidimo da za različite talasne dužine imamo odgovarajuću boju. U tabeli 2 je prikazano na kojoj talasnoj dužini je odgovarajuća boja.[8]

Tabela 2. Podjela vidljivog zračenja [4]Boja Talasna dužina [nm]

Ljubičasta 380-436Plava 436-495

Zelena 495-566Žuta 566-589

Narandžasta 589-627Crvena 627-780

Relativna svjetlosna osjetljivost predstavlja odnos između snage zračenja pri 555 nm isnage zračenja za druge talasne dužine. Čunjići (čepići) u oku dijele svjetlo u tri različita

područja spektra, koje nazivamo crveni, zeleni i plavi (RGB), te pobuđuju mozak namiješanje boja. To znači da je potrebna veća snaga na krajevima vidljivog spektra da bi sedobio isti utisak sjajnosti.[4]

1.2 Podjela zračenja

Ljudska percepcija svjetla se zasniva na njegovoj raspodjeli na spektralne komponente,

pa zbog toga postoji podjela na:

Monohromatsko zračenje – sastoji se samo od jedne talasne dužine,

Složeno zračenje – sastoji se iz više talasnih dužina, a dijeli se na: a) Kontinualno zračenje – bez skokovitih promjena talasnih dužina,

b)

Diskretno zračenje – sa skokovitim promjenama talasnih dužina.


7/56

6

Na slici 3 su prikazani uticaji različitih vrsta zračenja i njihove promjene.

i) ii) iii)

Slika 3: i) složeno zračenje – diskretno ii) složeno zračenje – kontinuirano iii)monohromatsko zračenje [9]

Na osnovu generisanja svjetlosti, postoje dva generiranja vještačkog svjetla a to su: Termičko zračenje Luminiscentno zračenje

Princip termičkog zračenja koriste sve sijalice sa užarenom niti. Prilikom prolaska struje,užarena nit se grije i pri tome emituje spektar zračenja koje je slično zračenju crnog tijela.

Termičko zračenje ima kontinualan spektar zračenja koji je definisan kao funkcijatemperature i faktora emisije materijala. Maksimumi zračenja pomjeraju se prema kraćimtalasnim dužinama kada temperatura raste i to se zove Wienov zakon pomjeranja, [10].

Takvo zračenje opisuje se Stefan – Boltzmanovim zakonom koji za cijelo područjetalasnih dužina glasi:

4

T M e (1)gdje je:

Me – specifično isijavanje crnog tijela (W/m2)σ – konstanta ( 5,67 • 10-8 Wm-2K -4)T – termodinamička temperatura (K)

Odnos između pojedinog materijala i idealnog crnog tijela određuje faktor emisijematerijala, koji je funkcija talasne dužine i temeprature. U grupu termičkih isijavanja spada isvjetlost sunca. Ljudsko oko se tokom evolucije prilagodilo spektru sunčevog zračenja, koje

prolazi kroz atmosferu u dovoljnoj količini. [4]

Sunčevo zračenje odgovara temperaturi crnog tijela od 5.800 K. Izvan atmosfere,specifična energija zračenja iznosi 1.374 W/m2, dok na morskoj površini energija je od 60%do 70% ove vrijednosti. U sunčevom zračenju nema UV i IR zračenja, jer atmosfera propuštasamo zračenje između 350 nm i 800 nm, slika 8. Dnevno svjetlo je mješavina direk tnog ireflektovanog zračenja, te zavisi od vremenskih uslova. [4]


8/56

7

Slika 4: Dijagram spektra sunčevog zračenja [4]

Luminiscentno zračenje je svjetlosno zračenje koje se ne zasniva na termičkom zračenju.Luminiscentno zračenje nastaje kada elektroni pr elaze iz jednog energetskog nivoa u drugienergetski nivo. Energija koja je potrebna za luminiscenciju moguće je dovesti iz različitihizvora kako je prikazano u tabeli 3.:

Tabela 3. Energija potrebna za luminiscenciju [4]

Primjer Energija Oznaka

Elektro luminiscencija Električna energija Pražnjenje u gasovima, pn-prelaz

Foto luminiscencija Elektromagnetno zračenje UV konverzija s luminiscentnim materijalima

Hemo i bio luminiscencija Energija i hemijske reakcije Gorenje, oksidacija, enzimske reakcije

Termo luminiscencija Toplotna energija Svjetlosni efekti u kristalima

Tribo luminiscencija Mehanička energija Svjetlosni efekti u kristalima

Radio luminiscencija Radioaktivnost Aurora Borealis


9/56

8

2 Izvori i vrste osvjetljenja

Izvore svjetlosti dijelimo prema načinu generisanja svjetlosti na: a. princip termičkog zračenja (sijalice sa užarenom niti)

b. princip luminiscencije (zračenja). [4]

Na slici 5 prikazana je podjela izvora svjetlosti.

Slika 5: Izvori svjetlosti [17]

Osnovne veličine koje karakterišu izvore svjetlosti su: svjetlosni fluks

intenzitet svjetlosti

reprodukcija boje

temperatura boje

svjetlosna iskoristivost

Pored osnovnih prate se još i sljedeće osobine: 1. Kompaktnost

2. Upotreba

3.

Ekonomičnost 4. Uticaj na okolinu

Na slici 6 prikazane su vrste sijalica koje se koriste za rasvjetu.


10/56

9

Slika 6: Vrste sijalica za opštu rasvjetu [4]

2.1 Neke od najinteresantnijih i najkorisnijih sijalica

2.1.1 Halogene sijalice

Halogene sijalice su takođe sijalice sa užarenom niti, s tim da je moguće užarenu nitzagrijati na puno većim temperaturama, čime se povećava svjetlosna iskoristivost. Koriste

princip termičkog zračenja, a dodatkom halogenida (brom, hlor, flor i jod) punjenju u potpunosti se sprječava crnjenje balona sijalice, i time se osigurava konstantan fluks i produžava dužinu trajanja. [4]

Glavna karakteristika halogenih sijalica je halogeni kružni proces, slika 7.

Slika 7. Halogeni kružni proces [5]


11/56

10

U ovom procesu wolfram koji isparava sa užarene niti se kreće prema staklu balona,gdje se spaja sa halogenidima pri temperaturi manjoj od 1.400 K. Pri temperaturi većoj od1.400 K ovaj spoj se razgrađuje, a atom wolframa se ponovo vraća na užarenu nit. U ovom

procesu temperatura užarene niti dostiže 3.000 K, a staklo i do 250°C. Zbog toga se koristi balon od kvarcnog stakla koji zadržava stetno UV zračenje.

Na slici 8 je prikazan izokandelin dijagram za halogenu sijalicu. Sa dijagram se vidi da

za ugao 0˚ jačina svjetlosti iznosi 21 cd/ 1 klm (1000 lm = 1 klm).

Slika 8: Izokandelin dijagram za 12V/50W halogenu sijalicu [9]

Halogene sijalice se dijele na: halogene sijalice za napon od 230 V i halogene sijalice za

napon od 12 V, što je prikazano na slici 9.

Prednosti halogenih sijalica u odnosu na standardne sijalice su:

veća svjetlosna iskoristivost (do 25lm/W) veća dužina trajanja (do 4.000 sati) optimalna kontrola svjetla

male dimenzije

konstantan svjetlosni fluks tokom dužine trajanja veća temperatura boje.


12/56

11

Slika 9: Osnovna podjela i vrste halogenih sijalica [20]

2.1.2 Fluokompaktne sijalice

Fluokompaktne sijalice su u stvari fluorescentne cijevi, i time se postižu manje ukupnedimenzije svjetlosti, a zadržavaju se sve karakteristike rada fluorescentnih cijevi. Pripadaju grupi sijalica sa pražnjenjem niskog pritiska, i rade na principu fotoluminiscencije. Pražnjenjese dešava pri pritisku od 1,07 Pa između elektroda u živinim parama i temperaturi od 40°C.

Kod većine sijalica sa pražnjenjem, mora biti spojena serijski naprava za ograničavanje strujekoja se naziva zavojnica. Ova predspojna naprava, ograničava pogonsku struju na vrijednostza koju je sijalica napravljena, te osigurava startni i pogonski napon. [4]

Fluokompaktne sijalice su razvijene kao zamjene za standardne sijalice snage od 25W

do 100W. Zahvaljujući konstantnom razvoju njihovo područje primjene se proširilo, te danas predstavljaju jedan od najpopularnijih izvora svjetlosti. Ove sijalice spajaju visoku

iskoristivost fluorescentnih cijevi i kompaktne dimenzije, a proizvode se u snagama od 3W do

57W. Postoje i izvedbe sa elektronskom zavojnicom i standardnim grlom, koji mogu

zamijeniti svaku sijalicu uz uštedu energije od 80%. Ta izvedba fluokompaktnih sijalica senaziva štedna sijalica, slika 10. [4]


13/56

12

Slika 10: Štedna sijalica [24]

2.1.3 Sijalica sa miješanim svjetlom

Sijalica sa miješanim svjetlom je takođe živina sijalica, u kojoj ulogu zavojnice imaužarena nit koja je dodana u seriju pogonskoj elektrodi (PE), kako je prikazano na slici 35.Kod ovih sijalica se postiže toplija temperatura boje (3.800 K) i poboljšan je faktor uzvrata

boje, kao i rezultat djelovanja užarene niti, dok se iskoristivost smanjuje na 20 lm/W do 30lm/W.

Sijalice sa miješanim svjetlom se proizvode u snagama od 160 W do 500 W, i koriste se

kao zamjena za velike sijalice sa užarenom niti gdje donose uštedu energije od 30%. Postupak paljenja traje oko 2min, i ove sijalice se kao i živine sve manje koriste. [4]

Slika 11: Šematski prikaz sijalice sa miješanim svjetlom [4]


14/56

13

Na slici 11 su korištene sljedeće oznake:- PE – pogonska elektroda- SE – startna elektroda- SR – startni otpor- Z – zavojnica

2.1.4 Natrijum sijalice

Kod natrijum sijalica pražnjenje se događa u natrijumovim parama uz dodatak ksenona zalakši start i povećanu iskoristivost, a smanjenje količine žive. Natrijum sijalice imaju

pogonski pritisak od 20kPa do 40kPa, najveću iskoristljivost do 150lm/W i temperaturu boje2000K. Uz ovakve osobine, natrijum sijalice predstavljaju najbolje rješenje za putnu rasvjetu.Dužina trajanja je do 32.000 sati uz veliku sigurnost. Postupak paljenja traje do 5min, a

ponovnog paljenja na toplo od 1min do 2min. Postoje dva tipa natrijum sijalica : sijalice

niskog pritiska i sijalice visokog pritiska. [4]

Natrijum sijalice niskog pritiska, prikazane na slici 12, su najefikasniji vještački izvorsvjetlosti, ali njihova žuta boja ograničava primjenu na spoljašnju uličnu rasvjetu, ili namjesto gdje ima velikih količina magle ili prašine kao što su dokovi, mostovi ili rudnici.

Slika 12: Natrijum sijalica niskog pritiska (pri punoj snazi daje žuto-narandžastu svjetlost)[24]


15/56

14

Natrijum sijalice visokog pritiska, prikazane na slici 13, imaju širi spektar svjetlosti odnatrijum sijalica niskog pritiska, ali i dalje imaju lošiji prikaz boja od drugih tipova sijalica.

Slika 1: Natrijum sijalica visokog pritiska (pri punoj snazi daje zlatno-bijelu svjetlost) [24]

2.2 Svjetiljke

Svjetiljka je uređaj koji služi za kontrolu, distribuciju, filtriranje i transformisanje svjetlakoje proizvode izvori svjetla. [4]

Svjetiljke se sastoje od:

jednog ili više izvora svjetlosti optičkih uređaja za distribuciju svjetla grla za pozicioniranje i priključak izvora svjetlosti za napajanje

predspojnih uređaja za pogon izvora svjetlosti mehaničkih elemenata za montažu i zaštitu

Svjetiljke su uređaji koji trebaju da omoguće: nošenje i pogon izvora svjetlosti postizanje željene raspodjele svjetlosnog fluksa smanjenje osvjetljenosti izvora svjetla

zaštita izvora svjetla i dodatne opreme (od vlage, prašine) održavanje radne temperature jednostavna montaža i održavanje

dovoljno visok stepen iskorištavanja prijatan estetski izgled i mogućnost uklapanja u arhitekturu okoline

Svjetiljke je moguće podijeliti prema: 1. vrsti izvora svjetlosti koji se koristi

2. prema raspodjeli svjetlosnog fluksa na:

direktne

poludirektne

difuzne

poluindirektne

indirektne


16/56

15

3. prema raspodjeli intenziteta svjetlosti na:

sa izuzetno uskom, simetričnom distribucijom sa uskom distribucijom

sa širokom distribucijom sa izuzetno širokom distribucijom

sa simetričnim kružnim tipom osvijetljenosti sa simetričnim kvadratnim tipom osvijetljenosti

4. prema simetriji raspodjele jačine svjetlosti na: rotacione simetrične osno simetrične asimetrične

5. prema stepenu zaštite na:

mehaničke električne

6. prema načinu montaže

7. prema području primjene na: ugradne “downlight“ nadgradne

“wall washer“ akcentne “spotlight“ linearne indirektne

šinske industrijske

reflektori

ulične

Na slici 14 su prikazane različite vrste svjetiljki koje su potrebne za uličnu rasvjetu.

Slika 14: Vrste svjetiljki za uličnu rasvjetu [25]


17/56

16

2.2.1 Elementi svjetiljke

Najvažniji elementi svjetiljke su elementi za optičku kontrolu svjetla a to su:reflektori, refraktori, difuzori i rasteri. [4]

Reflektor je element s visokim koeficijentom refleksije koji je oblikovan tako da naželjeni način usmjerava svjetlo izvora svjetlosti. Obično se prave od metala ili plastike, adijele se na divergentne i konvergentne.

Kod konvergentnih reflektora postoje: sferični – svjetlost usmjerava u fokus; eliptični – usmjerava svjetlost u drugi fokus; i parabolični – usmjerava svjetlost paralelno.

Refraktor je element koji za kontrolu koristi svojstvo da mijenja smjer pri prelasku

između dva materijala npr. vazduh-staklo ili vazduh- plastika. Uglavnom se koriste plastičnimaterijali koji dodatno usmjeravaju svjetlo, ili stvaraju utisak da sija veća površina svjetiljke.

Difuzor je element koji raspršuje svjetlo u više smjerova, i smanjuje luminenciju povećanjem površine iz koje svjetlo izlazi iz svjetiljke.

Raster je element koji smanjuje ili otklanja direktan pogled na izvore svjetlosti u

svjetiljci. Pored toga, oni dodatno usmjeravaju svjetlo.

Sistemi za kontrolu svjetla bitno utiču na svjetlosnu iskoristljivost svjetiljke, koja sedefiniše kao odnos između cjelokupnog svjetlosnog fluksa ugrađenih izvora svjetlosti isvjetlosnog fluksa koji izlazi iz svjetiljke. Kod standardnih svjetiljki iskoristljivost je oko 0.6,

dok kod visokokvalitetnih svjetiljki je oko 0.95. Proizvođači uglavnom daju podatke za pogonsku svjetlosnu iskoristivnost svjetiljke koja uzima u obzir specifičan položaj ili uticajtemperature okoline.

2.2.2 Karakteristike svjetiljke

Najvažnija informacija kod proračuna rasvjete predstavlja fotometrijska karakteristikasvjetiljke prikazana na slici 15. Ona je predstavljena izokandelinim dijagramom koji opisuje

raspodjelu intenziteta svjetlosti u cijelom prostoru. Da bi se ova karakteristika mogla koristiti

za različite izvore svjetlosti, ona je obično normirana za 1.000 lm.

Prostor oko svjetiljke se tretira kao više ravni. Za izražavanje fotometrijskihkarakteristika koristi se C sistem ravni, a ravan 0-180 je postavljena normalno na uzdužnu osusvjetiljke. Ako je karakteristika u ravni simetrična i za pozitivne i za negativne uglove

isijavanja, riječ je o simetričnoj krivoj, za razliku od asimetrične krive. [4]


18/56

17

Slika 15: Fotometrijska karakteristika [26]

Polarna karakteristika , prikazana na slici 16, takođe koristi C sistem ravni, i to za uglove0-180 i 90-270. Ukoliko svjetiljka ima rotaciono simetričnu karakteristiku, prikazuje se samo jedna ravan. Centar dijagrama je sredina svjetiljke.

Slika 2: Polarna karakteristika [26]

Osim ove dvije karakteristike koristi se i linearna karakteristika (najčešće kodreflektora). Kod linearne karakteristike uglovi isijavanja nanose se na x-osu i vrijednosti su

obično u cd/klm, slika 17.


19/56

18

Slika 17:3 Linearna karakteristika [26]

Na slici 18 su prikazane polarne karakteristike za fluorescentnu svjetiljku, asimetričnusvjetiljku, poluindirektnu svjetiljku, te linearna karakteristika za reflektor.

Fluorescentna svjetiljka Asimetrična svjetiljka

Poluindirektna svjetiljka Reflektor

Slika 18: Prikaz karakteristika kod različitih vrsta lampi [26]


20/56

19

3 Unutrašnja rasvjeta

Unutrašnji prostori se mogu podijeliti na: radne prostorije

komunikacijske prostore

prostorije za socijalne kontakte i relaksaciju.

Faktori kvaliteta unutrašnjeg osvjetljenja su: nivo osvjetljenosti

ravnomjerna osvjetljenost

raspodjela osvjetljenosti

ograničenje blještanja smjer pada svjetlosti i modelovanje

boja

ograničenje treperenja svjetlosti i stroboskopskog efekta

Nivo osvjetljenosti može biti: minimalni nivo osvjetljenosti u komunikacijskim prostorim(od 10 lx do 20 lx), minimalni nivo osvjetljenosti za radne prostorije (od 100 lx do 200 lx) i

optimalni nivo osvjetljenosti u radnim prostorijama (od 1000 lx do 2000 lx). Ravnomjerna

osvjetljenost je važan faktor zbog povećanje oštrine vida i smanjenje zamaranja oka.Osvjetljenost sv jetiljke opšte rasvjete je od 1000 cd/m2 do 10.000 cd/m2. [4]

Kod unutrašnje rasvjete upotrebljavaju se sljedeći sistemi osvjetljenja: opšte osvjetljenje (manje ili više ravnomjeran raspored svjetiljki po plafonu do

1000 lx) zonalno opšte osvjetljenje (industrijske prostorije) lokalno osvjetljenje (radne prostorije i u kombinaciji sa prethodna dva sistema)

U prostorijama gdje se trajno boravi minimalno osvjetljenje je 120lx. Odnos luminacije

između radne površine i okoline treba da bude manji od 3:1, a od udaljenosti predmeta 10:1.Stroboskopski efekat u pogonima sa rotirajućim dijelovima se smanjuje priključenjem na trifaze ili korištenjem dualnog spoja.

Kod projektovanja unutrašnje rasvjete koriste se sljedeće metode izračunavanja: metoda iskoristivosti

metoda tačke metoda izoluks dijagrama

metoda proračuna srednje osvjetljenosti površine metoda graničnih krivih osvjetljenosti

Kada se projektuju savremene zgrade, kao što su poslovne zgrade, banke i sl. , moguće je postići optimalna tehnička i ekonomska rješenja samo onda kada se kao cjelina rješavajuslijedeća područja:

tehnika osvjetljenja

tehnika klimatizacije

tehnika akustike stropni sistemi (plafoni)


21/56

20

3.1 Osnovni zahtjevi pri projektovanju rasvjete

Standardi propisuju prosječnu osvjetljenost, jednolikost, minimalni faktor reprodukcije

boje, ograničenje osvjetljenosti ili neki specifičan zahtjev. Standard DIN (Deutsches Institutfur Normung) je njemački institut za standarde, [28]. Ispravna rasvjeta omogućava vizuelnikomfor (ugodnost), i da se to ostvarilo treba da se zadovolje sljedeći zahtjevi:

odgovarajući nivo osvjetljenosti ravnomjerna osvjetljenost

jednaka luminacija

ograničenje luminacija (izaziva umor) zadovoljavajući kontrast (potrebno je razlikovati objekat i

njegovu pozadinu)

ispravno usmjeravanje rasvjete (osigurava 3D percepciju)

ugodna sjenovitost (kombinacija difuzne i direktne rasvjete)

odgovarajući faktor reprodukcije boje odgovarajuća temperatura boje svjetlosti atmosfera (moguće ju je stvoriti rasvjetom) efikasnost sistema rasvjete (manja potrošnja električne energija i

manji troškovi održavanja rasvjetnog sistema).

U tabeli 7. prikazani su nivoi osvijetljenosti koji odgovaraju određenoj primjeni.

Tabela 4. Nivoi osv jetljenosti za određene primjene [4]

Osvjetljenost [lx] Primjena 1000

otvoreni kancelarijski prostori

(prosječna refleksija) proizvodnja nakita

sastavljanje precizne električne opreme 750 otvoreni kancelarijski prostori (visoka

refleksija)

tehničko crtanje (na pločama) obrada metala

500 uredi za obradu podataka

sastavljanje malih motora

300

kancelarije sa stolovima isključivo pored prozora sobe za sastanke i konferencije

kontrolni i prodajni prostori

200 ostave

grubo sastavljanje

pomoćni prostori, hodnici metalne konstrukcije

100 skladišta svlačionice stepeništa liftovi


22/56

21

3.2 Udobnost svjetla

Udobnost svjetla se predstavlja Kruithof-ovom krivom, slika 19. Kruihof-ova kriva

pokazuje koje su vrijednosti osvjetljenosti udobne pri određenim temperaturama boje. Što jetemperatura boje veća to se traži veća osvjetljenost. [4]

Slika 19: Kruithof-ova kriva [23]

Temperaturom svjetla postavlja se atmosfera rasvjetnog sistema, tako se npr. za

intimniju atmosferu koriste toplije temperature boje koja odgovara manjim nivoima

osvjetljenosti. Posebna se pažnja posvećuje postizanju udobne rasvjete na radnom mjestu.Posebnu ulogu imaju elektronske predspojne naprave koje osiguravaju mirno svjetlo bez

treperenja i stroboskopskog efekta, te omogućuju dodatnu udobnost korištenja regulacijesvjetlosnog fluksa.

3.3 Vizuelna performansa

Radeći u enterijeru, uticaj svjetlosti pri radu je veoma važan. Performanse za pojedinu individuu, za konkretan posao, se prevode u funkciju

mogućnosti te individue da odradi zadatak(potencijal odrađivanja), s jedne strane. S drugestrane, pristup te individue prema odrađivanju zadatka(pristup odrađivanju) je takođe bitan.

Pristup tokom odrađivanja određuje, donekle, koliko efikasan je potencijal odrađivanja.Sadrži faktore kao što su motivacija, predanost i koncentracija.


23/56

22

Osvjetljenje, kao i drugi faktori mogu uticati na potencijal odrađivanja, ali uticaj na pravoodrađivajne takođe zavisi od pristupa odrađivanju.

Vizuelna performansa je termin koji se koristi da bi se opisala brzina rada oka i

preciznosti sa kojom se zadatak izvodi. Vidljivost zadatka se generalno određuje vidljivošćuelementa koji je najteži za detekciju ili prepoznavanje da bi se počelo raditi. Ovaj detalj je

poznat kao kritičan detalj. Vidljivost kritičnog detalja je funkcija stepena težine da bi garazlikovali od podloge na kojoj je viđen, od ostalih detalja koje se nalaze u neposrednoj blizini.[13]

3.4 Osvjetljenje

Da bi se postigla dobra vidljivost na poslu, najvažniji faktor je povezan sa osvjetljenjemzadatka i okoline. Generalni uticaj osv jetljenja na vidljivost je zbog rezultirajuće adaptacije,

proces kojim se osobije vizuelnog sistema modifikuju zavisto od osvjetljenja vidljivog polja.

Za datu distribuciju osvjetljenja u vidljivom polju, adaptacija procesa dostiže konačni oblik poznat kao adaptacija osvjetljenju.[13]

Osobine vizuelnog sistema na koje utiče adaptacija na osvjetljenje su slijedeće: - Vizuelna oštrina, što je kapacitet sistema da razlikuje detalje ili objekte koji su veoma

blizu.

- Osjetljivost na kontrast, što je kapacitet sistema da određuje male razlike relativneosvjetljenosti

- Efikasnost motornih funkcija oka za smještaj, konvergenciju, širenje i skupljanjezjenice, itd.

3.5 Blještanje

To je fenomen koji stvara ometnju ili smanjuje kapacitet da se vidi razlika izmeđuo bjekata, ili oboje u isto vrijeme. Ovo može biti zbog neadekvatne raspodjele svjetla ili

prevelikog kontrasta u prostoru i vremenu. Ovaj fenomen utiče na retinu oka: enerfetskafotohemijska reakcija se stvara koja zbog koje se izgubi osjetilo u oku na određeni periodvremena, nakon čega se vrati u normalu.

Efekti koje stvara blještanje se mogu klasificirati kao psihološki(utiče na vizuelne performanse i stvara nelagodu) i fiziološki(izaziva umor). Može se pojaviti u različitim

oblicima: direktno blještanje, poput onih od izvora svjetlosti(lapme, rasvjetna tijela i prozori),koji se nalaze unutar vidnog polja. Reflektovano blještanje, posebno od površina sa velikimstepenom refleksije, zrcalne površine poput uglađenog metala.

Izvori svjetlosti generalno utiču na povećanje blještanja invaliditeta koji je proporcionalan svjelosti koja dolazi od izvora svjetlosti na zjenicu oka, kao i na faktor koji

zavisi od ugla θ. Takav ugao je formiran of prave linije „R“ koja se sastaje u oku sa fokusom„F“ i horizontalnom ravninom „H“ koja prolazi kroz oko u radnom položaju. Na slici 20različiti bljesci su stvarani zavisno od funkcije ugla. Minimalna vrijednost od 30° je uzeta kao

prihvatljiva.[13]


24/56

23

Vrijednosti ugla

Slika 20: Blještanje u zavisnosti od ugla θ[13]

Površine koje nisu potpuno mat povećavaju više ili manje oštrinu slike svojih izvorasvjetlosti zbog reflekije svjetlosti. Iako njihova svjetlina nije prevelika, takve slike su skoro

uvijek nelagodne kada se nađu u vidnom polju, a posebno kada su u centralnom području.Prema ovim linijama, sve nepotrebne uglađene površine će biti izbjegavane koliko god je tomoguće(staklo preko stola, npr.). U slučaju da su korištene poluglađene površine(table za

pisanje), izvori svjetlosti će imati najmanju moguću svjetlinu i njihova pozicija će bitiizračunata imajući u vidu refleksije koje mogu nastati(filteri, mreže, difuzeri, itd.).

Slika 21: Površine koje reflektuju svjetlo[13]


25/56

24

3.6 Kontrola blještanja

Direktno blještanje je moguće kontrolisati izborom odgovarajućih svjetiljki. Kontrola je uspješna ako luminacija za uglove gledanja između 45° i 85° ne prelazi vrijednosti ukrivima ograničenja blještanja tzv. Sollner krive, slika 22. [4]

Slika 22:4 Sollnerova kriva [27]

Krive blještanja dostupne su proizvođaču svjetiljki, pri čemu ograničenja zavise od nivoaosvjetljenosti, položaja svjetiljke i posmatrača. Blještanje je kontrolisano ako se kriva zasvjetiljke nalazi lijevo od graničnih blještanja. Granična blještanja su prikazana na slici 22.isprekidanim linijama. Ova metoda nije dobra, jer uzima blještanje samo jedne svjetiljke a necijelog sistema. Zbog toga je razvijena metoda UGR (Unified Glare Rating – Procjena

blještanja) koja uzima u obzir i uticaj svih svjetiljki i svjetlost pozadine. [4]

Procjena blještanja se računa prema sljedećoj formuli:

2

225,0log8

p

L

LUGR

b

(2)

gdje su:

L b – svjetlost pozadineL – svjetlost u smjeru posmatrača ω – prostorni ugao posmatrača

p – Guth-ov indeks

Na slici 23 je prikazan primjer pomoću kojeg se može izračunati procjena blještanja(UGR).


26/56

25

Slika 23: Primjer za UGR metodu [29]

Na slici 24 je prikazano ograničenje blještanja za rad sa kompjuterom. Kada čovjek sjediza kompjuterom i npr. svjetlost pada pod uglom od 65˚, a monitor je naget pod uglom od 15˚dozvoljena luminacija mora biti manja ili jednaka od 1000 cd/m2.

Slika 24:5 Ograničenje blještanja za rad sa kompjuterom [29]


27/56

26

3.7 Svjetlotehnički proračun

U projektovanju unutrašnje rasvjete najvažniji je proračun nivoa osvjetljenosti. Vodećiračuna o svim uslovim za dizajniranje rasvjetnog sistema, pred projektanta se stavlja problemkoliko lampi i sa ko jim izvorima svjetlosti će se koristiti da postigne određeni nivoosvjetljenosti. [4]

Postoje tri metode za proračun osvjetljenosti: 1. metoda iskoristivosti (lumen metoda)

2. proračun osvjetljenosti u tački (metoda tačke)

3. metoda izoluks krivih

Metoda iskoristivnosti je najjednostavnija i dovoljno precizna metoda za proračun jednostavnih unutrašnjih prostora. Pomoću ove metode izračunava se prosječna osvjetljenost prostora i potreban broj svjetiljki.

Metoda kreće od jednostavne pretpostavke da je prosječna osvjetljenost radne ploče:

ba E

(3)

gdje su:

Φ – ukupan svjetlosni fluks na radnoj ploči a, b – dimenzije prostora.

Pri tome se koristi faktor iskoristivosti prostora ηR , koji predstavlja odnos izmeđusvjetlosnog fluksa svjetiljke i svjetlosnog fluksa koji pada na radnu ploču, predstavljen kaofunkcija:

,k f R (4)

gdje su:

k – faktor prostora i iznosi: bah

bak

h – udaljenost radne ploče od plafona

Osvjetljenost na kraju iznosi:

ba

f nn E Rl iS

(5)

gdje su:

nS – broj svjetiljkini – broj izvora svjetla u svjetiljkiΦ – ukupan svjetlosni fluksηl – pogonska iskoristljivost svjetiljkeηR – faktor iskoristivosti prostoraf - faktor održavanja a, b – dimenzije prostora


28/56

27

Svjetlotehnički proračun rasvjete se ponekad treba uraditi a da se ne zna tip svjetiljkekoji će se upotrijebiti. Tada se za proračun rasvjete koriste posebne tabele iz koji se očitavaopšti stepen iskorištenja η p za odabranu vrstu unutrašnje rasvjete, a koeficijenti zaprljanosti istarenja se uzimaju iskustveno. [19]

U tabeli 5 su prikazane približne opšte vrijednosti stepena iskorištenja rasvjete.

Tabela 5. Približne opšte vrijednosti stepena iskorištenja rasvjete [19]

Vrsta prostorija Vrsta rasvjete Indeks

prostorije

Prostorni stepen iskorištenja ηp

Plafon svijetao 0,7

Zidovi polusvijetli 0,3

Plafon polusvijetao 0,5

Zidovi tamni 0,1

Visoke radioničke iskladišne prostorijegdje je potrebna dobra

rasvjeta za rad (oštresjene, plafon

neosvijetljen)

Direktna:

jako usmjerena

0% na plafon

100% na pod

0,6

1

1,5

23

5

0,35

0,52

0,60

0,650,69

0,73

0,33

0,49

0,56

0,620,66

0,71 Niže radioničke iskladišne prostorije,trgovine, kancelarije,

stambene prostorije

(mekše sjene)

Pretežnodirektna

40% na plafon

60% na pod

0,6

1

1,5

2

3

5

0,21

0,34

0,43

0,49

0,56

0,61

0,19

0,32

0,40

0,46

0,53

0,58 Kancelarije, škole,stambene prostorije

Pretežno poluindirektna

60% na plafon40% na pod

0,6

1

1,52

35

0,15

0,26

0,330,37

0,440,48

0,13

0,23

0,280,32

0,390,42

Stambene prostorije,

svečane prostorije(sjena nema,

nepodešene za rad)

Indirektna

rasvjeta

100% na plafon

0% na pod

0,6

1

1,5

2

3

0,11

0,15

0,21

0,29

0,36

0,06

0,10

0,16

0,21

0,26


29/56

28

4 Vanjska rasvjeta

Pri projektiranju rasvjete površina za motorni i pješački promet, koje uključuju ceste,ulice, trgove, parkove i slično, veliku nam pomoć daju standardi i pr eporuke od organizacijakoje se bave tim područjem. Na globalnoj razini za ovu vr stu rasvjete posebno mjerodavnaorganizacija Međunarodne komisije za rasvjetljenje (CIE - Commision Internationale del’Eclaraige). Hrvatsko društvo za rasvjetu (HDR) član je CIE grupacije te sudjeluje u

preporukama temeljenih na standardima CIE organizacije. Mjerodavna pravila o minimalnim

svjetlotehničkim uvjetima dana su u normi HRN EN 13 201. U Sloveniji su mjerodavne preporuke Slovenskog društva za rasvjetu koji se temelje na standardima organizacije CIE. Organizacija CIE je 2010. godine izdala izmijenjeno tehničko izvješće o rasvjeti površ ina zamotorni i pješački promet ( Lighting of roads for motor and pedestrian traffic). Izvješće

prometne površine se dijeli na tri razreda, i to:- M - prostori koji su prvenstveno namijenjeni za motorni promet

- C - površine na kojima se susreću različite vrste korisnika ili se susreću različiti

prometni tokovi- P - površine koje su prvenstveno namijenjeni pješacima i sporom prometu

Neke države (kao npr. Hrvatska i Slovenija) imaju, osim standarda i preporuka, posebnezakone i propise s područja ograničavanja svjetlosnog zagađenja. U Hrvatskoj je donesenzakon o zaštiti od svjetlosnog onečišćenja sa dva podzakonska akta U Sloveniji je donesenauredba o graničnim vrijednostima svjetlosnog zagađenja.[16]

4.1 Svjetiljke za uličnu rasvjetu

Svjetiljke za uličnu rasvjetu su namijenjene rasvjetljavanju prometnih površina. Običnosu pričvršćene na relativno visoke rasvjetne stupove koji se nalaze uz prometne površine iraspoređeni su u pravilnim razmacima, a ponekad mogu biti pričvršćene i na fasade zgrada uzcestu te na čelične kabele koji su rastegnuti preko k olnika.

Raspodjela rasvjetljenja uličnih svjetiljki je zbog navedenih razloga asimetrična, anamijenjena je rasvjeti čim veće dionice ceste, kako bi se dobila što je više mogućeravnomjerno rasvijetljena prometna površina. Neke svjetiljke se također mogu prilagodititočnom položaju izvora svjetlosti ili reflektora unutar svjetiljke, čime se može dodatnooptimizirati raspodjela svjetlosnog toka. Sve svjetiljke za uličnu rasvjetu naravno moraju biti

zaštićene od vremenskih utjecaja. Svjetlosni izvori koji su

danas najčešće koriste usvjetiljkama za uličnu rasvjetu su visokotlačna natrijeva sijalica, metal halogena sijalica isvjetleće (LED) diode. Visokotlačna živina sijalica se često može pronaći u starijiminstalacijama, ali se u obnovljenim ili izmijenjenim instalacijama više ne koristi.

Na donjim slikama prikazana su tri primjera suvremenih svjetiljki za uličnu rasvjetu(Slika 25, Slika 26 i Slika 27). Bitna optička svojstva svjetiljki se mogu vidjeti iz priloženih

polarnih dijagrama, na kojima se vidi široka raspodjela svjetlosti koja ima oblik koji sličileptiru. Bitna značajka takve raspodjele je da je intenzitet svjetlosnog toka manji u smjeruokomito prema dolje, nego svjetlina u smjeru 40° lijevo i desno od vertikale. Takva raspodjela

omogućuje da je, unatoč fotometričnom zakonu udaljenosti, površina neposredno ispodsvjetiljke osvijetljena isto kao i površina koja se nalazi malo dalje od svjetiljke. Time se

povećava jednolika rasvjetljenost cestovne ili druge rasvjetljene površine. [16]


30/56

29

Slika 25: Svjetiljka SQ proizvođača Siteco s odgovarajućim polarnim dijagramom[16]

Slika 26: Svjetiljka Civic proizvođača Thorn s odgovarajućim polarnim dijagramom itablicom vrijednosti[16]

Slika 27: Svjetiljka Manta proizvođača Philips s odgovarajućim polarnim dijagramom[16]


31/56

30

4.2 Dekorativno osvjetljenje eksterijera

Pod pojmom dekorativnog osvjetljenja podrazumijeva se vještačko osv jetljenje zgrada,

spomenika, skulptura, mostova, javnog zelenila i vodenih objekata. Cilj ovakvog osvjetljenja je da se istaknu reprezentativni dijelovi objekata od arhitektonskog, istorijskog, turističkog ili trgovinskog značaja.[18]

4.2.1 Dekorativno osvjetljenje zgrada

Osnovne radnje koje je neophodno sprovesti pri projektovanju dekorativnog osvjetljenja

fasada građevinskih objekara su: • definisanje željenih efekata dekorativnog osv jetljenja• definisanje pozicija reflektora

• definisanje nivoa sjajnosti (osvijetljenosti) pojedinih fasada objekata• definisanje željene spektralne raspod jele, odnosno tipa izvora svjetlosti• izbor snaga izvora sv jetlosti i raspodjela svjetlosnog inteziteta, odnosno tip reflektora• izračunavanje broja reflektora i • postavljanje reflektora tako da se izb jegnu blještanje i nepotrebno svjetlosno zagađenjeokoline (light pollution).

Osnovni zadatak dekorativnog osvjetljenja neke građevine je postizanje pogodnih nivoaosvjetljenosti i takve raspodjele svjetlosti i senki koja će omogućiti uočavanje reljefa i

plastičnosti objekta. U tabeli dati su preporučeni nivoi osv jetljenosti fasade od različitihgrađevinskih materijala. [18]

Tabela 6. Preporučeni nivoi osvjetljenosti fasade[18]


32/56

31

Kod dekorativnog osvjetljenja zgrada značajni su slijedeći parametri: • sm jer i udaljenost posmatranja,• okolina i pozadina zgrade, • oblik zgrade,

• fasada i krov zgrade, • ograničenje odraza, • ograničenje blještanja, i • izgled reflektorskog uređaja po danu.

4.2.2 Smjer i udaljenost posmatranja

Za svaku zgradu postoji veći broj tačaka iz kojih se oblik i veličina zgrade moguadekvatno sagledati. Među njima se obično može izdvojiti ona iz koje je vizuelni utisak ozgradi najbolji. Smjer posmatrenja koji izlazi iz te tačke naziva se „glavni sm jer posmatranja“.

Postoje i zgrade koje je moguće ravnopravno posmatrati s nekoliko mesta. U takvimslučajevima se definiše nekoliko karakterističnih sm jerova posmatranja.

Tek poslije određivanja glavnog, odnosno karakterističnih sm jerova posmatranja, moguće je definisati smjer, odnosno smjerove osvjetljavanja zgrade. Udaljenost posmatranja je takođeveoma važan faktor. To je parametar koji bitno utiče na stepen raspoznavanja detalja naosvjetljenom objektu. Sa povećanjem udaljenosti posmatranja gube se detalji objekta, i on seviše doživljava kao jedinstvena cjelina. Udaljenost posmatranja može da utiče i na nivoosvjetljenosti fasada objekta (veće udaljenosti posmatranja zahtevaju veće nivoe osvjetljenostina fasadama objekta). [18]

Slika 28: Primjer dekorativnog osvjetljenja fasade[18]


33/56

32

4.2.3 Okolina i pozadina zgrade

Da bi zgrada mogla dobro da se sagleda, neophodno je postići kontrast, odnosno razlikuizmeđu njene sjajnosti i sjajnosti okoline i pozadine. Sjajnost okoline i pozadine zgrade predstavljaju parametar koji značajno utiče na snagu reflektorskog uređaja za osvjetljenje.

Kada su okolina i pozadina zgrade tamne, fasadi zgrade je potrebno malo svjetlosti da bi

postala svijetlija od neposrednog okruženja i na taj način privukla pažnju posmatrača. Ukolikose u neposrednoj blizini zgrade nalaze i objekti sa osvjetljenim prozorima, zgradu treba

mnogo više osvijetliti da bi se mogla vidljivo razlikovati od svoje okoline.Ako je pored neposredne okoline zgrade i njena pozadina svijetla, zgradu treba još jače

osvijetliti, jer je samo tako moguće postići željeni kontrast između zgrade, njene okoline i pozadine.

Efekat reflektorskog osvjetljenja se može povećati ako se uključe i dekorativni elementi

koji leže između posmatrača i osvijetljenog objekta. U te elemente spadaju krošnje drveća,grmovi, ograde itd. Efekat dekorativnog osvjetljenja je moguće dodatno povećati ukoliko

postoji vodena površina jezera, ribnjaka ili kanala koja se nalazi u neposrednoj okolini zgrade. [18]

Slika 29: Primjer svjetljenja okoline i pozdaine zgrade[18]

4.2.4 Oblik zgrade

Smijer osvjetljenja zgrade ne zavisi samo od glavnog smijera posmatranja, nego i od

oblika zgrade (njenog horizontalnog presjeka), pa tako najveći broj objekata predstavlja

kombinaciju figura u obliku kvadrata, pravougaonika i kruga.


34/56

33

Ako zgrada ima horizontalni presjek u obliku kvadrata, pravilo je da treba postaviti dva

reflektora, ali tako da ne leže na dijagonali horizontalnog preseka, već da budu pomereni uodnosu na nju. Na ovaj način se u odnosu na glavni smijer posmatranja postižezadovoljavajuća razlika sjajnosti dvije susjedne strane fasade.

Isti princip važi i za zgrade pravougaonog horizontalnog presjeka – potrebna su dva

reflektora, pri čemu se pravac koji određuju ne poklapa ni sa jednom dijagonalom pravougaonika. [18]

Slika 30: Osvjetljavanje objekta pravougaonog presjeka[18]

Kod objekata kružnog horizontalnog pres jeka, prečnik kruga i udaljnost posmatranjaodređuju potreban broj reflektora, odnosno smijerove osvjetljavanja objekta. Kada se objekat

posmatra sa veće udaljenosti i manjeg je prečnika, njegovo osv jetljenje se može izvesti pomoću dva uskosnopna reflektora, postavljena na većem rastojanju od objekta. Ako se radi o

objektu velikog prečnika, preporučuje se da se on osvijetli pomoću tri srednjesnopnareflektora, postavljena blizu fasade objekta (preporučeni raspored). Dok položaji reflektora zavise od horizontalnog pres jeka objekta i smijera posmatranja,

tip reflektora, odnosno širina njegovog snopa u velikoj ravni, uglavnom zavise od visineobjekta. Tako je za osvjetljenje niskih zgrada (1 ili 2 sprata) najbolje koristiti reflektore sa

širokim snopom svijetlosti. Za visoke zgrade (više od 5 spratova) koriste se već i brojreflektora, od kojih su neki sa uskim, a neki sa srednje širokim snopom. Pri tome suuskosnopni reflektori namijenjeni za osvjetljenje gornjih, a reflektori sa širokim snopom zaosvjetljenje donjih dijelova fasade. Što se tiče širine snopa reflektora u horizontalnoj ravni, onzavisi od širine zgrade i zahtijevanog nivoa osvjetljenosti (od čega zavisi potreban brojreflektora). [18]

Slika 31: Način osvjetljavanje objekta kružnog presjeka[18]


35/56

34

Slika 32: A- Osvjetljavanje niskih zgrada reflektorima sa širokim snopom osvjetljenja B- Osvjetljavanje viših zgrada gdje se koristi veći broj reflektora sa uskim i srednje širokim

snopom[18]

Slika 33: Način osvjetljavanja objekta kružnog presjeka[18]

4.2.5 Fasada i krov zgrade

Postoje neraščlanjene fasade i one koje su horizontalno i /ili vertikalno raščlanjene. Neraščlanjene fasade su prilično nezahvalne za osv jetljenje, jer su bez isturenih elemenata.Utisak sjenovitosti je moguće postići samo onda kada su reflektori na malom rastojanju odfasade. Njih treba tako rasporediti i usmjeriti da se vještački dobije neravnome jrna raspodjelas jajnosti na površini fasade.Na ovaj način se postiže „plastičnost“ fasade.

Horizontalno raščlanjenje fasade nije pogodno osv jetljavati iz blizine, jer tada nastajutamne trake sjenki iznad isturenih horizontalnih elemenata fasade, pa se posmatraču čini da jezgrada sastavljena iz više dijelova koji lebde u vazduhu. Ovakve horizontalne pruge sjenki semogu smanjiti ako se reflektori smjeste na većoj udaljenosti od fasade. Ukoliko to nijemoguće izvesti, onda treba predvidjeti dodatno osvjetljenje. Ono se izvodi pomoću reflektorasa izvorima svjetlosti manjih snaga koji se postavljaju na isturene delove fasade. [18]


36/56

35

Slika 34: Jedan od načina osvjetljenja fasade zgrade[18]

Horizontalno raščlanjene fasade mogu da sadrže i uvučene elemente (balkone, galerije saogradom i sl.). Ako su reflektori smješteni na maloj udaljenosti od fasade, uvučeni elementiće ležati u s jenci, i u ovom slučaju treba predvid jeti dodatno osvjetljenje, koje će se izvesti

pomoću reflektora sm ještenih unutar uvučenih elemenata.Vertikalno raščlanjene fasade se osv jetljavaju tako što se ose reflektora usmjere koso u

odnosu na zidove fasade (srednjesnopni reflektori). Pošto se na ovaj način po pravilu dobijaju jake sjenke, njih je potrebno ublažiti dodatnim osv jetljenjem fasade s druge strane.

Starije zgrade ponekad posjeduju i stubove, čije adekvatno osv jetljenje može značajno da poveća atraktivnost objekta kao arhitektonski vr ijedne cjeline. Postoje dva načina zaatraktivno predstavljanje stubova u noćnim satima. Prvi je da se osvjetli pozadina, odnosno da

se stubovi pojave kao tamne siluete na svijetloj pozadini. Drugi je da se svaki stub osvijetli ponaosob, upotrebom uskosnopnih reflektora. Osvjetljavanje većeg broja stubova sa jednogmjesta je neprihvatljivo jer se dobijaju neprirodne sjenke na pozadini.

Prilikom dekorativnog osvjetljenja fasada, posebnu pažnju treba posvetiti osv jetljenju prozora. Prozori osvjetljeni spolja, zbog veoma niskog faktora refleksije (ispod 0.1) izgledaju

dosta tamnije od ostalih dijelova fasade. Preporučuju se sledeće alternative: • prozori se osv jetljavaju iznutra, pri čemu se prim jenjuju izvori svjetlosti malih snaga(sakriveni od pogleda spolja), koji se po boji svjetlosti često razlikuju od izvora kojispolja osvjetljavaju fasadu,

• reflektori se postavljaju na simsove prozora, tako da prvenstveno osvjetljavaju prozorske okvire,

• reflektori su unutar objekta, uz same zidove, i osv jetljavaju zavjese (ukoliko postoje),• reflektori su između duplih prozorskih okana, sakriveni od pogleda spolja, i • koriste se izvori u obliku optičkih vlakana, koji uokviruju prozore.

Osvjetljavanje dugačkih i visokih odbrambenih zidova i utvrđenja u starim istorijskimgradovima veoma često predstavlja pravi izazov za dizajnere dekora tivnog osvjetljnja.Kreativnost dizajnera ovdje igra odlučujuću ulogu ali postoje i neka opšte prihvaćena pravila, na primer, nema ni estetskih ni finansijskih opravdanja za uniformno osvjetljavanje zidina. U

slučaju da su zidovi podignuti na stijenama, ili kada su njihova podnožja dostupna posjetiocima, reflektori moraju da se instaliraju blizu zidova. U takvim slučajevima serješenje traži ili u upotrebi asimetričnih reflektora koji intenzivnije osv jetljavaju više dijelove

zida, ili u upotrebi parova reflektora, od kojih bi jedan, užeg snopa, osvjetljavao više dijelovezida, a drugi, srednjeg ili šireg snopa, niže dijelove zida.


37/56

36

Svjetlosni akcenat se stavlja na značajne elemente zidina – kule, osmatračnice, kapije. Svaki od ovih elemenata se osvjetljava ponaosob, vodeći računa o n jihovom uklapanju u

jedinstvenu skladnu cjelinu.

Krovovi su integrisani dijelovi zgrada koji doprinose arhitektonskoj ravnoteži njihovihstruktura, pa ih je zbog toga potrebno osvijetliti. Posebno je važno osvijetliti kose krovove.

Ako se fasada zgrade osvjetljava iz neposredne blizine, istim reflektorima je nemogućeosvijetliti i krov. Zbog toga se reflektori za osvjetljenje krova postavljaju ili na okolne zgrade,ili na posebno postavnjene stubove, ili na elemente samog krova. Ako se reflektori postavljaju

na sam krov, treba ih učiniti što manje uočljivim u toku dana, jer mogu da naruše estetskusliku objekta. Poželjne lokacije za njihovo postavljanje i skrivanje su oluci, dimnjaci, prozorina kosim krovovima, itd.

Ukoliko prostorne mogućnosti to dopuštaju, efikasno rešenje osv jetljenja krova se postiže postavljanjem uskosnopnih reflektora na rastojanju koje je najmanje dva puta veće od visineobjekta.

Kako se krovovi po pravilu izrađuju od materijala koji su tamniji od površinskih slojevafasade, tokom dana su njhove sjajnosti manje od sjajnosti ostatlih dijelova zgrade. Zato se

preporučuje da i u noćnim satima nivo sjajnosti krova bude manji od nivoa sjajnosti fasade.[18]

Slika 35: Primjer osvjetljenja fasade zgrade[18]


38/56

37

4.2.6 Ograničenje odraza

Na fasadama zgrada skoro uvijek postoje elementi koji djeluju kao ogledala (npr. prozori

ili površine od reflektujućih materijala). Ako su reflektori sm ješteni iznad očiju posmatrača,takvi elementi mogu uzrokovati pojavu smetajućih odraza, slika 36 (a). Verovatnoća da dođe

do pojave smetajućih odraza se značajno smanjuje ako su reflektori smješteni ispod nivoaočiju posmatrača, slika 36 (b).

Ukoliko se na fasadi nalaze elementi koji usmjereno reflektuju svjetlost, prilikom izbora

lokacije i visine postavljanja reflektora posebnu pažnju treba posvetiti eliminaciji smetajućihodraza. [18]

Slika 36: Smetajući odraz u odnosu na položaj reflektora[18]

4.2.7 Ograničenje blještanja

Ogranjčenje blještanja je jedan od najvažnijih faktora kvaliteta dekorativnog osvjetljenja.Ma kako izgledalo atraktivno, objekat se ne može smatrati dobro osvjetljenim ukoliko su

prolaznici (vozači i p ješaci) izloženi blještanju. Ono se može eliminisati (ograničiti) pravilnimizborom tipa, odnosno širine snopa reflektora, upotrebom štitnika, pravilnim izborom lokacijei pravilnim usmjeravanjem reflektora. [18]

4.2.8 Izgled raflektorskog uređaja po danu

Najbolje rješenje je da se elementi reflektorskog uređaja ne vide u dnevnim satim, što se postiže njihovim pravilnim lociranjem. Ukoliko to nije moguće, potrebno je izabrati reflektorekoji se i po izgledu i po boji uklapaju u arhitekturu okoline. Moderniji pristupi dekorativnom

osvjetljenju zgrada su ublažili ranije strogo pravilo da reflektori postavljeni na fasadi objektane smiju da budu vidljivi po danu. Reflektori adekvatnog oblika i boje, sve su češća pojava nasimsovima prozora ili ispustima fasade, pa čak i na konzolama instaliranim na fasadi. Uvijektreba izbjegavati grupisaje reflektora na jednom mestu, jer reflektorske baterije po danu

djeluju veoma upadljivo. [18]


39/56

38

4.2.9 Dekorativno osvetljenje spomenika, skulptura i statua

Tehnike osvjetljenja spomenika, skulptura i statua na nekoliko iskustvom stečenih pravila. Jedno od osnovnih je da ovakav objekat treba osvijetliti potpuno, ali ne i

ravnomjerno. Da bi se dočarali reljef i plastičnost objekta, neophodni su ne samo različitinivoi osvjetljenosti, nego i sjenke. Razlikujemo slijedeće slučajeve:

• osnova objekta je u nivou tla. Reflektori se postavljaju ispod nivoa zemlje, što umanjujeopasnost od blještanja. Ukoliko postoje prirodni zakloni, reflektori se mogu postaviti iiznad nivoa zemlje;

• objekat je na postolju. Da bi se smanjila sjajnost postolja i da ono ne bi pravilo većesjenke u podnožju objekta, dobro je da reflektori budu postavljeni na većoj udaljenosti odobjekta (obično su to uskosnopni, rotaciono – simetrični reflektori, usmjereni pod malimuglovima u odnosnu na horizontalu). Ukoliko to nije moguće (npr. kada prolaznici moguda priđu objektu), reflektori se obično postavljaju na stubove, fasade okolnih zgrada ili nasamo postolje, pri čemu posebnu pažnju treba posvetiti ograničenju blještanja. Za dekorativno osvjetljenje spomenika, skulptura i statua treba da postoje najmanje dva

smijera osvjetljenja k oji međusobno obrazuju ugao od 45° do 90°. Jedan od tih smijerova jeglavni smijer, koji se po pravilu poklapa sa glavnim smijerom posmatranja i ističe karakterskulpture i pravi potrebne sjenke. Svjetlost iz drugog smijera je manjeg inteziteta i namenjena

je ublažavanju s jenki. Pored ova dva neophodna smijera svjetlosti, može se upotrebiti i taz, protivsvjetlost, koja služi za odvajanje objekta od pozadine. Protivsv jetlost treba da dolazi izsuprotnog pravca u odnosu na glavni smijer osvjetljanja. [18]

Slika 37: Postavljanje reflektora na većoj udaljenosti od objekta[18]


40/56

39

Slika 38: Postavljanje reflektora na postolje i okolne stubove objekta[18]

Slika 39: Primjer osvjetljenja statue na postolju[18]


41/56

40

5 Racionalna upotreba energije

Do 40% električne energije u nestambenim objektima koristi se za rasvjetu. U Europirasvjeta čini 14% ukupne potrošnje električne energije. Potencijal uštede električne energije jeizmeđu 15-30%. uz postizanje 15 puta duljeg životnog vijeka. Do 2016.g. zamjenom žaruljasa žarnom niti moguće su uštede do 40 TWh u Europi (~ 11 mil. kućanstava) i smanjenjeemisije CO2 za 15 mil. tona godišnje. [20]

Tabela 7. Uporeda sijalica sa žarnom niti i kompaktnih fluorescentnih sijalica[20]


42/56

41

Tabela 8. Životni vijek i učinkovitost konverzije različitih sijalica[20]

Slika 40: Potencijalna ušteda električne energije sa novim sistemima rasvjete[20]


43/56

42

5.1 Primjena LED rasvjetne tehnologije s ciljem povećanja

kvaliteta rasvjete i smanjenja potrošnje energije

Tehnologija rasvjete i osvjetljenja zasnovana na diodama za emitovanje svjetlosti (Light

Emitting Diode - LED) predstavlja revolucionarni korak u toj oblasti. Potreba za smanjenjem potrošnje električne energije i cijene proizvoda, ali i povećanja kvaliteta rasvjete, dovela je dorazmatranja i razvoja tehnologije zasnovane na primjeni LED dioda u rasvjeti. LED diode se

nameću kao efikasno i efektivno sredstvo izvora kvalitetne svjetlosti za različite oblasti primjene. Osnovne osobine, kao sto su dug vijek trajanja, niska cijena i visoka efikasnost,

omogućavaju primjenu LED tehnologije osvjetljenja u raznim primjenama. Takve primjeneLED elemenata obuhvataju na primjer komunikacione i informacione panele, uličnu rasvjetu, automatizaciju u industriji, vozilima i druge značajne primjene u kojima je izvor svjetlostineophodan i nezamjenljiv.

Zahvaljujući navedenim osobinama, LED tehnologija se ne koristi više samo zasvjetlosnu indikaciju, već sve više u rasvjeti, gdje pruža mogućnost poboljšanja kvalitetarasvjete i smanjenja potrošnje energije za rasvjetu. Naprednim tehnologijama pakovanja,

poboljšanim izlaznim intenzitetom svjetlosti i savršenim bojama, moguće je ostvaritikvalitetna osvjetljenja, komunikacione i informacione vizuelne efekte i druge slične zahtjeve.U cilju postizanja tih mogućnosti, LED rasvjetna tehnologija se implementira najčešćekorišćenjem mikroračunarskih sistema. Takvi sistemi upravljaju LED elementima i LEDsistemima za rasvjetu i obezbjeđuju uštedu energije uz poboljšan kvalitet rasvjete u poređenjusa klasičnim sistemima rasvjete. Shodno tome, kombinacijom mikroračunarskih sistema iLED rasvjetne tehnologije moguće je realizovati efikasan i kvalitetan sistem rasvjete.

LED rasvjeta se sastoji od skupa pakovanih LED dioda koje troše 0,5W ili više snage ikoje u suštini emituju monohromatsku svjetlost. LED diode su dostupne u različitim bojama,

pored bijele, kao što su plava, zelena, crvena i žuta. LED rasvjeta je adekvatna kombinacija osvjetljenja, efikasnosti, kvaliteta svjetlosti i pouzdanosti, k oja omogućava zamjenu sadašnjihkonvencionalnih izvora svjetlosti. LED svjetlo ima mnogo prednosti koje je lako uočiti,uključujući i svjetlost koja je inherentno efikasnija i lako ju je usmjeriti bez korištenjareflektora. Osim toga, LED rasvjeta može trajati najmanje 50000 sati pod određenim uslovima korištenja. Takođe, LED rasvjetni elementi ne sadrže živu koju sadrži većinaklasičnih izvora svjetlosti koji se danas koriste.

Isto tako, neke prednosti LED rasvjete i LED rasvjetnih elemenata su jedinstvene međusvim poznatim izvorima svjetlosti, kao što su vrlo brzo dostizanje punog sjaja (u nanosekundi), ne postojanje krhkih niti, ne postojanje mogućnosti i bojazni od razbijanja, te

bolja efikasnost u hladnim uslovima i na nižim temperaturama. Sve ove prednosti LED

rasvjete su započele revoluciju u industriji rasvjete gdje se još uvijek dominantno koristikonvencionalna tehnologija koja je stara više od 100 godina. [11]

5.1.1 LED izvori svjetlosti

LED (Light Emitting Diode) je svijetleća poluprovodnička dioda koja emituje usmjerenusvjetlost usljed efekta poznatog pod nazivom elektroluminiscencija. LED rasvjetni elemenat

(LED izvor svjetlosti) je specijalan tip poluprovodničke diode koji je u pravilu sastavljen iz slijedećih komponenti:


44/56

43

• LED čip sa dopir anim primjesama u strukturi višeslojnog p-n spoja prekrivenogemisionim talogom od legura metala III-e i V-e grupe periodnog sistema elemenata: Al,

Ga, As, P, N, In;

• katoda i anoda; • reflektor;

• sočivo; • protektor.

Postoje različiti mogući praktični oblici LED rasvjetnih elemenata i LED elemenata. Naslici 41 su prikazani neki od mogućih oblika: klasične pojedinačne LED jedinice, u obliku sijalice i u obliku cijevi. U svijetlećoj diodi dolazi do katodne luminiscencije elektrona iligrupe elektrona koje usmjerenim kretanjem u pravcu elektroda različitih napona prelaze savišeg na niži energetski nivo i pri tom emituju svjetlosne talase. Talasna dužina emitovanesvjetlosti, a samim tim i boja svjetlosti, zavisi od hemijskog sastava dopiranog p-n spoja i

može biti ultraljubičasta, bijela ili infracrvena. Razvoj svijetlećih dioda počinje sa pojavominfracrvenih i crvenih dioda sa galijum arsenidom. [12]

Slika 41: Različiti oblici LED elemenata [12]

Novi materijali su omogućili proizvodnju dioda koje daju svjetlost različith boja.Dodavanjem odgovarajućih materijala dobiva se određena boja svjetlosti:

• aluminijum galijum arsenid: crvena i infracrvena boja;• aluminijum galijum fosfid: zelena boja; • aluminijum galijum indijum fosfid: svijetlo narandžasta, žuta i zelena boja; • galijum arsenid fosfid: crvena, narandžasto crvena boja;

• galijum fosfid: crvena, žuta, zelena boja;

• galijum nitrid: zelena , plava i bijela boja; • indijum galijum nitrid: ultraljubičasta, zelena, plava i bijela boja;• cink selenid: plava boja;• dijamant: ultraljubičasta boja; • aluminijum nitrid, aluminijum galijum nitrid: svijetlo ljubičasta boja.

Korištenje LED elemenata koji emituju svjetlost različitih boja moguće je jednostavno iefikasno realizovati sisteme dekorativne rasvjete i povećati kvalitet rasvjete. Takođe jemoguće lako rasvjetu prilagoditi konkretnim potrebama i zahtjevima u skladu sa namjenom iuslovima primjene.

Tokom razvoja LED tehnologija je napravila ogroman iskorak tako što su realizovaninovi rasvjetni proizvodi sa izuzetnim karakteristikama. LED elementi zamenjuju


45/56

44

inkandescentne i fluorescentne svjetlosne izvore koji proizvode «bijelu i obojenu svjetlost».

Prosječna komercijalna efikasnost novih LED izvora svjetlosti iznosi i do 80 lm/W. Tak ođe,ekstremno velika trajnost čini ih veoma atraktivnim, kao i njihova veća mehanička robusnost. Međutim, LED izvori svjetlosti zahtijevaju pretvarače za napajanje što ih čini još uvijek dostaskupim za komercijalno tržište. Inkandescentne sijalice su mnogo jeftinije, ali imaju

energetsku efikasnost od svega 16 lm/W kod klasičnih sijalica, do 22 lm/W kod halogenihsijalica.

5.1.2 Primjena i karakteristike LED rasvjete

Nagli razvoj LED tehnologije svoju ekspanziju doživljava i pokazuje u gotovo svimsegmentima primjene. Primjene LED elemenata su vrlo raznovrsne i raširene. One se kreću udomenima od znakova obavještavanja i opasnosti na cestama, semafora, informacionih panoa,svjetala na vozilima, osvjetljavanja u dekorativne svrhe, osvjetljavanja eksponata koje možeoštetiti UV zračenje klasičnih toplinskih izvora, osvjetljenja eksponata kao što su umjetničkadijela, pa do ulične rasvjete i rasvjete u stambenim i poslovnim prostorima. Sve više

projektanata i investitora razmišlja o primjeni ove tehnologije za svoje potrebe. Novatehnologija je već dala na tržište LED s posebno velikim intenzitetom svjetlosti tzv. HighPower LED. Karakteristike LED elemenata se stalno mijenjaju i idu prema sve većoj snazi iintenzitetu.

Slika 42: Životni vijek i temperatura LED sijalice[12]

Svjetlosni tok (lm) LED-a se smanjuje brže na višim temperaturama, dok učinkovitoupravljanje toplinom produžuje vijek LED-a. Takođe treba obratiti pažnju na definicijuživotnog vijeka proizvođača LED-a.


46/56

45

5.1.3 Prednosti LED rasvjete

Postoji niz značajnih prednosti LED rasvjete. Glavne prednosti su: manja potrošnjaenergije, duži vijek trajanja, fizička čvrstoća, manje dimenzije, neograničene mogućnosti izvedbe i dizajna. LED rasvjetna tijela troše višestruko manje električne energije od

uobičajenih sijalica, a dimenzijama su male i stoga predstavljaju nenametljiv izvor svjetla.Ova vrsta rasvjetnih tijela je zbog svoje konstrukcije vrlo izdržljiva što se tiče mehaničkihoštećenja, ne sadrže živu, te se odlikuju izrazito niskom električnom potrošnjom.

Neusporedivo je manje i zagrijavanje okolnog prostora i kućišta u odnosu na poznatastandardna rasvjetna tijela.[3]

5.1.4 Ušteda energije

Kada se govori o potrošnji energije koju potroši rasvjetno tijelo obično se misli i posmatra u odnosu na efikasnost izvora svjetlosti koji se koristi. Na primjer, promoteri CFL

sijalica obično navode da su te sijalice četiri do pet puta štedljivije od klasičnih sijalica.Međutim, ono što je doista važno je da li svjetlost koju daje rasvjetno tijelo završava tamo gde

je zapravo i potrebna i korisna. Većina rasvjetnih tijela su sa omni usmerenjem, tj. djelovisvjetlosti završavaju i u krivom smjeru ili se jednostavno izgubi. Kada se uzme u obzirenergetska efikasnost rasvjetnih tijela, potrebno je razmotriti čitav sistem rasvjetnog tijela, ane samo izvor svjetlosti.

Konvencionalne sijelice kakve se danas poznaju nastale su 1910. godine, i sadrže balon ukojem je vakuum ili neki inertni gas, te žarnu nit koja se usijava i na taj način sv ijetli.Iskorištenost energije za svjetlosni dio kod takve sijalice je samo 5%, a 95% energije otpadana toplotu. LED rasvjeta, međutim, ima efikasnost veću od 95%. To znači da sijalica od

100W ima istu efikasnost kao LED dioda od 6W. Prema tome, ušteda energije je izuzetna.Tehnologija proizvodnje LED elemenata se razvila i u skoro svakom modernom uređaju sekoriste LED diode. U automobile visoke klase već se ugrađuju LED svjetla, a tim primjeromće krenuti i jeftiniji segment automobila. Radni vijek LED diode je 100000 sati, a nisuosjetljive na uključivanje/isključivanje, udarce, vodu itd. S druge strane, radni vijek klasičnim(halogen, xenon, običnim) sijalicama je oko 800 sati, a nisu otporne na udarce, vodu, uključivanje/isključivanje. Korištenjem LED rasvjete u domaćinstvu drastično bi se smanjiliračuni za električnu energiju jer bi rasvjeta cijele kuće iznutra i izvana bila snage oko 100W,što je danas snaga jedne prosječne sijelice koju koristimo u sobama. Osim financijskih ušteda,smanjenjem potrošnje energije uticalo bi se na smanjenje emisije štetnih gasova koji se običnoemituju pri proizvodnji električne energije na nivou godišnje emisije manjeg gradskog

automobila. Na slici 43 je uporedno prikazana potrošnja električne energije za tri tiparasv jetnih tijela. To su: obična sijalica, halogena sijalica i LED sijalica. Za uporedu je uzeta

potrošnja električne energije u periodu od 360 dana, sa dnevnom aktivnošću rasvjetnih tijelaod deset sati i za po pet sijalica od svakog posmatranog tipa. Sa slike 43 se vidi da je

potrošnja energije LED sijalica u posmatranom periodu drastično manja (oko 20 puta manja)u odnosu na obične sijalice, a takođe značajno manja (oko 7 do 8 puta manja) u odnosu nahalogene sijalice.[3]


47/56

46

Slika 43: Uporedni prikaz potrošnje energije za pojedine izvore Svjetlosti[3]

5.1.5 Duži vijek trajanja

Trajnost LED dioda je i više od 100 000 radnih sati, za razliku od dosadašnjih izvoraosvjetljenja kod kojih je to ispod 100 radnih sati, pa do maksimalno 2000 radnih sati, sa

približno istim početnim karakteristikama. Kada bi svakodnevno LED rasvjeta funkcionisala10 do 12 sati u prosjeku vijek njenog trajanja bi bio oko 27 godina. Pored toga, nema

trenutnog izgaranja i prestanka rada kao kod klasičnih sijalica, nego s vremenom LEDelementi degradiraju, tj. intenzitet svjetlosti im slabi. Na kraju radnog vijeka intenzitet im

obično padne za oko 30% vrijednosti od početne. Sve ovo dovodi do uštede i dugoročnog izbjegavanja troškova za skupo održavanje

sistema rasvjete, te se eliminiše potreba za zalihama rezervnih sijalica. Na slici 44 prikazanisu usporedno troškovi održavanja LED i klasične rasvjete za period od deset godina. Troškoviklasične rasvjete od same instalacije počinju rasti i to kroz povećanu potrošnu energije, izmjenu izvora svjetlosti koji su dotrajali ili neispravni, troškove održavanja uslijedtoplinskog opterećenja i zamora materijala. Sa slike 44 se vidi da su troškovi održavanja LED sistema približno konstantni, a da kod sistema obične rasvjete oni brzo rastu. Troškovi

održavanja klasične rasvjete već nakon približno dvije do tri godine eksploatacije prevazilaze troškove održavanja LED rasvjete.


48/56

47

Slika 44: Uporedni prikaz troškova održavanja sistema rasvjete

5.1.6 Smanjeno zračenje

Kod LED elemenata nema UV zračenja i toplinske disipacije (IR, infracrvenog spektrazračenja) oko izvora svjetlosti. To je vrlo značajna prednost u odnosu na konvencionalneizvore svjetlosti. Dosadašnji izvori osvjetljenja emituju i vidljive popratne pojave kao što su toplota i UV zračenje, što može imati nepoželjne i štetne efekte. To npr. uništava predmeteizložene svjetlosti (promjena boje na tkaninama, papiru, artiklima u izlozima trgovina, itd).Takođe, izaziva i nevidljive popratne pojave koje se osjećaju na raspoloženju živih bića koja

borave u prostorijama koje su tako osvijetljene, a da za to nema neki poseban vidljivi razlog,

kao što su razdražljivost, nelagoda, umor, nervoza, osjećaj iscrpljenosti. Sve to ne postoji kod pimjene LED rasvjete.

5.1.7 Nizak napon napajanja

LED izvori svjetlosti koriste niski napon napajanja, obično 12/24V istosmjerne struje.Zahvaljujući maloj potrošnji i niskom naponu moguće je napajanje neovisno o električnojmreži. Takođe, ne postoji treperenje u ritmu mrežne frekvencije (50Hz) koje postoji kodklasičnih izvora svjetlosti. Iako to treperenje inače ne zapažamo direktno, djelimično zbogtromosti oka, ipak ga osjećamo kao nelagodnost i iscrpljenost ako se duže vremena nalazimou prostorijama sa klasičnim izvorima osvjetljenja.

5.1.8 Primjena mikroračunarskih sistema za upravljanjerasvjetom

Da bi se postiglo efikasno i pouzdano upravljanje LED rasvjetom, povećao kvalitetrasvjete i smanjila potrošnja energije za rasvjetu, preporučljivo i pogodno je za upravljanje LED diodama koristiti mikroračunarske sisteme. Primjena LED elemenata omogućavarelativno jednostavno i jeftino upravljanje pomoću mikroprocesora ili mikrokontrolera. Za upravljanje se najčešće koriste mikrokontroleri koji su jeftini, a mogu zadovoljiti konkretnezahtjeve u takvim primjenama. Mikroračunarski sistemi se koriste za upravljanje LED diodama, kontrolu napajanja LED dioda i potrebnu regulaciju osvjetljenja. Pri tome se

primjenjuju različite tehnike za obezbjeđenje napajanja LED dioda. LED diode se napajaju


49/56

48

konstantnom strujom u cilju obezbjeđenja potrebnog nivoa osvjetljenja. Za LED diode postojiodređena vrijednost struje koja obezbjeđuje maksimalnu rasvjetu za datu LED diodu.

Upravljanje LED diodom može se realizovati jednosmjernim izvorom napajanja ilikorištenjem prekidačkog načina rada.[14]

Veoma često se primjenjuje prekidački način dovođenja napajanja kada se koriste razni

tipovi konvertora. Takvi konvertori se upravljaju pomoću mikrokontrolera. U te svrhe se vrločesto koriste mikrokontroleri PIC tipa. Na takav način je moguće osigurati efikasnu rasvjetu baziranu na LED diodama, pouzdanost i dug životni vijek LED dioda. Osvjetljenošću LEDdiode se može upravljati na dva načina. Prvi način obuhvata mijenjanje jačine struje kroz LED diodu. Drugi način koristi impulsno napajanje LED diode u kratkim vremenskimintervalima. Pri tome se primjenjuje širinsko-implusna modulacija [15] (Pulse WidthModulation – PWM).

Postoje u principu tri načina integracije mikrokontrolera u sistem LED rasvjete. Prvinačin podrazumijeva korištenje posebno mikrokontrolera i konvertora. Drugi način obuhvata integraciju mikrokontrolera sa analognim periferijskim uređajem (konvertorom) zaimplementaciju upravljanja. Treći način podrazumijeva digitalno upravljanje pomoću

programske upravljačke petlje. Na slici 45 je prikazan predloženi jednostavan i jeftin sistemza upravljanje LED diodama i LED rasvjetom. Baziran je na korištenju PIC mikrokontrolera.Omogućava upravljanje kvalitetom rasvjete, potrošnjom energije, i zaštitom LED elemenata.Mikrokontroler prati stanje LED sistema i adekvatno upravlja strujom kroz LED elemente.

Mikrokontroler prati dva parametra sistema, struju kroz LED diode i temperaturu u

neposrednoj okolini LED elemenata. Za to se koriste dva senzora, temperaturni senzor i

serijski otpornik (tzv. temperaturna povratna veza i strujna povratna veza). Na osnovu

željenih parametara rasvjete koji se definišu preko korisničkog interfejsa, te praćenja strujekroz LED diode i temperature u njihovoj okolini, mikrokontroler generiše potrebneupravljačke signale za regulaciju trajanja impulsa struje kroz LED elemente. On generišeimpulsno širinski modulisane signale za upravljanje. Na osnovu softverske realizacijeodgovarajućeg algoritma upravljanja može se pratiti i regulisati intenzitet rasvjete, kvalitetrasvjete, potrošnja energije. Takodje, praćenjem temperature u neposrednoj okolini LEDelemenata može se spriječiti njihovo uništavanje zbog eventualnog prevelikog zagrijavanja,kada se prekida napajanje LED dioda i realizuje tzv. termalna zaštita.[15]

Slika 45: Jednostavan sistem za upravljanje LED rasvjetom[15]


50/56

49

Prema tome, primjena mikrokontrolera sa dodatnim elektronskim skolopovima nameće sekao jednostavno, jeftino i efikasno rješenje za implementaciju upravljanja rasvjetom

baziranom na LED diodama. Predloženo rješenje obezbjeđuje pouzdan rad LED dioda, njihovdug životni vijek, potreban intenzitet i kvalitet osvjetljenja, praćenje i regulaciju potrošnje

energije, zaštitu od uništavanja LED dioda.

5.2 Ulična rasvjeta sa vlastitim napajanjem

Ulična rasvjeta s vlastitim napajanjem došla je na ulice u Barceloni. Bandere svjetroturbinama i solarnim panelima dio su projekta gradske uprave koji ima za cilj

energetsku samoodrživost. Plaža Barcelone poprima novi, moderniji izgled. Svaka banderaulične rasvjete trebala bi dobiti po dva solarna panela, jednu vjetroturbinu i bateriju zaskladištenje energije. Rezultat je deset sati svjetla tijekom noći iz potpuno ekoloških izvora.

“U poređenju s tradicionalnim sistemima ulične rasvjete, ova svjetla emitiraju dvije tonemanje ugljen-dioksida godišnje, nego sijalice koje rade na bazi natrija ili žive koje se koriste ustandardnim sistemima za uličnu rasvjetu”, objašnjava Pedro Montes, direktor istraživanja irazvoja kompanije Eolgreen.

Iz ove firme tvrde da su ove sijalice 20 posto jeftinije za održavanje u odnosu nakonvencionalne, jer rade pomoću LED tehnologije i nezavisne su od ostatka električ • nemreže.

I dok LED svjetla sa solarnim napajanjem nisu novitet na tržištu, drugi sistem na ovim banderama jeste. Uz fotonaponske ćelije, sistem koristi i mini vjetroturbinu koju pokreće inajmanji povjetarac.

“To je bio veliki izazov, jer generatori uglavnom trebaju jak vjetar kako bi se rotirali

između 1.500 i 3.000 obrtaja po minuti. Nama su bili potrebni generatori koji mogu raditi i nasamo desetak obrtaja. Također, većina generatora je efikasnija pri jakim vjetrovima, tako dasmo mi morali napraviti obrnuti dizajn”, objašnjava istražitelj sa Univerziteta UPC RamonBargallo.

U konačnici, Barcelona planira osvijetliti cijeli grad ovim sistemom. To je dio njihovestrategije o energetskoj samoodrživosti koju žele postići u narednih 40 godina.

Sada je postavljeno prvih šest rasvjetnih bandera, a do kraja godine bi ih trebalo biti 700.Gradska uprava se nada da će njihov projekat inspirisati i ostale gradove u Španiji da krenuistim putem.[21]

5.2.1 Inteligentna ulična rasvjeta Delft University of Tehnology (TU Delft) trenutno testira inteligentne sustave javne

rasvjete koji koriste do 80% manje električne energije od postojećih sustava, a ujedno su i jeftiniji za održavanje.Sustav se sastoji od ulične rasvjete sa LED tehnologijom,senzorima pokreta i bežičnim komunikacijskim sustavom. Ovime je omogućeno prigušivanjesvjetala kada se u blizini ne nalaze pješaci, biciklisti ili automobili, kao i bežičnakomunikacija između ulične svjetiljke i kontrolne sobe. Sustav je razvio student TU Delfta,Chintan Shah, koji je sa navedenim konceptom pobijedio na sveučilišnom natječajuza poboljšanje energetske učinkovitosti na kampusu.

Ušteda energije do 80%

Documents

Irma Halilagic-Rasvjeta i Racionalna Upotreba Energije