SVĚTELNÉ TECHNICKÉ NÁVRHY OSVĚTLOVACÍ SOUSTAV
VEŘEJNÉHO OSVĚTLENÍ
Ing. Petr Žák
ČVUT / FEL
Světelně technické návrhy soustav VO
ČVUT / FEL
Účinnost soustavy veřejného osvětlení:
1. Koncept VO (systém zatřídění, ovládání regulace, zapojení)
2. Projekt VO (zatřídění komunikace, typ a geometrie osvětlovací soustavy)
3. Technické prostředky pro VO (světelné zdroje, svítidla, předřadníky)
Světelně technické návrhy soustav VO
ČVUT / FEL
1. Koncepce veřejného osvětlení
A) NORMY:
ČSN EN 13201 - Osvětlení pozemních komunikací
část 1: Výběr tříd osvětlení (3/2007) (pouze ČSN CEN/TR)
část 2: Požadavky (5/2005)
část 3: Výpočet (5/2005)
část 4: Metody měření (5/2005)
B) DOPORUČENÍ:
CIE 115/2010 Lighting of roads for motor and pedestrian traffic (2nd edition),
CIE 132/2000 Design Methods for Lighting of Road,
CIE 136/2000 Guide to the lighting of urban areas,
CIE 140/2000 Road lighting calculation,
CIE 154/2003 The maintenance of outdoor lighting systems,
CIE 126/1997 Guidelines for minimizing sky glow,
CIE 150/2003 Guide on the limitation of the effects of obtrusive light from outdoor
lighting installations
Dokumenty související s návrhem soustav VO
Světelně technické návrhy soustav VO
ČVUT / FEL
Různé typy komunikací - Světelné situace (CSN CEN/TR 13201-1)
Světelně technické návrhy soustav VO
ČVUT / FEL
POJMY
druh uživatele: osoba nebo druh vozidla ve veřejném prostoru
motorová doprava (M): motorová vozidla kromě velmi pomalých vozidel
velmi pomalá vozidla (S): motorová vozidla s nejvyšší konstrukční rychlostí 40 km/h,
vozidla tažená zvířaty a jezdci na zvířatech
cyklisté (C): osoby na kolech a mopedech s nejvyšší konstrukční
rychlostí 50 km/h
chodci (P): chodci a osoby na invalidním vozíku
světelná situace: reálná oblast veřejného prostoru, kde se řeší osvětlení
Světelné situace
Světelně technické návrhy soustav VO
ČVUT / FEL
Světelné situace
Světelná
situace
Typická rychlost
hl. uživatele
Druh uživatele
hlavní další povolený nepovolený
A1
> 60 km/h M
S, C, P
A2 S C, P
A3 S, C, P
B1 30 – 60 km/h
M, S C, P
B2 M, S, C P
C1 5 – 30 km/h C P M, S
D1
5 – 30 km/h
M, P S, C
D2 S, C
D3 M, C S, P
D4 M, S, C, P
E1 rychlost chůze P
M, S, C
E2 M, S, C
Světelně technické návrhy soustav VO
ČVUT / FEL
Charakteristické parametry
Parametry Možnosti
Informace o
geometrii
uspořádání
směrově rozdělená komunikace ano / ne
druh křižovatek Mimoúrovňové / úrovňové
vzdálenost mimoúrovňových křižovatek >3km / < 3km
hustota úrovňových křižovatek <3/km / >3/km
konfliktní oblast ano / ne
stavební opatření pro zklidnění dopravy ano / ne
informace o
dopravě
intenzita silničního provozu 4000 …… až 40 000
intenzita cyklistického provozu běžná / velká
intenzita pěšího provozu běžná / velká
náročnost navigace běžná / vetší než běžná
parkující vozidla ano / ne
rozpoznání obličeje není potřebné / potřebné
riziko kriminality běžné / vetší než běžné
informace o
okolí
složitost zorného pole běžná / velká
jas okolí malý / střední / velký
převládající počasí suché / vlhké
Světelně technické návrhy soustav VO
ČVUT / FEL
• Typ prostoru - rychlostí komunikace
• Účel osvětlení - zajisti navigační zrakový úkol řidiče (rozlišení komunikace a její
hranice, rozpoznání stavu vozovky, ostatních vozidel a uživatelů, překážek a
nebezpečí ze strany komunikace)
• Základním kritérium – průměrný jas (rovnoměrnost, oslnění, SR)
• L = 0,5 – 2 cd/m2; U0 = 0,35 – 0,4; Ul=0,4 – 0,7; TI = 10 – 15; SR=0,5
• Typ povrchu – důležitý parametr pro výpočet
• Uspořádání osvětlovací soustavy ovlivňuje vizuální vedení
• Zajištění přechodových oblastí
Světelné situace A1, A2, A3
Světelně technické návrhy soustav VO
ČVUT / FEL
• Typ prostoru - silniční komunikace v zastavěných oblastech bez zvláštního
omezení rychlosti
B1 – oddělený cyklistický provoz od motorové dopravy
B2 – smíšený provoz motorové dopravy a cyklistů
• Náročnost navigačního úkolu (parkující auta) i složitost zorného pole
může být výrazná (svíticí reklamy)
• Základním kritérium – průměrný jas (rovnoměrnost, oslnění, SR)
• L = 0,35 – 1,5 cd/m2; U0 = 0,35 – 0,4; Ul=0,4 – 0,7; TI = 10 – 15; SR=0,5
• Krátké úseky, zatáčky apod. místo jasu se používá osvětlenost
Světelné situace B1, B2
Světelně technické návrhy soustav VO
ČVUT / FEL
• Typ prostoru: cyklistická (oddělené nebo smíšené s chodci)
• Účel osvětlení: rychlá identifikace chodců a snadnější rozpoznání
nebezpečí (výmoly, hrboly, překážky zvláště u rychlejších cyklistů)
• V zastavěných oblastech, správně navržené uliční osvětlení zajišťuje i osvětlení
komunikací pro cyklisty,
• Cyklistické stezky v parcích a sadech vyžadují vlastní osvětlení, věnovat
pozornost rovnoměrnosti osvětlení (eliminace tmavých zón)
• E = 2 - 15 lx; Emin = 0,6 – 5 lx; Esc= 0,5 - 3 lx
Světelná situace C1
Světelně technické návrhy soustav VO
ČVUT / FEL
• Typ prostoru: parkoviště na dálnicích se službami
• Účel osvětlení - chránit „slabšího“ uživatele ve smíšeném provozu.
Prvořadá je bezpečnost chodců - řidiči musí dobrý přehled
• Vysoká vertikální osvětlenost - odrazující prostředek (lupiči, zloději aut).
• E = 7,5 - 20 lx; U0 = 0,4; Esc = 1,5 - 5 lx
Světelná situace D1
Světelně technické návrhy soustav VO
ČVUT / FEL
• Typ prostoru: venkovní parkoviště
• Účelem osvětlení: zvýšení bezpečnosti dopravy (zajištění orientace a rozlišení
osob, vozidel hranic a překážek)
• Důležitá místa - přístupové komunikace, vjezdy a výjezdy (doplňková svítidla)
• Vysoká vertikální osvětlenost - odrazující prostředek (lupiči, zloději aut).
• E = 7,5 - 20 lx; U0 = 0,4; Esc = 1,5 - 5 lx
Světelná situace D2
Světelně technické návrhy soustav VO
ČVUT / FEL
• Typ prostoru: zastávky a autobusová nádraží
• Účel osvětlení: bezpečnost cestujících, identifikace oblasti zastavení a rozlišení
úrovně země, schodů a podlahy při nástupu a výstupu z dopravního prostředku
• E = 7,5 - 20 lx; U0 = 0,4; Esc = 1,5 - 5 lx
Světelná situace D2
Světelně technické návrhy soustav VO
ČVUT / FEL
• Typ prostoru - místní obslužné komunikace a silnice v obytných zónách s
omezením rychlosti do 30 km/h.
• Účel osvětlení - chránit „slabšího“ uživatele ve smíšeném provozu.
Prvořadá je bezpečnost chodců - řidiči a cyklisté musí dobrý přehled
• Dobrá poloválcová osvětlenost napomáhá rozlišovat blížící se osoby
• Dekorační funkce - svítidla formují tvář ulice v obytných zónách
• Hodnotící kritérium: průměrná osvětlenost
• E = 2 - 15 lx, Emin = 0,6 – 5 lx, Esc = 0,5 – 3 lx
Světelné situace D3 a D4
Světelně technické návrhy soustav VO
ČVUT / FEL
• Typ prostoru: pěší zóny a náměstí (nakládka/vykládka vozidel E2)
• Účel osvětlení: Dekorační funkce, svítidla musí ladit s okolní architekturou a
osvětlení má vytvářet patřičnou atmosféru (den i noc), atraktivní osvětlení
významně prohlubuje osobní prožitek z prostředí
• prevence před kriminalitou, zajištění dobré rozpoznatelnosti překážek
• Dekorační funkce nesmí být v rozporu s bezpečnostními požadavky
• E = 2 - 20 lx; Emin = 0,6 – 8 lx; Esc = 0,5 - 5 lx
Světelná situace E1
Světelně technické návrhy soustav VO
ČVUT / FEL
• Typ prostoru: obytné zóny označené značkou
• Účel osvětlení - chránit „slabšího“ uživatele komunikace.
Prvořadá je bezpečnost chodců - řidiči a cyklisté musí dobrý přehled
• Prevence kriminality (vyšší riziko - vyšší osvětlenost)
• Dekorační funkce - svítidla formují tvář prostředí
• Hodnotící kritérium - průměrná osvětlenost
• E = 3 - 20 lx; Emin = 0,6 – 8 lx, Esc = 0,5 - 5 lx
Světelná situace E2
Světelně technické návrhy soustav VO
ČVUT / FEL
• Typ prostoru: parky a zahrady
• Účel osvětlení: zvýšení bezpečnosti (svítidla vyznačují cestu, pomáhají vnímat
naší polohu a rozlišit překážky a nebezpečí
• Prevence kriminality
• Dekorační funkce zvyšuje atraktivitu parku a zvyšuje jeho přitažlivost
• pozitivní psychologický dopad vyšší vertikální osvětlenosti: potlačuje
strach ze tmy v odlehlých oblastech parku
• E = 3 - 20 lx; Emin = 0,6 – 8 lx; Esc = 0,5 - 5 lx
Světelná situace E2
Světelně technické návrhy soustav VO
ČVUT / FEL
• Typ prostoru: podchody
• Hodnotící kritérium: průměrná osvětlenost
• Osvětlenost ve dne: E = 100 lx; Emin = 50 lx; Esc = 30 lx
• Osvětlenost v noci: E = 30 lx; Emin = 15lx; Esc = 10 lx
• Typ prostoru: schodiště
• Osvětlenost : E = 40 lx
Nezahrnuté situace (CIE 136/2000 )
Světelně technické návrhy soustav VO
ČVUT / FEL
• Typ prostoru - oblast kde se kříží proudy motorové dopravy nebo kde překrývají
a kříží oblasti s dalšími typy uživatelů.
• U komunikací s rychlostí uživatelů vyšší jak 30 km/h (A1, A2, A3, B1, B2) • Příklady: křižovatky, T-křižovatky, kruhové křižovatky, přechody.
• Hodnotící kritérium: jas/ osvětlenost, rovnoměrnost
• Parametry osvětlení minimálně stejné nebo vyšší než komunikace s nejvyšší
třídou osvětlení přicházející do konfliktní oblasti.
• L = 0,75 – 2 cd/m2; U0 = 0,4; Ul=0,5 – 0,7; TI = 10 – 15
• E = 10 – 50 lx; U0 = 0,4
Konfliktní oblasti
Světelně technické návrhy soustav VO
ČVUT / FEL
• Opatření, která mají zklidnit dopravu a snížit rychlost (prahy, zúžení apod.)
• Tato stavební opatření musejí být jasně rozpoznatelná
• Při špatné viditelnosti může způsobit poškození vozidla a vytovřit nebezpečnou
dopravní situaci.
• Hodnotící kritérium: jas / osvětlenost
• L = 0,5 – 2 cd/m2; U0 = 0,35 - 0,4; Ul= 0,4 – 0,7; TI = 10 – 15 (B1, B2)
• E = 5 – 30 lx; Emin = 1 – 12 lx (C1, D1, D2, D3, D4)
Stavební opatření pro zklidnění dopravy
Světelně technické návrhy soustav VO
ČVUT / FEL
• Přechod pro chodce se semaforem - konfliktní oblasti
• Přechod pro chodce bez semaforu se značkou - doplňkové osvětlení
(zvýšení vertikální osvětlenosti na přechodu a v čekacích zónách)
• Německo - přechody na komunikacích ME2 s dostatečnými úseky – osvětlení je
dostatečné, nevyžaduje se doplňkové osvětlení
• Pozitivní kontrast – doporučená vzdálenost (0,5 – 1) x H
• Nejvyšší osvětlenost - střed přechodu, kontrola oslnění řidičů
• Svítidla se speciálním optickým systémem
Přechody pro chodce
Světelně technické návrhy soustav VO
ČVUT / FEL
Světelně technické návrhy soustav VO
ČVUT / FEL
MOTOROVÁ DOPRAVA
Třídy osvětlení ME1 – ME6
KONFLIKTNÍ OBLASTI
Třídy osvětlení: CE0 – CE5
KOMUNIKACE PRO CHODCE
Třídy osvětlení: S1 – S7
Tři typy tříd pozemních komunikací
POJMY
Třídy osvětlení: soustava fotometrických požadavků, sledující zrakové
požadavky daných uživatelů, pro určitý typ pozemních
komunikací a prostředí.
Třídy osvětlení ME (MEW): založené na jasech povrchu komunikace, určené pro
komunikace pro motorová vozidla, konfliktní oblasti,
stavební opatření pro zklidnění dopravy
Třída osvětlení CE: třídy osvětlení založené na osvětlenostech, primárně pro
konfliktní oblasti a motorová vozidla založená na vysoké
rovnoměrnosti (0,4).
Třída osvětlení S: třídy osvětlení založené na osvětlenostech,
primárně určené pro chodce a cyklisty
Třída osvětlení A: třídy osvětlení založené na polokulové osvětlenosti
alternativní třída k třídě S
Třída osvětlení EV: třída osvětlení založená na vertikální osvětlenosti
je doplňkovou třídou k třídě S a CE
Třída osvětlení ES: třída osvětlení založená na poloválcové osvětlenosti
je doplňkovou třídou k třídě S a CE
Třídy osvětlení
Světelně technické návrhy soustav VO
ČVUT / FEL
Světelně technické návrhy soustav VO
ČVUT / FEL
RŮZNÉ PŘÍSTUPY K ŘEŠENÍ ZRAKOVÉHO VJEMU V ULIČNÍM
OSVĚTLENÍ
KONCEPCE JASU KONCEPCE VIDITELNOSTI CÍLE
SOUČASNÁ PRAXE
LB LB
LT LT
(pozitivní kontrast) (negativní kontrast)
Světelně technické návrhy soustav VO
ČVUT / FEL
Omezení omezujícího oslnění
TI (%)
PARAMETRY OSVĚTLENÍ POSTIHUJÍCÍ ZRAKOVÝ ÚKOL ŘIDIČE
Úroveň osvětlení – kvantita
Lav(cd/m2), Eav (lx)
Úroveň osvětlení - kvalita
UO, Ul ( - )
Osvětlení okolí
SR (-)
Disability glare limitation
TI (%)
LIGHTING PARAMETERS FOR VISUAL TASK OF CAR DRIVERS
Lighting level – quantity
Lav(cd/m2), Eav (lx)
Lighting level – quality
UO, Ul ( - )
Lighting of surroundings
SR (-)
Světelně technické návrhy soustav VO
ČVUT / FEL
KLASIFIKACE KOMUNIKACÍ PRO MOTOROVOU DOPRAVU
Třída
osvětlení Povrch komunikace
Prahový
přírůstek Osvětlení okolí
Lm
(cd/m2) Uo ( - ) U
l ( - ) TI (%) SR ( - )
ME1 2,00 0,40 0,70 10 0,5
ME2 1,50 0,40 0,70 10 0,5
ME3a 1,00 0,40 0,70 15 0,5
ME3b 1,00 0,40 0,60 15 0,5
ME3c 0,00 0,40 0,50 15 0,5
ME4a 0,75 0,40 0,60 15 0,5
ME4b 0,75 0,40 0,50 15 0,5
ME5 0,50 0,35 0,40 15 0,5
ME6 0,30 0,35 0,40 15 0,5
Okolí
Omezení
oslnění Úroveň a rovnoměrnost osvětlení
Typ komunikace
Třídy osvětlení
Třída osvětlení CE Třída osvětlení S
Třída E (lx) U0 (-)
CE0 50
0,4
CE1 30
CE2 20
CE3 15
CE4 10
CE5 7,5
Třída E (lx) U0 (-)
S1 15 5
S2 10 3
S3 7,5 1,5
S4 5 1
S5 3 0,6
S6 2
S7 neurčeno neurčeno
Světelně technické návrhy soustav VO
ČVUT / FEL
DOPORUČENÍ:
CIE 126/1997 – Guidelines for minimizing sky glow
CIE 150/2003 – Guide on the limitation of the effects of obtrusive light from
outdoor lighting installations
NORMY PRO VEŘEJNÉ OSVĚTLENÍ
DOKUMENTY SOUVISEJÍCÍ S VEDLEJŠÍMI ÚČINKY OSVĚTLENÍ
Světelně technické návrhy soustav VO
ČVUT / FEL
POJMY (CIE126/1997, CIE150/2003)
světelné znečištění (light pollution)
širší termín označující celkový souhrn všech nepříznivých účinků umělého osvětlení
neužitečné světlo (spill light, stray light)
světlo vyzařované osvětlovací soustavou za hranice osvětlovaného objektu
rušivé světlo (obtrusive light)
neužitečné světlo, které svými kvantitativními, směrovými nebo spektrálními vlastnostmi
v dané situaci zvětšuje obtěžování, nepohodu, rozptýlení nebo omezuje schopnost vidět
nejdůležitější informace
doba nočního klidu (curfew)
doba, během níž se uplatňují přísnější požadavky (na kontrolu rušivého světla); často
podmínky na užití osvětlení uplatňuje kontrolní orgán státní správy, zpravidla místní
správa
Vedlejší účinky venkovního osvětlení
Světelně technické návrhy soustav VO
ČVUT / FEL
Rušivé světlo
Světelně technické návrhy soustav VO
ČVUT / FEL
Rušivé světlo
Světelně technické návrhy soustav VO
ČVUT / FEL
Rušivé světlo
Světelně technické návrhy soustav VO
ČVUT / FEL
Rušivé světlo
Zóna
životního
prostředí
Světlo na
objektech
Svítivost svítidla Podíl
horního
toku
Jas
Ev I ULR Lb Ls
lx cd % cd∙m–2 cd∙m–2
mimo
dobu
nočního
klidu
v době
nočního
klidu
mimo
dobu
nočního
klidu
v době
nočního
klidu
fasády znaky
E1 2 0 2 500 0 0 0 50
E2 5 1 7 500 500 5 5 400
E3 10 2 10 000 1 000 15 10 800
E4 25 5 25 000 2 500 25 25 1 000
Světelně technické návrhy soustav VO
ČVUT / FEL
Světelně technické návrhy soustav VO
ČVUT / FEL
2. Projekt veřejného osvětlení
Světelně technické návrhy soustav VO
ČVUT / FEL
2. Projekt veřejného osvětlení
Světelně technické návrhy soustav VO
ČVUT / FEL
3. Technické prostředky - světelné zdroje
Elektrodové Bezelektrodové
Halogenidové Sodíkové
Plasmové Indukční OLED LED
BezelektrodovéElektrodové
ZářivkyRtuťové Sodíkové
Žárovky Hal. žárovky
Teplotní zdroje Výbojové zdrojePolovodičové
zdroje
SVĚTELNÉ ZDROJE PRO VŠEOBECNÉ OSVĚTLENÍ
Nízkotlaké Vysokotlaké
Světelně technické návrhy soustav VO
ČVUT / FEL
0
50
100
150
200
Měrn
ý v
ýkon
(lm
/W)
19601940 1980 2000 20201920
Rok
Nízkotlaké
sodíkové výbojky
Rtutové výbojky
Vysokotlaké
sodíkové výbojky
Halogenidové
výbojky
LED
Indukční
výbojkyPlasmové
výbojky
2040
240max~280 lm/W
3. Technické prostředky - světelné zdroje
Odhady vývoje měrného výkonu sériově
vyráběných diod, 350 mA (zdroj: DOE, 2012)
Vývoj měrného výkonu u světelných zdrojů
používaných ve veřejném osvětlení
Světelně technické návrhy soustav VO
ČVUT / FEL
3. Technické prostředky - světelné zdroje
Orientační hodnoty parametrů vybraných zdrojů pro veřejné osvětlení
Typová skupina
světelných zdrojů
Příkon
Pz (W)
Měrný
výkon
(lm .W-1)
Život
T(h)
Index
podání
barev
Ra (-)
Teplota
chromatičnosti
Tcn (K)
Zářivky kompaktní 36 - 80 50 - 100 až 20 000 80 – 90 2700 - 6500
Výbojky halogenidové 35 - 250 65 - 100 až 18 000 65 - 90 3000 – 6000
Výbojky sodíkové
vysokotlaké
50 - 250 80 - 130 až 28 000 24 2000
Výbojky sodíkové
nízkotlaké
18 - 180 100 - 175 16 000 10 - 20 1700
Bezelektrodové výbojky 35 - 300 80 - 90 60 000 80 2700 - 6500
Světelné diody (LED) 1 – 180 100 - 150 100 000 70 - 90 2200 - 6500
Světelně technické návrhy soustav VO
ČVUT / FEL
3. Technické prostředky - svítidla
Parametry pro hodnocení uličních svítidel:
tvar fotometrické plochy svítivosti v podélném směru s komunikací
tvar fotometrické plochy svítivosti v příčném směru na komunikaci
ověření tvaru fotometrické plochy svítivosti nad směrem maximální svítivosti
Světelně technické návrhy soustav VO
ČVUT / FEL
3. Technické prostředky - svítidla
Klasifikace uličních
svítidel podle tvaru
fotometrické plochy
v podélném směru
(C0-C180)
podélný
rozsah
úhel středu světelného svazku
klasifikace CIE klasifikace IESNA
krátký < 60° 45° < 66°
střední 60° 70° 66° < 75°
dlouhý > 70° 75° < 80°
Klasifikace uličních
svítidel podle tvaru
fotometrické plochy
v příčném směru
(C90-C270)
Křivka
svítivosti
klasifikace CIE klasifikace IESNA
příčný
rozsah
úhel hranice
svazku
typ
rozložení schéma
úhel hranice
svazku
symetrická
- - Typ I ≤ 45°
- - Typ V
-
asymetrická
úzký < 45° Typ II 45° < ≤ 60°
střední 45° ≤ ≤ 55° Typ III 60° < ≤ 70°
široký > 55° Typ IV 70° < ≤ 80°
Světelně technické návrhy soustav VO
ČVUT / FEL
3. Technické prostředky - svítidla
II. Svítidla - optický systém součástí svítidla
I. Svítidla - optický systém součástí LED
Jas vozovky
u LED svítidla
Jas vozovky
u HST svítidla