Világítástechnika
Schanda Jánosés
Csuti Péter
BevezetésTudnivalók a félévről:
-A félév vizsgával zárul:
-Vizsgára bocsátás feltételei:
--évközi házi feladat
--hallgatói mérések
-Tananyag: előadások, ajánlott irodalom
--VTT ankétokon részvétel
Az Internet veszélyei
A képet Szelle György találta 2008.09.10-én
Az emberiség története a világossággal kezdődött és a világítással folytatódik.
Pillitz Dezső
Miért foglalkozunk a világítással?
Információ 90%-a szemünkön keresztül érkezik
Mivel foglalkozik a világítástechnika?
A világítástechnika az elvi alapokkal és műszaki gyakorlattal foglalkozó tudomány.
A fénytechnika az általánosabb fogalom, az optikai sugárzás keltésével és alkalmazásával foglalkozó
tudomány.
A világítástechnika interdiszciplináris tudomány
Orvos-tudomány
Építészet
Világítástechnika
Kémia,Fizika,
Matematika
Biológia
Mérnökitudományok
Metrológia
• Elméleti alapok, alapfogalmak
Felosztás
Ha a szavak használata nem helyes, a fogalmak értelmezése zavaros, nem lehet szabatosan cselekedni.
Konfucius
• Elméleti alapok, alapfogalmak
• lámpatestek
Felosztás
• számítási alapok programok
• fénykeltés fényforrások (működtető szerelvények)
•Vizuális észlelés
• Működtetés, szabályozások
• Mérések
• Vizuális komfort
Őstörténet• Tűz
• Fokla (világító szilánk, izzófahasáb)
• Fáklya (éghető folyadékkal átitatott anyag)
• Mécses (éghető folyadék edényben)
• Gyertya (viasz, faggyú, stb.)
• Gázláng (XIX. sz.)
• Villamos ívlámpa (1800 évek közepe)
Villamos izzólámpa (1879.október 19-21.)
Menlopark
Forrás:http://www.hpo.hu/Magyar Szabadalmi Hivatal:Magyar feltalálók és szabadalmaik
Edison sikeréhez kellett a XIX sz. műszaki fejlődése
Fontosabb időpontok:
1800 Alessandro Volta (1745 ~ 1827)
1827 Georg Simon Ohm (1789 ~ 1854)
1831 Michael Faraday (1791 ~ 1867)
1845 Gustav Robert Kirchhoff (1824 ~ 1887) 1854 Heinrich Goebel
1861 Jedlik Ányos unipoláris dinamó1867 Siemens és – Wheatstone
1800 Brassai-Jedlik
1823 Kölcsey Himnusz, Bólyai János, Reformkor
1840 Jedlik vonalzó gép-optikai rács 162 rés/mm
Bach korszak
Kiegyezés
A villamos világítás történetéből• 1879 Menlopark • 1878 Ganz villamos
műhely
Zipernowsky Károly(1853-1942)
Forrás:http://www.hpo.hu/Magyar Szabadalmi Hivatal:
Magyar feltalálók és szabadalmaik
A villamos világítás történetéből• 1879 Menlopark • 1878 Ganz villamos
műhely
• 1881 Párizs
• 1882 Európában Siemens • 1882 Nemzeti színház
• 1883 Trónörökös pár látogatása
• 1883 Bécsi világkiállítás
• 1884. Aug 16. Keleti p.u.
• 1879 Mechwart-Zipernowsky díszvilágítás Kálvin tér - Szeged
Keleti anno
• 1891 Philips
• 1896 Egyesült Izzó
• 1920 Fénycső, kisnyomású nátriumlámpa
• 1930 nagynyomású kisülőlámpák
• 1905/1913 Volframszálas izzó (Juszt – Hanaman)
• 1934 Bródy kriptonlámpa
• 1946 Bay Zoltán hold-radar
• 1884. Nov. Temesvár
Bay Zoltán
Forrás:http://www.hpo.hu/Magyar Szabadalmi Hivatal:Magyar feltalálók és szabadalmaik
• 1950 halogén izzó
• 1970 kompakt fénycső
• 1992 Indukciós lámpa
• 2000 után ?
• 1990-s évek vége LED
2009.09.01-től nincs 100 W izzó
Miért foglalkozunk világítástechnikával?
• Az információ 80 - 90 %-a szemünkön keresztül érkezik
• Több tudomány határterülete és ezért érdekes
• Sok még a kutatható terület, fejlődikLED technológia
Biológiai ritmus és fény
Láthatóság és káprázás stb.
Alapfogalmak I.
Sugárzástechnikai – fénytechnikai alapok
Mi a fény?
A fény: - hatás szerint a közvetlenül látás érzetet keltő sugárzás, az emberi szem érzékenysége szerint súlyozva
- fizikai szempontból elektromágneses hullám,
helyesebben látható optikai sugárzás
- világítástechnikában csak az emberi szem által érzékelt sugárzás.
UV-fény, infrafény nem használatos
Elektromágneses sugárzás
Hogyan kelthető fény?
A fény kibocsátása és anyagi részecskékkel történő kölcsönhatása meghatározott energiájú adagokban, kvantumokban valósul meg. Ezeket a fénykvantumokat nevezzük fotonoknak.
E=h , h=6,626 10-34 Js
Hőmérsékleti sugárzás
• Üreg-, fekete-, vagy Planck-sugárzó• Rayleigh, Wien, Planck
(1900)formula
151, )1(),(
2
T
c
e ec
TL
ahol:201 2 hcc
Km10)012000,0769438,1(/ 22 khcc o
346,626 10 J s h Planck állandó 23 -31,380 10 J×K ,k Boltzmann állandó
Planck törvény (1900)
A fekete sugárzó spektrális sugársűrűségét adja meg.
151 )1(),(
2 T
c
e ecTL
02
hcc
ahol:- hullámhossz légüres térbenT- hőmérséklet Kc1=2hc0
2
h: Plank állandó (6,626 10-34Js)
c0- fénysebesség vákuumban (299792458 m/s)
: Boltzmann állandó: 1,38 10-23 JK-1
Fekete test vázlata
Sugárzási törvények
Stefan – Boltzmann tv.
4eM T
Me felületi teljesítmény,
Stefan-Boltzmann állandóértéke:5,67 10-8 W.m-2 .K-4
Wien féle eltolódási tv
λT= állandó
• kvantum: e0 h, vagy e0 hc/
• Stefan-Boltzmann törvény
E T4, ahol 5,6710-12 Wcm-2K-4
Wien féle eltolódási törvény
max
T const 2,9010-1 cmK
Planck eloszlások
0
5E+19
1E+20
1,5E+20
2E+20
2,5E+20
300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200
hullámhossz, nm
sp
.su
g.s
., W
.m-2
.sr-
1.n
m-1
3500 K
3000 K
2500 K2000 K
Sugárzás- technikai alapok
, nm V()380 0,000.001
400 0,000 4
420 0,004
450 0,038480 0,139
500 0,323
550 0,995
555 1,0
560 0,995
620 0,381
640 0,175660 0.061
700 0,004780 0,000.015
Láthatósági függvény,vagy spektrális fényhatásfok
Emberi szem érzékenységi görbéje
Láthatósági függvények
0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
1
350 400 450 500 550 600 650 700 750 800
hullámhossz, nm
rel.
érz
ék
en
ysé
g V( V'( ) , nm
V’()
380 0,000.589480 0,793505 1,0660 0.000.312.9
780 0,000.000.139
V’(): láthatósági függvény sötétben látáshoz, szkotopos látás
Mi a fény?
A fény az optikai sugárzásnak az emberi szem által érzékelt része, vizuális teljesítmény
Fényáram:
m e
0
( ) ( ) ; lmK V d
pszicho-fizikai mértékrendszer
e vV
Km= 683 lm/W
Fizikai
Belsőtéri látási feladat
Munkavégzéshez a szabványos fotometriai rendszer megfelelő leírást biztosít
Káprázás figyelembevétele
• Képernyős munkahelyen– Ablak kápráztató hatása– Általános mesterséges világítás– Szomszédos munkahely helyi világítása
• Gépkocsi vezetés során fellépő hatások– A káprázás színképi érzékenysége
Általános világítás kápráztató hatása
Képernyős munkahely optimális
fénysűrűség (cd/m2) viszonyai
Két munkahelyes szoba elrendezés
Látás az úton
• 2°-os foveális nézéskor V(l) érvényes
• periferiális nézéshez V10(l) -t kell definiálni + pálcika közreműködés
Az útjelző tábla olvasása
• Táblát foveálisan látjuk, V(l) érvényes
• Akadályt parafoveá-lisan látjuk:
V10(l) + pálcika látás
A reakcióidő változása a fénysűrűséggel különböző fényforrások esetén