Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem (BME) Építészmérnöki Kar. Világítástechnika. Mesterséges világítás. Szabó Gergely

Átírás

1 Építészmérnöki Kar Világítástechnika Mesterséges világítás Szabó Gergely Épületenergetikai és Épületgépészeti Tanszék Világítástechnika Mesterséges világítás 2 1

2 Felkészülést segítő szakirodalom: Majoros András : Belsőterek világítása (Műszaki könyvkiadó) Majoros András: Belsőtéri vizuális komfort (Terc kiadó) Világítástechnika Mesterséges világítás 3 Bevezető gondolatok Mik jellemzik alapvetően a világítást? Hogyan érezzük magunkat abban a világítási környezetben? Egy világítási berendezés valamilyen minőségű világítást szolgáltat. Ezt jellemezhetjük: mennyiségi és minőségi adatokkal pl. E [lx] pl. R a A világítás emberekre gyakorolt hatása: Látáskomfort = Kellemes vizuális környezet Világítástechnika Mesterséges világítás 4 2

3 Bevezető gondolatok Ebbe beletartozik: különböző tevékenységek elvégzéséhez szükséges látási feltétel(ek); ne legyen zavaró, kápráztató hatása a világításnak; gyakran: esztétikai élményt kell nyújtania (pl. díszvilágítás) Világítástechnika Mesterséges világítás 5 Világítástechnikai tervezésnél mi (lenne) az elsődleges cél? A megfelelő világítási környezet megteremtése: építész Vizuális környezet = belsőtér * fény! L( λ) ρ( λ) E( λ) ill. L( λ) τ( λ) E( λ) építész / vil.tech. A világítási követelményeket meghatározza: - viz.komfort (jó közérzet, közvetve: nagyobb termelékenységhez vezet) - látási teljesítmény (látási feladat elvégésének biztosítása nehezebb körülmények és hosszabb idő esetén is) - biztonság. Világítástechnika Mesterséges világítás 6 3

4 Metrológia Mérnöki tudományok Kémia, Fizika, Matematika Világítástechnika Építészet Biológia Orvostudomány Világítástechnika Mesterséges világítás 7 Világítástechnika Mesterséges világítás 8 4

5 A világítás szokásosan a következő tényezőkkel jellemezhető: -megvilágítás E[lx] -a világítás egyenletessége (térbeli + időbeli) -fénysűrűség-arányok, árnyékhatás, részletlátás -kápráztató hatás mértéke -színhatás és színfelismerés -üzembiztonság -egészségre és környezetre gyakorolt hatás -szabályozhatóság -gazdaságosság, energiahatékonyság Világítástechnika Mesterséges világítás 9 Beépített teljesítmény meghatározása (ld. Komplex 2 tervezői segédlet) 1.) Beépítendő fényáram meghatározása: Φ [lm] 2.) Beépített villamos teljesítmény [W]: Világítástechnika Mesterséges világítás 10 5

6 Világítástechnika Mesterséges világítás 11 E [lx] 100% Idő [pl. évek] Világítástechnika Mesterséges világítás 12 6

7 Világítástechnika Mesterséges világítás 13 Világítástechnika Mesterséges világítás 14 7

8 2x 10x! Világítástechnika Mesterséges világítás 15 Világítástechnika Mesterséges világítás 16 8

9 1.) Beépítendő fényáram meghatározása: Φ [lm] 2.) Beépített villamos teljesítmény [W]: Világítástechnika Mesterséges világítás 17 Mesterséges, elektromos fényforrás: olyan eszköz, mely villamos energia hatására fényt bocsát ki A fénygerjesztés mechanizmusa alapján történő csoportosításuk: 1.) hőmérsékleti sugárzók (IZZÓLÁMPA) 2.) lumineszcens sugárzók (KISÜLŐLÁMPA) 3.) szilárdtest fizikai elven működő sugárzók (LED) Világítástechnika Mesterséges világítás 18 9

10 A fénygerjesztés mechanizmusa alapján történő csoportosításuk: 1.) hőmérsékleti sugárzók (IZZÓLÁMPA, és NEM villanykörte) 2.) lumineszcens sugárzók (KISÜLŐLÁMPA) 3.) szilárdtest fizikai elven működő sugárzók (LED) Világítástechnika Mesterséges világítás 19 A fénygerjesztés mechanizmusa alapján történő csoportosításuk: 1.) hőmérsékleti sugárzók (IZZÓLÁMPA, és NEM villanykörte) 2.) lumineszcens sugárzók (KISÜLŐLÁMPA) 3.) szilárdtest fizikai elven működő sugárzók (LED) T<600 esetén a kibocsátott sugárzás zöme: IR + T a sugárzás eltolódik a nagyobb frekvenciájú (kisebb hullámhosszúságú) tartomány fele --- Planck sugárzási törvénye E = σ T 4 Stefan-Boltzmann törvény A különböző hőmérsékleten kisugárzott energia maximumához tartozó hullámhosszak fordított arányban vannak az abszolút hőmérséklettel: λ max T=konst (Wien-féle eltolódási törvény). Világítástechnika Mesterséges világítás 20 10

11 A fénygerjesztés mechanizmusa alapján történő csoportosításuk: 1.) hőmérsékleti sugárzók (IZZÓLÁMPA, és NEM villanykörte) 2.) lumineszcens sugárzók (KISÜLŐLÁMPA) 3.) szilárdtest fizikai elven működő sugárzók (LED) Célszerű a fényforrás működési hőmérsékletét a lehető legnagyobb értékre választani kisugárzott teljesítmény (energia) a hőmérséklet negyedik hatványával arányosan változik. Határt szab az anyagok olvadáspontja és párolgása. Az izzógyártás szempontjából szóba jöhető anyagok és olvadáspontjaik: szén: 3773 K rénium: 3340 K volfrám: 3643 K molibdén: 2895 K Világítástechnika Mesterséges világítás 21 A fénygerjesztés mechanizmusa alapján történő csoportosításuk: 1.) hőmérsékleti sugárzók (IZZÓLÁMPA, és NEM villanykörte) 2.) lumineszcens sugárzók (KISÜLŐLÁMPA) 3.) szilárdtest fizikai elven működő sugárzók (LED) Volfrám spirál Volfrám spirál Világítástechnika Mesterséges világítás 22 11

12 2009 előtt Világítástechnika Mesterséges világítás 23 A fénygerjesztés mechanizmusa alapján történő csoportosításuk: 1.) hőmérsékleti sugárzók (IZZÓLÁMPA, és NEM villanykörte) 2.) lumineszcens sugárzók (KISÜLŐLÁMPA neon, neonizzó, energiatakarékos izzó) 3.) szilárdtest fizikai elven működő sugárzók (LED) Működési elvük lényeges eltér az izzóétól Működésük alapja: Nem izzításon alapul, hanem egy, a villamos feszültség hatására ionizált gáztérben (plazma) elektromos kisülés keletkezik. Szükséges: kiegészítő működtető berendezés Világítástechnika Mesterséges világítás 24 12

13 2 nagy csoportjuk van: - Kisnyomású (fénycsövek, kompakt fénycsövek, Nátrium lámpa) - Nagynyomású kisülőlámpák (Nátrium lámpa, Higany lámpa, Kevert fényű lámpa, Fémhalogén lámpa) Fényporok szerepe Világítástechnika Mesterséges világítás 25 Világítástechnika Mesterséges világítás 26 13

14 Világítástechnika Mesterséges világítás 27 Világítástechnika Mesterséges világítás 28 14

15 Világítástechnika Mesterséges világítás 29 Világítástechnika Mesterséges világítás 30 15

16 Kompakt fénycsövek: fénypor Világítástechnika Mesterséges világítás 31 Világítástechnika Mesterséges világítás 32 16

17 Világítástechnika Mesterséges világítás 33 2 nagy csoportjuk van: - Kisnyomású (fénycsövek, kompakt fénycsövek, Nátrium lámpa) - Nagynyomású kisülőlámpák (Nátrium lámpa, Higany lámpa, Kevert fényű lámpa, Fémhalogén lámpa) Világítástechnika Mesterséges világítás 34 17

18 Fertőd - Eszterházy kastély bejárata Nagynyomású Na lámpa Világítástechnika Mesterséges világítás 35 Nagynyomású Na lámpa Világítástechnika Mesterséges világítás 36 18

19 Fémhalogén lámpák Világítástechnika Mesterséges világítás 37 Világítástechnika Mesterséges világítás 38 19

20 Világítástechnika Mesterséges világítás 39 Fémhalogén lámpák Világítástechnika Mesterséges világítás 40 20

21 2 nagy csoportjuk van: - Kisnyomású (fénycsövek, kompakt fénycsövek, Nátrium lámpa) - Nagynyomású kisülőlámpák (Nátrium lámpa, Higany lámpa, Kevert fényű lámpa, Fémhalogén lámpa) Összefoglalás: Fénycső, kompakt fénycső: - fehér fényű, - gyors ki/be kapcsolásra alkalmas (bár nem szeretik ), - fényük szabályozható Nátrium lámpa // Fémhalogén lámpa - sárga fényű // fehér fényű - gyors ki/be kapcsolásra NEM (!) alkalmas, - fényük NEM szabályozható Világítástechnika Mesterséges világítás 41 III. LED A fényemittáló diódák ( Light Emitting Diode ) felé az 1950-es években fordult a kutatók figyelme. A 60-as években már megindult a vörösfényű LED-ek gyártása, melyeket elsősorban kijelzőént alkalmaztak. A szilárdtest fizikai kutatások nyomán megszülettek a zöld, sárga, kék majd pedig a fehér LED-ek napjainkra már bizonyossá vált, hogy egyes igen kedvező paramétereiknek (hosszú élettartam, nagy megbízhatóság) köszönhetően alkalmazási területük kibővül és így már az általános világítási célokra is alkalmazhatóvá válnak Működésük röviden Világítástechnika Mesterséges világítás 42 21

22 III. LED Világítástechnika Mesterséges világítás 43 Világítástechnika Mesterséges világítás 44 22

23 Világítástechnika Mesterséges világítás 45 Világítástechnika Mesterséges világítás 46 23

24 LED-ek jellemzői: - Színes fényű ill. fehér fényű, - Gyors ki/be kapcsolásra alkalmas - Fényük szabályozható, - Fénysűrűsége: zavaró is lehet (!) - Érzékeny a túlmelegedésre! HŰTÉS! Világítástechnika Mesterséges világítás 47 Fényhasznosítási érték: η* [lm/w] Normál izzó: lm/w halogén izzó: lm/w Fénycső: lm/w kompakt fénycső: lm/w Nagynyomású fémhalogén lámpa: lm/w Nagynyomású nátrium lámpa: lm/w LED: (~130: laboratórium) lm/w (2014) Világítástechnika Mesterséges világítás 48 24

25 1.) Beépítendő fényáram meghatározása: Φ [lm] 2.) Beépített villamos teljesítmény [W]: Világítástechnika Mesterséges világítás 49 A szükséges darabszám (n) meghatározása: összes beépített villamos teljesítmény: P [W] egy lámpatest felvett teljesítménye: P o [W] n = P/P o lámpatestek elhelyezése Világítástechnika Mesterséges világítás 50 25

26 Világítástechnika Mesterséges világítás 51 Kérdések? Világítástechnika Mesterséges világítás 52 26

27 Világítástechnika Mesterséges világítás 53 Világítástechnika Mesterséges világítás 54 27

28 Világítástechnika Mesterséges világítás 55 Belógatás mértéke > 0! Világítástechnika Mesterséges világítás 56 28

29 Világítástechnika Mesterséges világítás 57 Világítástechnika Mesterséges világítás 58 29

30 Világítástechnika Mesterséges világítás 59 Világítástechnika Mesterséges világítás 60 30

31 Világítástechnika Mesterséges világítás 61 Világítástechnika Mesterséges világítás 62 31

32 Világítástechnika Mesterséges világítás 63 Világítástechnika Mesterséges világítás 64 32

33 Világítástechnika Mesterséges világítás 65 Köszönöm a figyelmet! 33