Shrnutí na Elektrické instalace v budovách
Elektrické instalace v budovách: Kompletní průvodce pro studenty
Úvod
Tento text shrnuje základní pojmy a výpočty z oblasti osvětlení a světelné techniky. Je určen pro samostudium a pokrývá: světelný tok, svítivost, osvětlení (intenzitu), jas, chromatičnost, index podání barev a praktické příklady výpočtů.
Definice: Světelný tok je množství zářivého toku, které vyvolává zrakový vjem; značí se $\Phi$ a jednotkou je 1 lumen (lm).
1. Světelný tok $\Phi$ (lumen)
- Světelný zdroj vyzařuje zářivý tok; část tohoto toku způsobuje zrakový vjem a nazývá se světelný tok $\Phi$.
- Výrobci uvádějí světelný tok (lm) na obalu žárovek, zářivek a LED.
- Příklady účinnosti: některé žárovky 10 lm/W, výbojky až 200 lm/W. Např. zářivka 36 W s účinností 100 lm/W dává $\Phi=3600\ \mathrm{lm}$.
Tabulka: porovnání příkonů pro stejný světelný tok
| Lumeny | 200 lm | 400 lm | 700 lm |
|---|---|---|---|
| Klasická žárovka | 25 W | 40 W | 60 W |
| LED žárovka | 3 W | 4 W | 8 W |
Definice: Měrný světelný výkon (účinnost) $\eta$ je světelný tok na jednotku příkonu: $\eta = \Phi / P$ v $\mathrm{lm/W}$.
2. Množství světla a doba svícení
- Množství světla "Q" v jednotce lumenhodina je: $$Q = \Phi \cdot t$$ kde $t$ je doba svícení (hodiny).
- Příklad: zdroj se $\Phi=1000\ \mathrm{lm}$ svítí 2 hodiny -> $Q=2000\ \mathrm{lm,h}$.
3. Intenzita osvětlení (osvětlení) $E$ (lux)
Definice: Osvětlenost $E$ je plošná hustota světelného toku, $1\ \mathrm{lx} = 1\ \mathrm{lm/m^2}$.
- Střední hodnota osvětlenosti na ploše: $$E = \Phi / S$$ kde $S$ je plocha v $\mathrm{m^2}$.
- Pro bodový zdroj a směr kolmo k ploše platí: $$E = I_{\omega} / r^{2}$$ kde $I_{\omega}$ je svítivost v daném směru (cd) a $r$ vzdálenost (m).
Praktický příklad: svítidlo s tokem 320 lm a úhlem 90° má cca 170 cd; visí 0,8 m nad stolem -> $$E \approx 170 / 0{,}8^{2} \approx 266\ \mathrm{lx}.$$ (v textu uváděno ≈270 lx)
Čtvercový zákon
- Pro bodový zdroj závisí osvětlení nepřímo úměrně druhé mocnině vzdálenosti: $$E \propto \frac{1}{r^{2}}.$$
- Vztah mezi svítivostí a tokem v prostorovém úhlu: $$I_{\omega}=\Phi_{\omega}/\omega$$ a $$\omega = S/r^{2}$$ takže $$E = I_{\omega}/r^{2}.$$
4. Svítivost $I$ (kandela)
Definice: Svítivost $I_{\omega}$ bodového zdroje v uvažovaném prostorovém úhlu $\omega$ je $I_{\omega}=\Phi_{\omega}/\omega$ a její jednotkou je 1 cd.
- Svítivost popisuje, kolik světelného toku připadá na jednotku prostorového úhlu.
- Svítivost se může lišit v různých směrech; grafy svítivosti popisují rozložení do prostoru.
5. Jas $L$ (cd/m^2)
Definice: Jas $L$ (luminance) charakterizuje, jak jasná se plocha jeví oku; jednotka je $\mathrm{cd/m^2}$.
- Jas ovlivňuje zrakový vjem přímo; pro výpočty se používají rozměry zářivé plochy a svítivost v daném úhlu.
- Příklad z textu: pro stojící osobu lze spočítat hodnoty jasu podle vzorce v příkladu: výsledky kolem $2500$ až $2777\ \mathrm{cd/m^2}$ pro konkrétní situace.
6. Prostorový úhel $\omega$ (steradián)
Definice: Prostorový úhel $\omega$ je plocha zorného pole na jednotkové kouli, jednotka sr (steradián). Pro část plochy koule $S$ a poloměr $r$ platí $\omega = S/r^{2}$.
Praktické příklady:
- Plocha 15 m² na kouli poloměru 3 m dává $$\omega = 15/3^{2} = 1{,}667\ \mathrm{sr}.$$
- Zorný průmět koule průměru $d=0{,}40\ \mathrm{m}$ pro pozorovatele ve vzdálenosti $l=10\ \mathrm{m}$: $$S=\pi d^{2}/4$$ $$\Omega = S / l^{2}.$$
7. Chromatičnost (teplota barvy) a barva světla
Definice: Teplota chromatičnosti $T_{c}$ (K) je teplota černého tělesa, které by vyzařovalo světlo stejné barvy jako posuzovaný zdroj.
- Nízké hodnoty (např. 2800 K) -> teplé žluté světlo, vysoké hodnoty (6500 K) -> studené modré denní světlo.
- Tabulka vlnových délek a barev:
- 380–430 nm: fialová
- 430–490 nm: modrá
- 490–570 nm: zelená
- 570–590 nm: žlutá
- 590–630 nm: oranžová
- 630–780 nm: červená
Zaregistruj se pro celé shrnutíUž máš účet? Přihlásit se
Osvětlení a světelná technika
Klíčová slova: Elektroinstalace - rozvody a elektrotechnika, Elektroinstalace - vodiče a vlastnosti, Elektroinstalace - instalace a obvody, Ochrana a bezpečnost - pospojování a uzemnění, Stupeň krytí IP, Ochrana a bezpečnost - přepěťová a blesková ochrana, Osvětlení a světelná technika, Osvětlení a lidské zdraví, Energetika, Elektrické obvody, Speciální aplikace
Klíčové pojmy: Světelný tok $\Phi$ měří množství světla v lumenech, Měrný světelný výkon $\eta = \Phi/P$ v $\mathrm{lm/W}$, Osvětlenost $E=\Phi/S$ v luxech, Pro bodový zdroj $E=I/r^{2}$ podle čtvercového zákona, Svítivost $I_{\omega}=\Phi_{\omega}/\omega$ v kandelách, Prostorový úhel $\omega = S/r^{2}$ v steradiánech, Teplota chromatičnosti $T_{c}$ udává barevný tón v Kelvinech, Index podání barev $R_{a}=100-4{,}6\,\Delta E$, Při návrhu zvažte $\Phi$, $\eta$, $T_{c}$, $R_{a}$ a rozmístění svítidel, Ověřujte návrh výpočtem nebo měřením, tolerance ±5%