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

2014.11.08.

Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem (BME) Építészmérnöki Kar

Világítástechnika Mesterséges világítás Szabó Gergely Épületenergetikai és Épületgépészeti Tanszék

Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem (BME)

Világítástechnika – Mesterséges világítás

2

1

2014.11.08.


Felkészülést segítő szakirodalom: Majoros András : Belsőterek világítása (Műszaki könyvkiadó) Majoros András: Belsőtéri vizuális komfort (Terc kiadó)


3


Bevezető gondolatok

Hogyan érezzük magunkat abban a világítási környezetben?

Mik jellemzik alapvetően a világítást? Egy világítási berendezés valamilyen minőségű világítást szolgáltat. Ezt jellemezhetjük: mennyiségi pl. E [lx]

és

minőségi adatokkal pl. Ra

A világítás emberekre gyakorolt hatása: Látáskomfort = Kellemes vizuális környezet


4

2

2014.11.08.


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)

5


Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem (BME) Világítástechnikai tervezésnél mi (lenne) az elsődleges cél? A megfelelő világítási környezet megteremtése:

! Vizuális környezet = „belsőtér” * fény

építész

L(λ ) ≅ ρ (λ ) ⋅ E (λ ) ill.

építész / vil.tech.

L(λ ) ≅ τ (λ ) ⋅ E (λ ) 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

2014.11.08.


Metrológia Mérnöki tudományok

Kémia, Fizika, Matematika Világítástechnika

Biológia

Építészet Orvostudomány Világítástechnika – Mesterséges világítás

7



8

4

2014.11.08.


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


9


Beépített teljesítmény meghatározása (ld. Komplex 2 tervezői segédlet) 1.) Beépítendő fényáram meghatározása: Φ [lm]

2.) Beépített villamos teljesítmény [W]:


10

5

2014.11.08.


11



E [lx]

100%

Idő [pl. évek] Világítástechnika – Mesterséges világítás

12

6

2014.11.08.



13



14

7

2014.11.08.


2x…10x !


15



16

8

2014.11.08.


1.) Beépítendő fényáram meghatározása: Φ [lm]



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)


18

9

2014.11.08.


A fénygerjesztés mechanizmusa alapján történő csoportosításuk: 1.) hőmérsékleti sugárzók (IZZÓLÁMPA, és NEM villanykörte) 2.) lumineszcens sugárzók (KISÜLŐLÁMPA) 3.) szilárdtest fizikai elven működő sugárzók (LED)


19



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: λmaxT=konst (Wien-féle eltolódási törvény). Világítástechnika – Mesterséges világítás

20

10

2014.11.08.


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

volfrám: 3643 K

rénium:

3340 K

molibdén: 2895 K

21




Volfrám spirál


Volfrám spirál

22

11

2014.11.08.


2009 előtt


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


24

12

2014.11.08.


2 nagy csoportjuk van: - Kisnyomású (fénycsövek, kompakt fénycsövek, Nátrium lámpa) - Nagynyomású kisülőlámpák (Nátrium lámpa, Higany lámpa, Kevert fényű lámpa, Fémhalogén lámpa) Fényporok szerepe


25



26

13

2014.11.08.



27



28

14

2014.11.08.



29



30

15

2014.11.08.


Kompakt fénycsövek: fénypor


31



32

16

2014.11.08.



33


2 nagy csoportjuk van: - Kisnyomású (fénycsövek, kompakt fénycsövek, Nátrium lámpa) - Nagynyomású kisülőlámpák (Nátrium lámpa, Higany lámpa, Kevert fényű lámpa, Fémhalogén lámpa)


34

17

2014.11.08.


Fertőd - Eszterházy kastély bejárata

Nagynyomású Na lámpa Világítástechnika – Mesterséges világítás

35


Nagynyomású Na lámpa Világítástechnika – Mesterséges világítás

36

18

2014.11.08.


Fémhalogén lámpák


37



38

19

2014.11.08.


39



Fémhalogén lámpák


40

20

2014.11.08.


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…


42

21

2014.11.08.


III. LED


43



44

22

2014.11.08.



45



46

23

2014.11.08.


LED-ek jellemzői: -

Színes fényű ill. fehér fényű, Gyors ki/be kapcsolásra alkalmas Fényük szabályozható, Fénysűrűsége: zavaró is lehet (!) Érzékeny a túlmelegedésre ! HŰTÉS !


47


Fényhasznosítási érték: η* [lm/W] Normál izzó: 10-15 lm/W halogén izzó: 20-25 lm/W Fénycső: 80-100 lm/W kompakt fénycső: 70-80 lm/W Nagynyomású fémhalogén lámpa: 90-110 lm/W Nagynyomású nátrium lámpa: 120-140 lm/W LED: 50-110 (~130: laboratórium) lm/W (2014)


48

24

2014.11.08.


1.) Beépítendő fényáram meghatározása: Φ [lm]



49


A szükséges darabszám (n) meghatározása: összes beépített villamos teljesítmény: P [W] egy lámpatest felvett teljesítménye: Po [W] n = P/Po lámpatestek elhelyezése


50

25

2014.11.08.



51


Kérdések ?


52

26

2014.11.08.



53



54

27

2014.11.08.



55


Belógatás mértéke > 0 !


56

28

2014.11.08.



57



58

29

2014.11.08.



59



60

30

2014.11.08.



61



62

31

2014.11.08.



63



64

32

2014.11.08.



65

Köszönöm a figyelmet !

33

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

Recommend Documents