DESIGN SVÍTIDLA POULIČNÍHO OSVĚTLENÍ

DESIGN SVÍTIDLA POULIČNÍHO OSVĚTLENÍ DESIGN OF STREET LAMP

VYPRACOVALA: EVA FRIDRICHOVÁ 1

2

3

4

ANOTACE Moje bakalářská práce pojednává o svítidle městského veřejného osvětlení. Práce obsahuje analýzu vývojovou, technickou a analýzu současného designu, dále pak podrobný návrh lampy pouličního osvětlení. Výsledkem je návrh, který splňuje funkci, bezpečnost a moderní vzhled. Práce obsahuje textovou část, vizualizace, plakát a fyzický model osvětlení. KLÍČOVÁ SLOVA: Veřejné osvětlení, design, LED diody, elipsa.

ANNOTATION My bachelor´s work discuss about a lamp of street lighting. This work consist of historic, technical and present design analyses. As a reset is design, which fulfil fiction, safety and modern look. Work consist of text part, visualizations, poster and model of lamp. KEY WORDS Street lighting, design, LED diods, ellipse.

Vedoucí bakalářské práce: doc. Akad. soch. Miroslav Zvonek, ArtD. Citace: Fridrichová E., Design svítidla pouličního osvětlení. Brno: Vysoké učení technické v Brně, Fakulta strojního inženýrství, 2009, 38 s.

5

6

PODĚKOVÁNÍ Poděkování patří vedoucímu mé bakalářské práce doc. Akad. soch. Miroslavu Zvonkovi, Art.D. a Ing. Daně Rubínové, Ph.D., kteří věnovali čas mým konzultacím a poskytli mě cenné a důležité informace, rady a připomínky.

7

8

PROHLÁŠENÍ O PŮVODNOSTI Prohlašuji, že jsem celou bakalářskou práci včetně posteru a fyzického modelu vypracovala samostatně pod vedením doc. Akad. soch. Miroslava Zvonka, Art.D. a uvedla všechny použité podklady a literaturu.

V Brně dne ………………….

…………………………………………. Podpis studenta

9

10

OBSAH 1. ÚVOD 2. VÝVOJOVÁ, TECHNICKÁ A DESIGNÉRSKÁ ANALÝZA 2.1. Vývojová analýza 2.1.1. Vývoj použití umělých zdrojů světla 2.1.2. Počátky elektrického osvětlení 2.2. Technická analýza 2.2.1. Typy veřejného osvětlení 2.2.2. Vzhled a vliv na životní prostředí 2.2.3. Světelné zdroje 2.2.4. Svítidla 2.2.5. Technické parametry 2.2.6. Způsob osvětlení 2.2.7. Materiály 2.2.8. Ovládání a údržba veřejného osvětlení 2.3. Designérská analýza 2.3.1. Současní výrobci veřejného osvětlení 2.3.2. Současné trendy 3. VARIANTNÍ STUDIE DESIGNU 3.1. Varianta 1 3.2. Varianta 2 3.3. Varianta 3 3.4. Finální varianta 4. ERGONOMICKÉ ŘEŠENÍ 4.1. Vzájemná vzdálenost stožáru veřejného osvětlení 4.2. Kryt 5. TVAROVÉ ŘEŠENÍ 6. BAREVNÉ ŘEŠENÍ 7. KONSTRUKČNĚ-TECHNOLOGICKÉ ŘEŠENÍ 7.1. Světlo a člověk 7.2. Vnímání 7.3. Konstrukční nákres 7.4. Výběr světelného zdroje 7.5. Led diody 7.6. Technické prvky návrhu 7.6.1. Umístění světelného panelu 7.6.2. Uchycení hlavice ke stožáru 7.6.3. Elektrická výzbroj 7.6.4. Kotevní blok 8. ROZBOR TECHNICKÉ, ERGONOMICKÉ, PSYCHOLOGICKÉ, ESTETICKÉ, EKONOMICKÉ A SOCIÁLNÍ FUNKCE NÁVRHU 8.1. Technická funkce návrhu 8.2. Ergonomická funkce návrhu 8.3. Psychologická funkce návrhu 8.4. Estetická funkce návrhu 8.5. Ekonomická funkce návrhu 8.6. Sociální funkce návrhu 9. ZÁVĚR SEZNAM POUŽITÝCH ZDROJŮ SEZNAM OBRÁZKŮ SEZNAM PŘÍLOH SUMARIZAČNÍ POSTER 11

13 14 14 14 15 15 15 15 15 16 17 17 17 17 18 18 18 20 20 21 21 22 23 23 23 24 25 26 26 26 27 28 28 29 29 29 30 31 32 32 32 32 32 33 33 34 35 36 38 39

12

1.ÚVOD Cílem mé bakalářské práce bylo řešení designu lampy pouličního osvětlení. Práce obsahuje přiblížení vývoje, technických požadavků a současného designu veřejného osvětlení. Při tvorbě této práce jsem kladla důraz na to, aby lampa splňovala estetické, technické i ergonomické požadavky. Svítidlo je určeno do městských zón a parků, tudíž je důležité, aby svým designem nenarušovalo okolní prostor, a zároveň bylo estetickým doplňkem městského mobiliáře. Výroba lampy je nenáročná, je zajištěná snadná údržba a je použito šetrného zdroje světla. Nesmíme zapomenout, že osvětlení, ať už venkovní či vnitřní, je pro člověka velmi důležité. Zajišťuje bezpečnost v nočních hodinách, lepší orientaci v prostoru a také zpříjemňuje atmosféru místa.

13

2. VÝVOJOVÁ, TECHNICKÁ A DESIGNÉRSKÁ ANALÝZA Pro správné pochopení problematiky veřejného osvětlení, se budeme dále zabývat rozborem vývoje, technického řešení a designu veřejného osvětlení v jednotlivých analýzách.

2.1 VÝVOJOVÁ ANALÝZA Vývojová analýza pojednává o historii světelných zdrojů, které se postupem času zdokonalovaly až do dnešní podoby. 2.1.1 Vývoj použití umělých zdrojů světla První zdroj světla a tepla byl v pravěku oheň, který se lidé později naučili udržovat. Před 15 000 lety používali lidé ke svícení vydlabané kameny, naplněné tukem. Nejstarší kamenná miska na ztuhlý tuk (lůj) pochází z doby před 17 000 lety a byla nalezena ve Francii Obrázek 2.1:Lampa v jeskyni La Mouthe. Svíčky znaly i starověké olejová. kultury Předního východu a Mezopotámie. V době okolo poloviny 3. tisíciletí př. n. l. Římané vyráběli z bronzu nebo hlíny olejové lampy. Knot nasával olej a udržoval plamen Jako první země na světě začaly veřejné osvětlení Obrázek2. 2: Lampa olejová. používat Francie a Anglie. V roce 1558 nechal francouzský král Jindřich II. rozmístit po Paříži 736 kotlů se zapálenou smůlou, aby bylo v noci světlo. Podobné nařízení vydal o 50 let později i císař Rudolf II. k osvětlení některých míst v Praze. Trvalé osvětlení ale bylo zavedeno až roku 1723, kdy byla celkem 121 olejovými lucernami osvětlena tzv. Královská cesta vedoucí na Hrad. Plynové lampy se začaly používat k osvětlování ulic a veřejných prostranství začátkem 19. století. Plyn se vyráběl karbonizací (pražením tuhé hořlavé látky bez přístupu vzduchu). Protože se tehdy plyn používal výhradně ke svícení, dostal název svítiplyn. Zpočátku byl pro svícení plynem využíván jednoduchý hořák umístěný ve svítidle ve svislé poloze. Byl tvořen jednoduchou tenkou trubičkou, do které byl zaveden plyn s přetlakem. Zdrojem světla byly rozžhavené částice uhlíku obsažené ve spalinách plynu, které představovaly teplotní zářič o teplotě přibližně 1 200 °C. První pokusné veřejné plynové osvětlení bylo instalováno na náměstí Pall Mall v Londýně 28. ledna 1807. Obrázek 2.4: Kandelábry Významného Národního muzea, Praha. zlepšení světelných vlastností hořáku bylo dosaženo tvarováním jeho plamene. Zakončení trubky plynu bylo ukončeno ucpávkou, která byla proříznuta. Plyn se tak při hoření rozprostřel do tvaru vějíře a tím byla zvýšena jeho svítivost. Takto vyvinutý skulinový hořák byl používán několik desítek let.

Obrázek 2.3: Dobové lucerny se skulinovým hořákem.

Obrázek 2.5: Dobová pohlednice Koňského trhu, Praha,Obrázek.2.6:Lampa se skulinovým hořákem.

14

2.1.2 Počátky elektrického osvětlení Z fyzikálních a elektrotechnických laboratoří se ale postupně dral na svět nový objev, byl to elektrický oblouk, hořící mezi uhlíkovými elektrodami Jabločkových a Křižíkových obloukovek. Po vynalezení diferenciálního regulátoru se obloukovky značně rozšířily. V roce 1854 vynalezl německý hodinář Johann Heinrich Goebel první moderní žárovku. Na oblouk použil zuhelnatělé bambusové vlákno ve vzduchoprázdné skleněné baňce, aby zabránil oxidaci. Kromě hodinek vyráběl i tlakoměry, a díky tomu uměl pomocí speciální Obrázek 2.7: Nákres rtuťové vývěvy vyčerpávat vzduch ze skleněných baněk jedné z prvních a zatavovat do nich přívodní dráty. Již v roce 1854 se mu žárovek. podařilo vyrobit funkční elektrické žárovky, které se příliš nelišily od žárovek o pětadvacet let později vynalezených T. A. Edisonem. Jeho lampy vydržely svítit až 400 hodin. (Edison v roce 1879 pokládal za úspěch dosáhnout životnosti žárovky kolem sto hodin).

Obrázek2. 8: Vnitřní mechanismus Veřejného osvětlení z 18. století.

Roku 1879 sestrojil Thomas Alva Edison vakuovou žárovku, schopnou svítit řadu hodin, to byl počátek elektrického osvětlení. První veřejná žárovková osvětlení byla instalována roku 1881 v Anglii a v USA. O rok později bylo instalováno žárovkové elektrické osvětlení v brněnském Mahenově divadle, jakožto poprvé v Českých zemích. Jako první město u nás zavedl elektrické osvětlení Jindřichův Hradec, kdy se na jaře roku 1887 se rozsvítilo 17 žárovek na náměstí a v Panské ulici. V Praze bylo zavedeno veřejné elektrické osvětlení poprvé na podzim roku 1888, a to v Karlíně. Václavské náměstí přišlo na řadu až o šest let později, kdy zde zazářilo 40 Křižíkových lamp. V přilehlých ulicích byly instalovány žárovky. Elektrická žárovka je jedním z mála objevů, které čelí času už více jak sto padesát let, v takřka nezměněné podobě. Nenalezla ještě rovného soupeře, nejspíš je to v její

Obrázek 2.9: Dobová pohlednice Mahenova divadla, Brno.

jednoduchosti, eleganci a důmyslnému řešení elektrotechniků, kteří ji zaručili technický a společenský život na desítky let. Nakonec po mnoha druzích vláken, přečkalo všechny ostatní vlákno wolframové, používané dodnes. První kompaktní zářivky byly představeny roku 1980. Od té doby jejich podíl na trhu roste a pomalu vytlačují běžné žárovky. Pro jejich trubicovitý tvar je ale nevhodné je vkládat do starších typů svítidel.

Obrázek 2.10: Vnitřní osvětlení Národního muzea, Praha.

15

2.2 TECHNICKÁ ANALÝZA Technická analýza se zaměřuje na rozdělení typů dnešního veřejného osvětlení podle různých technických aspektů. 2.2.1 Typy Veřejného osvětlení Třídy osvětlení může rozdělit dle míst, pro která jsou určená. Třídy ME a MEW se vztahují na řidiče motorových vozidel, kteří se pohybují po dopravních tazích se střední až vysokou povolenou rychlostí. Třídy CE jsou veřejná osvětlení v místech komunikací v konfliktních oblastech, jako například obchodní třídy, křižovatky a úseky pro pěší a cyklisty, pohybující se po chodnících, komunikacích pro pěší a cyklisty, pěších zónách a podobně. Přičemž doplňková třída ES je určená pro pěší zóny za účelem snížení rizika kriminality a zvýšení pocitu bezpečí, třída EV se používá v místech pro zajištění dobré viditelnosti, třeba na křižovatkách. Tato rozdělení umožňují přizpůsobit světelné podmínky a limitují možné oslnění, jas a osvětlení okolí. Obrázek 2.11: Veřejné osvětlení dopravní komunikace.

2.2.2 Vzhled a vliv na životní prostředí

Faktory, které ovlivňují vzhled za denního světla jsou - výběr upevnění svítidel (stožáry, závěsná lana, přímá montáž na fasády budov), barva a vzhled osvětlovacích stožárů, proporce a výška ve vztahu k výšce okolních budov, stromů či dalších významných objektů v okolí, sklon svítidel a jejich volba. Nočními faktory jsou barevný tón světla, podání barev, montážní výška svítidel, vzhled, optické vedení osvětlovací soustavy a regulace hladiny osvětlení. Ve venkovských nebo příměstských oblastech se musí dbát na omezení vnikajícího světla do objektů a rušivé osvětlení při dálkových pohledech na krajinu. K veřejnému osvětlení patří také osvětlení přechodů pro chodce a nasvícení historických památek. 2.2.3 Světelné zdroje Při návrhu osvětlení můžeme jako zdroj světla použít kompaktní zářivky, rtuťové vysokotlaké výbojky (nedoporučují se), sodíkové vysokotlaké výbojky, sodíkové nízkotlaké výbojky, sodíko -xenonové výbojky, halogenidové výbojky a LED diody. Dle jejich parametrů můžeme zvolit typ dle konkrétního využití a potřeby. 2.2.4 Svítidla Požadavky, kladené na konstrukci veřejného osvětlení vyplývají z potřeb, daných druhem a charakterem venkovních prostor a komunikací. Tyto parametry vymezují technické, energetické, ekonomické a také estetické působení. Důležitá je také hospodárnost, tím myslíme životnost svítidel, která je ale velmi závislá na výrobci a jeho schopnosti sledovat nejnovější Obrázek 2.12: veřejné osvětlení s LED diodami. trendy. Musíme také zvážit výběr materiálu, použitého k výrobě vlastního tělesa, krytu, těsnění optické a elektrické části svítidla. Řada výrobců svítidel je při vývoji optické části přímo ve spolupráci s výrobci světelných zdrojů. 16

2.2.5Technické parametry Důležitým parametrem svítidla je účinnost, jednotkou jsou procenta a minimální doporučená účinnost činí 80%. Křivka svítivosti, kterou udává katalogový list, druh světelného zdroje a jeho příkon (50-70-100-150-250-400 W) Krytí optické a elektrické části by mělo být zvoleno co nejvyšší, vhodné je IP 65 (6 znamená prachotěsné, 5 chráněné proti proudu vody). Dalším parametrem je co možná nejjednodušší montáž a životnost minimálně 10 let. 2.2.6 Způsob osvětlení Osvětlovací soustavy se dělí podle počtu svítidel (1-4 ramenná)a způsobu jejich zavěšení na jednostranná (levostranná a pravostranná, umístěná při kraji komunikace), párová (po obou stranách komunikace naproti sobě), vystřídaná (střídavě umístěná po obou stranách komunikace), převěsová (zavěšená na laně), osová (s dělícím středním pásem), řetězec (v dělícím pásu komunikace). 2.2.7 Materiály Hlavní těleso svítidla bývá nejčastěji ocelové, u některých typů můžeme najít kombinaci kovu se dřevem či plastem. Stožáry mohou být natřeny ochrannou barvou či barvou antigraffiti. Ochranné kryty bývají v čirém, kouřovém, mléčném nebo vzorovaném provedení. Jsou vyrobeny z polymetakrylátu či nárazuvzdorného polykarbonátu.

2.2.8 Ovládání a údržba veřejného osvětlení Mezi nejmodernější bezdrátové spínání veřejného osvětlení patří kombinace mobilní sítě s impulsem řídícího počítače, který má astronomický program a může snížit intenzitu osvětlení v nočních hodinách či regulovat spotřebu elektrické energie. Preventivní údržba je nedílnou součástí provozu veřejného osvětlení. Její nedodržení způsobuje zvýšení nákladů na opravy. Údržbou rozumíme výměnu světelných zdrojů, operativní opravy, rekonstrukci světelného bodu, skupinovou výměnu bodů a čištění svítidel a spojů celého souboru veřejného osvětlení.

Obrázky 2.13-2.17: Typy a tvary svítidel firmy Siteco.

17

2.3 DESIGNÉRSKÁ ANALÝZA V designérské analýze jsou obsaženy vzhledově zajímavá svítidla současnosti. 2.3.1 Současní výrobci veřejného osvětlení Mezi nejznámější současné výrobce veřejného osvětlení patří firmy Elektrosvit, Elstav, Osram, Philips a Siteco. Jen pár současných výrobců se podílí na výzkumu a novém vzhledu svítidel, ostatní se drží starých osvědčených typů a historizujících rekonstrukcí svítidel. Firma Siteco se zabývá vývojem nového designu, stejně jako Osram či Philips. Svítidla na mohou poutat pozornost stejně jako socha nebo mohou být naopak diskrétně 2.18: Historizující veřejné osvětlení, v pozadí. Nové typy svítidel mají Obrázek Masarykovo náměstí, Ostrava. většinou design, který vychází z dřívějších tvarů. Nové typy svítidel mají nejčastěji design, který vychází z dřívějších tvarů. V téměř nezměněné podobě zůstávají inspirace plynovými lampami, tak klasické koule nebo tvar silničních svítidel. Do historických částí měst a objektů se používají repliky dřívějšího osvětlení, vyrobené ze skla, kovu či dřeva.

Obrázek 2.19: Pouliční osvětlení, Menton, Monaco.

2.3.2 Současné trendy

Za zmínku stojí některé nové typy veřejného osvětlení známějších firem či designérů. Jsou stále také více používány typy kuželovitého tvaru a minimalistické modely svítidel. Materiálem bývá nejčastěji hliníková slitina v šedé barvě s kombinací krytu, tvořeného kovem a polykarbonátem. Některá svítidla mívají místo krytu jen vrchní desku, která odráží světlo dolů a vytváří stříšku. Jako první se podíváme na svítidlo DL10 od firmy Siteco (viz. Obr.19), které je charakteristické svým tvarem, připomínajícím květ kaly či hlavu kobry.

Obrázek2.20: Svítidlo DL10, Siteco.

Navrhnout zcela nový a neobvyklý tvar tělesa svítidla bylo možné jen díky použité technologii využívající LED diody, které mají malé požadavky na hloubku zabudování světelného zdroje. Světlo může také měnit barvu světla. Avantgardní vzhled svítidla SQ (viz. Obr.20) je velmi neobvyklý. Těleso svítidla připomíná želví krunýř. Tato volba nebyla náhodná, jelikož želví brnění je robustní a trvanlivé. Ideální vzor přírody pro konstruktéra svítidla. Hliníkové svítidlo SQ splyne s moderní městskou architekturou. Celkový vzhled působí elegantně a vkusně. Obrázek 2.21: Svítidlo SQ, Siteco.

18

Architekt Herzog de Meuron a projektant osvětlení Michael Schmidt, přišli s opravdu nezvyklou myšlenkou, a to svítícím balónem. Asi devět těchto svítidel umístili na ploše přilehlé k Allianz aréně v Mnichově (viz. obr. 21.). Jejich výška je asi 20 metrů. Důležitá jsou čidla kontrolující tlak vzduchu v balónu, při poruše ventilátoru nebo ztrátě tlaku v balónu odpojí napájení světelné části. Souhra světelného zdroje a reflektoru má dlouhou tradici. Už Egyptští stavitelé experimentovali před 2000 lety s kontrolou slunečního světla a pokoušeli se osvětlit místnosti pomocí odrazu světla zrcadly. Dnes se používají umělé světelné zdroje. Obrázek 2.22: Svítící balón, Aréna Allianz, Mnichov, Německo.

Přesto princip reflektoru zůstal nezměněn a působí příjemně. Svítidla veřejného

osvětlení by měla být sjednocením tvaru a funkce. Jejich konstrukce působit dojmem čistoty a jednoduchosti. Hezký vzhled kombinovat s estetikou a ergonomii. Dalšími kvalitami produktu je technická kvalita, ušlechtilé materiály, precizní výroba a další faktory. V mnoha zemích umisťují na pěších zónách či Obrázek 2.23: Moderní svítidlo, Ulice 28. října, poblíž důležitých budov osvětlení ojedinělého Ostrava. tvaru namísto sochy či jiného výtvarného prvku. Vznikají tak seskupení dvou a více stvolů, které připomínají trsy trávy či květin. Mohou to být také svítidla připomínající sloupy či jejich hlavice může připomínat hlavu v klobouku. Také se může jednat jen o svítící bloky zabudované do podlahy, vyzařující různé barvy světla. Stožáry se svým horním ukončením mohou vytvářet za sebou jdoucí popínavý nebo pravoúhlý efekt. Vyskytují se světelné bloky, fungující jako lavičky. Španělské designérské studio Santa a Cole vytvořilo seskupení svítidel na lunární zdroj energie Lampelunas (viz. obr.24.). Obrázek 2.24: Svítidlo Calaf.

Obrázek 2.25: Lunární svítidlo Lampelunas.

19

3. VARIANTNÍ STUDIE DESIGNU Návrhy musely splňovat požadavky jako: správná výška, konstrukční řešení, typ zdroje světla a nový design. Díky tomu, že Led diody jsou malé, tak bylo uvažováno s větším počtem diod, umístěných v kruzích, linkách či plochách. Také musíme předem vědět, jaký druh stožáru vybrat, jak vymyslet jednoduchou konstrukci lampy při jednostranném, párovém či viceramenném osvětlení. Jelikož se jedná o lampu pro pěší zóny, parky a ulice, jejich výška se pohybuje od 3 do 7 metrů. Design vychází z jednoduchých, harmonických a moderních tvarů, které nenarušují okolní architekturu a zeleň. Návrhy nelze zakomponovat do historických částí měst a parků, jelikož je lepší sem umístit dobové rekonstrukce a repliky tehdejšího osvětlení. Celková podoba osvětlení je tedy pojata tak, aby spíše podtrhovala krásu okolí, nikoliv aby bylo samo výtvarně výrazné a působilo agresivně. 3.1 Varianta 1. Mezi první návrhy patřil stožár obdélníkového profilu, který byl dvakrát zahnut, do tvaru, který by optimálně osvětloval prostor před sebou. Diody by byly umístěny ve dvou řadách na spodní straně nejvyššího úseku. Světelný zdroj by zakrýval jednoduchý plát polykarbonátu, upevněn na svítidle pomocí šroubů. Tento silně technický tvar by byl používán hlavně do moderní městské zástavby. Při dalším propracování by došlo k většímu zaoblení hran a navržení světelné plochy, která by musela být kryta, aby nedocházelo k znečištění světelného zdroje. Svítidlu by nejlépe slušelo provedení v šedé barvě kovu.

Obrázky 3.1, 3.2: Skici prvního návrhu.

20

3.2 Varianta 2. Jde o organický tvar, úplně odlišný od varianty 1. Tato lampa by byla vyráběna jako solitér, přičemž počet větví by byl přizpůsoben potřebám konkrétního místa, kde by byla instalována. Inspirace přírodou je zde patrná - stožáry připomínají stonky rostlin a světelná hlavice ve tvaru koule zase bobuli. Pokud by se jednalo o svítidlo z více jak dvěma hlavicemi, byl Obrázky 3.3, 3.4: Skici druhého návrhu. by v blízkosti umístěn další stožár a navzájem by vytvářely dojem více rozrostlé rostliny. Světelný zdroj v podobě LED diod by byl umístěn v kruzích uvnitř každé z hlavic.

3.3 Varianta 3. Z tohoto návrhu vychází finální verze svítidla. Jde o stožár, mírně se svažující směrem nahoru, svítící panel je elipsovitého tvaru. Na spodní straně jsou umístěny Led diody, které chrání skleněný kryt. Šlo o to, zkombinovat geometrické tvary a také se inspirovat přírodou. Hlavice může připomínat list nebo okvětní plátek. Jednoduchý tvar hlavice, přímý stožár a celkový návrh, vede k zajímavé podobě svítidla.

Obrázky 3.5, 3.6: Skici třetího návrhu.

21

3.4 Finální návrh Po proporčních úpravách hlavice a zjištění funkčních rozměrů vznikl finální návrh svítidla. Ten se skládá ze stožáru a hlavice, přičemž těchto hlavic můžeme připevnit na stožár až 3 kusy. A to podle počtu stran, na které má světlo dopadat. Kovový stožár má matnou šedou barvu kartáčovaného hliníku. Hlavice mohou být dle potřeby vyrobeny z tvrzeného plastu v jakémkoliv odstínu, ale také mohou být v kovové podobě. Stožár se svažuje směrem nahoru. Svítidlo připomíná rostlinu s listy nebo také květy vrby (kočičky). Elegantní tvar hlavice má tvar elipsy. Na stožár díky úchytnému systému můžeme kdykoliv přidat další hlavici a upevnit jí v různých úhlech otočení.

Obrázek 3.7: Skica finálního návrhu.

Obrázek 3.8: Vizualizace světelné hlavice.

22

4. ERGONOMICKÉ ŘEŠENÍ V této kapitole je popsána ergonomická stránka návrhu.

4.1 Vzájemná vzdálenost stožárů veřejného osvětlení Při jednoduchém výpočtu, kdy je bráno v úvahu, že sklon vedení světla má 15 stupňů, při nejmenší výšce stožáru 3 a půl metru, nám vyjde vzdálenost mezi stožáry. Aby bylo zabezpečeno, že světlo z obou lamp se zkříží nad úrovní výšky člověka je nutné je kotvit v rozmezích 8 metrů. V níže uvedeném nákresku je znázorněna celá tato problematika.

Obrázek 4.1: Vzdálenost mezi jednotlivými stožáry.

4.2 Kryt světelného zdroje Při nutných revizích a čištění lampy, musíme zabezpečit snadný přístup k světelnému zdroji. Kryt je vyroben z polykarbonátu a je uchycen ke zbytku hlavice závěsným pantem, který při sklopení do nejzazší polohy svírá s hlavicí úhel 95°. Při zpětném zavření je kryt zaklapnut do drážky, vedené podél celé vrchní hrany. Tím je zabezpečena ochrana před vodou a prachem.

Obrázek 4.2: Vizualizace otevřeného krytu.

23

5. TVAROVÉ ŘEŠENÍ Jde o stožár kruhového profilu, který je směrem nahoru postupně zúžen, aby se dosáhlo stability. Hlavice byla zvolena ve tvaru elipsy s patřičnou tloušťkou, která působí měkce, elegantně a koresponduje s oválným tvarem a dopadajícím světlem z lampy. Hlavice je provedena jako celek, kryt je prosklený a uzavírá celé tělo hlavice. Nic nevyčnívá z tvaru ven, tím vzniká harmonie a ladnost. Hlavice je na stožár upevněna v polovině úsečky, spojující konec krytu a okraje elipsy.

Obrázek 5.1: Horní pohled na lampu.

Hlavice se mohou na stožár umísťovat ve více počtech (až 3). Postupným přidáním hlavic se stožár stává tvarově bohatší a stále více připomíná stonek s listy. Celá kompozice má čisté linie a jednoduchý vzhled.

Obrázek 5.2:Základní lampa s jednou hlavicí.

Všechny úchytné části jsou decentně skryty, otevírací pant krytu je nenápadný. Při pohledu shora, který se může naskytnout například z okna okolní budovy lampa připomíná trojlístek.

Obrázek 5.3:Lampa se dvěma hlavicemi.

Obrázek 5.4: Lampa se třemi hlavicemi.

24

6. BAREVNÉ ŘEŠENÍ Barevných kombinací návrhu osvětlení je mnoho, můžeme zvolit zcela klasickou a jemnou variantu šedé barvy v provedení hliníku. Také za zmínku stojí varianta, kdy stožár je kovový a hlavice je v pastelově jemné barvě, jako je světle modrá, žlutá, mátová a tak dále.

Tato varianta by byla vhodná jako předem daná barevná kombinace k určité stavbě, u které by se svítidla nacházely. Vznikl by tak mobiliář tón v tónu s architekturou. Varianta v matně černé může být vhodnou do moderních pěších zón. Bílá hlavice zase působí čistě a je vhodná jako doplněk parků a klidových zón. Při větším počtu můžeme zvolit mnoho barevných variací, třeba od nejtmavšího odstínu postupovat po světlý, kontrastní odstíny jednotlivých hlavic, atd. Při variantním barevném řešení je kladen důraz na krásu zvolených materiálů. Jako hlavní barevné řešení jsem zvolila šedý stožár a hlavici z šedého až tmavošedého tvrzeného plastu nebo nátěru s kovovým efektem a polykarbonátový kryt v čiré podobě.

Obrázky 6.1-6.8: Vizualizace možných barevných kombinací.

25

7. KONSTRUKČNĚ-TECHNOLOGICKÉ ŘEŠENÍ Tato kapitola se zabývá konstrukcí a použité technologie návrhu svítidla. 7.1 Světlo a člověk Účinky světla na člověka stále ještě nejsou dostatečně prozkoumané. Světlo vyvolává nálady, pocity a ovlivňuje náš biorytmus. Pro lepší pochopení jsou zapotřebí znalosti z různých oborů fyziky, fyziologie, neurologie a psychologie. 7.2 Vnímání Více než 80 % informací ze svého okolí vnímá člověk prostřednictvím očí. Rychlost přenosu dat je přitom 10krát větší než například při poslouchání. Trojrozměrné nebo stereoskopické vidění je možné díky tomu, že jsou oči umístěné v určité vzdálenosti od sebe. Při pozorování objektu vznikají dva lehce odlišné obrazy. Z rozdílů obou obrazů vypočítává mozek prostorový vjem, který umožňuje odhadování krátkých vzdáleností. V zadní části je umístěn zrakový nerv, spojující sítnici oka s nervovými centry mozku. Mozek při vidění na velké vzdálenosti rozlišuje mezi blízkými a vzdálenějšími objekty mimo jiné podle modré složky světla. Objekty, které leží blíž, se zobrazují v teplejších, intenzivnějších barevných odstínech, vzdálenější objekty naproti tomu v modravých a bledých odstínech. Člověk využívá pro vidění pouze elektromagnetické záření v malém rozsahu vlnových délek mezi 380 nanometry a 780 nm. Tento rozsah se nazývá viditelné světlo. V průběhu vývoje lidstva se oči specializovaly na rozsah vlnových délek slunečního spektra, které jsou schopné v dostatečném množství a s určitou stálostí pronikat zemskou atmosférou.

Obr. 7.1.: Elektromagnetické spektrum.

Barevné vidění pomocí čípků je rozděleno na tři různé spektrální rozsahy. Na každý z těchto tří rozsahů záření - červený, zelený a modrý - reaguje citlivě jeden typ čípků. Při podráždění jednoho, resp. většinou více typů čípků je na základě aditivního míchání barev možné určit celé barevné spektrum. Vnímání člověka je značně ovlivněno volbou světelného zdroje s jeho specifickými vlastnostmi ohledně barvy světla a podání barev. 26

7.3 Konstrukční nákres lampy pouličního osvětlení

Obrázek 7.2: Konstrukční nákres.

Základní rozměry lampy s jednou hlavicí: výška stožáru je 3500mm, pod povrchem je však ještě dalších 1000mm stožáru pro zapuštění lampy do kotevního bloku. Dolní průměr stožáru činí 150mm, horní 100mm. Hlavice je o půdorysných rozměrech 600x250 a tloušťka je100mm.

27

Obrázek 7.3: Řez vrchní hlavicí.

7.4Výběr světelného zdroje Při volbě osvětlovací soustavy, musíme brát ohled na stav elektrické rozvodné sítě a také brát v úvahu technický stav napájecího zdroje. Použití LED diod pro veřejné osvětlení má mnoho výhod. Prospívá životnímu prostředí svou dlouhou životností a nízkou spotřebou elektrické energie. Diody neobsahují olovo ani rtuť, a proto je lze po dosažení hranice jejich životnosti ekologicky recyklovat. Neustálý růst cen energií společně se snahou o snižování emisí CO2 vedou ke stále intenzivnějšímu využívání tohoto typu osvětlení po celém světě. 7.5 LED diody Led diody mají vysokou světelnou účinnost, 90% energie se mění na světlo. Další výhodami jsou nízká spotřeba elektrické energie a vysoká životnost LED diod je 50 000 hodin (u běžných zářivek se pohybuje životnost do 30 000hodin). Při použití LED diod u nových realizací osvětlení neprodukuje ultrafialové a infračervené záření, má odolnost vůči klimatickým vlivům, mají vysoký jas a rovnoměrný tok světla. Bývají dostupné i v miniaturních rozměrech a RGB provedení, které obsahuje červený, zelený a modrý čip a tím leze docílit libovolné kombinace barev.

Obrázek 7.4: Flexi diody.

Dioda vyzařuje na rozdíl od žárovek světlo určité barvy. Barva světla je závislá na použitém materiálu a má rozsah od žluté oranžové přes červenou po zelenou a modrou. Bílé světlo vzniká luminiscenční konverzí: modré světlo diody vybudí luminiscenční látku k vyzařování žlutého světla a tím vznikne bílé světlo. Moduly LED se skládají z určitého množství jednotlivých světelných diod, namontovaných na desku s plošnými spoji. Bílé LED mají životnost až 20.000, tedy více než 2 roky. K tomu patří vyšší světelná účinnost, tzn. méně energie pro docílení stejného světla, výhoda pro životní prostředí. LED diody mají velkou budoucnost v osvětlovací technice, existují již mnohé typy Led osvětlení a tyto lampy fungují už v mnoha ulicích. U nás se zatím používají jen výjimečně, proto je dobré o nich uvažovat pro nové typy svítidel.

28

LED diody jsou zabudovány do desky nebo pásů (tzv. flexi diody) - dole ve stojanu je elektrický zdroj s pojistkou napojený na zemní kabel vedoucí ve stojanu nahoru jiným kabelem přes měnič do desky nebo pásu.

Obrázky 7.5-7.7.: LED diody pro veřejné osvětlení, Philips.

7.6 Technické prvky návrhu Při konstrukci lampy veřejného osvětlení musíme dbát na to, aby byla bezpečně zakotvena v zemi, čímž zajistíme stabilitu. Dále bylo zapotřebí vymyslet uchycení a vedení elektroinstalace v lampě a také umístění LED diod na desce světelného zdroje. 7.6.1 Umístění světelného panelu Uvnitř hlavice je vyrobena deska, ve které jsou umístěny LED diody, které budou v desce propojeny drátky a to vše je zalakováno a zakryto odrazným reflektorem z tenkého plechu. Celá hlavice je nakloněna pod úhlem 5°, proto je zajištěn správný sklon dopadajícího světla. Počet LED diod v panelu je 26, městské lampy mohou při výšce do 6 metrů dosahovat výkonu 50-70W. Každé hlavici tudíž náleží výkon 52W, pokud umístíme na stožár dvě a více hlavic, každá musí mít vlastní vedení elektroinstalace. Jednotlivá dioda má výkon 1 až 3 watty. Důležité je také, aby se barvy diod namíchaly tak, aby vzniklo světlo bílé barvy. Elektrovýzbroj pro diodymodulový měnič se umístí do prostoru nad desku Obrázek 7.8: Rozmístění Led diod na světelném panelu. s diodami. Přívod je veden skrz kotevní blok. V dolní části stožáru je umístěna elektrovýzbroj se svorkami a pojistkou. Z elektrovýzbroje je veden přívod do měniče, který je propojen s LED diodami. 7.6.2 Uchycení hlavice ke stožáru Hlavice bude uchycena ke stožáru pomocí objímky, která bude držena skrz stožár třemi šrouby. Přívod elektroinstalace je veden vyvrtanou dírou skrz přírubu a stěnu stožáru. Po celkovém sešroubováním horního a spodního dílu krytu k přírubě bude otvor v horním dílu krytu zasilikonován. 29

Příruba má půdorysné rozměry 400x200mm, se sraženými hranami. Její tloušťka činí 60mm, vnitřní průměr pro upevnění na stožár je 120mm a průměr pro provlečení elektroinstalace má 20mm.

Obrázek 7.9: Nákres příruby.

7.6.3 Elektrická výzbroj Elektrická výzbroj světelných míst je umístěna uvnitř stožáru, kde je chráněna uzamykatelnými dvířky o rozměrech 300x150mm. Výška dvířek nad zemí je 600mm.

Obrázek 7.10: Dvířka elektrické výzbroje.

30

7.6.4 Kotevní blok osvětlovacího stožáru Pro zafixování a stabilitu osvětlení, je potřeba ukotvit stožár lampy do betonového bloku. Hloubka a parametry se liší dle výšky stožáru, na obrázku vidíme kotevní blok, určený pro stožáry do 6m výšky. Šedé plochy na obrázku znázorňují beton třídy B20.

Obrázek 7.11: Kotevní blok.

31

8. ROZBOR TECHNICKÉ, ERGONOMICKÉ, PSYCHOLOGICKÉ, ESTETICKÉ, EKONOMICKÉ A SOCIÁLNÍ FUNKCE DESIGNÉRSKÉHO NÁVRHU V následném rozboru shrnuji všechny stránky návrhu, aby vyhovovaly všem aspektům zadání bakalářské práce. 8.1 Technické řešení Jde o lampu veřejného osvětlení, použitelnou v prostorách parků, ulic a pěších zón. Lampa je navržena tak, aby na stožár šlo umístit jednu až tři světelné hlavice pomocí objímek a šroubů. Lampa s jedním světelným tělesem má výkon 52W, je v ní umístěno 26 diod, každá z nich s výkonem 2watty. Při volbě dvou nebo tří hlavic, má každá svůj měnič napětí a vlastní přívodní kabel, včetně výstroje. Jelikož se jedná o lampu pouličního osvětlení, výška stožáru se pohybuje od 3,5 do 5m. Sklon hlavic je veden pod úhlem 5°, pro optimální sklon světelného toku. Stožár má zabudovaná uzamykatelná dvířka pro vstup k propojení elektrokabelů, případně jeho revizi. Dvířka obsahují výstražný symbol pro vedení elektrické energie. Pro kotvení v zemi je zvolen betonový kotevní blok, hluboký 1200mm. 8.2 Ergonomické řešení Aby se lidé cítili bezpečně, a bylo jim zajištěno dostatečné osvětlení na pěších trasách za šera i v noci, musíme zajistit co možná nejpřirozenější typ, intenzitu a tok světla. LED diody zajišťují bílé světlo, které je pro oko nejpřirozenější. Abychom se vyhnuli slepým místům mezi jednotlivými lampami, jsou umístěny ve vzdálenosti 8 metrů od sebe. Tímto je dosaženo křížení světelného toku ze dvou sousedních zdrojů světla ve výšce 2,5 metrů. 8.3 Rozbor psychologické funkce Nejdůležitějším a také nejvíce používaným lidským smyslem je zrak. Proto je velmi důležité, aby člověk nebyl za šera či tmy dezorientován. Nedostatek světla je pro člověka depresivní. Pro pocit bezpečí je nezbytně nutné zvolit správný typ osvětlení. Proto bylo zvoleno osvětlení pomocí LED diod, které umožňují tok bílého světla, které navozuje pocit světla denního. Mnou navržený tvar světelné hlavice nepůsobí nijak agresivně při řazení dvou a více použitých světelných hlavic připomíná lampa květy vrby. 8.4 Rozbor estetické funkce návrhu Nutným požadavkem pro uplatnění moderní lampy je její vzhled. Vždyť veřejné osvětlení dotváří atmosféru každého místa, ať už se jedná o pěší zónu, park či ulici. Za denního světla plní funkci estetickou. Zvolený návrh působí lehce a nenuceně, přitom však dekorativně a hravě. Dle zvolené barevné kombinace hlavic lze dosáhnout různě požadovaného efektu. Navržené osvětlení nechává vyniknout okolní architektuře a přírodě, dotváří charakter prostoru jako dekorativní prvek městského mobiliáře.

32

8.5 Rozbor ekonomické funkce návrhu Pro výrobu moderních veřejných osvětlení je kladen důraz na snížení spotřeby energie, recyklaci zvolených prvků, snížení světelných emisí a tím co nejmenší dopad na životní prostředí. Svítidlo je vyrobeno z kovových částí, polykarbonátu, LED diod a ostatních vnitřních komponentů Nejsou zde použity žádné prvky, které by nebylo možno recyklovat. LED diody oproti jiným světelným zdrojům mají o 70% menší spotřebu energie, nevyžadují častou kontrolu a jejich životnost je mnohem větší. Dají se regulovat jejich světelné vlastnosti. Například intenzita a barva. Proto můžeme navolit různé množství svítících diod v určitou denní dobu, pomocí městského ovládání přes centrální řídící systém a tímto případně regulovat spotřebu elektrické energie. 8.6 Rozbor sociální funkce návrhu Aby se lidé mohli scházet i v nočních hodinách je veřejné osvětlení nezbytně nutné. Kdo by se chtěl v noci procházet ulicí za světla, které jen trochu dopadá z okolních domů? Pro snížení kriminality, nízké orientace v prostoru a zamezení pocitu deprese, musíme zvolit zdroj, který nám zajistí dostatek světla a jeho kvalitu. Můj návrh splňuje všechny tyto podmínky.

33

ZÁVĚR Cílem této bakalářské práce bylo navrhnout svítidlo pro městské osvětlení, které by splňovalo požadavky moderního designu a použití nových zdrojů světla. Proto jako zdroj světla byly použity LED diody, které jsou stále více oblíbené do interiérových svítidel a dostávají se i do nových typů svítidel veřejného osvětlení. Světelný zdroj je stále finančně nákladnější než ostatní, ale další komponenty při výrobě lampy jsou srovnatelné s běžnými typy svítidel městského osvětlení. Životnost a energetické nároky na LED diody jsou relativně nízké, proto se vyšší pořizovací náklady zanedlouho vrátí zpět. Veřejné osvětlení je nejdůležitější složkou městského mobiliáře, tudíž jsem ve své práci popsala jak technické, tak ergonomické a estetické aspekty návrhu. Mnou navržené svítidlo je možné použít k vytvoření funkční realizace.

34

SEZNAM POUŽITÝCH ZDROJŮ [1] DOMALÍP, Karel. O světle elektrickém. VUŠB Ostrava, 1894-95. 318 s. [2] FAIRS, Marcus. Design 21. století. Praha: Slovart, 2007. 463 s. ISBN 978-80-7209-970-2. [3] FEDUCHI,Marta. Lighting. 1.vyd. New York: Harper Collins, 2005. 331 s. ISBN 0-06-074794-3. [4] HASOŇ, Zdeněk. Veřejné osvětlení: modernizace jako cesta k úsporám. 2.vyd. Brno: Soliton, 2005. 58 s. ISBN 80-239-5705-8. [5] KRAUEL, Jacobo. New urban elements. Barcelona, Spain: Links, 2007. 179 s. ISBN 84-96263-75-4. [6] MIKEŠ, Jan. Elektřina na dlani. Praha: Milpo Media s.r.o., 2008. 119 s. ISBN 978-80-87040-08-9. [7] RUBÍNOVÁ, Dana. Ergonomie. Brno: Cerm,2006. 62 s. ISBN 80-214-3313-2. [8] ŠULA, Otto. Příručka osvětlovací techniky. 2.vyd. Praha : Státní nakladatelství technické literatury, 1979. 397 s. [9] SITECO, Osvětlování venkovních prostorů. Katalog 06/07 [10]

ČSN CEN/TR – 13201-1 (Osvětlení pozemních komunikací)

[11]

ČSN CEN/TR – 13201 – 2 (Osvětlení pozemních komunikací)

[12]

ČSN 34 8340 (Stožáry veřejného osvětlení)

[13]

ČSN 33 2000 – 7.714 (Stožárová rozvodnice)

[14]

http://cs.wikipedia.org

[15]

http://www.e-light.cz/svetlo

[16]

http://www. osram.cz

[17]

http://www. odbornecasopisy.cz

[18]

http://www. rozhlas.cz

[19]

http:// www.svetlo.info (časopis Světlo),

[20]

http://technet.idnes.cz

[21]

http://www. tsb.cz

[22]

http://www. verejne-osvetleni.cz

35

SEZNAM OBRÁZKŮ 2.1 Lampa olejová. Dostupné z: http:// www.edinformatics.com [citováno 2009-02-28] 2.2 Lampa olejová. Dostupné z: http:// www.bibleandscience.com [citováno 2009-02-15] 2.3 Dobové lucerny.[22] 2.4 Kandelábry národního muzea. 2.5 Dobový pohled na Koňský trh.[22] 2.6 Lampa se skulinovým hořákem. Dostupné z: http:// www.e-architekt.cz [citováno 2009-02-15] 2.7 Nákres jedné z prvních žárovek. Dostupné z :http:// aad.govst.edu [citováno 2009-01-27] 2.8Vnitřní mechanismus, [1] 2.9 Dobová pohlednice Mahenova divadla. Dostupné z :http:// www.andreas-praefcke.de [citováno 2009-02-15] 2.10 Vnitřní osvětlení Národního muzea. 2.11 Veřejné osvětlení dopravní komunikace [16] 2.12 Veřejné osvětlení s LED diodami [16] 2.13-17 Typy a tvary svítidel Siteco. Dostupné z http:// www.siteco.cz [citováno 2009-04-20] 2.18 Historizující veřejné osvětlení, Masarykovo náměstí, Ostrava. 2.19 Pouliční osvětlení, Menton, Monaco. 2.20 Svítidlo DL 10 Siteco. Dostupné z http:// www.siteco.cz [citováno 2009-04-20] 2.21 Svítidlo SQ Siteco. Dostupné z http:// www.siteco.cz [citováno 2009-04-20] 2.22 Svítící balón, Aréna Allianz, Mnichov, Německo Dostupné z http:// www.siteco.cz [citováno 2009-04-20] 2.23 Moderní svítidlo, Ulice28.října, Ostrava. 2.24 Svítidlo Calaf, [5] 2.25 Lunární svítidlo Lampelunas. Dostupné z http://www.foxdesign.se [citováno 2009-04-20] 3.1, 3.2 Skici prvního návrhu. 3.3, 3.4 Skici druhého návrhu. 3.5, 3.6 Skici třetího návrhu. 3.7 Skica finálního návrhu. 3.8 Vizualizace světelné hlavice. 4.1 Vzdálenost mezi jednotlivými stožáry. 36

4.2 Vizualizace otevřeného krytu. 5.1 Horní pohled na lampu. 5.2 Základní lampa s jednou hlavicí. 5.3 Lampa se dvěma hlavicemi. 5.4 Lampa se třemi hlavicemi. 6.1-6.8 Vizualizace barevných kombinací 7.1 Elektromagnetické spektrum Dostupné z http://old.paladix.cz 7.2 Konstrukční nákres lampy s jednou a třemi hlavicemi. 7.3 Řez hlavicí. 7.4 Flexi diody. Dostupné z http://www.jakub.cz [citováno 2009-04.06] 7.5-7.7 LED diody pro veřejné osvětlení, Philips. Dostupné z http://www.philips.cz [citováno 2009-04-08] 7.8 Rozmístění LED diod na světelném panelu. 7.9 Nákres příruby. 7.10 Dvířka elektrické výzbroje. 7.11 Kotevní blok.

Obrázky, které nemají odkazy na informační zdroj, jsou pořízeny autorem této bakalářské práce.

37

SEZNAM PŘÍLOH 1. Sumarizační poster A1 2. Model

38

SUMARIZAČNÍ PLAKÁT

39