XXXKKO
Welcome to interactive presentation, created with Publuu. Enjoy the reading!
XXX Krajowa Konferencja Oświetleniowa
Technika Świetlna 2022
oraz
2. Forum Technologii Oświetleniowych
9-10 czerwca 2022 r. Warszawa
Organizatorzy:
Patronat honorowy
www.kko.ciepoland.pl
XXX Krajowa Konferencja Oświetleniowa i 2. Forum Technologii Oświetleniowych
Warszawa, 09-10 czerwca 2022
Komitet naukowy
Prof. dr hab. inż. Wojciech Żagan, Politechnika Warszawska, przewodniczący
Prof. dr hab. inż. Dariusz Sawicki, Politechnika Warszawska
Dr hab. inż. Irena Fryc, prof. uczelni, Politechnika Białostocka
Dr hab. inż. Agnieszka Wolska, prof. instytutu, Centralny Instytut Ochrony Pracy PIB
Dr hab. inż. Piotr Pracki, prof. uczelni, Politechnika Warszawska
Dr hab. inż. Krzysztof Wandachowicz, Politechnika Poznańska
Dr hab. inż. Maciej Zajkowski, prof. uczelni, Politechnika Białostocka
Dr hab. inż. Sławomir Zalewski, Politechnika Warszawska
Komitet organizacyjny
Dr hab. inż. Piotr Pracki, prof. uczelni, Politechnika Warszawska, przewodniczący
Agnieszka Parzych, Akademia LED
Dr inż. Dariusz Czyżewski, Politechnika Warszawska
Dr inż. Rafał Krupiński, Politechnika Warszawska
Dr inż. Krzysztof Skarżyński, Politechnika Warszawska
Dr inż. Przemysław Tabaka, Politechnika Łódzka
Patronat honorowy
Partner konferencji
Organizatorzy
Sponsorzy
Warszawa, 09-10 czerwca 2022
XXX Krajowa Konferencja Oświetleniowa i 2. Forum Technologii Oświetleniowych
Wystąpienia konferencyjne
09.06.2022
Sesja I. Badania systemów oświetleniowych
1.
Wandachowicz K., Zalesińska M.: „Badanie materiałów fosforescencyjnych stosowanych do oznaczania
dróg ewakuacyjnych” ………………………………………………………………………………………………………………………………………………..
5
2.
Czyżewski D.: „Odległość pomiarowa w fotometrii luminancyjnej LED” …………………………………………………..………………..
6
3.
Skrzypczak P., Kubiak K.: „Badania parametrów fotometrycznych układów świetlnych hulajnóg elektrycznych
i urządzeń transportu osobistego” ….…………………………………………………………………………………………………………………………
7
4.
Lalek J: „Stanowisko do pomiaru czułości spektralnej luksomierzy, radiometrów oraz kamer do pomiaru luminancji
(monochromatycznych i RGB)” ………………………………….………………………………………………………………………………………………
8
5.
GL Optic – Wystąpienie Sponsora konferencji.: „Wyzwania Ekoprojektu”
Sesja II. Oświetlenie wewnętrzne, jakość i energooszczędność
1.
Sawicki D., Kołodziej M., Majkowski A., Rak R.: „Problemy rozpoznawania zmęczenia pracownika na wybranych
stanowiskach pracy” ………………………………………………………………………………………………………………………………………………….
9
2.
Kurkowski M., Popławski T.: „Metodologia wyznaczania efektywności energetycznej przekształtników do LED” ………
10
3.
Wiśniewski A.: „Obliczenia zużycia energii elektrycznej w oświetleniu wnętrz wykorzystującym systemy sterowania
oświetleniem jako dopełniające do oświetlenia dziennego” ………………………………………………………………………………………
11
4.
Komorzycka P., Pracki P.: „Analiza kubicznego wskaźnika modelowania w oświetleniu ogólnym wnętrz……………………
12
5.
Konica Minolta – Wystąpienie Sponsora konferencji.: „Profesjonalne rozwiązania do pomiaru światła
i wyświetlaczy”
Sesja III. Systemy oświetleniowe i sterowanie
1.
Gilewski M.: „Model dopełniającego źródła oświetlenia szklarniowego” ……………………………………………..……………………
13
2.
Budzyński Ł.,
Kardasz P.,
Tyniecki D.,
Zajkowski M.:
„System
OptiTouch
z
detekcją
optyczną
sterowany RaspberryPi”……………………………………………..………………………………………………………………………………………………
14
3
Ledvance – Wystąpienie Sponsora konferencji.: „Systemy sterowania oświetleniem wnętrz”
4.
Wesołowski M., Czaplicki A.: „Konstrukcja i badania układów pozycjonowania paneli fotowoltaicznych” ….……………..
15
5
Gilewski M.: „Selektywny pomiar światła w systemach sterowania” ……………………………………………..……………….…………
16
Warszawa, 09-10 czerwca 2022
XXX Krajowa Konferencja Oświetleniowa i 2. Forum Technologii Oświetleniowych
Wystąpienia konferencyjne
10.06.2022
Sesja IV. Oświetlenie zewnętrzne i zanieczyszczenie światłem
1.
Tabaka P., Kołomański S.: „Wpływ zastępowania w instalacjach oświetlenia zewnętrznego lamp wyładowczych
źródłami LED na obserwacje astronomiczne nocnego nieba” …………………………………………………………………………………….
17
2.
Skarżyński K.: „Propozycja zmniejszenia wartości kryterialnych parametru Upward Flux Ratio” ………………………………..
18
3
Technolight – Wystąpienie Sponsora konferencji.: „Innowacyjne rozwiązania konstrukcyjne opraw ze źródłami LED
w aspekcie trwałości materiałowej i ekologii produkcji”
4.
Gnatkowska-Kraul K., Warzeszkiewicz A., Kargol E.: „Analiza infrastruktury oświetlenia drogowego w Polsce
– zapotrzebowanie na dedykowane rozsyły strumienia świetlnego opraw LED” ….………………………………………………….…
19
5.
Podbucki K., Suder J., Marciniak T., Dąbrowski A.: „Zautomatyzowane stanowisko laboratoryjne do wyznaczania
charakterystyk świecenia zagłębionych lamp lotniskowych” …….……………………………………………………………………………….
20
6.
Pol-lighting – Wystąpienie Partnera konferencji:. „Wyniki badań lamp i opraw LED dostępnych na rynku polskim”
Sesja V. Badanie promieniowania optycznego i barwy światła
1.
Kubica J., Wolska A.: „Modyfikacja metod pomiaru parametrów promieniowania VIS i IR dla potrzeb oceny zagroże-
nia oczu według nowych wymagań ICNIRP” …………..……………………………………………………………………..…………………………..
21
2.
Fryc I., Listowski M.: „Uzasadnienie stosowania więcej niż tylko jednego standardowego obserwatora koloryme-
trycznego i przestrzeni barw w określeniu punktów chromatyczności typowych lamp” ……………………………..………………
22
3.
Pelko M.: „Zastosowanie radiometru do pomiarów i oceny skuteczności oddziaływania źródeł o różnych rozkładach
widmowych w zakresie nadfioletu” …………………………………………….……………………………………………………………………………..
23
4.
Pawlak A.: „Projekt mobilnego systemu pomiarowego do oceny zagrożenia pracowników promieniowaniem UV
na stanowiskach pracy” …………………………………………….……………………………………………………………………………………………...
24
XXX Krajowa Konferencja Oświetleniowa i 2. Forum Technologii Oświetleniowych
Badania systemów oświetleniowych
5
Badanie materiałów fosforescencyjnych
stosowanych do oznaczania
dróg ewakuacyjnych
Wandachowicz Krzysztof, Zalesińska Małgorzata
Politechnika Poznańska
Słowa kluczowe: znaki bezpieczeństwa, materiały fosforescencyjne, oświetlenie awaryjne, luminancja znaków bezpieczeństwa
Wstęp Znaki bezpieczeństwa są integralną
częścią oświetlenia awaryjnego. Aby spełniały
swoje zadania powinny być czytelne i dobrze
widoczne. Te funkcjonalności zapewnia się albo
poprzez zastosowanie oświetlenia elektrycznego
znaków albo poprzez zastosowanie materiałów
fosforescencyjnych,
które
mają
zdolność
do gromadzenia energii w trakcie naświetlania,
a następnie uwalniania jej w postaci światła po
zaniku
oświetlenia
podstawowego.
Wartość
luminancji materiału fosforescencyjnego zależy
od natężenia oświetlenia na jego powierzchni,
rozkładu widmowego promieniowania oraz czasu
wzbudzenia. Zmieniając parametry naświetlania
można
wpływać
na
uzyskiwane
wartości
luminancji
znaków
po
zaniku
oświetlenia
podstawowego oraz na czas zaniku fosforescencji.
W normach przedmiotowych nie określono
optymalnych parametrów naświetlania tego typu
znaków
w
warunkach
rzeczywistych.
W przeważającej większości opisano jedynie
laboratoryjne warunki wzbudzenia.
Wymagania normatywne
Podstawowe
wymagania
normatywne
stawiane
znakom
bezpieczeństwa
opisane
zostały
w
normie
PN – EN 1838. Analizując zapisy normy można
stwierdzić, że norma ta dotyczy jedynie znaków
oświetlanych światłem elektrycznym. Normy ISO
17398 oraz ISO 16069 opisują wymagania
stawiane
materiałom
fosforescencyjnym
badanym
przede
wszystkim
w
warunkach
laboratoryjnych, w których źródłem wzbudzenia
jest lampa ksenonowa, oświetlająca próbkę przez
5 minut i wytwarzająca na jej powierzchni
natężenie
oświetlenia
1000 lx.
Wymagania
podane
w
normie
ISO
17398
pozwalają
na klasyfikację materiałów fosforescencyjnych
(od A do D) w zależności od uzyskiwanych
wartości luminacji w określonym czasie, po zaniku
wzbudzenia.
Minimalne
wartości
luminacji
po czasie 60 minut powinny wynosić dla klas
od A do D odpowiednio: 3, 7, 20, 35 mcd/m2.
W normie ISO 16069 opisano wymagania
dla materiałów fosforescencyjnych badanych
w warunkach laboratoryjnych oraz badanych
w
normalnych
warunkach
ich
eksploatacji
(np. na drogach ewakuacyjnych) W warunkach
laboratoryjnych
mierzony
jest
czas
zaniku
fosforescencji do wartości 3 mcd/m2. Norma
zakłada, że zazwyczaj na drodze ewakuacyjnej
średnie natężenia oświetlenia na jej środku
będzie wynosiło 50 lx a na ścianie, przy podłodze
– 20 lx. Pomiar powinien być wykonywany
w warunkach rzeczywistych, dla czasu trwania
wzbudzenia wynoszącego 15 minut. Minimalne
wartości luminacji po 10 minutach powinny
wynosić 15 cd/m2 a po 60 minutach - 2 mcd/m2.
Podsumowanie Do
oświetlania
wnętrz,
w których znajdują się znaki bezpieczeństwa
stosuje się wiele różnych rozwiązań w zakresie
lamp i opraw oświetleniowych. Z kolei znaki
bezpieczeństwa wykonywane są z materiałów
fosforescencyjnych o różnej jakości. W związku
z
powyższym,
znaki
bezpieczeństwa
mogą
uzyskiwać różne poziomy luminancji po zaniku
wzbudzenia. Niezbędne jest więc określenie
poziomów natężeń oświetlenia na powierzchni
znaków znajdujących się na typowych drogach
ewakuacji oraz wykonanie badań laboratoryjnych
luminancji znaków uzyskiwanych po zaniku
wzbudzenia. Na tej podstawie możliwe będzie
sformułowanie
zaleceń,
które
powinny
być uwzględnione w trakcie projektowania
oświetlenia podstawowego.
XXX Krajowa Konferencja Oświetleniowa i 2. Forum Technologii Oświetleniowych
Badania systemów oświetleniowych
6
Odległość pomiarowa w fotometrii
luminancyjnej LED
Dariusz Czyżewski
Politechnika Warszawska
Słowa kluczowe: źródła światła, LED, pomiary luminancji, graniczna odległość fotometrowania
Diody
elektroluminescencyjne,
należą
do
najdynamiczniej
rozwijających
się
źródeł
światła. Często wykorzystywane są w różnych
praktycznych
konstrukcjach
opraw
oświetleniowych. W procesie projektowania opraw
oświetleniowych
konieczna
jest
znajomość
rozkładu luminancji na powierzchni LED. W pracach
naukowych
bardzo
rzadko
prezentowane
są
praktyczne
pomiary
luminancji.
Brak
jednoznacznych wytycznych, jak tego typu pomiary
wykonywać prawidłowo.
Do
badań
zaprojektowano
specjalistyczne
stanowisko pomiarowe. Głównymi elementami
stanowiska pomiarowego były: fotogoniometr,
laptop
(do
sterowania
pracą
goniometru),
matrycowy miernik luminancji, zasilacz prądu
stałego,
miernik
temperatury,
woltomierz
i amperomierz. Badania wykonywano w ciemni
fotometrycznej
Wykonane
pomiary
stanowią
kontynuację
badań
własnych
poświęconych
fotometrii
luminancyjnej LED.
Wyniki Do badań wytypowano kilka LED. Ledy
zasilano,
zgodnie
z
danymi
znamionowymi.
Badania wykonywano dla różnych odległości
fotometrowania. Za każdym razem odpowiednio
ustawiano ostrość na mierzonej powierzchni diody
elektroluminescencyjnej.
Sprawdzano
również
stałość parametrów termicznych pracy LED. Wyniki
badań dla wybranego LED przedstawiono na
rysunku
1.
Najdokładniejsze
wyniki
badań
otrzymano
dla
pomiarów
z
wykorzystaniem
obiektywu
makro.
Następne
dwa
pomiary
wykonano z wykorzystaniem obiektywu o stałej
ogniskowej
równej
50 mm.
Odległość
fotometrowania wynosiła 486 mm oraz 818 mm.
Już
wstępna
analiza
otrzymanych
obrazów
wskazuje, że im dalsza odległość pomiarowa, tym
większej
deformacji
ulega
obraz
rozkładu
luminancji na powierzchni badanego LED.
Rys. 1. Rozkład luminancji na powierzchni LED dla dwóch
pomiarów: obiektywem makro (lewy rysunek) i obiektywem
50mm z odległości 818 mm (prawy rysunek)
Zwiększenie
odległości
fotometrowania,
z najbliższej (wykonanej z użyciem obiektywu
makro)
do
486
mm
spowodowała
spadek
luminancji maksymalnej o niespełna 5% oraz
spadek luminancji średniej o ponad 8%. Dalsze
zwiększenie odległości fotometrowania do 818 mm
spowodowało spadek luminancji maksymalnej
o 9% oraz spadek luminancji średniej o niespełna
20%. Stwierdzono też deformację obrazu rozkładu
luminancji na powierzchni badanego LED.
Podsumowanie
W
pomiarach
rozkładu
luminancji,
niezwykle
istotna
jest
właściwie
określona odległość fotometrowania.
Dostrzega
się
konieczność
zdefiniowania
granicznej odległości fotometrowania. Musi być
ona powiązana z wielkością obrazu badanego LED
rzutowanego
na
powierzchnię
matrycy
światłoczułej CCD lub CMOS. W przedstawionym
przykładzie,
błędnie
dobrana
odległość
fotometrowania spowodowała spadek luminancji
średniej aż o 20%. Stwierdzono również, że błędnie
określona odległość fotometrowania prowadzi
do deformacji rozkładu luminancji na powierzchni
mierzonego LED.
Błędnie
określony
rozkład
luminancji,
może
wpłynąć
na
projekty
układów
optycznych
przeznaczonych dla LED, a w konsekwencji
na niewłaściwie określoną bryłę fotometryczną
oprawy oświetleniowej.
XXX Krajowa Konferencja Oświetleniowa i 2. Forum Technologii Oświetleniowych
Badania systemów oświetleniowych
7
Badania parametrów fotometrycznych układów
świetlnych hulajnóg elektrycznych i urządzeń
transportu osobistego
Przemysław Skrzypczak, Kamil Kubiak
Politechnika Poznańska
Słowa kluczowe: parametry świetlne, urządzenia transportu osobistego, wymagania ustawowe
Urządzenia transportu osobistego (UTO) oraz
hulajnogi
elektryczne
zostały
wprowadzone
do Polskiego prawa w 2021 r. ustawą „o zmianie
ustawy – Prawo o ruchu drogowym oraz
niektórych innych ustaw”, w którym to określone
zostały m.in. ich definicje. Niestety w zakresie
wymagań oświetleniowych zawarte w powyższej
ustawie oraz rozporządzeniu „w sprawie warun-
ków technicznych pojazdów” wymagania są ujęte
lakonicznie.
Autorzy podjęli tematykę badania parametrów
świetlnych z uwagi na występującą w tym obsza-
rze dużą różnorodność układów optycznych
wśród różnych producentów, a także poszczegól-
nych modeli. Zauważono konieczność stosowania
układów optycznych dostosowanych do specy-
ficznych warunków jakim jest kierowanie hulaj-
nogą elektryczną lub UTO oraz ich postrzegania
na drodze przez innych uczestników ruchu.
Wyniki Badania parametrów fotometrycz-
nych
przeprowadzono
dla
znamionowych
warunków zasilania. Przeprowadzono pomiary
strumienia świetlnego poszczególnych opraw,
ich skuteczności świetlnych oraz bryły fotome-
trycznej. Ponadto określono luminancje i rozkłady
luminancji opraw w różnych kierunkach obserwa-
cji. W tabeli 1 przedstawiono modele hulajnóg
i UTO, których układy oświetleniowe zostały
poddane badaniom. We wszystkich badanych
urządzeniach oświetleniowych źródłem światła
była diod elektroluminescencyjna lub ich zespół.
Na rysunku 1 przedstawiono badane urządzenia
oświetleniowe hulajnóg i UTO.
Uzyskiwane maksymalne wartości światłości
kierunkowych oscylowały w granicach od kilkuset
do ponad półtora tysiąca kandeli. Ponadto bada-
ne oprawy charakteryzowały się w części przy-
padków rozsyłem obrotowo-symetrycznym, który
zdaniem autorów jest mniej korzystny dla właści-
wych warunków widzenia kierowcy hulajnogi
i UTO.
Tab. 1. Modele hulajnóg elektrycznych i UTO dla których
urządzenia oświetleniowe poddano badaniom
Producent
Model
Typ oświetlenia poddany
badaniom
hulajnoga elektryczna
PHAEWO
H85B
Przednie oraz tylnie
XIAOMI
M365 Mijia
Przednie oraz tylnie
XIAOMI
M365 PRO
Przednie oraz tylnie
eXplay
M11 - Xspace
Przednie oraz tylnie
Alfawise
M1
Przednie oraz tylnie
UTO (hoverboard)
Fiat 500
H65K
Przednie
Manta
MSB9012 V
Przednie
Rys. 1. Badane urządzenia oświetleniowe hulajnóg elek-
trycznych i UTO
Ponadto,
istotne
jest
umiejscowienie
oraz
nakierowanie oprawy oświetleniowej na drogę
przed
pojazdem.
W
wszystkich
badanych
przypadkach nie była możliwa zmiana powyżej
wymienionych
parametrów,
co
skutkowało
w części przypadków niewłaściwym oświetleniem
drogi oraz możliwością wywołania olśnienia
wśród innych użytkowników drogi.
Podsumowanie Pomimo, że układy spełniały
wymagania
zawarte
w
przywoływanym
rozporządzeniu, to zdaniem autorów wskazane
są dalsze prace badawczo rozwojowe nad ukła-
dami oświetleniowymi w tego typu pojazdach.
XXX Krajowa Konferencja Oświetleniowa i 2. Forum Technologii Oświetleniowych
Badania systemów oświetleniowych
8
Stanowisko do pomiaru czułości spektralnej
luksomierzy, radiometrów oraz kamer do pomiaru
luminancji (monochromatycznych i RGB)
Jan Lalek
GL Optic Sp.z o.o. Sp.k.
Słowa kluczowe: czułość widmowa, luksomierz, radiometr, kamera
W celu zmniejszenia niepewności pomiarów
wykonywanych
matrycowymi
miernikami
luminancji, luksomierzami czy radiometrami oraz
określenia klasy przyrządu konieczne jest wyzna-
czenie dla każdego urządzenia indywidualnej
charakterystyki czułości spektralnej. Układ pomia-
rowy
zbudowany
na
bazie
podwójnego
monochromatora, dwóch źródeł światła: lampy
halogenowej na zakres VIS-NIR oraz lampy deute-
rowej na zakres UV umożliwia pomiar czułości
spektralnej w zakresie od 200 nm do 1100 nm
z rozdzielnością optyczną 5 nm. Układ ten został
wykonany zgodnie z zaleceniami zawartymi
w Raporcie Technicznym CIE 202:2011.
Rys. 1. Schemat układu pomiarowego czułości spektralnej
odbiorników promieniowania w zakresie 200-1100 nm
Rysunek 1 przedstawia schemat wykonanego sta-
nowiska pomiarowego. W zakresie 200-350 nm
źródłem
światła
jest
lampa
deuterowa,
a dla zakresu 350-1100 nm żarówka halogeno-
wa (1). Kolimator (2) skupia światło na szczelinie
podwójnego
monochromatora (3),
wyjściowa
szczelina
monochromatora
umieszczona
jest w ognisku układu (4), który formuje wiązkę
quasi-monochromatyczną (5) o szerokości połów-
kowej 5 nm. Badany odbiornik DUT (Device Under
Test) jest zamontowany w pozycji (6), a odbiornik
wzorcowy
REF
w
pozycji
(7).
Podwójny
monochromator zapewnia bardzo niski poziom
światła rozproszonego < 10-6, jest to szczególnie
ważne w zakresie UV. Wzorzec odniesienia REF
to Spektroradiometr Spectis 5.0 Touch, który
został wywzorcowany na Ciele Czarnym znajdują-
cym się w laboratorium GL Optic. Drugi wzorzec
odniesienia to GL SC RADIOMETER z fotodiodą
Hamamatsu
S1337-1010BQ,
która
została
wywzorcowana w laboratorium Hamamatsu.
Pomiary wykonywane z krokiem 5 nm z użyciem
opisanych powyżej wzorców różnią się w zakresie
VIS-NIR o < 0,5%, a w zakresie UV < 2%, co świad-
czy o dobrej spójności użytych wzorców. Pomiar
jest wykonywany osobno dla DUT i REF, co wy-
maga stosowania zasilaczy o wysokiej stabilności.
Standardowy układ do pomiaru czułości spek-
tralnej luksomierzy nie daje możliwości wyzna-
czenia czułości spektralnej matrycowych mierni-
ków luminancji. Aby wykonać filtr V(λ) konieczna
jest również znajomość czułości spektralnej
kamery
monochromatycznej.
Wyznaczenie
charakterystyk kamery RGB pozwala znacznie
zredukować
błąd
pomiaru
matrycowych
mierników luminancji z takim sensorem.
Rys. 2. Schemat układu pomiarowego czułości spektralnej
matrycowych mierników luminancji
Nowatorską metodę opartą na kuli całkującej pre-
zentuje
rysunek 2.
Stanowisko
to
pozwala
również wyznaczać czułość spektralną luksomie-
rzy i radiometrów w geometrii odwzorowującej
pomiary
rzeczywiste.
Jednoczesny
odczyt
sygnałów REF i DUT redukuje wpływ niestabilno-
ści żarówki na wynik i skraca czas pomiaru.
XXX Krajowa Konferencja Oświetleniowa i 2. Forum Technologii Oświetleniowych
Oświetlenie wewnętrzne, jakość i energooszczędność
9
Problemy rozpoznawania zmęczenia pracownika
na wybranych stanowiskach pracy
Dariusz Sawicki, Marcin Kołodziej, Andrzej Majkowski, Remigiusz Rak
Politechnika Warszawska
Słowa kluczowe: zmęczenie pracownika, ocena stopnia zmęczenia i stanu uwagi, analiza EEG, sygnały behawioralne, sygnały fizjologiczne
Dobre oświetlenie miejsca pracy jest jednym
z
najważniejszych
czynników
pozwalających
na realizację zadań pracownika. Jednocześnie
dobór światła o określonej barwie pozwala
skutecznie
wpłynąć
na
poziom
czujności
człowieka.
Znany
jest
wpływ
zmęczenia
pracownika
na
poziom
bezpieczeństwa
i zagrożenie wypadkowe na stanowisku pracy.
Badania nad pozawzrokowym oddziaływaniem
światła
pokazały
możliwość
skutecznego
oddziaływania
na
sprawność
psychofizyczną
człowieka poprzez światło. Pozawzrokowa reakcja
na światło obejmuje zarówno regulacje procesów
fizjologicznych jak i behawioralnych. Pozwala
wpłynąć na funkcje poznawcze i czujność
pracownika. Tego typu oddziaływanie daje
możliwość
utrzymania
wysokiego
poziomu
czujności
na
wielu
stanowiskach
pracy.
Efektem
jest
podniesienie
poziomu
bezpieczeństwa i jednocześnie uzyskanie wysokiej
efektywności pracy.
Z drugiej strony warto zastanowić się nad
możliwością
efektywnej
analizy
zachowania
pracownika, aby poprawnie rozpoznać zmiany
poziomu czujności i stanu uwagi. Zrealizowany
projekt
„Metoda
rozpoznawania
stopnia
zmęczenia i obniżenia uwagi na podstawie oceny
funkcjonowania
pracownika
oraz
analizy
sygnałów EEG” poświęcony był możliwościom
oceny zmęczenia na wybranych stanowiskach
pracy. W ramach projektu opracowano metodę
rozpoznawania
zmęczenia
i
stanu
uwagi.
Opracowano
model
laboratoryjny
systemu
rozpoznawania
zmęczenia,
składający
się
z odpowiedniego zestawu sprzętu oraz zestawu
procedur
pozwalających,
z
bardzo
dużym
prawdopodobieństwem, ocenić stan zmęczenia
osoby badanej. Przeprowadzono indywidualne
(niezależne)
analizy
wszystkich
zebranych
sygnałów. Następnie dokonano fuzji danych
wybranych
zestawów
sygnałów.
Analizy
z zastosowaniem wybranego drzewa decyzyjnego
pozwoliły uzyskać wynik trafności klasyfikacji
na
poziomie
96.4%.
Taka
możliwość
rozpoznawania zmęczenia może być uznana
za bardzo dobry wynik.
Po zakończeniu projektu przeprowadzono
dodatkowe analizy możliwości zastosowania
współczesnych rozwiązań technicznych w analizie
problemu. Rozwój interdyscyplinarnych badań
ostatnich lat pozwala zaproponować wiele
nowych i skutecznych metod rozpoznawania
zmęczenia. Przeprowadzono także seminarium
o zasięgu ogólnopolskim na temat możliwości
wykorzystania wyników uzyskanych w projekcie.
Problem analizy zmęczenia pracownika jest
bardzo złożony. Z jednej strony istnieje wiele
współczesnych
metod
pozwalających
na skuteczną ocenę poziomu czujności i stanu
uwagi. W świecie internetu rzeczy można
wyobrazić sobie dowolne dopasowanie zestawu
sensorów do wybranego stanowiska pracy.
Jednocześnie
współczesne
metody
analizy
danych,
także
z zastosowaniem
sztucznej
inteligencji, pozwalają skutecznie rozpoznawać
odpowiednie
stany
fizjologiczne
oraz
behawioralne. Jednak z drugiej strony istnieją
pewne
granice
prywatności
i akceptacji
społecznej, także w skali stanowiska i zakładu
pracy. Odpowiedź na pytanie czy dzisiaj jesteśmy
gotowi na wykorzystanie wiedzy w tym zakresie
wydaje się być najtrudniejszym zagadnieniem
tego problemu.
Opracowano na podstawie wyników IV etapu programu
wieloletniego „Poprawa bezpieczeństwa i warunków
pracy”, finansowanego w latach 2017-2019 w zakresie
badań naukowych i prac rozwojowych przez Ministerstwo
Nauki i Szkolnictwa Wyższego/Narodowe Centrum Badań
i Rozwoju. Koordynator programu: Centralny Instytut
Ochrony Pracy – Państwowy Instytut Badawczy.
XXX Krajowa Konferencja Oświetleniowa i 2. Forum Technologii Oświetleniowych
Oświetlenie wewnętrzne, jakość i energooszczędność
10
Metodologia wyznaczania efektywności
energetycznej przekształtników do LED
Marek Kurkowski, Tomasz Popławski
Politechnika Częstochowska
Słowa kluczowe: przekształtniki, oświetlenie LED, efektywność energetyczna, EPREL
Na
wiosnę
2019
ustawodawca
unijny
wprowadził
rozporządzenia
2019/2020/UE
i 2019/2015/UE, których zapisy oprócz wymagań
dla samych źródeł światła zawierają także wymogi
pozwalające
na
sprawdzenie
efektywności
energetycznej zasilaczy zewnętrznych zwanych
w tym rozporządzeniu „osprzętem sterującym”.
Istotnym zapisem jest tu nakazanie wykonania
pomiarów rzeczywistych wartości parametrów
elektrycznych - napięć i prądów wejściowych
i wyjściowych układu przekształtnika UWE, IWE, UWY,
IWY,
wyznaczenia
wartości
mocy
wejściowej
i wyjściowej PWE, PWY(cg) i na tej podstawie
wyznaczenie wartości efektywności energetycznej
EFER.
Wartość
minimalnej
efektywności
energetycznej
przekształtników
wyznacza
się z zależności EFEMIN = Pcg
0,81/(1,09 × Pcg
0,81+2,10).
Wyniki Pomiary i ich analizę wykonano
zarówno dla przekształtników stałonapięciowych
jak
i
stałoprądowych
o
różnych
mocach
wyjściowych.
Wybrane
fragmenty
wyników
przedstawiono w tabelach 1 i 2.
Tab. 1. Wybrane wyniki pomiarów parametrów trzech
przekształtników stałoprądowych – znamionowe prądy
wyjściowe 3,0 A; 1,2 A; 0,95 A
IO
PWE
PWY
EEIR
EEIMIN
Wynik
[A]
[W]
[W]
[%]
[%]
2,997
97,77
87,65
89,65
87,26
-
1,199
45,77
39,29
85,84
83,52
+
0,950
38,65
35,64
92,21
82,91
+
Tab. 2. Wybrane wyniki pomiarów parametrów trzech
przekształtników stałonapięciowych – znamionowe napięcia
wyjściowe 12 V
UO
PWE
PWY
EEIR
EEIMIN
Wynik
[V]
[W]
[W]
[%]
[%]
12,00
57,02
24,97
80,33
81,43
+
12,00
122,00
59,78
85,75
81,02
-
12,00
186,50
99,91
87,69
85,18
-
Podsumowanie Na podstawie pomiarów,
analiz
i
obliczeń
parametrów
elektrycznych
przekształtników stwierdzono, iż część układów
stałonapięciowych jak i stałoprądowych zasilania
modułów
LED
realizujących
wiele
funkcji
nie spełnia zapisów dotyczących efektywności
energetycznej.
Wśród
badanych
układów
szczególną uwagę zwrócono na wyniki pomiarów
i obliczeń dwóch stałoprądowych układów zasilania
modułów
LED
stosowanych
w
oprawach
drogowych
(Rys. 1).
Producenci
tych
opraw
deklarują
całkowitą
moc
wyjściową
PWY
na poziomie 45 W, jednak zmierzone parametry
elektryczne są różne. Efektywność energetyczna
EFER próbki nr 1 jest prawidłowa - układ
charakteryzuje się wyższą wartością współczynnika
mocy ( = 0,974) i mniejszej wartości THDI
(7,241%). EFER próbki nr 2 jest nieprawidłowa -
układ charakteryzuje się mniejszą wartością
współczynnika
mocy
( = 0,922)
i
większą
niezgodną z odpowiednimi przepisami wartością
THDI (20,65%).
Rys. 1. Wykres wartości składowych mocy i EFE
Gdyby efektywność energetyczną liczyć na podstawie
wartości skutecznych napięcia i prądu wejściowego
(moc pozorna SWE) i wartości napięcia i prądu
wyjściowego (wartości stałe) – (moc czynna PWY)
wartość efektywności mieściłaby się w przedziale
(50;75%).
50,43
48,67
51,78
52,79
87,35
85,97
84,87
87,26
20
40
60
80
100
P [W]
S [VA]
EFER [%]
EFEMIN [%]
numer próbki
WARTOŚCI SKŁADOWYCH MOCY A EFEKTYWNOŚĆ
ENERGETYCZNA PRZEKSZTAŁTNIKÓW
XXX Krajowa Konferencja Oświetleniowa i 2. Forum Technologii Oświetleniowych
Oświetlenie wewnętrzne, jakość i energooszczędność
11
Obliczenia zużycia energii elektrycznej
w oświetleniu wnętrz wykorzystującym
systemy sterowania oświetleniem jako
dopełniające do oświetlenia dziennego
Andrzej Wiśniewski
Politechnika Warszawska
Słowa kluczowe: oświetlenie wnętrz, sterowanie oświetleniem, sprzęt oświetleniowy, oprawy LED
Artykuł
dotyczy
obliczeń
zużycia
energii
elektrycznej przez urządzenie oświetleniowe przy
zastosowaniu
systemów
sterowania
oświetleniem. Do analizy przyjęto działanie
systemu sterowania oświetleniem elektrycznym
jako dopełniającym do oświetlenia dziennego.
Celem
pracy
jest
opracowanie
procedury
obliczania
zużycia
energii
elektrycznej
przy
zastosowaniu
systemu
sterowania
oświetleniem jako dopełniającym do oświetlenia
dziennego. W celu realizacji zadania badawczego
wykonywana jest symulacja działania systemu
sterowania oświetleniem w programie DIALux.
Głównym
osiągnieciem
pracy
jest
ocena
możliwości
zastosowania
programu
DIALux
do symulacji działania systemu sterowania
oświetleniem jako dopełniającego do oświetlenia
dziennego i analiza możliwość obliczania zużycia
energii
przy
zastosowaniu
opracowanej
procedury
symulacyjnej.
Przedstawione
jest
również porównanie wyników obliczeń rozkładu
natężenia oświetlenia dziennego w programie
DIALux z wynikami pomiarów rozkładu natężenia
oświetlenia
dziennego
w
rzeczywistym
pomieszczeniu.
W
pracy
przedstawione
są wybrane podstawowe etapy opracowanej
procedury
obliczania
mocy
zainstalowanej
i
zużycia
energii
elektrycznej
urządzenia
oświetleniowego
wykorzystującego
system
sterowania oświetleniem. Jednym z etapów
obliczania mocy systemu oświetleniowego przy
wykorzystaniu systemu sterowania jest określenie
tak
zwanej
charakterystyki
regulacji
mocy.
Przykład charakterystyki regulacji mocy oprawy
oświetleniowej przedstawiony jest na rysunku 1.
Określenie charakterystyki regulacji mocy oprawy
oświetleniowej
jest
jednym
z
etapów
opracowanej procedury obliczania mocy systemu
oświetleniowego przy wykorzystaniu systemu
sterowania. W artykule przedstawione są wyniki
obliczeń
symulacyjnych
zużycia
energii
elektrycznej
przy
zastosowaniu
systemu
sterowania
oświetleniem
dopełniającym
do oświetlenia dziennego. Przykład obliczeń
symulacyjnych
zużycia
energii
elektrycznej
przedstawiony jest na rysunku 2.
Rys. 1. Przykładowa charakterystyka regulacji mocy oprawy
Rys. 2. Przykładowe wyniki obliczeń zużycia energii
elektrycznej w ciągu jednego roku
Podsumowanie
Obliczenia
mocy
zainstalowanej i zużycia energii elektrycznej były
wykonane przy symulacji działania systemu
sterowania oświetleniem w programie DIALux.
XXX Krajowa Konferencja Oświetleniowa i 2. Forum Technologii Oświetleniowych
Oświetlenie wewnętrzne, jakość i energooszczędność
12
Analiza kubicznego wskaźnika modelowania
w oświetleniu ogólnym wnętrz
Paulina Komorzycka, Piotr Pracki
Politechnika Warszawska
Słowa kluczowe: oświetlenie wnętrz, oświetlenie ogólne, wskaźnik modelowania
Istnieje
wiele
kryteriów
normatywnych
oraz
zaleceń
oświetleniowych
pozwalających
na ocenę ilościową oraz jakościową otoczenia
świetlnego
we
wnętrzu.
Ocenę
efektu
modelowania oparto na założeniu, że oświetlenie
ogólne wnętrz nie powinno być ani nadmiernie
kierunkowe
ani
nadmiernie
rozproszone.
Zapewnienie odpowiedniego balansu pomiędzy
oświetleniem
kierunkowym
a
rozproszonym
pozwala
na
wyeliminowanie
niepożądanych
efektów,
jakimi
są
zbyt
mocne
cienie
(modelowanie
jest
wówczas
zbyt
silne)
lub
monotonne
środowisko
oświetleniowe
(modelowanie jest wówczas zbyt słabe). Jedną
z miar wykorzystywanych do oceny kierunkowości
oświetlenia
we
wnętrzu
jest
wskaźnik
modelowania kubicznego (MCU) będący ilorazem
wartości
wektora
natężenia
oświetlenia
do sferycznego natężenia oświetlenia w punkcie
płaszczyzny odniesieniowej.
W
pracy
rozważono
wpływ
wielkości
pomieszczenia
(RI),
współczynników
odbicia
głównych powierzchni we wnętrzu (RO), klasy
oświetlenia
(CL),
półprzestrzennego
dolnego
rozsyłu światłości oprawy (LID) oraz rozmieszczenia
opraw (SH) na wartość wskaźnika modelowania
kubicznego (MCU) na wysokości 1,2 m i 1,6 m.
Zasymulowano
w
sumie
432
sytuacje
oświetleniowe w programie DIALux. Otrzymane
wyniki zostały poddane analizie statystycznej
(Tab. 1), jak również opracowano równania regresji
wielorakiej przy wykorzystaniu pakietu R.
Analiza wyników pokazała, iż parametrem
mającym największy wpływ na wartość wskaźnika
modelowania
kubicznego
jest
rozmieszczenie
opraw (Rys. 1). Dzięki wykorzystaniu modelu
regresji liniowej wielorakiej otrzymano równania
opisujące zależności pomiędzy zmienną objaśnianą
(MCU), a zmiennymi objaśniającymi (RI, RO, CL,
LID, SH).
Tab. 1. Podstawowe statystyki opisowe dla MCUmin12,
MCUmax12, MCUmin16, MCUmax16
Parametr
MCU
min12
MCU
max12
MCU
min16
MCU
max16
Min
0,80
1,20
0,07
0,74
Max
1,72
3,19
1,63
3,20
Średnia
1,23
1,94
0,93
1,91
Odchylenie
standardowe
0,16
0,49
0,37
0,61
Mediana
1,22
1,83
1,05
1,74
Dolny
kwartyl
1,12
1,51
0,63
1,43
Górny
kwartyl
1,34
2,30
1,20
2,44
Rys. 1. Wpływ wartości parametru SH na rozkład MCUmin12
i MCUmax12
Znajomość
równań
regresji
pozwala
na
zweryfikowanie
przydatności
opraw
oświetleniowych
pod
względem
wytworzenia
pożądanego efektu modelowania w oświetleniu
ogólnym wnętrz już na etapie opracowywania
koncepcji oświetlenia.
Przeprowadzona analiza pokazuje, że uzyskiwa-
nie wymaganego rozkładu kubicznego wskaźnika
modelowania w oświetleniu ogólnym wnętrz jest
istotnie
ograniczone.
Dla
analizowanych
rozmieszczeń opraw określono także przydatne
rozsyły światłości opraw pod względem uzyskania
pożądanego efektu modelowania.
XXX Krajowa Konferencja Oświetleniowa i 2. Forum Technologii Oświetleniowych
Systemy oświetleniowe i sterowanie
13
Model dopełniającego źródła oświetlenia
szklarniowego
Marian Gilewski
Politechnika Białostocka
Słowa kluczowe: synteza widmowa źródeł szklarniowych, fizjologia roślin, zasilanie matryc LED-owych, sterowanie FPGA
Wzrost zapotrzebowania na żywność roślinną
oraz zmiany klimatu stymulują rozwój upraw
zamkniętych, których nieodzownym czynnikiem
jest oświetlenie. Producenci lamp przekonują
użytkowników
o
dedykowanym
gatunkowo
dopasowaniu
składu
widmowego
światła.
Tymczasem stan faktyczny często jest podobny
do pokazanego na rysunku 1, gdzie konstruktorzy
usiłowali
dopasować
widmowo
lampę
(krzywa żółta) do krzywej absorpcji chlorofilu A
(krzywa biała).
Rys. 1. Charakterystyka widmowa lampy ogrodniczej
Popełniane
błędy
procesu
projektowania
we wstępnych etapach, skłoniły do podjęcia
próby
syntezy
symulatora
sprzętowego,
ułatwiającego proces projektowy.
Wyniki Koncepcja rozwiązania opierała się na
umieszczeniu sterowanej matrycy LED-owej wraz
z układem sterującym w kuli całkującej. Ta idea,
Rys. 2. Widok wykonanej matrycy z układem sterowania
przedstawiona na rysunku 2, była nietrafiona
z powodu utrudnionego odprowadzania ciepła
z wnętrza kuli. W kolejnym podejściu matrycę
LED-ową (Rys. 3) umieszczono w otworze kuli
a układ zasilający wyprowadzono na zewnątrz.
Rys. 3. Widok matrycy z przykładowym wysterowaniem
W efekcie powstał system pomiarowy pokazany
na rysunku 4. Zawiera on 26 elementową matrycę
LED-ową wraz z układem sterowania, kontroli
temperatury
oraz
monitorowania
składu
widmowego światła.
Rys. 4. Widok stanowiska symulatora sprzętowego
Podsumowanie Przedstawiony na rysunku 4
układ, ze względu na widoczność, posiada
zdemontowany układ aktywnego chłodzenia
cieczowego matrycy. Widoczny z prawej strony
układ zawiera mikrospektrometr do bieżącej
kontroli składu widmowego promieniowania.
Sterowanie układu zostało opracowane na bazie
modułu prototypowego FPGA. Przedstawione
rozwiązanie pozwala syntezować precyzyjniej
charakterystyki
widmowe
lamp,
w
tym
szklarniowych,
na
poziomie
małych
mocy
promieniowania. Jest to weryfikacja sprzętowa,
bardziej wiarygodna niż analityczna analiza
symulacyjna.
XXX Krajowa Konferencja Oświetleniowa i 2. Forum Technologii Oświetleniowych
Badania systemów oświetleniowych
14
System OptiTouch z detekcją optyczną sterowany
Raspberry Pi
Łukasz Budzyński, Piotr Kardasz, Damian Tyniecki, Maciej Zajkowski
Politechnika Białostocka
Słowa kluczowe: sprzęt oświetleniowy, multimedia, mikrokomputer, detekcja
System OptiTouch jest autorskim projektem
multimedialnego
ekranu
z
wielodotykiem,
pracującym
wyłącznie
na
bazie
technologii
optycznych. Opracowano i wykonano model
urządzenia o przekątnej 42” w technologii
wyświetlania obrazu 4K i jednoczesnej detekcji
w bliskiej podczerwieni. Sterowanie poszczegól-
nymi modułami systemu zrealizowano na bazie
mikrokomputerów Raspberry Pi, bez zastosowania
typowego
systemu
operacyjnego.
Uzyskano
funkcjonalność
konwencjonalnego
wielko-
formatowego wyświetlacza z nieograniczonym
wielodotykiem,
skanerem
kodów
QR
oraz
skanerem dokumentów, zamkniętych w jednej
obudowie.
Wykonano
badania
rozkładów
luminancji zgodnie z wymaganiami ANSI oraz
promieniowania
podczerwonego
do
pracy
detekcyjnej.
Wyniki
Zaprojektowano
i
opracowano
konstrukcję układu optycznego jak na rysunku 1.
Rys. 1. Warstwowa struktura OptiTouch
W ramach analizy układu świetlno-optycznego
przeprowadzono
badanie
rozkładu
natężenia
napromienienia na płaskiej bocznej powierzchni
płyty,
której
zadaniem
jest
oświetlanie
promieniowaniem podczerwonym o długości fali
około 900 nm, w celu detekcji dotyku i kodów
graficznych. W zakresie opracowania układu
oświetleniowego
wykorzystano
podświetlenie
tylne LED z matrycą diod, pozwalającą na uzyskanie
w zakładanej konstrukcji równomiernego rozkładu
luminancji i jej równomierności, przy optymalizacji
mocy elektrycznej podświetlenia (Rys. 2).
Rys. 2. Rozkład luminancji obrazu testowego
Wstępne
badania
układu
optycznego
stołu
multimedialnego,
pozwalającego
na
detekcję
dotyku oraz odczytywanie kodów QR wykazały, że
jedynym możliwym rozwiązaniem jest układ
modułowy składający się z pojedynczej kamery
min. 5MPx, z szerokokątnym układem optycznym
oraz mikrokomputerem pozwalającym na redukcję
deformacji obrazu i jego analizę, pod kątem
rozpoznawania QRCode. Ostatecznie wybrano
mikrokomputer jednoukładowy Raspberry Pi 3B+
i środowisko programistyczne Ultibo.
Podsumowanie Funkcjonalny prototyp stołu
multimedialnego OptiTouch wraz ze wszystkimi
niezbędnymi
kontrolerami
i
driverami
pozwalającymi
na
integrację
z
dowolnym
systemem operacyjnym oraz opracowanym API
do
integracji
ze
wskazanymi
systemami
medycznymi,
przetestowano
w
placówce
medycznej.
Testy
stołu
były
prowadzone
z zastosowaniem systemu Windows, jednakże
sposób transmisji danych z modułów opartych
na Raspberry Pi do komputera sterującego
z zastosowaniem sieci Ethernet pozwala użyć tego
rozwiązania także z systemami operacyjnymi
opartymi na jądrze Linux.
Projekt
nr
WND-
RPPD.01.02.01-20-0106/17
pt. "OptiTouchMEDtable - innowacyjny produkt dla sektora
medycznego firmy IMEDIA" realizowanego w ramach umowy
UDA-RPPD.01.02.01-20-0106/17
-00
zawartej
dnia
31.07.2018 r.
XXX Krajowa Konferencja Oświetleniowa i 2. Forum Technologii Oświetleniowych
Systemy oświetleniowe i sterowanie
15
Konstrukcja i badania układu pozycjonowania paneli
fotowoltaicznych
Marcin Wesołowski, Adam Czaplicki
Politechnika Warszawska
Słowa kluczowe: panele fotowoltaiczne, czujnik kierunku światła, efektywność
Efektywność
wszystkich
spotykanych
w praktyce ogniw i paneli fotowoltaicznych
istotnie zależy od wielu czynników spośród
których wymienić można:
- parametry
refleksyjne
determinujące
ilość
energii
pochłanianej
w
strukturach
ogniw.
Na
uwagę
zasługuje
fakt,
że
efektywna
refleksyjność zależy dodatkowo od kierunku
padającego promieniowania;
- rozkład widmowy padającego promieniowania;
- temperaturę ogniwa i otoczenia.
Spośród wymienionych czynników, w niniejszej
pracy skupiono się na aspektach związanych
z absorpcją promieniowania. Autorskie badania
potwierdziły, że zarówno rozkład widmowy
promieniowania (Rys. 1), jak i kierunek padania
wpływają na charakterystyki wyjściowe ogniw
fotowoltaicznych.
Rys. 1. Charakterystyki wyjściowe ogniwa fotowoltaicznego
uzyskane w pochmurny dzień rano (1), w południe (2) oraz
po południu (3)
Konstrukcja W celu wykonania badań wpływu
kierunku
oświetlenia
na
charakterystyki
wyjściowe ogniw wykonano autorski czujnik oraz
system pozycjonowania:
- dobrano zestaw fotorezystorów do realizacji
czujnika. Elementy te zostały, po wykonaniu
modelu, poddane badaniom w celu określenia
zakresu
mierzonych
rezystancji
w
funkcji
natężenia
oświetlenia.
Badania
takie
były
konieczne do prawidłowego doboru rezystora
umieszczanego w obwodzie fotorezystora oraz
dołączanego
do
przetwornika
analogowo
- cyfrowego;
- opracowano
mikroprocesorowy
układ
pomiarowy,
umożliwiający
pomiar
kierunku
oświetlenia. Urządzenie bazuje na autorskich
rozwiązaniach, zarówno w sferze wykorzystanego
czujnika, jak i algorytmów jego funkcjonowania;
- opracowano system pozycjonowania ogniw
fotowoltaicznych
wykorzystujący
dwa
serwomechanizmy sterowane bezpośrednio przez
mikrokontroler pomiaru natężenia oświetlenia.
Badania i wnioski Opracowane i wyskalo-
wane stanowisko służyło do wykonania pomiarów
charakterystyk
wyjściowych
ogniw
fotowoltaicznych,
zarówno
w
warunkach
laboratoryjnych, jak i zewnętrznych. Badania
statyczne (Rys. 2) pozwoliły na stwierdzenie,
że
ogniwo
charakteryzuje
się
najlepszymi
właściwościami
w
warunkach,
w
których
promienie świetlne padają pod kątem prostym.
Zmiana
kąta
padania
o
15°
powoduje
zmniejszenie maksymalnej mocy ogniwa o około
14%. Przy kątach sięgających 70%, maksymalna
moc ogniwa spadła o około 65%. Dodatkowo,
istotnym
aspektem
niniejszej
pracy
było
określenie
racjonalnych
warunków
pracy
trackera, gwarantujących najwyższą skuteczność.
Rys. 2. Charakterystyki wyjściowe ogniwa fotowoltaicznego
przy zróżnicowanych kątach padania światła
XXX Krajowa Konferencja Oświetleniowa i 2. Forum Technologii Oświetleniowych
Badania systemów oświetleniowych
16
Selektywny pomiar światła w systemach sterowania
Marian Gilewski
Politechnika Białostocka
Słowa kluczowe: pomiary spektrometryczne, sekwencyjny odczyt danych, sterowanie FPGA, przetworniki MEMS
Nieodłączną cechą współczesnych systemów
pomiarowych jest miniaturyzacja, integracja oraz
rozproszona detekcja. Ta tendencja dotyka też
metrologii optycznej, np. w formie detektorów
MEMS, którego przykład pokazano niżej.
Rys. 1. Struktura toru optycznego i widok detektora MEMS
Ta technologia budzi nieufność wśród części
doświadczonych
metrologów,
chociaż
jest
atrakcyjna konstrukcyjnie względem tradycyjnych
rozwiązań. Celem pracy było próba chociaż
częściowego
zmniejszenia
bariery
nieufności
poprzez wykazanie elastyczności tych układów.
Wyniki W tym celu zaprojektowano i wykonano
prototyp
układu
obsługi,
którego
schemat
przedstawia rysunek 2. Układ zawiera:
Rys. 2. Schemat ideowy części analogowej detektora
mikrospektrometr C12666MA, bufor wyjściowego
sygnału analogowego, przetwornik analogowo-
cyfrowy, translatory poziomów logicznych oraz
elementy zasilające. Sterowanie cyfrowe układu
zrealizowano w module FPGA DE2-115. Widok
stanowiska
badawczego
układu
pokazano
na rysunku 3. Składa się ono z: badanego układu,
modułu
sterowania
DE2-115,
zasilacza
oraz
oscyloskopu. Mikrospektrometr wysyła w sposób
sekwencyjny
zmierzoną
wartość
strumienia
w
kilkudziesięciu
widmowych
przedziałach
pomiarowych w paśmie od 340 do 780 nm.
Rys. 3. Stanowisko badawcze układu MEMS
Widok zmierzonych wartości strumienia niebieskiej
LED w zawężonym zakresie przedstawia rysunek 4.
Rys. 4. Przykładowe dane i sygnały sterujące układu MEMS
Podsumowanie Przestawiony układ: nie jest
skomplikowany w obsłudze, umożliwia dostęp
do danych na poziomie sygnałów elektrycznych,
jest
miniaturowy,
nie
zawiera
napędów
oraz umożliwia kontrolę poziomu wzmocnienia
poprzez dynamiczną zmianę czasu całkowania.
Jest oczywiste, że nie zastąpi on precyzyjnej
stacjonarnej aparatury, ale w wielu zastosowaniach
może być elementem sprzężenia zwrotnego
kontroli strumienia świetlnego. Jest to szczególnie
ważne
ze
względu
na
niestabilność
źródeł
LED-owych, np. w ogrodnictwie.
XXX Krajowa Konferencja Oświetleniowa i 2. Forum Technologii Oświetleniowych
Oświetlenie zewnętrzne i zanieczyszczenie światłem
17
Wpływ zastępowania w instalacjach oświetlenia
zewnętrznego lamp wyładowczych źródłami LED
na obserwacje astronomiczne nocnego nieba
Przemysław Tabaka
Politechnika Łódzka
Sylwester Kołomański
Uniwersytet Wrocławski
Słowa kluczowe: oświetlenie zewnętrzne, lampy wyładowcze, źródła LED, widoczność gwiazd
Jedną z miar opisujących wpływ światła
na obserwacje astronomiczne jest współczynnik
SLI (ang. Star Light Index). Do jego obliczeń
przyjmuje się jako odniesienie iluminant D65 oraz
krzywą czułości ludzkiego oka przystosowaną
do ciemności V’(). W obliczeniach nie uwzględnia
się widmowych współczynników odbicia podłoża.
W pracy przeanalizowano wpływ zastępowania
lamp sodowych źródłami LED na obserwacje
astronomiczne. Uwzględniono 3 lampy sodowe
oraz ponad 150 źródeł LED o różnych barwach
emitowanego światła. Wybrane charakterystyki
widmowe lamp zamieszczono na rysunku 1.
Rys. 1. Charakterystyki spektralne lamp sodowych oraz
źródeł LED o różnych wartościach temperatury barwowej
najbliższej wraz z względnymi krzywymi czułościami oka
zaadoptowanego do jasności V() i do ciemności V’()
Rys. 2. Widmowe współczynniki odbicia podłoży
W
obliczeniach
współczynnika
SLI
uwzględniono widmowe współczynniki odbicia
przykładowych podłoży (Rys. 2) oraz przyjęto,
w miejsce iluminantu D65, charakterystykę
widmową przykładowej gwiazdy (Rys. 3).
Rys. 3. Charakterystyki spektralne gwiazdy i iluminantu D65
Wyniki Obliczone wartości współczynników SLI
zilustrowano graficznie na rysunku 4.
Rys. 4. Obliczone wartości SLI przy różnych podłożach
Podsumowanie Na wartości współczynnika
SLI
poza
charakterystyką
widmową
promieniowania
istotny
wpływ
mają
także
właściwości odbiciowe podłoża.
V'
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
380
420
460
500
540
580
620
660
700
740
780
Długość fali, [nm]
LPS 1713 K
HPS 1865 K
HPS 2150 K
LED 1000 K
LED 2000 K
LED 3000 K
LED 4000 K
LED 5000 K
LED 6000 K
LED 7000 K
LED 8000 K
LED 9000 K
Wartości względne
()
()
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
380
420
460
500
540
580
620
660
700
740
780
Wartości względne
Długość fali, [nm]
Trawa
Sucha gleba
Śnieg
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
380
420
460
500
540
580
620
660
700
740
780
Wartości względne
Długość fali, [nm]
Gwiazda typu A
Iluminant D65
0,0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
1,0
0,00
0,02
0,04
0,06
0,08
0,10
0,12
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
4000
4500
5000
5500
6000
6500
7000
7500
8000
8500
9000
9500
10000
Temperarura barwowa najbliższa, CCT [K]
Trawa, LED
Trawa, LPS
Trawa, HPS
Sucha gleba, LED
Sucha gleba, LPS
Sucha gleba, HPS
Śnieg, LED
Śnieg, LPS
Śnieg, HPS
Wartości SLI
przy podłożach: trawa, sucha gleba
Wartości SLI
przy podłożu pokrytym śniegiem
LPS
XXX Krajowa Konferencja Oświetleniowa i 2. Forum Technologii Oświetleniowych
Oświetlenie zewnętrzne i zanieczyszczenie światłem
18
Propozycja zmniejszenia wartości kryterialnych
parametru Upward Flux Ratio
Krzysztof Skarżyński
Politechnika Warszawska
Słowa kluczowe: technika oświetlania, oświetlenie zewnętrzne, zanieczyszczenie światłem
Wprowadzenie
Jednym z parametrów
projektowych mających na celu ograniczenie
zanieczyszczenia światłem jest UFR (eng. Upward
Flux Ratio). Został on zdefiniowany w raporcie
Międzynarodowej
Komisji
Oświetleniowej
CIE
„Guide on the Limitation of the Effects of Obtrusive
Light
from
Outdoor
Lighting
Installations.”
Kryterialne wartości tego parametru dla różnego
typu oświetlenia oraz stref środowiskowych zostały
przedstawione w tablicy 1. Jednak wydaje się,
że są one zbyt duże i nie są dostosowane
do
aktualnie
wykorzystywanego
sprzętu
oświetlenia zewnętrznego.
Tab. 1. Wartości kryterialne parametru UFR
Parametr
oświetleniowy
Typ
oświetlenia
Strefa oświetlenia
środowiskowego
E0
E1
E2
E3
E4
UFR [-]
drogowe
-*
2
5
8
12
użytkowe**
-*
-*
6
12
35
sportowe
-*
-*
2
6
15
* brak określenia wartości w danej strefie
**do tej grupy zaliczają się np. parkingi, perony kolejowe,
stacje benzynowe, parki, place i skwery miejskie
Cel pracy i metodyka badań Głównym
celem pracy jest określenie zakresów wartości
parametru UFR osiąganych w typowych sytuacjach
oświetlenia
użytkowego,
analiza
uzyskanych
wyników oraz przedstawienie propozycji nowych
kryterialnych wartości tego parametru. Metodyka
badań opiera się na wielowariantowej symulacji
oświetlenia typowego zewnętrznego parkingu
miejskiego
o
dużej
powierzchni
(kilkaset
przypadków).
Wyniki Przykładowe wyniki uzyskane w ramach
badań zostały przedstawione na rysunkach 1 i 2.
Rysunek 1 przedstawia rozkład wartości parametru
UFR
w
zdefiniowanych
przedziałach.
Należy
zauważyć, że w ponad 88% przypadków wartość
parametru UFR nie przekracza 5. Oznacza to,
że zdecydowana większość przypadków, nawet
tych o niskiej efektywności energetycznej, spełnia
wymagania stawiane w strefie E2. Rysunek 2
przedstawia rozrzut wyników obliczeń parametru
UFR
w
zależności
od
mocy
jednostkowej
skorygowanej
oświetlenia.
Pomiędzy
tymi
parametrami wystąpiła silna dodatnia korelację
liniowa 0,93 (poziom istotności p < 0,001). Oznacza
to, że do oceny zanieczyszczenia światłem można
by było wykorzystać skalę opartą na mocy
jednostkowej skorygowanej.
Rys. 1. Histogram uzyskanych wartości parametru UFR
Rys. 2. UFR w funkcji mocy jednostkowej skorygowanej
Podsumowanie
Należy
ujednolicić
wartości
kryterialne
parametru UFR dla wszystkich stref i określić
skalę, w której nie przekraczają one wartości 5.
Skomplikowaną procedurę obliczenia parametru
UFR można spróbować zastąpić skalą mocy
jednostkowej skorygowanej. Wymaga to jednak
bardziej wnikliwych badań.
XXX Krajowa Konferencja Oświetleniowa i 2. Forum Technologii Oświetleniowych
Oświetlenie zewnętrzne i zanieczyszczenie światłem
19
Analiza infrastruktury oświetlenia drogowego
w Polsce – zapotrzebowanie na dedykowane
rozsyły strumienia świetlnego opraw LED
Katarzyna Gnatkowska-Kraul, Adam Warzeszkiewicz, Ernest Kargol
Pollight Sp. z o.o.
Słowa kluczowe: oświetlenie zewnętrzne, oświetlenie drogowe LED, modernizacja oświetlenia drogowego LED
Do oszczędności wynikających z modernizacji
oświetlenia ulicznego wynikającego z zastosowa-
nia energooszczędnych źródeł światła oraz
dedykowanej dystrybucji strumienia świetlnego
opraw nie trzeba już nikogo przekonywać.
Rosnące
ceny
energii
oraz
oczekiwania
użytkowników
dróg
co
do
zwiększenia
bezpieczeństwa motywują władze do przepro-
wadzania modernizacji infrastruktury oświetlenio-
wej. Szacuje się, że w Polsce jest około 3.3 mln.
punków oświetlenia drogowego. Do tej pory
jedynie 10% z nich zostało wymienione na oprawy
z
zastosowaniem
elektroluminescencyjnych
źródeł
światła
(LED),
które
obecnie
dają
największe możliwości na tej płaszczyźnie.
Jedną z trudności przy wymianie oświetlenia
zrealizowanego z zastosowaniem wysokopręż-
nych źródeł światła na LED jest optymalny dobór
opraw oświetleniowych na etapie projektowania.
Nowa infrastruktura powinna mieć możliwie
najniższy
pobór
mocy,
ale
jednocześnie,
spełniać
wymogi
norm
oświetleniowych
PN EN 13201:2016 „Oświetlenie dróg”.
Duże zróżnicowanie infrastruktury oświetlenio-
wej dróg w Polsce dodatkowo utrudnia zadanie
projektantom, ponieważ projekty oświetlenia
muszą
uwzględniać
dziesiątki
konfiguracji
narzucanych przez:
- klasy dróg (od dojazdowych, przez główne,
po autostrady);
- klasy oświetleniowe dróg;
- szerokość dróg;
- zróżnicowanie lokalizacji punktu świetlnego
względem oświetlanej drogi/chodnika (nawisy
oprawy, wysokości montażu, odległość słupa
od drogi);
- rozstaw słupów, na których instalowane
są oprawy oświetleniowe.
Z pomocą przychodzi technologia z zakresu
techniki świetlnej i optyki, która umożliwia
kształtowanie bryły fotometrycznej diody LED za
pośrednictwem soczewek (kolimatorów) (Rys. 1).
Rys. 1. Oprawa oprawy oświetlenia drogowego
wykonanej w technologii LED z użyciem PMMA
Aby określić jakie bryły fotometryczne opraw
są niezbędne do oświetlenia dróg zgodnie
z normami PN EN 13201:2016, projektanci firmy
Pollight przeanalizowali i zaprojektowali setki
sytuacji drogowych w dziesiątkach gmin w Polsce.
Wynikiem tej pracy jest określenie udziału
procentowego
poszczególnych
zmiennych
w całym zestawieniu. Określenie dominujących
konfiguracji
ustawienia
opraw,
przy
uwzględnieniu dystrybucji strumienia świetlnego
oraz mocy znamionowej, pozwoliło wskazać bryły
fotometryczne gwarantujące spełnienie norm
przy optymalnym poborze energii elektrycznej.
Wyniki tych analiz zaprezentowane zostaną
podczas wystąpienia konferencyjnego.
Publikacja opracowana na podstawie wyników badań
służących
opracowaniu
rodziny
opraw
oświetlenia
drogowego, w ramach projektu "Oprawa LED oświetlenia
ulicznego 5G READY" finansowanego przez Narodowe
Centrum Badań i Rozwoju. Nr projektu: POIR.01.01.01-00-
2481/20-00
XXX Krajowa Konferencja Oświetleniowa i 2. Forum Technologii Oświetleniowych
Oświetlenie zewnętrzne i zanieczyszczenie światłem
20
Zautomatyzowane stanowisko laboratoryjne
do wyznaczania charakterystyk świecenia
zagłębionych lamp lotniskowych
Kacper Podbucki, Tomasz Marciniak, Jakub Suder, Adam Dąbrowski
Politechnika Poznańska
Słowa kluczowe: pomiary, automatyka pomiarowa, czujniki oświetlenia, lampy lotniskowe, bezpieczeństwo lotnicze
W artykule przedstawiono zaprojektowane
stanowisko
do
automatycznego
badania
i wyznaczania
charakterystyk
kątowych
zagłębionych lamp lotniskowych stosowanych na
drogach
startowych,
kołowania
oraz
innych
płaszczyznach
lotniskowych
(Rys. 1).
System
umożliwia pomiar światłości zgodnie z zaleceniami
Europejskiej Agencji Bezpieczeństwa Lotniczego
EASA, co pozwala na określenie możliwości dalszej
eksploatacji bądź konieczności wymiany danej
lampy.
Rys. 1. Zautomatyzowane stanowisko laboratoryjne
do wyznaczania charakterystyk świecenia
zagłębionych lamp lotniskowych
Elementem pomiarowym systemu jest czujnik
natężenia światła BH1750, którego korygowana
charakterystyka
odpowiada
zakresowi
pomiarowemu
badanych
lamp.
Czujnik
umieszczony jest na ramieniu, którego położenie
jest zmieniane w płaszczyźnie pionowej za pomocą
silnika krokowego. Automatyczną zmianę orientacji
lampy w płaszczyźnie poziomej z wykorzystaniem
specjalnego gniazda mocującego, przygotowanego
z wykorzystaniem technologii druku 3D, umożliwia
drugi silnik krokowy. Silniki krokowe użyte
w projekcie wykorzystują przekładnie pasowe oraz
dedykowany sterownik TB6600. Proces pomiaru
z czujnika, sterowania silnikami krokowymi oraz
archiwizacji
danych
jest
nadzorowany
z wykorzystaniem dwóch mikrokontrolerów.
Wyniki System pomiarowy generuje raport,
który jest zapisywany na karcie SD lub przesyłany
do komputera PC. Zawiera on wykres światłości
(Rys. 2) w zakresie horyzontalnym 20 stopni
i w zakresie
wertykalnym
15
stopni
z rozdzielczością
2
stopni.
Podczas
badań
eksperymentalnych zbadano lampy typu IDM4582,
IDM4671 oraz IDM5582.
Rys. 2. Przykładowy wykres wyników pomiaru
Podsumowanie
Wykresy
raportu
pomiarowego są zgodne z wzorcowymi normami
określonymi
w
dokumencie
„Specyfikacje
certyfikacyjne
(CS)
i
Materiały
zawierające
wytyczne (GM)” dostępnych na stronach ICAO oraz
ULC. Zbudowany system jest jednym z elementów
umożliwiających automatyczną kontrolę jakości
oświetlenia
lotniskowego,
które
powstały
we współpracy z Portem Lotniczym Poznań-Ławica.
Czujnik BH1750
Gniazdo dla lamp
lotniskowych
Ramię pomiarowe
Układ zasilania
Jednostka
sterująca
Silniki krokowe
XXX Krajowa Konferencja Oświetleniowa i 2. Forum Technologii Oświetleniowych
Badanie promieniowania optycznego i barwy światła
21
Modyfikacja metod pomiaru parametrów
promieniowania VIS i IR dla potrzeb oceny
zagrożenia oczu według nowych
wymagań ICNIRP
Jacek M. Kubica, Agnieszka Wolska
Centralny Instytut Ochrony Pracy – Państwowy Instytut Badawczy
Słowa kluczowe: promieniowanie VIS i IR, pomiary promieniowania optycznego, ocena zagrożenia oczu, MDE
W związku z opublikowanym w 2013 r.
stanowiskiem
Międzynarodowej
Komisji
ds.
Ochrony przed Promieniowaniem Niejonizującym
(ICNIRP)
w
sprawie
zmiany
wartości
maksymalnych dopuszczalnych ekspozycji (MDE)
dla nielaserowego promieniowania optycznego
(Health Physics 105(1): 74-96, 2013), wymagania
techniczne
w
zakresie
metod
pomiaru
promieniowania IR i VIS wymagają odpowiednich
modyfikacji. Przy wyznaczaniu wartości poziomu
ekspozycji w metodach pomiaru opisanych
w normie PN-EN 14255-2:2010, należy przyjąć
nowe wartości kątów granicznych widzenia
źródła. Dotyczy to w szczególności metod
pomiaru
związanych
z
zagrożeniem
fotochemicznym siatkówki oka (300 ÷ 700 nm),
gdzie ważną zmianą jest wprowadzenie nowego
sposobu określania małych źródeł. Małe źródła
określone są przy użyciu kryterium kąta odbioru
oka zależnego od czasu ekspozycji (Tab. 1).
Odpowiednich
zmian
wymagają
zapisy
w metodach D-Q normy PN-EN 14255-2:2010.
Tab. 1. MDE (300 ÷ 700 nm) wg kryterium kąta odbioru oka
Czas
ekspozycji
MPiPS 2010
ICNIRP 2013
10000 < t <
30000 s
EB = 0,01 W/m2
dla 11 mrad
LB = 100 W/m2sr
dla ≥ 11 mrad
EB = 1 W/m2 dla
< ph = 110 mrad
LB = 100 W/m2sr dla
α ≥ ph = 110 mrad
100 ≤ t ≤
10000 s
EB = 100/t W/m2
dla < 11 mrad
LB = 106/t W/m2sr
dla ≥ 11 mrad
EB = 1 W/m2 dla
< ph = 1.1 t0.5 mrad
DB = 106 J/m2sr dla
≥ ph = 1.1 t0.5 mrad
0,25 ≤ t <
100 s
HB = 100 J/m2 dla
< ph = 11 mrad
DB = 106 J/m2sr dla
≥ 11 mrad
W przypadku zagrożenia termicznego siatkówki
oka z silnym bodźcem świetlnym promieniowa-
niem VIS i IR (380 ÷ 1400 nm) wprowadzone
zostało nowe kryterium dla wymiaru kątowego
źródła punktowego ( 1.5 mrad), zaś duże
źródła zdefiniowane są za pomocą kryterium
zależnego
od
czasu
ekspozycji
(Tab. 2).
Odpowiednich
zmian
wymagają
zapisy
w metodach A-C normy PN-EN 14255-2:2010,
gdzie małe źródła określone są jako 1.7 mrad.
Tab. 2. Kryteria dużych źródeł dla zakresu (380 ÷ 1400 nm)
t ≥ 0,25 s
625 s ≤ t < 0,25 s
t < 625 s
≥ 100 mrad
≥ 200t0.5 mrad
≥ 5 mrad
Dla
zagrożenia
termicznego
siatkówki
oka
ze słabym bodźcem świetlnym promieniowaniem
IR (780 ÷ 1400 nm) zrezygnowano z podziału
źródeł ze względu na ich wymiar kątowy,
ujednolicając wzory definiujące wartości MDE
w poszczególnych zakresach czasu ekspozycji.
Wymagane są zmiany w metodach U-W normy
PN-EN 14255-2:2010.
Podsumowanie Zaprezentowano szczegóło-
we
informacje
dotyczące
wpływu
nowych
kryteriów oceny zagrożenia oczu promieniowa-
niem VIS i IR (INCRIP 2013) na aspekty pomiaru
parametrów
potrzebnych
do
wyznaczania
poziomu
ekspozycji,
a
co
za
tym
idzie
na odpowiednie metody pomiarowe opisane
w normie PN-EN 14255-2:2010.
Publikacja opracowana na podstawie wyników V etapu
programu
wieloletniego
„Poprawa
bezpieczeństwa
i warunków pracy”, finansowanego w zakresie zadania
1.SP.06 ze środków Ministerstwa Rodziny, Pracy i Polityki
Społecznej. Koordynator Programu: Centralny Instytut
Ochrony Pracy – Państwowy Instytut Badawczy.
XXX Krajowa Konferencja Oświetleniowa i 2. Forum Technologii Oświetleniowych
Badanie promieniowania optycznego i barwy światła
22
Uzasadnienie stosowania więcej niż tylko jednego
standardowego obserwatora kolorymetrycznego
i przestrzeni barw w określeniu punktów
chromatyczności typowych lamp
Irena Fryc, Maciej Listowski
Politechnika Białostocka
Słowa kluczowe: barwa, obserwator kolorymetryczny, punkt chromatyczności
Punkt chromatyczności to jeden z kluczowych
parametrów charakteryzujących źródła światła.
Przyjęto, że jego wartość wyznaczana jest, dla 2°
standardowego obserwatora kolorymetrycznego,
w układzie (x,y) CIE 1931. Czyli w przestrzeni
barw, której powszechnie znaną istotną wadą jest
brak intuicyjnego liniowego powiązania odległości
punktów
na
wykresie
chromatyczności
(płaszczyźnie XY) z różnicą wrażeń barwy odbie-
ranych przez obserwatora. Począwszy od lat 30.
XX wieku badania naukowe dążące do opracowa-
nia równomiernych układów kolorymetrycznych
są kontynuowane i ich efektem jest między inny-
mi wskazywanie przez CIE innych niż 2° standar-
dowych
obserwatorów
kolorymetrycznych
tj. obserwatora CIE 1964 - 10° CMFs oraz
najnowszego CIE 2015 – 10f° CMFs. W niniejszym
artykule,
dla
typowych
współcześnie
użytkowanych źródeł światła, dokonano analizy
położenia ich punktu chromatyczności dla trzech
układów
kolorymetrycznych
tj.
bazujących
na obserwatorze: CIE 1931 - 2° CMFs, CIE 1964 -
10° CMFs oraz CIE 2015 – 10f° CMFs.
Wyniki
Rys. 1. Zestawienie na diagramach CIE (1931, 1964, 2015) współrzędnych chromatyczności iluminantów CIE LED, D65 oraz E
obliczonych w oparciu o poszczególny zestaw CMFs odpowiadający konkretnemu obserwatorowi kolorymetrycznemu.
Podsumowanie W przypadku źródeł światła
o innym niż równo energetycznym rozkładzie
widmowym (SPDs) położenie punktu chromatycz-
ności zależy od zastosowanego obserwatora
kolorymetrycznego.
Dla iluminantu CIE LED-RGB1 rozbieżności
między punktami chromatyczności dla poszczegól-
nych obserwatorów nie są tak znaczące jak ma to
miejsce w przypadku LED-B4. Przyczyny można
dopatrywać się w rozkładzie widmowym danego
iluminantu. Mianowicie, że wraz ze wzrostem za-
wartości mocy promienistej w zakresie fal krótkich
wzrasta różnica między położeniem punktów
chromatyczności wyznaczanych dla 2° oraz w 10°
CMF. Potwierdza to zasadność stosowania obser-
watora 10° w przypadku źródeł zawierających
w swym SPDs znaczny udział mocy promienistej dla
fal krótkich.
XXX Krajowa Konferencja Oświetleniowa i 2. Forum Technologii Oświetleniowych
Badanie promieniowania optycznego i barwy światła
23
Zastosowanie radiometru do pomiarów i oceny
skuteczności oddziaływania źródeł o różnych
rozkładach widmowych w zakresie nadfioletu
Marcin Pelko
GL OPTIC POLSKA Sp. z o.o., Sp. k.
Słowa kluczowe: radiometr, nadfiolet, czułość widmowa
Zastosowanie radiometru do poprawnego
pomiaru natężenia napromienienia może być
wykorzystane tylko w sytuacji, w której rozkład
widmowy badanego źródła jest zgodny z rozkła-
dem widmowym źródła wykorzystanego do wzor-
cowania urządzenia. Zmiana badanego źródła
wymaga
dopasowania
głowicy
pomiarowej
lub dodatkowego wzorcowania. Ze względu
na różnice w długościach fal dla których otrzymu-
jemy maksimum emisji ocena oddziaływania
w zakresie nadfioletu dla źródeł LED wymaga
zastosowania spektroradiometu. Dla pomiarów
w zakresie UV mamy często do czynienia z sygna-
łami << 1mW/cm2 co wymaga stosowania długich
czasów
ekspozycji
dla
spektroradiometrów
i jednocześnie skutkuje zmniejszeniem stosunku
sygnału do szumu. Czynniki te wydłużają czas
pomiaru oraz zwiększą jego niepewność. Poprzez
programowe wyznaczenie współczynnika korekcji
widmowej, możliwy jest poprawny odczyt warto-
ści radiometrycznej w całym zakresie czułości
sensora. Łącząc informację o charakterystyce czu-
łości fotodiody z informacjami o rozkładzie
widmowym źródła (pozyskanym z pomiarów
spektralnych lub danych katalogowych) możliwe
jest wyznaczenie widmowego współczynnika
korekcji i wykonanie precyzyjnego pomiaru
radiometrycznego
źródeł
które
nie
były
wykorzystane w procesie wzorcowania.
Do testów wykorzystano radiometr z fotodiodą
krzemową Hamamatsu S1337-66BQ działającą
w zakresie 200-1100 nm. Wzorcowanie zostało
wykonane źródłem referencyjnym o znanym
rozkładzie widmowym. Dodatkowo wyznaczono
indywidualną charakterystykę czułości spektral-
nej użytej fotodiody (Rys. 1). Wykorzystując
spektroradiometr GL SPECTS 5.0 wyznaczono
względny rozkład widmowy źródła LED UVC oraz
niskoprężnego promiennika rtęciowego UVC.
Rys. 1. Przykładowa czułość widmowa fotodiody krzemowej
Pomiary natężenia napromienienia wykonano
na ławie fotometrycznej spektroradiometrem
oraz radiometrem z i bez uwzględniania spektral-
nego współczynnika korekcji. Przykładowe wyniki
zestawiono w Tab. 1. Odnosząc wyniki pomiarów
do odczytów wykonanych wzorcowanym spektro-
radiometrem potwierdzono poprawność działania
radiometru oraz wyznaczenia korekcji spektralnej.
Tab. 1. Wyniki pomiaru natężenia napromienienia
LP Hg
LED 275nm
Spektroradiometr
[W/m2]
0.10
0.24
Rad. bez korekcji
[W/m2]
0.0353
0.0791
Rad. z korekcją
[W/m2]
0.0993
0.2405
Liniowość użytego systemu pomiarowego
umożliwia dokładny i szybki odczyt sygnałów
na poziomie 0.1 W/cm2 co ma szczególne
znaczenie przy ocenie zagrożenia wynikającego
z promieniowania nadfioletowego.
W połączeniu z goniometrem możliwe jest
wyznaczenie charakterystyk rozsyłu przestrzen-
nego natężenia promieniowania w zakresie
nadfioletu dla promienników opartych na tech-
nologii LED UV o stosunkowo niskich mocach.
XXX Krajowa Konferencja Oświetleniowa i 2. Forum Technologii Oświetleniowych
Badanie promieniowania optycznego i barwy światła
24
Projekt mobilnego systemu pomiarowego do oceny
zagrożenia pracowników promieniowaniem UV
na stanowiskach pracy
Andrzej Pawlak
Centralny Instytut Ochrony Pracy – Państwowy Instytut Badawczy
Słowa kluczowe: pomiary, promieniowanie nadfioletowe, mobilny system pomiarowy
Na wielu przemysłowych stanowiskach pracy
występuje
promieniowanie
nadfioletowe.
W zależności od rodzaju zastosowanego źródła
promieniowania i jego widma, a także rodzaju
stanowiska pracy może ono powodować szkodliwe
skutki dla zdrowia człowieka.
Celem referatu jest przedstawienie mobilnego
systemu
pomiarowego,
którego
założeniem
jest szybka i nie obarczona błędami ocena zagroże-
nia pracowników promieniowaniem UV na stano-
wiskach
pracy.
System
pomiarowy
złożony
jest z dwutorowego detektora realizującego
niezależny pomiar w zakresie UV-A oraz UV
zgodnie
z
aktualnymi
przepisami
prawnymi
oraz modułu zasilającego (Rys. 1).
Rys. 1. Widok detektora pomiarowego z układem zasilającym
Za pomocą modułu komunikacji bezprzewodo-
wej Bluetooth Low Energy detektor pomiarowy
komunikuje
się
z
urządzeniem
mobilnym
(smartfonem), z którego odbywa się sterowanie
detektorem
z
wykorzystaniem,
specjalnie
w tym celu opracowanej aplikacji do oceny
zagrożenia promieniowaniem UV. Na ekranie
smartfona
wyświetlane
są
bieżące
wyniki
pomiarowe, a po wprowadzeniu czasu ekspozycji
ocena ryzyka zawodowego. Ponadto aplikacja
umożliwia zapis wyników pomiarów w pamięci
smartfona w dedykowanym do konkretnych
pomiarów folderze, ustalenie czasu odświeżania,
a także korzystanie z archiwalnych zapisów
wyników pomiarów.
Do
kalibracji
opracowanego
systemu
zastosowano metodę porównania wskazań modelu
detektora ze wskazaniem miernika odniesieniowe-
go, oświetlanych tą samą wiązką promieniowania
o znanym rozkładzie widmowym. Na podstawie
wyników
uzyskanych
z
kalibracji
dokonano
oszacowania błędów pomiarowych poprzez doko-
nanie oceny niepewności pomiaru promieniowania
UV oraz promieniowania UV-A.
Wyniki Dla zakresu pomiarowego UV błąd
pomiaru wynosi ± 6,5%, a dla zakresu UV-A
± 7,29%. Są to bardzo zadawalające wyniki, gdyż
norma PN-EN 14255-1: 2010 dopuszcza błąd
wynoszący 30% dla pomiarów, których wyniki
są porównywane z wartościami MDE, a 50%
dla pomiarów bezpośrednich.
Podsumowanie
W
celu
sprawdzenia
poprawności
wskazań
mobilnego
systemu
pomiarowego wykonano pomiary porównawcze
z wykorzystaniem spektrometru firmy IL, typ ILT-
1400
z
dwoma
głowicami
pomiarowymi
o zbliżonym zakresie spektralnym (posiadające
ważne
świadectwo
wzorcowania).
Pomiary
wykonano na przykładowych stanowiskach pracy
z
elektrycznymi
źródłami
promieniowania
nadfioletowego
(defektoskopy,
przemysł
elektroniczny i poligraficzny), dla których dokonano
oceny ryzyka zawodowego. Wyniki pomiarów
uzyskane z mobilnego systemu pomiarowego
w odniesieniu do spektrometru ILT-1400 różnią
się w zakresie od 5 do 12%.
XXX Krajowa Konferencja Oświetleniowa i 2. Forum Technologii Oświetleniowych
Sponsorzy
GL Optic to producent systemów do pomiaru oświetlenia – od pomiaru
pojedynczych diod LED po kompleksowe testy opraw.
Oferuje inteligentne i przystępne cenowo systemy pomiarowe
z przyjaznym interfejsem, przygotowane zgodnie z koncepcją „podłącz
i zmierz”, które służą do obsługi pomiarów fotometrii, kolorymetrii,
kontroli
elektrycznej
i
pomiarów
temperatury,
w
różnych
zastosowaniach. Zespół GL Optic projektuje, produkuje i obsługuje
przyrządy i systemy do pomiaru światła, poddaje je ciągłemu
rozwojowi, by zapewniać zgodność z wymaganiami międzynarodowych
norm i standardów oraz umożliwić obliczanie nowych, obowiązujących
miar jakości światła. Z GL Optic przeprowadzisz audyt oświetlenia
i
sprawdzisz,
czy
Twoje
produkty
oświetleniowe
są
zgodne
z założeniami projektowymi oraz czy spełniają wymagania wyznaczone
obowiązującymi normami. GL Optic oferuje także usługi pomiarowe
oraz wzorcowanie instrumentów w Laboratorium Wzorcującym
i Badawczym Promieniowania Optycznego (CARLO), które jako jedyne
w Europie Środkowo-Wschodniej jest wyposażone w pierwotny
wzorzec odniesienia, czyli promiennik ciała doskonale czarnego.
Konica Minolta Sensing Europe B.V., należąca do działu Industrial
Business firmy Konica Minolta, Inc. Japan, jest wiodącym dostawcą
rozwiązań pomiarowych do aplikacji w dziedzinie pomiaru światła, barw
i wyglądu. Razem z należącymi do grupy firmami Instrument Systems
z Niemiec oraz Radiant Vision Systems z USA Konica Minolta Sensing
oferuje najbardziej zaawansowaną technologię w dziedzinie pomiaru
światła i ekranów klientom z sektora oświetlenia, teleinformatyki,
przemysłu samochodowego, w branży lotniczej i kosmicznej, elektroniki
użytkowej oraz w działalności badawczo-rozwojowej.
W ofercie firmy znajdują się mierniki światła, które pozwalają zmierzyć
luminancję źródeł światła, temperaturę barwową i chromatyczność,
natężenie oświetlenia i widmo światła. Urządzenia pomiarowe łączą
w sobie dokładność pomiaru z łatwością obsługi. Analizatory barw
do regulacji monitorów komputerowych, wyświetlaczy LCD oraz
ekranów plazmowych są uznawane za standard branżowy. Wyjątkowe
urządzenia zapewniają zarówno wysoką rozdzielczość, dużą szybkość,
jak i wysoki poziom precyzji do specjalistycznych zastosowań, które
zaspokajają stale zmieniające się potrzeby w różnych dziedzinach.
XXX Krajowa Konferencja Oświetleniowa i 2. Forum Technologii Oświetleniowych
Sponsorzy
Jako jeden ze światowych liderów w branży LEDVANCE dysponuje
szeroką wiedzą o technologiach oświetleniowych. Od prawie 100 lat
korzysta ze swojego doświadczenia, aby móc oferować szeroki wachlarz
nowoczesnych produktów. Głębokie zrozumienie wszystkich technologii
oświetleniowych i wielu obszarów ich zastosowań pozwala firmie
wytwarzać produkty wysokiej jakości i rozwiązania dostosowane
do potrzeb.
Firma LEDVANCE oferuje instalacje oświetleniowe, zapewniając
dodatkowe korzyści dzięki użyciu najnowocześniejszych technologii,
optymalnych rozwiązań oświetleniowych i dodatkowych oszczędności
energii. Zapewnia też dodatkową ochronę dzięki wszechstronnym
gwarancjom.
LEDVANCE przykłada dużą wagę do tego, aby nasi klienci wydajnie
i oszczędnie korzystali z energii, co pozwala ograniczać koszty
eksploatacyjne. Tworzymy rozwiązania, które mogą być stosowane
w
wielu
różnych
miejscach
–
od
zakładów przemysłowych,
hal produkcyjnych, poprzez biura, siłownie i lotniska, po budynki
użyteczności publicznej oraz mieszkania prywatne.
LEDVANCE zapewnia ograniczenie negatywnego wpływu na środowisko
poprzez cykl życia produktu oparty na zasadzie nienaruszania
równowagi ekologicznej od pomysłu na produkt do jego recyklingu.
Kultura korporacyjna LEDVANCE opiera się na trosce o potrzeby klienta
oraz uzyskiwaniu najwyższej możliwej jakości na każdym etapie.
Firma stara się wyprzedzać trendy i zmienne wymagania klienta.
Biuro Techniczno-Handlowe Technolight świadczy usługi z zakresu
oświetlenia. Wykonuje audyty, analizy energetyczne, profesjonalne
projekty oświetlenia, iluminacje, pomiary, kontrolę jakościową
inwestycji, a także specjalizuje się w doradztwie projektowo –
wykonawczym oraz świadczy usługi gwarancyjne i serwisowe.
Firma jest autoryzowanym dystrybutorem w Polsce włoskiego
producenta oświetlenia AEC.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26