edc kranj – višja strokovna šola komunala

EDC Kranj – višja strokovna šola Komunala

Grega Bizjak

Skripta za predmet

Javna razsvetljava

(samo za interno uporabo)

doc. dr. Grega Bizjak, univ. dipl. inž. el Fakulteta za elektrotehniko

Laboratorij za razsvetljavo in fotometrijo 1000 Ljubljana, Tržaška 25

tel.: 01 – 4768 446 e-mail: [email protected]

http://lrf.fe.uni-lj.si

Komunala, Javna razsvetljava Govorica svetlobe

Stran: 1

GOVORICA SVETLOBE

Odnos ljudi do razsvetljave in svetil je zelo različen. Tistim, ki o tem nikoli ne razmišljajo, zadošča nekaj bolj ali manj posrečeno razmeščenih 60 W žarnic in stikalo. In v bistvu imajo prav. V resnici je zelo malo situacij, kjer je premalo svetlobe, da bi videli. Nevarnost pa se pojavi, ko taka oseba postane odgovorna za razsvetljavo oziroma življenjsko in delovno okolje drugih ljudi. V tem primeru vstopi v čisto nov svet, ki zahteva vso njegovo domišljijo in vse njegove sposobnosti. Če želi biti uspešen, mora biti kreativen, natančen in prepričan v svoje sposobnosti in v orodje, ki mu je na voljo. Njegovo prvo vprašanje pa bi moralo biti: Kaj je svetloba? Vprašanje je razmeroma preprosto, pa vendar človeštvo išče odgovor nanj že vsaj 3000 let. Dejstvo je namreč, da je s človeškega stališča svetloba vedno bila in vedno bo. Pa vseeno za hip pomislimo, kaj bi bilo, če jutri sonce, naš najstarejši vir svetlobe, ne bi vzšlo. V nekaj urah bi postalo hladno kot pozimi. V nekaj dneh bi zamrznile vse vode, rastlinski in živalski svet pa bi začel odmirati. Kmalu bi tudi nafta postala trda in motorji bi se ustavili. Ustavil bi se transport, proizvodnja električne energije, informatika, … Če ne bi našli primernega goriva, ne bi bilo ne svetlobe in ne toplote. Danes vemo, da se kaj takega ne more zgoditi. Naši predniki pa tega seveda niso vedeli. Niso si znali razložiti, kako sonce ustvarja svetlobo. Niso vedeli, zakaj se podnevi premika od vzhoda do zahoda in potem izgine ter se naslednje jutro ponovno pojavi. V strahu, da sonce nekega dne ne bi vzšlo, so ga častili kot božanstvo, da bi si zagotovili njegovo naklonjenost. Zakaj je svetloba pravzaprav tako pomembna? Svetloba nam omogoča uporabo enega izmed čutil: vid. Naše oko se odziva svetlobi. Kljub temu pa je svetloba za nas nevidna. Vidimo namreč le svetlobo, ki se od predmetov okoli nas odbija. Če ne bi bilo teh predmetov, tudi svetlobe ne bi videli. Tako na primer vesoljec, ki lebdi v praznem vesolju s hrbtom obrnjen proti soncu, ne vidi pred seboj nič, pa čeprav ga obliva sončna svetloba.

Sončne žarke, ki se širijo med drevesi,

vidimo le, ker jih odbijajo v zraku plavajoči delci megle. Drugače bi ostali našim

očem nevidni.


Stran: 2

Svetloba torej predmete v naši okolici napravi vidne in nam s tem omogoči, da jih opazimo. Na tak način pridobivamo informacije iz okolice. Zanimiv je podatek, da preko 80% informacij iz naše okolice dobimo prav s pomočjo vida. Svetloba je torej za naše normalno delovanje nujno potrebna. Zgodovina postreže s šestimi teorijami o svetlobi In prav zaradi te velike vrednosti svetlobe, so jo znanstveniki že pred 2500 leti poskušali preučiti, razumeti in opisati. Do danes se je rodilo že šest različnih teorij o svetlobi. Kljub temu pa svetloba še danes ni čisto raziskana in razumljena. Pa začnimo na začetku.

Prej zapisano dejstvo, da svetloba prihaja od sonca in se odbija od predmetov v naši okolici, kar nam omogoča, da jih vidimo, je danes splošno znano. Vendar pa so ljudje do pred manj kot 1000 leti mislili drugače. Stari Grki so razmišljali povsem drugače. Ker so v tistih časih stvari raziskovali predvsem tako, da so jih vzeli v roke in otipali ter tako ugotovili njihove lastnosti, se je najprej razvila "tipalna" ali "ogenj iz oči" teorija. Mnogo Grkov, med njimi tudi Platon in Evklid, je verjelo, da oči proizvajajo nekakšne tipalne žarke. In ko ti žarki zadenejo ob predmet, ta predmet opazimo. V prid tej teoriji je govorilo tudi dejstvo, da nekaterih predmetov v naši okolici ne opazimo takoj, ampak šele čez nekaj časa. Vendar pa taki dokazi niso prepričali vseh. Pitagorejska šola je učila nasprotno "sevalno" teorijo, da svetloba izhaja iz predmetov samih, da torej vsak predmet sprošča svetlobo delcev in, ko ta doseže naše oči, jo opazimo. Pa tudi ta teorija ni prepričala vseh skeptikov, saj je že Aristotel opozarjal, da bi v obeh primerih torej morali videti tudi v temi. Pa temu ni tako. Šele pred 1000 leti je arabski znanstvenik Alhazen opozoril, da svetloba ne more izhajati iz oči, saj če pogledamo proti soncu, nas v očeh zaboli, torej mora svetloba prihajati od sonca. In nekje v sredini 17-tega stoletja se pojavita dve novi teoriji. Teorija delcev in pa

teorija valovanja. Zagovornik prve je bil Sir Isaac Newton, ki je ugotovil, da se svetloba širi premočrtno, iz česar je sklepal, da gre za tok delcev, podobno kot je vodni curek sestavljen iz posameznih kapljic vode. Nasprotna valovna teorija, katere avtor je bil Christian Huygens, pa je trdila, da je svetloba valovanje etra, breztežnostne snovi, ki napoljnjuje vesolje. Zagovorniki ene in druge teorije so našli kar nekaj dokazov za svojo teorijo pa tudi nekaj o tem, da druga teorija ne drži. Tako je Huygens trdil, da svetloba ne more biti tok delcev, ker se dva curka, če ju usmeriš drugega proti drugemu, ne izničita tako kot pri vodi. Po drugi strani pa je Newton spodbijal valovno teorijo z dejstvom, da se ne širi za oviro tako kot se na primer valovanje na vodi.

Včasih so mislili, da oči sevajo vidne žarke zaradi katerih vidimo, Danes vemo, da vidimo samo, če se od predmetov odbija svetloba.


Stran: 3

Vendar so kasneje Newtonov dokaz proti valovni teoriji ovrgli, saj se svetloba dejansko širi tudi za oviro, le da je ta pojav zaradi izredno kratke valovne dolžine svetlobe s prostim očesom praktično neopazen. Kljub temu da je na začetku Newtonova teorija imela več privržencev, predvsem zaradi velikega ugleda avtorja, pa je v 19-tem stoletju obveljala valovna teorija in šele po letu 1900 so se znanstveniki ponovno vrnili k teoriji delcev. Proti koncu 19-tega stoletja je tako James Clerk Maxwell vpeljal teorijo elektromagnetnega valovanja, v katero je vključil tako elektriko, magnetizem kot tudi svetlobo. Po tej teoriji je svetloba samo del elektromagnetnega valovanja in ima torej enake lastnosti kot ostalo elektromagnetno valovanje. Vendar pa se z njegovo teorijo ne da razložiti fotoelektričnega efekta: pojava, pri katerem lahko z obsevanjem naelektrimo določene predmete. Tako je leta 1900 Max Planck postavil novo "kvantno" teorijo. V njej je oddajanje in absorbcija svetlobe razložena s pomočjo majhnih paketkov energije "kvantov" oziroma "fotonov", ki jih oddajajo elektroni, ko spremenijo svojo tirnico okoli jedra atoma. S pomočjo kvantne teorije je Einstein leta 1905 uspel pojasniti fotoelektrični efekt. Čeprav je kvantna teorija predvsem nadgradnja Newtonove teorije delcev, pa zajema tudi valovno teorijo, tako da danes velja, da je svetloba ena od oblik energije, ki se včasih obnaša kot valovanje včasih pa kot tok delcev. Enota svetlobne energije je foton, ki je paket energije (kvant). Foton lahko obstaja kot foton le, če se giblje. Hitrost svetlobe v vakuumu pa je 300.000 km/s. Svetloba vstopi v Newtonov laboratorij in se nikoli več ne vrne ista Če se povrnemo v 60-ta leta 17-tega stoletja, lahko prisostvujemo dogodku, ko je Sir Isaac Newton prvič uspel razstaviti svetlobo na posamezne spektralne barve. Uporabil je trikotno prizmo, s katero mu je uspelo tanek pramen sončeve svetlobe razstaviti v posamezne spektralne barve. Da belo svetlobo zares sestavljajo barvne

svetlobe in da barve niso posledica lastnosti kristala, iz katerega je bila izdelana prizma, je dokazal nekaj kasneje, ko mu je uspelo tako razstavljene barve ponovno združiti nazaj v belo svetlobo s pomočjo druge prizme.

Originalna Newtonova skica razklona svetlobe v barvni spekter

Vidna svetloba je po Maxwellu del elektro-magnetnega sevanja enako kot na primer radijski valovi ali röntgenski

žarki


Stran: 4

Danes vemo, da je vidni del elektromagnetnega valovanja, ki ga opisujemo kot svetlobo, sestavljen iz valovanja različnih frekvenc oziroma valovnih dolžin in da vsako tako valovanje dojemamo kot drugo barvo. Najmanjšo valovno dolžino ima vijolična svetloba, sledijo ji modra, zelena, rumena in oranžna. Največjo valovno dolžino pa ima rdeča svetloba. Če je valovna dolžina še večja, govorimo o infra rdeči svetlobi, ki jo ljudje zaznavamo s pomočjo kože kot toploto. Na drugi strani pa se barvni spekter veže na ultravijolično svetlobo, ki je ne moremo zaznati, povzroča pa porjavitev kožnega pigmenta, lahko pa tudi opekline in trajne poškodbe kože in oči. Predmet vidimo samo, če se od njega odbije svetloba. Da pa lahko določen predmet označimo kot rdeč ali rumen, mora v oko prispeti od predmeta odbita svetloba te barve. Predpogoj, da predmet vidimo v določeni barvi, je torej, da je osvetljen s svetlobo, ki vsebuje določeno barvo. Še tako lepe rdeče vrtnice ne bomo videli rdečo, če je ne osvetlimo s svetlobo, ki vsebuje tudi rdečo komponento. Nato pa so na vrsti naše oči. Videti in doživeti Sleherni izmed nas je vsaj enkrat že poskusil pretipati se skozi sobo z zaprtimi očmi, da bi videl, kaj se pravi biti slep. Vendar pa večina ljudi zdrži le kratek čas, nato pa z olajšanjem odprejo oči. S tem ko spet vidijo, se tudi znova povežejo z neposrednim okoljem. Za človeka je namreč vid daleč najpomembnejše čutilo. Pomaga mu ne le v boju za obstanek tako kot živalim, ampak predstavlja tudi orodje mišljenja in sredstvo za bogatenje življenja. Brez vida ne bi mogli ustvariti pisnega jezika, ki ostane še dolgo potem, ko izgovorjena beseda izzveni. Vid nam omogoča uporabo shem, skic, formul in ostalih pripomočkov, s katerimi si pomagamo pri opisu pojmov, ki so z besedami težko opisljivi. O tem, kako pomemben je vid, lahko sklepamo tudi iz dejstva, da beseda videti pomeni skoraj isto kot doživeti. Skoraj tako staro, kot je zanimanje za svetlobo, je tudi zanimanje za delovanje očesa.

Že Leonardo da Vinci je predvideval, da oko deluje podobno kot "camera obscura", predhodnica fotografskega aparata, ki namesto leč uporablja majhno odprtino v eni od sten. Nekoliko kasneje se je Descartes lotil raziskave volovskega očesa s skalpelom. Ko je odstranil zadnji del očesa, je opazil, da se slika okolice preslika na zadnjo steno očesa, vendar obrnjena na glavo. Zakaj torej okolica ne izgleda obrnjena narobe. Odgovor je v možganih, ki sliko

Struktura človeškega očesa in princip preslikave predmeta na mrežnico.

Razmišljanje Leonarda da Vincija o delovanju očesa


Stran: 5

iz očesa ustrezno obdelajo. Vid je torej sestavljen iz fizičnega in psihološkega dela. Oko pa je tisti del "naprave" za vid, ki vpadlo svetlobno energijo pretvori v šibke električne impulze, ki se nato v možganih sestavijo v sliko naše okolice. S pomočjo svetlobe na mrežnici, ki pokriva notranjost zadnjega dela očesa, nastane ostra slika okolice. Drobne, na svetlobo občutljive celice, ki jih običajno imenujemo fotoreceptorji, spreminjajo fotone svetlobe v impulze, ki jih živci nato vodijo v možgane. Človek ima dve vrsti fotoreceptorjev: čepnice in paličnice. V enem očesu jih je približno 130 milijonov. Klinaste čepnice, ki jih je okoli 7 milijonov, so za svetlobo manj občutljive, zato pa so sposobne ločiti barve. Z njimi gledamo podnevi oziroma takrat, ko je dovolj svetlobe. Kar osemnajstkrat več pa je podolgovatih in tankih paličnic. Te so za svetlobo vsaj desetkrat bolj občutljive, vendar ne ločijo barv. Z njimi zaznavamo naš nočni svet. Delovanje čepnic in paličnic je podobno kot delovanje barvnega in črno-belega filma. Ko je svetlobe dovolj, zaznavamo poleg oblike predmetov tudi barvo. Pri malo svetlobe pa zaznavamo le obliko. Od tod tudi pregovor, da so ponoči vse krave črne (oziroma sive). Lastnosti človeškega očesa Čepnice, razporejene v področju rumene pege, ki se nahaja točno nasproti zenice očesa, torej odprtine, skozi katero prihaja svetloba, so zaslužne tudi za ustrezno ostrino vida. Velika gostota čepnic v tem področju, od katerih je vsaka opremljena s svojim živčnim vlaknom, omogoča, da lahko razločimo tudi zelo oddaljene predmete, ki ležijo blizu skupaj. Ostrina vida se

podaja v obratni vrednosti kota v minutah, pod katerim še lahko ločimo posamezne predmete. Tisti, ki ima ostrino vida 1, torej na razdalji 100 m še lahko loči predmete, ki so med seboj oddaljeni za približno 3 centimetre, oziroma na razdalji 5 metrov predmete, ki so veliki nekaj manj kot 3 mm. Naslednja lastnost očesa, ki jo velja omeniti, je adaptacija. Adaptacija je sposobnost prilagajanja na različne svetlosti okolja in poteka v dveh stopnjah. Prva in hitrejša stopnja adaptacije poteka z oženjem in širjenjem zenice oziroma šarenice, ki deluje podobno kot zaslonka pri fotografskem aparatu. Pri prehodu iz temnega v svetlo okolje se zenica zoži in tako pride v oko manj svetlobe. Druga stopnja adaptacije, ki pa je precej počasnejša, je prehod zaznavanja s čepnic na paličnice oziroma obratno. Zanimivo je, da je adaptacija iz temnega na svetlo precej hitrejša kot pa adaptacija iz svetlega na temno, ko potrebuje oko za popolno prilagoditev novim razmeram skoraj eno uro.

Tablica za preizkus ostrine

Prikaz delovanja akomodacije očesa

(prilagoditev odaljenosti opazovanega predmeta)


Stran: 6

Oko pa ima še eno lastnost prilagajanja, ki jo imenujemo akomodacija, in predstavlja sposobnost ostrega videnja različno oddaljenih predmetov. Akomodacija poteka s pomočjo stiskanja in raztezanja očesne leče, ki se nahaja za šarenico. Leča omogoča, da se slike bolj ali manj oddaljenih predmetov vedno ostro preslikajo na mrežnico. Akomodacija poteka hipoma, zato zlahka usmerimo pogled od bližnjih predmetov na oddaljene, ne da bi pri tem vsaj za opazen trenutek izgubili ostrino vida. Žal pa lahko ostro vidimo naenkrat le en predmet. Kako vidimo barve Teorij o tem, kako oko razloči barve, je skoraj toliko kot o tem, kaj je svetloba. Vsakemu je najbrž jasno, da je vseh barv, ki jih razločimo, preveč, da bi za vsako lahko imeli svojo vrsto čepnic. Danes se znanstveniki strinjajo vsaj v tem, da obstajajo tri različne vrste čepnic. Prva vrsta je bolj občutljiva za rdečo svetlobo, druga za zeleno in tretja za modro. Če v oko dospe zelena svetloba, leta vzdraži "zelene" čepnice in predmet vidimo zelen (A). Če je svetloba rumena, se vzdražijo rdeče in zelene čepnice in naši možgani zaznajo rumeno barvo (B). Če pa je barva svetlobe bela, so enakomerno vzdražene vse tri čepnice, torej rdeča, zelena in modra (C). Torej lahko govorimo o treh osnovnih barvah: zeleni, rdeči in modri. Z mešanjem teh treh osnovnih barv različne jakosti lahko v očeh ustvarimo občutek katere koli barve barvnega spektra. Nazoren dokaz tega je barvna televizija. Na njej je moč videti čudovite barvne slike, vendar, če boste ekran pogledali dovolj od blizu, boste videli, da je sestavljen (samo) iz velikega števila zelenih, rdečih in modrih pik. To, da svetloba različnih barv, recimo zelene, rdeče in modre, da skupaj belo svetlobo, še danes najbrž ni vsem čisto domače. Predvsem zaradi tega, ker smo si prva znanja o barvah nabirali s šolskimi barvicami, kjer je mešanica vseh dala nekakšno rjavo-črno barvo. Če zahtevamo od slikarja, naj navede osnovne barve, bo navedel modro, rdečo in rumeno in ne zelene. Ta zmešnjava nastane zato, ker enkrat mešamo svetlobo različnih barv, drugič pa barvila ali pigmente, ki imajo to lastnost, da svetlobo delno odbijejo delno pa vpijejo. Razlika je podobna kot pri seštevanju in odštevanju. Če rumenemu barvilu, ki odseva zeleno in rdečo barvo, modro pa vpije, dodamo modro-zeleno barvilo, ta vpije še rdečo barvo. Odbije se torej samo zelena svetloba, torej mešanico rumenega in modro-zelenega barvila vidimo kot zeleno barvo oziroma barvilo, kar je bolj pravilno. Nasprotno pa, če zeleni svetlobi dodamo še rdečo svetlobo, bo skupen učinek rumen. Rumeno barvilo namreč odbija zeleno in rdečo svetlobo. Z barvami je povezana še ena lastnost človeškega očesa in sicer barvna aberacija. Barvna aberacija nastane, ker očesna leča različno lomi svetlobne žarke različnih

Delovanje čepnic, občutljivih na b


Stran: 7

valovnih dolžin, torej barv. Če opazujemo moder in rdeč predmet, ki stojita drug poleg drugega, se bo slika modrega predmeta, ker se modra svetloba močneje lomi, izostrila nekoliko pred mrežnico, slika rdečega pa za njo. Zaradi tega se nam rdeči predmeti zdijo večji ali pa bližji kot modri. Težave zaradi aberacije pa lahko nastopijo tudi, ko se v prostoru nahajata dva svetlobna vira, ki imata različno barvo svetlobe. Vpliv svetlobe na človeka Večina človeških občutkov je povezanih z videnjem. Torej je svetloba nujno potrebna ne le za orientacijo v prostoru in zaznavanje okolice, temveč tudi kot stimulans naših občutkov. Svetloba tako ne prinaša le informacije o naši okolici v naše oko, temveč deluje oziroma vpliva tudi na regulacijske organe vegetativnega živčnega sistema, ki uravnava večino funkcij našega telesa. Torej lahko zaključimo, da dobra svetloba ne olajša le gledanja oziroma zaznavanja, temveč tudi ustvarja dobro počutje, dviguje delovni elan, zvišuje sposobnost koncentracije in zmanjšuje utrujenost pri delu. Veliko razlogov torej, da v naših prostorih poskrbimo za ugodno razsvetljavo. V splošnem deluje (umetna) svetloba ugodno, če učinkuje kot dnevna svetloba. Ljudje smo se namreč v času evolucije navadili, da svetloba prihaja pretežno od zgoraj in delno s strani. Pričakujemo del direktne svetlobe (kot od sonca), ki povzroča sence, vendar pa te sence ne smejo biti preostre in pretemne. V naravi za to poskrbi razpršena svetloba neba. Svetloba mora biti bele barve, oziroma mora imeti dovolj širok spekter, da brez težav razločimo barve in da so te kar se da "naravne". Barva svetlobe mora torej biti usklajena z barvami prostora, opreme in posameznih pomembnih predmetov v prostoru. In še nekaj je važno. Svetlobe mora biti dovolj. Večina naših vidnih funkcij, o katerih smo govorili prej, doseže svojo maksimalno učinkovitost pri količini svetlobe, ki odgovarja povprečnim razmeram na prostem sredi dneva. Dovolj visok nivo osvetljenosti prostora je še posebej pomemben za tiste, ki imajo težave z vidom, na

primer starejši ljudje. Svetloba torej ne deluje le na vidni center v možganih temveč tudi na stopnjo aktivnosti in budnosti pri človeku. Dobra svetloba tako podpira sposobnost vidnega zaznavanja in logičnega razmišljanja pa tudi vzdržljivost, varnost in hitrost izvrševanja delovnih nalog. Dobra in pravilna svetloba nedvomno zviša delovni učinek, poveča ugodno počutje in aktivnost, s tem pa zmanjša utrujenost in tako tudi število napak in nesreč pri delu.

Primer prostora, kjer je bleščanje preveliko

Odvisnost storilnosti od nivoja osvetljenosti prostora


Stran: 8

Če pa je svetloba neprimerna oziroma neustrezna, lahko na človeka deluje ravno nasprotno. Predvsem sta moteča bleščanje in lesk. Svetloba blešči, kadar je v oko pride preveč. Zelo svetle površine v prostoru motijo zaznavanje ostalih predmetov v prostoru in pritegujejo pogled. Na podoben način pa moti tudi svetloba, ki odseva od gladkih površin v naši okolici. Človek se v takem prostoru ne more zbrati, poleg tega pa je njegova sposobnost zaznavanja manjša. Med moteče vplive svetlobe pa lahko štejemo tudi dvojno svetlobo, stroboskopski učinek in pa migotanje svetlobnih virov. Kaj pravijo tehniki Tehniki vedno poskušamo vsaki stvari "vzeti mero" in svetloba seveda ni izjema. Če svetlobo obravnavamo kot elektromagnetno valovanje, jo lahko brez težav opišemo z znanimi fizikalnimi veličinami. Tako žarnica pač oddaja v prostor določeno moč v wattih. Vendar pa oči ne vidijo vseh svetlob (barvnih svetlob) enako. Že Newton je opazil, da rumeno zelena svetloba bolj učinkuje na oči kot na primer rdeča ali vijolična pri isti moči. Za oči torej niso vsi Watti enaki. Zato v svetlobni tehniki uporabljamo "na oči" prilagojeme fotometrične veličine.

Svetlobni tok je merilo za količino energije, v tem primeru torej svetlobe, ki jo nek svetlobni vir seva v prostor. Svetlobni tok je ekvivalent moči "v Wattih", vendar z upoštevanjem občutljivosti oči na posamezne barve oziroma valovne dolžine svetlobe. Svetlobni tok največkrat označimo z veliko grško črko Φ. Enota za svetlobni tok je lumen, označimo jo z lm. Pri rumeno zeleni svetlobi z valovno dolžino 555 nm, na katero je človeško oko najbolj občutljivo, pomeni 1 W izsevane moči 683 lumnov.

Če od celotnega svetlobnega toka, ki ga seva vir v prostor, vzamemo samo njegov del v določeni smeri oziroma v določenem delu prostora, dobimo svetilnost. Torej je vsota svetilnosti v vseh smereh okoli vira enaka svetlobnemu toku vira. Enota za svetilnost je candela z oznako cd. Oznaka za svetilnost pa je velika črka I. Candela je ena od osnovnih enot SI merskega sistema. Ker je svetilnost odvisna od smeri, jo običajno podajamo

v diagramih, iz katerih je mogoče razbrati tudi smer (na primer polarni diagram). Osvetljenost je merilo za količino svetlobnega toka, ki pade na neko ploskev. Ker opazovani predmet vidimo le, če odbija svetlobo, ki naj pade, se osvetljenost uporablja kot merilo za ustrezno oziroma neustrezno osvetljenost prostora. Osvetljenost je torej fotometrična veličina, ki jo največkrat merimo in ki jo podajajo

Spektralna občutljivost človeškega


Stran: 9

predpisi, ki obravnavajo razsvetljavo prostorov. Osvetljenost označimo z veliko črko E, enota za osvetljenost pa je lux, z oznako lx. En lux je enak enemu lumnu na površini enega kvadratnega metra. Četrta fotometrična veličina pa je svetlost. Svetlost je merilo za občutek, ki ga neka poršina povzroča v naših očeh. Govorimo o svetlih oziroma temnih površinah. Je tudi edina svetlobnotehnična veličina, ki jo vsaj približno lahko ocenimo z očmi. Svetlost se lahko izračuna na več načinov iz svetilnosti ali osvetljenosti. Enota pa je candela na kvadratni meter (cd/m2). Svetlost običajno označimo z veliko črko L. In za konec In kaj na koncu še lahko rečemo o svetlobi. Prav gotovo je, da bo svetloba tudi v prihodnosti ostala prav tako pomemben del našega sveta, kot je bila že do sedaj: za industrijo, znanost, umetnost in seveda naše vsakdanje življenje. Svetloba prežema našo stvarnost do zadnjega vlakna. Svetloba je čudovito orodje, nosilec lepote in darovalec življenja. Vsekakor je pred njo še "svetla" prihodnost.

Komunala, Javna razsvetljava Viri in svetilke

Stran: 1

VIRI IN SVETILKE (Je umetno sonce boljše od pravega?)

Uporaba naših oči, oziroma našega čutila za vid je, kot sedaj že vemo, neločljivo povezana s svetlobo, Če ni svetlobe, tudi naše oči nič ne vidijo. Pri zaznavanju okolice in orientaciji v njej smo torej odvisni od virov svetlobe. Vire svetlobe lahko delimo na različne načine. Najprej mogoče na primarne in sekundarne. Primarni viri so tisti, ki prejeto energijo pretvarjajo neposredno v svetlobo: na primer sonce ali pa električna žarnica. Sekundarni viri pa so tisti, ki svetlobo najprej prejemajo nato pa jo presevajo ali odsevajo dalje, zraven pa ji lahko še spremenijo določene lastnosti. Določen del svetlobe pa se lahko pri tem celo izgubi. Kot sekundarni vir svetlobe bi tako lahko označili nebo ali pa reflektor v svetilki. Seveda pa svetlobne vire lahko delimo tudi po načinu pretvarjanja energije v svetlobo. Govorimo lahko o temperaturnih sevali in o luminiscenčnih sevalih. Slednje pa lahko razdelimo še naprej in sicer na tiste, ki sevajo zaradi razelektritve v plinu, fluorescence (ki temelji na spreminjanju valovne dolžine svetlobe) ali fosforescence (ko viri svetlobo oddajajo sami od sebe). Naravni svetlobni viri Najbolj naravna delitev pa je najbrž na naravne in umetne svetlobne vire. Med naravnimi svetlobnimi viri seveda prvo mesto zavzema sonce, saj je izvor večine naravne svetlobe, ki doseže naše oči. Med naravne svetlobne vire pa lahko štejemo tudi na primer oblake, nebo, luno, … pa čeprav gre za sekundarne vire, ki samo presevajo oziroma odsevajo sončno svetlobo. V primeru osvetlitve notranjih prostorov pa je naravni vir svetlobe seveda okno v steni ali svetlobnih na stropu. Za svetlobo naravnih svetlobnih virov, predvsem za direktno sončno svetlobo, je značilno, da vsebuje vse valovne dolžine in s tem tudi vse barve. Tako ima naravna svetloba najboljši

faktor primerljivosti barve. Če pa bi želeli dnevni svetlobi določiti tudi temperaturo barve, ugotovimo, da je le ta preko dneva približno 6500 K. Seveda pa se lahko zaradi časa dneva ali oblačnosti neba tudi nekoliko spremeni. Ko je sonce nizko nad obzorjem, je barva njegove svetlobe precej bolj rdečkasta kot običajno. Za dnevno svetlobo je značilno tudi stalno spreminjanje. Zjutraj prihaja iz druge strani kot zvečer, vendar ves čas od zgoraj. Prav tako ima dnevni ritem tudi njena jakost. In ker ljudje že zelo dolgo živimo pod soncem, smo se ritmu njegove svetlobe tudi fiziološko prilagodili. Tako zvečer postanemo zaspani, močna svetloba jutra pa nas ponovno prebudi. Zaradi tega je

Naravni vir svetlobe - sonce

Ena prvih Edissonovih žarnic


Stran: 2

zelo zaželeno, da se tudi umetno svetlobni viri čim bolj približajo naravnim Umetni viri svetlobe Človek je že zelo zgodaj ugotovil, kako zelo je odvisen od sonca in njegove svetlobe. In zato ogenj, ko se ga je enkrat naučil obvladovati, ni predstavljal samo vir toplote, temveč tudi vir svetlobe, ki je bil mogoče celo bolj pomemben. Čudovite stenske sliki v Altamiri ne bi mogle nastati, če človek ne bi uporabljal ognja kot umetnega vira svetlobe. Seveda pa so se z razvojem človeštva razvijali tudi svetlobni viri. Za odprtim ognjem so prišle oljenke, kasneje pa tudi sveče in pred približno 200 leti tudi petrolejke. Nato je prišlo obdobje plina, ki ni služil le za ogrevanje in kuhanje, pač pa tudi za razsvetljavo. Plinske svetilke so uporabljali tako za zunanjo kot notranjo razsvetljavo. Vendar pa so bile zelo nerodne in v primeru notranje razsvetljave tudi precej nevarne, tako da so jih pred nekaj več kot 100 leti z lahkoto izpodrinile električne žarnice in obločnice. Te so v začetku imele nekaj težav, vendar pa so s pomočjo Edisona prebrodile otroške bolezni in električna razsvetljava je zavladala svetu teme. Danes lahko električne svetlobne vire razdelimo v dve skupini: • Žarnice, ki so po principu delovanja temperaturna sevala, saj v njih žari segreta kovinska

nitka in pa • Sijalke, ki delujejo na principu oddajanja svetlobe zaradi razelektritve v plinu in

fluorescence. Majhna zanimivost: Nemci poznajo izraz "Lampe", ki so po definiciji tehnični svetlobni viri, ki so v prvi vrsti namenjeni proizvajanju svetlobe in torej svetijo in osvetljujejo. Slovenci smo izraz "Lampe" prevedli z žarnica, ki pa ne ustreza čisto, saj je izraz žarnica vezan na žarenje (Nemci žarnico imenujejo Glühlampe), ki pa ni edini način proizvodnje svetlobe, saj poznamo tudi sijalke (po nemško se jim reče Endtadungslampe). Bolj pravilen bi mogoče bil izraz svetilka, vendar ta v slovenščini pomeni več kot samo vir svetlobe. Ustrezni angleški izrazi so lamp, filament lamp in pa discharge lamp. Žarnice Žarnice spadajo med najstarejše električne vire svetlobe. Tako kot v začetku pa so tudi danes še vedno nepogrešljive. Od začetkov, ko so žarilno nitko izdelovali iz platine in so bile žarnice zaradi potrebnega velikega toka vedno vezane v serijo in ne paralelno, so se vedno bolj razvijale. Razvoj je šel preko žarnic z ogleno žarilno nitko in izkoristkom približno 3 lm/W do wolframove žarilne nitke, zvite v enojno ali dvojno spiralo zaradi manjših toplotnih izgub. Vendar tudi žarnice niso samo žarnice. Ločimo vsaj dve vrsti in sicer poznamo navadno žarnico in pa halogeno žarnico. Razlika je predvsem v drugačni atmosferi znotraj balona, tehnične karakteristike pa so kljub temu precej drugačne. Žarnice pa so tudi umetni vir svetlobe, ki je po principu delovanja najbliže soncu. Navadna žarnica Navadna žarnica ima spiralno žarilno nitko narejeno iz wolframa, ki se nahaja znotraj vakuumiranega steklenega balona. Ko električni tok teče skozi žarilno nitko, se ta segreje do približno 2500 do 2700 K in tako oddaja vidno svetlobo. Vendar pa je zaradi nizke Sestavni deli navadne žarnice


Stran: 3

temperature žarilne nitke delež vidne svetlobe v celotni oddani energiji razmeroma majhen (5 do 15%), tako da je svetlobni izkoristek navadne žarnice le okoli 10 do 20 lm/W. Preostali del energije je v področju infra-rdeče svetlobe, torej v obliki toplote. Med gorenjem oziroma žarenjem wolfram počasi izpareva iz žarilne nitke. Zaradi njene neenakomerne strukture se nekateri njeni deli bolj segrevajo kot drugi in zato je na takih delih izparevanje wolframa večje, kar pripelje do pregoretja žarilne nitke. Življenjska doba navadne žarnice je danes okoli 1000 ur. Poznamo pa tudi žarnice za posebne namene, ki imajo še nekoliko manjši svetlobni izkoristek, je pa zato njihova življenjska doba lahko tudi do 8000 ur. Halogenska žarnica Halogenska žarnica ima v primerjavi z navadno majhno izboljšavo. Balon žarnice ni vakuumiran, pač pa je napolnjen z mešanico žlahtnega plina (neona, argona ali kriptona) in halogenega plina: joda ali broma. Halogeni plin zavira izparevanje wolframa iz žarilne nitke in tako podaljšuje življenjsko dobo žarnice. Med wolframom in halogenim plinom poteka krožni proces. Wolfram, ki izpari iz žarilne nitke se ob vročem področju ob žarilni nitki spoji z halogenim elementom. Ko pa doseže hladnejše področje ob balonu pa ponovno razpade na oba elementa. Wolfram se nato vrne v vroče področje in se ponovno spoji z nitko. Tako je temperatura žarilne nitke lahko višja, prepreči pa se tudi usedanje wolframa na balon žarnice, ki pri navadnih žarnicah povzroča temnenje balona. Zaradi tega imajo halogene žarnice boljši svetlobni izkoristek (okoli 25 lm/W), daljšo življenjsko dobo (2000 do 3500 ur) in bolj belo svetlobo. Vendar pa je potrebno, da je področje okoli žarilne nitke čim bolj vroče, zato imajo halogenske žarnice tudi manjše balone, ki so izdelani iz temperaturno bolj obstojnega kremenčevega stekla. In še opozorilo: steklenega balona halogenske žarnice ne smemo nikoli prijeti z golimi rokami, saj bo v tem primeru na njem ostal masten madež, ki se bo po segretju zapekel v steklo. Zaradi tega je izkoristek žarnice manjši, steklo pa lahko tudi poči zaradi neenakomernega raztezanja pri segrevanju in ohlajanju. Sijalke Sijalke pa so svetlobni viri, pri katerih svetloba izvira neposredno ali posredno iz procesa električne razelektritve v trdnih, tekočih ali plinastih snoveh. Električni tok, ki teče skozi sijalko na svoji poti vzbuja atome oziroma elektrone snovi, običajno gre za plin. Snov se zato ionizira, kar pomaga pri prevajanju toka. Pri ponovni rekombinaciji ionov in elektronov pa le ti oddajajo fotone svetlobe, ki lahko leži v vidnem ali ultra vijoličnem (UV) delu spektra. Plini, ki se uporabljajo pri izdelavi sijalk so predvsem: natrij, ki daje rumeno svetlobo, neon, ki sveti rdeče, xenon, katerega svetloba je bela in pa živo srebrna para, ki oddaja modro in UV svetlobo. V kolikor proces razelektritve oddaja svetlobo tudi v ultra vijoličnem (UV) delu, lahko to svetlobo s pomočjo fluorescence pretvorimo v vidno svetlobo. S pomočjo posebnih snovi, ki ob vzbujanju z UV svetlobo oddajajo fotone vidne svetlobe določene valovne dolžine (na primer rdečo, modro ali zeleno svetlobo). S kombinacijo teh snovi lahko dosežemo spekter oddane svetlobe, ki sicer ni zvezen kot pri soncu, vendar kljub temu deluje na človeške oči kot (bolj ali manj) bela svetloba.


Stran: 4

Glede na tlak medija, ki v sijalki prevaja električni tok,lahko le te razdelimo na nizkotlačne in na visokotlačne sijalke. Njihova svetloba je zato rumeno-bela, faktor reprodukcije barve pa zelo dober. Nizkotlačne sijalke Pri nizkotlačnih sijalkah poteka proces razelektritve v plinu, s katerim je napolnjena steklena cev. Tlak plina je med 10-6 in 10-5 bara. Na obeh koncih cevi sta vstavljeni dve elektrodi, ki sta običajno iz wolframa. Plin v cevi, ki je sestavljen iz atomov, pozitivnih ionov in prostih elektronov je neprevoden, dokler med elektrodi ne pritisnemo napetosti. Ob pojavu napetosti plin še bolj ionizira in elektroni se začnejo gibati proti pozitivni elektrodi, ioni pa proti negativni. Ob tem prihaja do trkov z atomi, ki sprožijo novo ionizacijo. Električni tok narašča in sijalka je sama po sebi nestabilen električni element. Zaradi tega je potrebno električno tok omejiti z dodatnimi napravami - dušilkami. Včasih so se uporabljale magnetne dušilke (navitja ali transformatorji), danes se vse bolj uveljavljajo elektronske predstikalne naprave (ENP). Pri izmeničnem toku se proces razelektritve prekine ob vsakem prehodu toka skozi nič, zato sijalke utripajo. Opaziti je tako imenovani stroboskopski efekt z dvakratno frekvenco toka. Nizkotlačna živosrebrna sijalka - fluorescentna sijalka Fluorescentna sijalka je danes poleg navadne žarnice najbolj uporabljana sijalka. Izdelana je iz dolge okrogle steklene cevi, ki ima na obeh koncih elektrodi. Polnjena je z mešanico argona ali kriptona in dodatkom živega srebra, tako da je svetloba, ki jo oddaja večinoma v UV delu spektra. Stekleno cev se zato znotraj prevleče s kombinacijo fluorescentnih praškov, ki UV svetlobo spremenijo v vidno svetlobo različne spektralne sestave. Od sestave tega premaza je zato odvisno, kakšne barve je svetloba, ki jo sijalka oddaja in kakšen je njen faktor reprodukcije barve.

Fluorescentna sijalka ima v primerjavi z navadno žarnico precej boljši svetlobni izkoristek, saj ta doseže vrednosti med 65 in 96 lm/W, z elektronsko predstikalno napravo (s frekvenco delovanja med 30 in 40 kHz) pa celo do 104 lm/W. Precej daljša je tudi življenjska doba: 10.000 do 12.000 ur (pri 3-urnem ciklu izklapljanja). Danes je na voljo veliko število tipov in moči fluorescentnih sijalk z različnimi barvami svetlobe (temperatura barve med 2700 in

6500 K) in faktorjem reprodukcije barve med 60 in 95 %. Za razliko od navadne žarnice, kjer največ 15% dovedene moči lahko pretvorimo v svetlobo je pri fluorescentni sijalki možno v svetlobo pretvoriti do 25% dovedene moči. Je pa svetlobni tok, ki ga fluorescentna sijalka oddaja precej odvisen od okoliške temperature. Največji je pri temperaturi med 20 in 25 °C, nato pa s povišano temperaturo pada in pri 80 °C doseže le 60% maksimalne vrednosti. Zato je v svetilkah, kjer je odvajanje toplote slabše, celoten svetlobni izkoristek slabši.

Princip delovanja sijalk

Sestavni deli fluorescentne sijalke


Stran: 5

Kompaktna sijalka Kompaktna sijalka je tisti svetlobni vir, ki ga "po domače" danes imenujemo varčna žarnica. Po principu delovanja je kompaktna sijalka praktično enaka fluorescentni sijalki, le da je steklena cev v tem primeru tanjša in krajša ter zvita v ustrezno kompaktno obliko. Vendar pa zvijanje steklene cevi nekoliko poslabša lastnosti sijalke, saj je na kolenih tlak plina nižji, s tem pa je tudi proces razelektritve nekoliko drugačen v tem predelu. Zato je kompaktna sijalka bolj odvisna od okoliške temperature ter od položaja v katerem obratuje (stoječe, ležeče ali viseče - glede na mesto navojnega vznožka). Glavne prednosti kompaktnih sijalk pred klasičnimi fluorescentnimi sijalkami so gotovo manjše dimenzije, manjša masa in okoli 10% manjša poraba električne energije. Za toliko je boljši tudi svetlobni izkoristek sijalke. Življenjska doba se giblje okoli 8000 ur, vendar se lahko pri večjem številu vklopov precej zmanjša (3000 ur pri 20.000 vklopih). Pri izvedbi z elektronsko predstikalno napravo pa dosežemo življenjsko dobo okoli 9000 ur pri 500.000 vklopih in izklopih (pri obratovanju vsaj 2 minuti). Ena od prednosti kompaktnih sijalk je tudi ta, da so nekatere med njimi opremljene s standardnimi E27 navojnimi vznožki in torej omogočajo direktno zamenjavo navadnih žarnic. Nizkotlačna natrijeva sijalka Nizkotlačna natrijeva sijalka je znana po tem, da ima med vsemi svetili največji svetlobni izkoristek, saj ta danes presega 185 lm/W. Tako dober svetlobni izkoristek ji omogoča dejstvo, da natrijeva para oddaja praktično samo svetlobo z valovno dolžino 589 nm, torej v rumenem področju. Ravno v tem področju pa je občutljivost človeškega očesa največja.

Vendar pa je zaradi monokromatskega sevanja rumene barve faktor barvne primerljivost praktično enak nič. Ker pa ni kromatične aberacije, omogočajo tovrstne sijalke mnogo boljšo ostrino vida tudi pri slabših osvetljenostih. Natrij je pri nizkem tlaku 10-6 bara, ki je v sijalki in pri nizkih temperaturah kovina. Zato je potrebno natrij najprej segreti. V sijalki zato na začetku poteka pomožno razelektrenje v plinu neonu

(sijalka na začetku sveti rdeče). Ko pa sijalka doseže delovno temperaturo in se natrij vplini, se barva svetlobe spremeni v rumeno. Da se segreje, potrebuje sijalka približno 10 do 15 minut. Življenjska doba nizkotlačne natrijeve sijalke je 16.000 ur, svetlobni tok pa po 10.000 urah pade na približno 85% začetne vrednosti. Zaradi monokromatske barve svetlobe se te sijalke uporabljajo večinoma samo za zunanjo razsvetljavo cest in ostalih prometnih površin. Indukcijske sijalke Indukcijska sijalka je izjema med sijalkami, saj se pri njej plin ne ionizira zaradi roka, ki teče skozenj, temveč zaradi visokofrekvenčnega elektromagnetnega polja. V predstikalni napravi sijalke najdemo visokofrekvenčni (VF) generator , ki deluje s frekvenco 2,5 MHz in napaja VF tuljavo, ki se nahaja v steklenem balonu. Balon je napolnjen s plinom kriptonom s primesjo živega srebra. Energija, ki jo plinu dovede VF magnetno polje, deluje na atome

Sestavni deli natrijeve NT sijalke

Indukcijska sijalka


Stran: 6

plina, ki oddajajo UV sevanje. To sevanje se v fluorescentni plasti na notranji strani balona pretvori v vidno svetlobo podobno kot pri fluorescentnih sijalkah. Zaradi tega lahko dobimo različne barve svetlobe in tudi različne faktorje primerljivosti barve. Izkoristek indukcijske sijalke je s 65 lm/W med manjšimi, vendar pa je glavna odlika teh sijalk dolga življenjska doba. Ker te sijalke nimajo elektrod, ki običajno prve odpovejo, je njihova življenjska doba precej daljša kot pri ostalih sijalkah in doseže preko 60.000 ur. Visokotlačne sijalke Visokotlačne sijalke delujejo pri precej višjem tlaku, ki se giblje med 0,3 in 10 bari. Proces razelektrenja poteka v posebnem gorilniku, ki je precej krajši kot so steklene cevi pri nizkotlačnih sijalkah. Zaradi tega so visokotlačne sijalke manjše, oziroma pri isti velikosti močnejše kot nizkotlačne. Temperatura plina je višja, zato gorilnik ni steklen ampak iz posebne keramike na osnovi aluminijevega oksida. Višja temperatura pa posledično pomeni tudi bolj belo svetlobo in večji delež vidne svetlobe v primerjavi z UV svetlobo. Drugače pa je princip delovanja enak kot pri nizkotlačnih, le zagonski časi (časi začetnega segrevanja) so daljši, ker je delovna temperatura višja. Značilnost teh sijalk je tudi, da s povečevanjem svetlobnega izkoristka oziroma svetlobnega toka pada mera primerljivosti barve. Posebnost visokotlačnih sijalk pa je tudi ta, da jih po ugasnitvi ne moremo takoj ponovno vključiti (prižgati) ampak moramo počakati, da se ohladijo. Temu se lahko izognemo samo z uporabo posebnih visokonapetostnih vžignih naprav. Visokotlačna živosrebrna sijalka Visokotlačna živosrebrna sijalka je bližnja sorodnica fluorescentne cevi, vsebuje pa njena svetloba nekoliko manj UV deleža in več vidne svetlobe. Kljub temu pa se tudi pri njej uporablja fluorescentna obloga zunanjega balona za še večji svetlobni izkoristek. Ta dosega vrednosti do 60 lm/W pri razmeroma dolgi življenjski dobi sijalke 15.000 ur.

Svetloba nastaja v keramičnem gorilniku, ki je napolnjen z mešanico argona in živega srebra pri tlaku 2 do 9 barov. Sijalka potrebuje ustrezno dušilko ali elektronsko predstikalno napravo, ne potrebuje pa vžigne naprave, ker ima za vžig vgrajeno pomožno elektrodo. Če električna napetost izpade za več kot 10 ms, sijalka ugasne in se ponovno vžge šele, ko se gorilnik ohladi. Svetloba te sijalke je pretežno modrikasto-bela z velikim deležem rumene in zelene ter z majhnim deležem rdeče svetlobe. Barvo svetlobe se da s pomočjo različnih fluorescentnih premazov spreminjati med 2900 K in 4200 K. Po 15.000 urah obratovanja svetlobni tok pade za približno 20% glede na začetno vrednost.

Kovinsko halogenidna sijalka Kovinsko halogenidna ali metal halogenidna sijalka je v osnovi visokotlačna živosrebrna sijalka, pri kateri pa so v gorilniku dodani kovinski halogenidi redkih zemelj (disprozij, holmij, tulij) ter cina (zelena svetloba), natrija (rumena svetloba), litija (rdeča svetloba) in indija (modra svetloba). Posledica dodatkov je bolj zvezen svetlobni spekter, tako da lahko

Sestavni deli VT Hg sijalke


Stran: 7

dosežemo temperaturo barve med 3000 K in 6000 K brez uporabe fluorescentnih snovi. Posledica zveznega spektra pa je tudi boljši faktor primerljivosti barve, ki sega do 95%. Svetlobni izkoristek kovinsko halogenidnih sijalk se giblje med 67 in 95 lm/W. Življenjska doba je približno 15.000 ur, svetlobni tok pa po 6000 urah pade na približno 75% začetne vrednosti. Ker te sijalke ne uporabljajo fluorescentne obloge steklenega balona, je delež UV svetlobe precej velik, zato se velikokrat zunanji balon izdela iz silikatnega stekla, ki ne prepušča UV svetlobe. Visokotlačna natrijeva sijalka Visokotlačne natrijeva sijalka deluje pri tlaku 0,25 bara in temperaturi gorilnika okoli 1200 °C. Zaradi višjega tlaka je svetloba, ki jo ta sijalka oddaja bolj bela in ni monokromatska tako kot pri nizkotlačni natrijevi sijalki. Temperatura barve svetlobe je okoli 2200 K, svetlobni spekter pa je precej zvezen z večjimi vrednostmi med rumeno in rdečo svetlobo ter z majhnim deležem zelene in modre svetlobe. Zaradi tega je faktor primerljivosti razmeroma slab, vendar še vedno boljši kot pri nizkotlačni natrijevi sijalki. Te vrste sijalka je zelo gospodarna, saj dosega svetlobni izkoristek do 140 lm/W, ki pa po približno 10.000 urah pade na 80% začetne vrednosti. Polni svetlobni tok doseže po 6 do 10 minutah. Njena življenjska doba je 12.000 do 24.000 ur. Žarnica za mešano svetlobo Žarnica na mešano svetlobo je mešanec med žarnico in sijalko. Narejena je na osnovi visokotlačne živosrebrne sijalke, pri kateri je normalno uporabljen upor za znižanje napetosti vžigne elektrode. Pri žarnici za mešano svetlobo pa je ta upor zamenjan z žarilno nitko. Hkrati pa žarilna nitka deluje tudi kot dušilka za omejevanje toka skozi gorilno komoro. Svetloba, ki jo za žarnica oddaja je tako kombinacija modrikasto bele svetlobe visokotlačne živosrebrne sijalke ter rumene svetlobe navadne žarnice. Svetlobni izkoristek žarnice za mešano svetlobo je razmeroma slab, saj dosega le okoli 32 lm/W, faktor primerljivosti barv pa tudi ni najboljši. Življenjska doba je približno 5000 ur, svetlobni toka na koncu življenjske dobe pa znaša le okoli 20% začetnega svetlobnega toka. Z edino predstavnico obeh družin: žarnic in sijalk smo zaključili pregled svetlobnih virov. Vendar pa sama žarnica ali sijalka ni dovolj, da bi lahko z njo ponoči nadomestili sonce. Potrebno jo je pritrditi, jo priključiti na električno omrežje, ustrezno stabilizirati tok, napetost in temperaturo in usmeriti svetlobo prosti delovni površini. Temu pa so namenjene: Svetilke Vsak ve, kaj je svetilka, čeprav zadevi največkrat rečemo kar luč. Rečemo pa tudi da gori, čeprav naj bi pravzaprav svetila. Predpisi pa so nekoliko bolj natančni saj svetilko definirajo kot napravo, ki je namenjena razdeljevanju, filtriranju in spreminjanju svetlobe svetlobnega vira in vključuje vse potrebne dele za pritrditev, zaščito in obratovanje svetlobnega vira.

Sestavni deli VT natrijeve sijalke


Stran: 8

V splošnem ločimo svetilke za osvetljevanje in svetilke za signalizacijo (semafor), vendar se bomo mi omejili le na tiste za osvetljevanje. Seveda pa svetilke lahko razdelimo tudi še drugače: • glede na vrsto svetlobnega vira: na svetilke za žarnice in tiste za sijalke; • glede na mesto uporabe: na notranje in zunanje; • glede na porazdelitev svetlobnega toka in svetilnosti: direktne oziroma

indirektne ali nekaj vmes; • glede na izdelavo: na zaprte in odprte svetilke; • glede na vrsto zaščite pred vdorom tujkov in voda (vlage) ter • glede na zaščito pred previsoko napetostjo dotika. kakorkoli jo že opredelimo, svetilka mora izpolniti zelo veliko različnih zahtev: • povezati svetlobne vire z omrežjem; • ščititi pred dotikom, tujki, prahom in vodo; • predstavljati zaščito pred bleščanjem; • usmerjati, porazdeljevati in filtrirati (včasih) svetlobo; • vzdrževati obratovalno temperaturo vira v predpisanih mejah • omogočiti primerno namestitev in vzdrževanje • ustrezati arhitekturi oziroma opremi prostora in • biti gospodarna. Vendar pa lahko oceno (primernosti) svetilke poenostavimo tako da pazimo samo na tri glavne točke: svetlobno-tehnične karakteristike, varnost pred električnim udarom in ustrezno mehansko in oblikovno formo. Seveda pa so, razen če svetilko kupujemo le za okras, najbolj pomembne štiri glavne svetlobno-tehnične karakteristike: porazdelitev svetlobnega toka, prostorska porazdelitev svetilnosti, kotna porazdelitev svetlosti in pa svetlobni izkoristek. Pa si jih poglejmo lepo po vrsti. Porazdelitev svetlobnega toka Glede na porazdelitev svetlobnega toka v zgornjem in spodnjem polprostoru lahko svetilke razdelimo v pet glavnih razredov, ki smo jih nekaj že omenili:

V razredu A so direktne svetilke, ki več kot 90% svetlobnega toka usmerijo v spodnji polprostor, torej svetijo navzdol. Le do 10% svetlobnega toka je lahko usmerjenega v zgornji polprostor. Sledi razred B, kjer so pretežno direktne svetilke. Te usmerijo v spodnji polprostor med 60% in 90%

svetlobnega toka. Za zgornji polprostor ga torej ostane med 10% in 40% Naslednje so direktno indirektne svetilke razreda C. Že po imenu lahko

sklepamo, da je množina svetlobnega toka v zgornjem in spodnjem polprostoru približno enaka. Te svetilke oddajajo v enega od obeh polprostor med 40% in 60% celotnega svetlobnega toka. Po analogiji sodeč so v razredu D pretežno indirektne svetilke. Te torej oddajajo v spodnji polprostor med 10% in 40% celotnega svetlobnega toka,

Primer svetilke


Stran: 9

za bolj osvetljeni zgornji polprostor pa ga ostane med 60 in 90%. V zadnjem E razredu pa so indirektne svetilke, ki spodnjemu polprostoru namenijo manj kot 10% celotnega svetlobnega toka, preostalih vsaj 90% pa je namenjeno zgornjemu polprostoru. Prostorska porazdelitev svetilnosti Porazdelitev svetilnosti, ki jo svetilka oddaja v prostor lahko opišemo z besedami: ozkosnopna, širokosnopna, neusmerjena, s sevanjem navzgor, s sevanjem navzgor in navzdol, s simetričnim ali poševnim sevanjem. Vendar pa je tak opis zelo groba ocena lastnosti svetilke.

Ko projektiramo razsvetljavo v nekem prostoru in ko moramo na delovni površini doseči določeno osvetljenost hkrati pa tudi neko določeno svetlobno sceno v prostoru, seveda besedni opis ni dovolj. Takrat si pomagamo z diagrami prostorske porazdelitve svetilnosti. Ti diagrami, ki so običajno v polarnem koordinatnem sistemu, nam za določeno ravnino, ki seka svetilko v izbranem kotu, podajajo velikost svetilnosti v posameznih smereh na celotnem področju okoli svetilke. In ker je ravnin, ki sekajo svetilko pod takim ali drugačnim kotom praktično neskončno, je toliko tudi diagramov porazdelitve

svetilnosti. Seveda pa nam ni potrebno poznati in uporabljati vseh. V kolikor je svetilka rotacijsko-simetrična, običajno zadostuje že en tak diagram. En sam diagram je zadosti tudi, v kolikor je oblika svetilke kvadratna. Če pa je svetilka pravokotne oblike, potem moramo podati vsaj dva diagrama. Tistega v vzdolžni smeri, torej vzporedno z daljšo stranico in tistega v prečni smeri, ki je vzporeden z krajšo stranico. Kotna porazdelitev svetlosti Svetlost svetilke je tista stvar, ki za spremembo ni koristna ampak moteča, saj namreč blešči. Zelo svetli predmeti v našem vidnem polji namreč pritegujejo našo pozornost in onemogočajo zbranost, z eno besedo motijo. Temu rečemo psihološko bleščanje. Poleg tega pa velika količina svetlobe, ki od takega predmeta pride v naše oko povečuje prag zaznavnosti očesa in s tem onemogoča razločevanje temnejših predmetov v njeni okolici. Temu pa se reče fiziološko bleščanje. Če je svetilka presvetla torej blešči in onemogoča normalno delo. Zato morajo biti svetilke tako izdelane, da je svetlost njihovih površin, ki se nahajajo v našem vidnem polju, čim manjša. Gola navadna žarnica zelo blešči, saj je površina svetleče ploskve (spirale) zelo majhna in zelo svetla. Gole fluorescentne cevi bleščijo malo manj, vendar še vedno delujejo neprijetno. Če jih spravimo pod opalno kapo (belo), bleščijo že precej manj. Še manj pa bleščijo. če jih pokrijemo z rastrskim senčnikom. Ta zaradi svoje konstrukcije vpije zanemarljivo malo svetlobe, hkrati pa zmanjšuje svetlost površine, če svetilko opazujemo pod nekoliko večjim kotom.

Diagram kotne porazdelitve svetlosti za določitev bleščanja

Prostorska porazdelitev svetilnosti


Stran: 10

Da se izognemo bleščanju v prostoru, si pomagamo s standardiziranimi krivuljami za zaščito pred bleščanjem. Z njihovo pomočjo je možno za določen prostor in razporeditev svetilk ugotoviti, ali je bleščanje še znosno ali ne. Izkoristek svetilke Izkoristek svetilke nam pove, kakšen delež svetlobnega toka, ki ga ustvari svetlobni vir v svetilki uspe zapustiti svetilko. Materiali iz katerih je svetilka narejena svetlobo običajno odsevajo, vendar pa jo kljub temu določen del tudi vpijejo. In za ta vpiti ali absorbirani del svetlobe je svetlobni tok svetilke manjši od svetlobnega toka vira. Izkoristek svetilke je torej vedno manjši ali kvečjemu enak ena. Svetlobni izkoristek pa upošteva tudi temperaturo vira, ki je v zaprti svetilki običajno večja kot pri odprti svetilki. Ker na primer pri navadnih fluorescentnih ceveh oddan svetlobni tok pada s povišano temperaturo, imajo zaprte svetilke že zaradi višje temperatura vira slabši izkoristek. Označevanje svetilk Vsaka resna svetilka, razen če je namenjena le dekoraciji prostora in manj osvetljevanju, mora s seboj prinesti kar nekaj podatkov. Pa si poglejmo katere: • Najprej mora biti seveda navedeno, za katere svetlobne vire (in za koliko) je svetilka

predvidena ter kakšna je njega priključna moč in napetost. • Naslednji pomemben podatek je izkoristek. • Sledi oznaka porazdelitve svetlobnega toka. • Zelo pomemben je tudi diagram prostorske porazdelitve svetilnosti v eni ali dveh ravninah. • Naslednja pa je krivulja svetlosti za zaščito pred bleščanjem. • Potrebno je podati tudi tako imenovano IP oznako zaščite pred vdorom prahu in vlage

oziroma vode • ter oznako zaščite pred nevarno napetostjo dotika. • Svetilka pa ima lahko tudi oznako zaščite pred radijskimi motnjami, oznako protipožarne in

pa eksplozijske zaščite. • Nekoliko bolj redka, čeprav tudi možna, pa je zaščita

pred metanjem žoge. Oznak je veliko, čeprav seveda ne bomo na vsaki svetilki našli prav vseh. Je pa prav, da ob nakupu svetilke preverimo, če svetilka izpolnjuje vse svetlobno-tehnične, mehanske in varnostne kriterije glede na njeno bodočo uporabo. In za konec Ob koncu tega kratkega pregleda umetnih sonc, s katerimi si daljšamo dan in si tako podaljšujemo tudi delavnik je še vedno težko odgovoriti na vprašanje v naslovu. Videli smo, da obstaja veliko število svetlobnih virov. Samo eden od znanih proizvajalcev žarnic v neki reklami navaja, da jih izdeluje preko 4.000 različnih. Če pa to številko dopolnimo še s številko svetilk, ki so danes na razpolago, je izbira res nepregledna. Kljub temu pa še vedno najbrž lahko vsak zase priznamo, da se še vedno najbolje počutimo pod tistim pravim, naravnim soncem.

Nekateri znaki za označevanje svetilk

Komunala, Javna razsvetljava Kakovostna cestna razsvetljava

Stran: 1

KAKOVOSTNA CESTNA RAZSVETLJAVA

V današnjem času vedno bolj potrebujemo občutek varnosti. Svetloba, oziroma razsvetljava pomaga ustvarjati varnost in to še posebej velja za cestno razsvetljavo. Ustrezna in kakovostna cestna razsvetljava pomeni večjo varnost v prometu in manj kriminala na ulici v nočnem času. Nekaj dejstev iz nemškega statističnega urada za leto 1997 za podkrepitev gornje trditve:

• Čeprav je v nočnih urah malo prometa (25%), je v tem času 45% vseh smrtnih žrtev v prometu in 35% vseh hujših poškodb.

• Dobra razsvetljava zmanjša število nesreč v povprečju za 30%.

• S povečano osvetljenostjo se zmanjša število kriminalnih dejanj.

• Električna moč, potrebna za obratovanje cestne razsvetljave, znaša 13 W na prebivalca, letna poraba energije za cestno razsvetljavo pa 50 kWh na prebivalca.

• Cestna razsvetljava stane vsakega prebivalca 10 EUR na leto, od tega gre 35% za potrebno električno energijo.

Čeprav navedena dejstva veljajo za Nemčijo, razmere pri nas niso dosti drugačne. Dejstvo je, da kakovostna cestna razsvetljava ni velik porabnik energije, zato pa bistveno lahko zmanjša število nesreč in kriminalnih dejanj na cestah in ulicah. KAKOVOST CESTNE RAZSVETLJAVE Ko želimo definirati kakovost cestne razsvetljave, ugotovimo da ima le-ta več plati:

• kakovost življenja: cestna razsvetljava je izključno namenjena izboljšanju kakovosti življenja;

• svetlobno tehnična kakovost: seveda je potrebno kakovost cestne razsvetljave opredeliti tudi z svetlobno-tehničnega vidika, jo torej narediti merljivo in primerljivo;

• finančna kakovost: ker je cestna razsvetljava najprej investicija, nato pa potrebuje še vzdrževanje in električno energijo, je potrebno opredeliti tudi finančno plat cestne razsvetljave;

• ekološka kakovost: cestna razsvetljava ima tudi določen negativen vpliv na okolje, ki ga je potrebno čim bolj zmanjšati.

Tako kot tudi na drugih področjih, se gornje kakovosti med seboj po eni strani dopolnjujejo, po drugi strani pa izključujejo. Zato je potrebno med njimi najti ustrezen kompromis, tako da bodo skupni učinki cestne razsvetljave za celotno družbo čim bolj pozitivni. Kakovost življenja Prometne nesreče so v nočnem času bolj pogoste in težje. V nočnem času je prometa manj kot podnevi. Po številu prevoženih kilometrov, je promet v nočnem času zastopan s približno 25%, v dnevnem pa s 75%. Kljub temu pa je število smrtnih žrtev prometa v nočnem času skoraj 50%, torej praktično enako kot v dnevnem času. Nekoliko manjše je število težje poškodovanih v nočnem času (35%), vendar pa tudi ta številka odstopa v negativno smer. Seveda niso vse nesreče odvisne samo od vizualnih dejavnikov. Nanje vplivajo tudi drugi faktorji, kot so utrujenost, alkohol, manjša izkušenost voznikov, vremenski pogoji in podobno. Drži pa tudi, da se v temi naše vidne sposobnosti


Stran: 2

poslabšajo. Zmanjša se ostrina vida, težje ocenimo razdaljo, slabše razločimo barve in bolj smo občutljivi na bleščanje.

Delež ponesrečencev podnevi

78%

21%1%

lažjepoškodovanihtežjepoškodovanihmrtvih

Delež ponesrečencev ponoči

27%

3%

70%

lažjepoškodovanihtežjepoškodovanihmrtvih

Slika 1: Delež mrtvih in težje poškodovanih v nesrečah v dnevnem in nočnem času

Več svetlobe pomeni manj nesreč. Z cestno razsvetljavo dvignemo nivo osvetljenosti okolja in tako tudi vidne sposobnosti udeležencev v prometu. Posledično se zmanjša tudi število nesreč. Po nekaterih podatkih iz študije CIE (mednarodna komisija za razsvetljavo), ki je bila izvedena v več državah po celem svetu, se število nesreč po namestitvi kakovostne cestne razsvetljave zmanjša v povprečju kar za 30%, na bolj nevarnih odsekih ter v križiščih pa celo za 45%. Podobne rezultate je dala tudi študija, izvedena v šestih večjih nemških mestih, kjer so ugotovili, da enkratno povečanje svetlosti cestne površine prinese 28% manj nesreč in kar 65% manj nesreč, kjer je eden od udeležencev pešec ali kolesar. Poškodovanih udeležencev v prometu je bilo za 45% manj. Svetloba varuje tudi pred kriminalom. Ker lahko pri kakovostni in ustrezni razsvetljavi bolje vidimo, dobra razsvetljava zmanjšuje tudi število kriminalnih dejanj. Iz izkušenj vemo, da se tako telesni napadi kot tudi napadi na lastnino pogosteje dogajajo v temi. Storilci tovrstnih dejanj so namreč bolj pogumni, če je možnost, da jih bo žrtev prepoznala, manjša. Nasprotno pa je žrtev v temi strah, zaradi česar je še bolj ranljiva. Z višjo predvsem vertikalno osvetljenostjo na prometnih površinah, kjer se gibljejo pešci, izboljšamo njihovo vidno zaznavanje in tako omogočimo, da prej opazijo sumljive osebe. To pa pomeni, da imajo več časa pripraviti se na srečanje z njimi oziroma se srečanju izogniti. Da število kriminalnih dejanj s povečano osvetljenostjo prometnih površin pada, so pokazale številne študije. Ugotovljeno je bilo tudi, da hkrati s tem narašča občutek varnosti prebivalcev, torej se jim izboljšuje tudi kvaliteta življenja.

Razmerje kriminalnih dejanj (noč/dan)

0

2

46

8

10

0 2 4 6 8 10 12

Osvetljenost (lx)

Slika 2: Razmerje med številom kriminalnih dejanj, ki se zgodijo ponoči pri določeni osvetljenosti in številom kriminalnih dejanj podnevi


Stran: 3

Svetlobno tehnična kakovost cestne razsvetljave Svetloba in vid. Za preprečevanje nesreč na cestah je dovolj zelo preprosta formula: dobro videti in biti dobro viden. Seveda pa je vid zelo kompleksen čut, odvisen od mnogih dejavnikov, ki se mu mora cestna razsvetljava ustrezno prilagoditi. Dnevna svetloba nam nudi od 5.000 do 100.00 lux-ov osvetljenosti opazovanih površin, v noči z mesečino pa je na voljo le približno 1 lux osvetljenosti. Naš vid oziroma naše oči, zaradi velike zmožnosti prilagajanja različnim svetlobnim razmeram, sicer delujejo v tem celotnem področju, saj lahko našo okolico vidimo tudi ponoči. Vendar pa je sposobnost vida pri manjših osvetljenostih zmanjšana oziroma okrnjena.

Slika 3: Zmožnost akomodacije očesa (prilagoditev na oddaljenost opazovanega predmeta) je pri majhnih svetlostih okolice zelo okrnjena

Naše oko vsebuje dve vrsti fotoreceptorjev: čepnice in paličnice. Pri dobri osvetljenosti podnevi so aktivne čepnice, ki nam omogočajo največjo ostrino vida, ustrezno globinsko zaznavanje in dobro ločevanje barv. Pri slabših osvetljenostih ponoči pa gledamo s paličnicami. Ostrina vida je zato zmanjšana in ne moremo ločiti barv. V vmesnem področju, torej v mraku, sta aktivni obe vrsti fotoreceptorjev, vendar pa čepnice ne delujejo s "polno močjo". Če želimo nek predmet opaziti, se mora ločiti oziroma razlikovati od svoje okolice. Razlika je lahko v barvi (barvni kontrast) ali pa v svetlosti (svetlostni kontrast). Da torej predmet opazimo, mora biti (eden ali drug) kontrast dovolj velik, da ga naše oči zaznajo. Vendar pa občutljivost za kontrast z manjšo svetlostjo naše okolice pada. Čim bolj temno je, tem večji kontrast je potreben, da ga naše oči zaznajo. Torej mora opazovani predmet v temnejši okolici imeti ustrezno večji kontrast ali pa večjo velikost, da ga bomo opazili. Podobno z zmanjšanjem svetlosti okolice pada tudi ostrina vida, ki je potrebna, če želimo ustrezno videti tudi detajle v naši okolici, na primer oviro na cestišču. Obe zgoraj navedeni lastnosti oči, občutljivost za kontraste in ostrina, pogojujeta učinkovitost našega vida. Nanjo pa vpliva tudi čas. Pri predmetih, ki so dalj časa v našem vidnem polju, lažje opazimo obliko, kontrast in detajle. Zato so razmere pri hitri vožnji slabše kot pri hoji. Čas je potreben tudi, da se naše oči privadijo (adaptirajo) na spremenjeno svetlost okolja. Adaptacija na svetlejše okolje je hitra in traja običajno le nekaj sekund, adaptacija na temnejše okolje pa je precej počasnejša in lahko traja tudi več minut. Nivo adaptacije pa pogojuje učinkovitost našega vida. Torej, čim več je svetlobe, tem hitreje se naše oči lahko prilagodijo novim razmeram in nam zagotovijo ustrezno učinkovitost vida. Težave pa nastopijo tudi, ko se svetlobne razmere hitro spreminjajo. Zaradi tega je potrebno v določenih primerih, kot na primer pri cestnih predorih, razsvetljavo načrtovati tako, da nudi očem ustrezen čas in pogoje za adaptacijo na svetlo ali na temno.


Stran: 4

Slika 4: Človeško oko potrebuje za adaptacijo (prilagoditev na svetlost okolice) določen čas

Zadostna svetlost okolice. Osnovni pogoj za dober vid je torej ustrezno svetla okolica. Svetlobno tehnično lahko količino svetlobe v okolici definiramo z dvema veličinama: • svetlost (enota: cd/m2) podaja količino svetlobe, ki se od opazovane površine odbije v

naše oko; • osvetljenost (enota: lux) pa podaja količino svetlobe, ki pade na neko površino. Svetlost je torej direktno povezana z očmi opazovalca ter s tem tudi z njegovim položajem in smerjo pogleda. Zaradi tega se svetlost kot merilo uporablja pri prometnih površinah, namenjenih hitremu in predvsem motornemu prometu, torej na cestah. V tem primeru imamo namreč tako položaj kot tudi smer pogleda opazovalca (voznika) precej točno definirano. Svetlost prometne površine je seveda odvisna od razsvetljavne naprave (količina oddanega svetlobnega toka, smer svetlobe) pa tudi od same prometne površine (odsevnost). Nasprotno pa je pri ulicah ter pri površinah namenjenih pešcem in kolesarjem težko definirati tako položaj kot tudi smer pogleda opazovalca. V teh primerih kot merilo za svetlost okolice raje uporabljamo osvetljenost. Običajno se podaja horizontalna osvetljenost na samih tleh. Pri prometnih površinah, kjer pričakujemo več pešcev, pa je pomembna tudi vertikalna osvetljenost, oziroma njen pol-cilindrični del v višini obraza (običajno upoštevamo višino 1,5 m). Kaj je torej pomembno pri cestni razsvetljavi? Najprej ustrezen nivo svetlosti oziroma osvetljenosti. Razsvetljavno napravo je potrebno načrtovati tako, da bodo svetlobno-tehnični parametri (svetlost, osvetljenost) v mejah vrednosti, ki jih podajajo priporočila in standardi. Nova razsvetljavna naprava bo tako ob ustrezni izvedbi dajala tudi ustrezen nivo svetlosti oziroma osvetljenosti. S časom pa se svetilke zaprašijo, svetlobni viri pa začnejo odpovedovati, zaradi česar se svetlobni nivo znižuje. Da se izognemo prepogostim dragim vzdrževalnim delom na cestni razsvetljavi, se razsvetljavne naprave lahko planirajo za nekoliko višje vrednosti svetlosti oziroma osvetljenosti, kot so priporočene. Upoštevana rezerva je običajno 25%, tako da se vzdrževalna dela lahko izvajajo v večjih časovnih razmakih. Razsvetljavno napravo potrebno obnoviti, ko nivo svetlosti oziroma osvetljenosti pade na 70% priporočene vrednosti. Vzdrževanje običajno zajema čiščenje svetilk ter zamenjavo nedelujočih sijalk, po potrebi pa tudi predstikalnih naprav.


Stran: 5

Slika 5: Pri večji svetlosti ozadja (cestne površine) je kontrast večji kar znatno olajša zaznavanje ovir na cestišču

Kakovost cestne razsvetljave je odvisna ne samo od svetlosti oziroma osvetljenosti ampak tudi od njune enakomernosti. Če je prometna površina neenakomerno svetla, je v temnejših predelih precej težje ali pa sploh nemogoče opaziti morebitne ovire in nevarnosti. Take temne cone lahko nastanejo, če so svetilke preveč razmaknjene med seboj, ali če nekaj svetilk ugasnemo na primer zaradi varčevanja z električno energijo, ali pa, če ugasnejo zaradi okvare.

Slika 6: Osvetljenost z vzdolžno enakomernostjo 0,4 (levo) in 0,7 (desno)

Pri načrtovanju cestne razsvetljave moramo paziti tudi na omejevanje bleščanja. Preveč svetli predmeti v našem vidnem polju namreč motijo, tako da lahko pride bo zmanjšane vidne funkcije (fiziološko bleščanje) oziroma do povečane utrujenosti (psihološko bleščanje). Do fiziološkega bleščanja pride zaradi zelo svetlih površin ali prevelikih kontrastov v vidnem polju. Oči se zaradi tega adaptirajo na višji nivo, zaradi česar se poslabša zaznavanje manjših kontrastov. Čim večja je svetlost motečega objekta oziroma čim bolj je objekt blizu smeri pogleda, tem večje je bleščanje. Bleščanju se pri cestni razsvetljavi ne moremo nikoli povsem izogniti, lahko pa ga s primerno izbiro in namestitvijo zmanjšamo na sprejemljivo raven.


Stran: 6

Slika 7: Bleščanje zmanjša zaznavanje kontrastov. Na levi sliki je kontrast dovolj velik, da opazimo pešca, na srednji sliki pa ga zaradi bleščanja le težko opazimo. Na desni sliki je

kontrast zaradi povečane svetlosti okolice večji in pešca ponovno lahko opazimo.

Pomembni pa sta tudi smer svetlobe in pa njena barva oziroma spektralna sestava. Smer svetlobe pogojuje obliko in velikost senc, ki lahko motijo ustrezno zaznavanje okolice. V določenih predelih prometne površine, na primer med parkiranimi vozili, lahko zaradi senc pride do enakomerne svetlosti oziroma osvetljenosti in s tem povezanih težav. Zaradi tega je potrebno take površine včasih še dodatno osvetliti. Barva svetlobe oziroma njena spektralna vsebina (ki jo običajno opišemo z faktorjem reprodukcije barve) pa podaja sposobnost svetlobe ustrezno reproducirati barve. Ustrezno zaznavanje barv v cestni razsvetljavi sicer ni prioritetna naloga, tako da je ta lastnost cestne razsvetljave potisnjena bolj v ozadje. Vendar pa je pri virih z višjim faktorjem reprodukcije barve zaznavanje barv lažje s tem pa dobimo tudi več informacij iz okolja. Tako so nizkotlačne natrijeve sijalke, ki zaznavanja barv sploh ne omogočajo, za splošno cestno razsvetljavo neprimerne in jih uporabljamo samo za razsvetljavo tunelov, prehodov za pešce ali pristanišč. Pri razsvetljavi površin namenjenih pešcem pa moramo paziti še na eno lastnost in sicer na vertikalno osvetljenost. Samo pri zadostni vertikalni osvetljenosti lahko pešci dovolj zgodaj opazijo in tudi prepoznajo osebe, ki jim prihajajo nasproti in temu ustrezno pravočasno reagirajo. Potencialna nevarnost določa kriterije cestne razsvetljave. Svetlobnotehnični parametri, ki jih mora na določeni prometni površini zagotoviti cestna razsvetljava, so odvisni od prometne (ne)varnosti na tej prometni površini. V prvi vrsti je potencialna nevarnost odvisna od velikosti prometa v nočnem času. Nevarnost je seveda pri večje prometu večja. Poveča pa se tudi, če so v promet vključeni udeleženci različnih velikosti ter z različnimi hitrostmi, ki so ponavadi tudi različno opazni: tovorni promet, osebna vozila, kolesarji, pešci. Določen vpliv na varnost pa ima tudi preglednost oziroma gradbeni parametri same cestne površine. Pri določevanju ustrezne oziroma minimalne svetlosti (osvetljenosti) ceste moramo zato upoštevati tako prometne dejavnike (promet v eno ali v obe smeri, cestišča ločena z vmesnim pasom ali brez, povprečna gostota prometa, največja dovoljena hitrost udeležencev) kot tudi gradbene dejavnike (prečni profil cestišča, cesta v naselju ali izven njega, površina ob cesti je pozidana ali ne, s parkirnimi mesti ob vozišču ali brez) prometne površine.


Stran: 7

Slika 8: Cesta nima dovozov in mirujočega prometa, gostota prometa je nizka, zato so tudi zahteve za razsvetljavo nizke

Slika 9: Cesta z dovozi, mirujočim prometom, pešči, kolesarji in veliko gostoto prometa. Zahteve za razsvetljavo so v tem primeru velike.

Cestna razsvetljava mora biti tako izvedena, da omogoča udeležencem v prometu videti oziroma opaziti površino, potek in meje cestišča, dovoze in križišča, ovire na vozišču ter položaj in premike drugih udeležencev v prometu. Na ta način s cestno razsvetljavo zagotovimo tekoč in nemoten potek prometa. Ustrezne minimalne vrednosti svetlosti oziroma osvetljenosti za posamezne primere podajajo mednarodna priporočila in standardi (Priporočila SDR: Cestna razsvetljava, različne CIE publikacije, DIN 5044, EN 13201). Pri tem se za ceste z več prometa in določeno smerjo vožnje (avtoceste, regionalne in lokalne ceste, večje prometnice v mestih in naseljih) podajajo minimalne svetlosti, medtem ko se za cestne površine, kjer je prometa manj, podajajo minimalne vrednosti osvetljenosti (manjše ceste in ulice v naseljih, prometne površine za kolesarje in pešce). Naloge razsvetljave in kriteriji ocenjevanja za ceste Pri razsvetljavi cest, torej prometnih površin z večjo gostoto pretežno motornega prometa, morajo biti svetlobne razmere prilagojene vidnim zahtevam, ki so postavljene pred voznike motornih vozil. Ti morajo biti sposobni prepoznati in oceniti potek ceste, meje voznega pasu, druge udeležence v prometu ter morebitne ovire na cestišču. Osnovno merilo za tehnično kvaliteto razsvetljave je v tem primeru svetlost prometne površine, ki pa je poleg od razsvetljave odvisna tudi od cestne obloge oziroma njenih optičnih lastnosti.


Stran: 8

Poleg tega mora biti cestna razsvetljava postavljena tako, da optično vodi in opozarja voznika. Optično vodenje dosežemo z ustrezno postavitvijo stebrov, na bolj nevarne odseke (križišča, dovozi, prehodi za pešce) pa lahko opozorimo z spremembo barve svetlobe (bela namesto rumene ali obratno). Paziti moramo tudi na to, da prehodi med osvetljenim in neosvetljenim delom (na primer izven naselja) ceste niso preostri oziroma prehitri, ker lahko drugače nastopijo težave z adaptacijo oči. Pred prehodom na temno področje je zato potrebno svetlost prometne površine postopno zmanjševati, tako da imajo oči voznika dovolj časa, da se adaptirajo na nove razmere. Svetlost prometne površine, ki jo z neko razsvetljavo dosežemo, je odvisna od položaja opazovalca, od razvrstitve svetilk in njihovih svetlobno tehničnih lastnosti, od skupnega svetlobnega toka virov v svetilki ter od optičnih lastnosti cestne obloge. Minimalne priporočene oziroma predpisane vrednosti so odvisne od gostote prometa ter od drugih razmer in znašajo od 0,3 do 2 cd/m2. Poleg ustrezne svetlosti pa je potrebno zagotoviti tudi ustrezno skupno in vzdolžno enakomernost svetlosti ter ustrezno omejiti bleščanje.

povprečni letni dnevni promet ločitev smernih vozišč

razdalje med priključki

število križišč na km

<15.000 15.000 do 25.000

>25.000

da > 3 km 0,75 1,00 1,00 < 3 km 1,00 1,00 1,50 < 3 0,75 0,75 1,00 > 3 0,75 1,00 1,50

ne > 3 km 1,00 1,50 1,50 < 3 km 1,50 1,50 1,50 < 3 0,75 1,00 1,50 > 3 1,00 1,50 1,50

Tabela 1: Minimalne svetlosti vozišča (v cd/m2) za različne vrste cest in gostote prometa po priporočilih SDR: Cestna razsvetljava

Naloge razsvetljave in kriteriji ocenjevanja za ulice Promet na ulicah je precej bolj raznolik kot na cestah. Če na slednjih prevladujejo motorna vozila, na ulicah srečamo tudi pešce in kolesarje. Zaradi tega mora biti razsvetljava ulic izvedena tako, da čim bolj zmanjšamo nevarnosti, ki prežijo na "najslabše" udeležence v prometu, torej v prvi vrsti na pešce in kolesarje. Poleg tega naj bi razsvetljava ulic oziroma stanovanjskih naselij, prispevala tudi k zmanjšanju kriminala, pa tudi k lepšemu izgledu naselja. Ker pri uporabnikih ulic smer pogleda ni tako zelo definirana, kot pri uporabnikih cest, je v tem primeru kriterij za načrtovanje razsvetljave osvetljenost in ne svetlost. Priporočila in standardi podajajo srednje vrednosti horizontalne osvetljenosti tal med 2 in 15 lux-i, odvisno od gostote prometa. Pomembna pa je tudi enakomernost osvetljenosti ter v predelih z več pešci tudi njena vertikalna komponenta. Razsvetljava ulic tudi ne sme biti omejena samo na cestno (prometno) površino, ampak mora zajeti tudi sosednje površine (pločnike, kolesarske steze, dovoze na dvorišča, …). Pri tem pa ne sme moteče osvetljevati fasad oziroma oken stanovanjskih stavb. Seveda je tudi v tem primeru potrebno ustrezno omejiti bleščanje.


Stran: 9

Pogostost pešcev in kolesarjev

mirujoči promet

zahtevnost orientacije

običajna večja

ne običajna 3,0 5,0 višja 5,0 7,5

da običajna 5,0 7,5 višja 7,5 10,0

Tabela 2: Minimalne osvetljenosti tal (v lx) za različne vrste ulic glede na zahtevnost orientacije in udeležence v prometu po priporočilih SDR: Cestna razsvetljava

Finančna kakovost cestne razsvetljave Finančna kakovost cestne razsvetljave je direktno povezana s stroški za njeno izgradnjo in obratovanje. Zato na prvi pogled izgleda, da je s finančnega stališča najkakovostnejša razsvetljava tista, ki je sploh ni, oziroma, tista, ki ne sveti (celo noč ali samo del noči). Vendar pa je tako razmišljanje napačno. Zaradi neizgrajene razsvetljave oziroma zaradi uganjene razsvetljave lahko nastanejo drugi stroški, ki so običajno večji kot stroški za njeno normalno obratovanje. V Nemčiji na primer je država oziroma lokalna skupnost dolžna poskrbeti za cestno razsvetljavo v naseljih in na nevarnih cestnih odsekih. Zaradi tega lahko tisti, ki smatrajo da so bili zaradi neosvetljene (ali premalo osvetljene) cestne površine oškodovani (poškodovani v prometni nesreči, lastniki poškodovanega premoženja) sprožijo proti odgovornim odškodninski postopek in zahtevajo povračilo škode. Ustreznost razsvetljave se v takih primerih določa glede na prej omenjene standarde. Zanimivo pa je tudi to, da nosijo odgovornost tudi lastniki razsvetljavnih naprav, ki niso bile postavljene zaradi dolžnosti (poskrbeti za cestno varnost) ampak zaradi drugih vzrokov ali vzgibov. Nepostavljena oziroma nedelujoča cestna razsvetljava torej ne pomeni, da z njo ni stroškov. Če k stroškom, ki nastanejo zaradi konkretnih odškodninskih zahtevkov, prištejemo še stroške, ki nastanejo zaradi izpada narodnega dohodka, kot posledica poškodb v prometnih nesrečah v nočnem času, se pokaže da je obratujoča razsvetljava precej cenejša kot izklopljena. Poleg tega pa cestna razsvetljava sploh ni draga. V Nemčiji recimo stane vzdrževanje cestne razsvetljave približno 6,5 EUR letno na prebivalca, stroški za električno energijo pa znesejo še približno 3,5 EUR na prebivalca in leto. Letni strošek za cestno razsvetljavo na prebivalca je tako komaj 10 EUR. Pri nas so omenjeni stroški v določenih občinah nekoliko večji (v srednje velikih občinah z nekoliko večjim urbanim jedrom so letni stroški za električno energijo, potrebno za cestno razsvetljavo, okoli 4 do 6 EUR na prebivalca) kar je posledica zastarele in energetsko potratne cestne razsvetljave, ki je v uporabi. Lokalne skupnosti se namreč težko odločijo za modernizacijo cestne razsvetljave, ker je povezana s precejšnjimi investicijami. Tudi takšno razmišljanje ni najbolj na mestu, saj se naložba v modernizacijo cestne razsvetljave v večini primerov povrne že v nekaj letih (od 2 do 6 let) samo ob upoštevanju stroškov za električno energijo. Ker pa se poleg stroškov za električno energijo zmanjšajo tudi stroški za vzdrževanje (moderne sijalke imajo daljšo življenjsko dobo, svetilke so bolj kvalitetne in potrebujejo manj vzdrževanja, …) se doba vračanja investicije še skrajša. Seveda pa po odplačani investiciji ostanejo vse prednosti nove razsvetljavne naprave: manjši stroški vzdrževanja in obratovanja, boljši svetlobno-tehnični parametri, večja ekološka sprejemljivost, … Poleg tega se doba vračanja take investicije ustrezno skrajšuje tudi zaradi stalnega naraščanjem cene električne energije. Ekološka kakovost cestne razsvetljave Cestna razsvetljava ima tudi določen vpliv na okolje, večinoma seveda negativen. Torej je potrebno cestno razsvetljavo ocenjevati tudi z ekološkega vidika.


Stran: 10

Poraba energije Cestna razsvetljava je porabnik energije (električne energije). Ker pa pri proizvodnji električne energije nastajajo določeni vplivi na okolje (emisije toplogrednih plinov, degradacija okolja, …) moramo del teh vplivov pripisati tudi cestni razsvetljavi. Vendar pa je cestna razsvetljava majhen porabnik energije, saj se v te namene porabi (podatki so ponovno za Nemčijo, leto 1993) le 0,1% porabljene končne energije oziroma 0,7% porabljene električne energije. Celo če upoštevamo samo električno energijo, porabljeno za razsvetljavo (poslovnih in stanovanjskih prostorov ter cest), jo cestna razsvetljava porabi le 6,2%. Poleg tega ta procent iz leta v leto pada zaradi uvedbe varčnejših svetlobnih virov ter sanacije starejših razsvetljavnih naprav. Svetlobno onesnaženje Cestna razsvetljava okolje tudi svetlobno onesnažuje. Po eni strani gre za svetlobo, ki sveti v bivalne prostore ob prometnih površinah in moti stanovalce, po drugi strani pa za svetlobo, ki sveti ali se odbija v nebo in povzroča svetlenje nočnega neba. Pri nas še nimamo sprejetega ustreznega zakonskega akta, ki bi obravnaval to področje, vendar je ustrezna "Uredba o svetlobnem onesnaževanju okolja" že v pripravi. Namen uredbe je zmanjšati emisije svetlobe tako v stanovanja kot tudi v nebo. Omejitve, ki jih po uredba podajala, se bodo nanašale tako na cestno razsvetljavo kot tudi na osvetljevanje stavb, reklam in podobnega. Seveda pa je potrebno tudi pri omejevanju emisije svetlobe v okolje še vedno obdržati ustrezne svetlosti oziroma osvetljenosti prometnih površin. Zaradi tega bo v letih po sprejemu uredbe potrebno zamenjati neprimerne svetilke cestne razsvetljave in jih nadomestiti s takimi, ki imajo bistveno manjšo emisijo svetlobe v okolico prometne površine oziroma v nebo. Recikliranje svetlobnih virov in svetilk Tako svetlobni viri kot svetilke vsebujejo različne snovi (v sijalkah najdemo skoraj 2/3 vseh elementov periodnega sistema), ki so bodisi koristen odpadek, bodisi strupene oziroma nevarne za okolje. Z ustreznim recikliranjem svetlobnih virov tako lahko odpravimo škodljive vplive na okolico ter pridobimo dragocene surovine za ponovno uporabo v proizvodnji svetlobnih virov ali drugje Zaradi tega je ustrezno zbiranje in recikliranje za določene vrste svetlobnih virov (sijalke) predpisano, za ostale pa zaželeno. V kratkem bo tako zbiranje organizirano tudi pri nas, strošek pa bo v končni fazi bremenil proizvajalce sijalk. Vpliv na insekte Kot je dobro znano, umetna svetloba privlači insekte. Zaradi tega vedno obstaja nevarnost, da cestna razsvetljava zmoti naravni življenjski ritem različnih vrst (tudi zaščitenih) insektov. Oči oziroma vidni organi insektov so nekoliko drugače občutljivi za svetlobo kot človeške oči. Privlači jih predvsem svetloba vijolične oziroma modre barve (krajše valovne dolžine), medtem ko so na rdečo, oranžno oziroma rumeno svetlobo precej manj občutljivi kot mi. Zaradi tega so za insekte najbolj nevarni svetlobni viri z hladno belo svetlobo kot na primer visokotlačne živosrebrne ali metalhalogenidne sijalke ter fluorescenčne sijalke. Precej manj moteče oziroma nevarne pa so natrijeve visokotlačne ali nizkotlačne sijalke. ZAKLJUČKI Cestna razsvetljava je praktično že več kot 100 let nepogrešljivi sestavni del našega življenja. Z njo je možno bistveno povečati varnost na cestah in ulicah ter tako izboljšati kakovost življenja prebivalcev. Kakovostna cestna razsvetljava pa ima še druge prednosti: omogoča ustrezno vidno zaznavanje, je energetsko učinkovita in ne posega preveč v naravno okolje. Žal pa je pri nas marsikje cestna razsvetljava bolj sama sebi namen. Tako kot v drugih vejah tehnike tudi tu namreč velja, da je kakovost odločilno povezana z modernostjo. Stara cestna razsvetljava nudi le malo varnosti, poleg tega pa je tudi energijsko potratna in ekološko


Stran: 11

sporna. S slabim vzdrževanjem pa se razmere samo poslabšujejo. Ob ustreznem načrtovanju nove cestne razsvetljave bi bilo zato potrebno razmišljati tudi o ustrezni obnovi stare.

edc kranj – višja strokovna šola komunala

Documents