szÁmítÓgÉpes vizualizÁlÁs És vezÉrlÉs a...
TRANSCRIPT
SZÁMíTÓGÉPES VIZUALIZÁLÁS ÉS VEZÉRLÉS A VILÁGÍTÁSTECHNIKÁBAN
Diplomamunka
Lis László
Műszaki informatika szak - Multimédia szakirány
GDF Műszaki - Alaptudományi intézet
Konzulens:
Dr. Kovács János
Alap és Műszaki Tudományi Intézet
Gábor Dénes Főiskola
Budapest, 2010.
Nyilatkozatok GDF
2
Lis László 2010.07.23.
Nyilatkozatok Alulírott Lis László, a Gábor Dénes Főiskola hallgatója kijelentem, hogy ezt a
diplomatervet meg nem engedett segítség nélkül, saját magam készítettem, és a
diplomatervben csak a megadott forrásokat használtam fel. Minden olyan részt, amelyet
szó szerint, vagy azonos értelemben, de átfogalmazva más forrásból átvettem,
egyértelműen, a forrás megadásával megjelöltem.
Undersigned László Lis student of Gábor Dénes University, hereby declare this
University dissertation is my own unaided of work, and it is free of plagiarism. All
specific sources which has been quoted or rephrased in the text are clearly pointed and
listed in the bibliography list.
Köszönetnyilvánítás GDF
3
Lis László 2010.07.23.
Köszönetnyilvánítás Ezúton szeretnék köszönetet mondani azoknak a személyeknek, akik hozzájárultak
szakdolgozatom elkészítéséhez.
Szüleimnek és barátnőmnek a türelemért, a bátorításért és az anyagi
áldozatvállalásért, amellyel lehetővé tették főiskolai tanulmányaim elvégzését.
Konzulensemnek, Dr. Kovács János főiskolai docensnek, aki szaktudásával,
tanácsaival, véleményével és lelkes hozzáállásával segített a diplomamunka végleges
formába öntésében.
Munkaadómnak és kollégáimnak, valamint a Helvar Kft. és az Osram Magyarország
Kft. munkatársainak, akik szakmai katalógusokat, szakkönyveket, szoftvereket
rendelkezésemre bocsájtottak, valamint műszaki segítségnyújtásuknak is nagy szerepe
volt a szakdolgozat megírásában.
Nélkülük nem jöhetett volna létre ez a szakdolgozat.
Rövidítések jegyzéke GDF
4
Lis László 2010.07.23.
Rövidítések jegyzéke
3D 3 Dimensional (három dimenzió)
AC Alternating Current (váltóáram)
CAD Computer Aided Design (számítógéppel segített tervezés)
CELMA Federation of National Manufacturers Associations for Luminaires and Electrotechnical
Components for Luminaires (lámpatestek és azok elektrotechnikai alkatrészeinek
előállításával foglalkozó gyártók nemzeti szövetsége)
CEN Comité Européen de Normalisation (Európai Szabványügyi Bizottság)
CENELEC Comité Européen de Normalisation Éléctrotechnigue (Európai Elektronikai Szabványügyi
Bizottság)
CIE Commission Internationale De L’eclairage (Nemzetközi Világítástechnikai Bizottság)
CSMA/CA Carrier Sense Multiple Access With Collision Avoidance (kommunikációs protokol)
DALI Digital Addressable Lighting Interface (digitális címezhető világítási interfész)
DC Direct Current (egyenáram)
DMX Digitales Multiplex-Signal
DSI Digital Serial Interface (digitális soros interfész)
EAN European Article Number (Európai cikkszám, vonalkód szabvány)
EIB European Installation Bus
EN Európai Szabvány
EPROM Erasable Programmable Read Only Memory (csak olvasható memória)
ETL Electron Transport Layer (elektron-szállító réteg)
EU Európai Unió
GE General Electric (amerikai multinacionális, technológia és szolgáltatás profilú vállalat)
Rövidítések jegyzéke GDF
5
Lis László 2010.07.23.
HID High Intensity Discharge (nagynyomású kisülő-lámpa)
HTL Hole Transport Layer (lyuk-szállító réteg)
HUB Középpont (informatikai szakszó)
IEC International Electrotechnical Commission (Nemzetközi Elektrotechnikai Bizottság)
IP International Protection
ISDN Integrated Services Digital Network (integrált szolgáltatású digitális hálózat)
LCD Liquid Crystal Display (folyékony-kristály megjelenítő)
LED Light Emitting Diode (fénykibocsátó dióda)
LDT Light Distribution Table, (fényeloszlási táblázat)
LON Local Operating Network (helyi hálózati rendszer)
MSZT Magyar Szabványügyi Testület
OLED Organic Light Emitting Diode (szerves fénykibocsátó dióda)
PAR Parabolic Aluminium Reflector
PC Polikarbonát
PMMA Polimetil-metakrilát
PS Poli-stirol
RAM Random Access Memory (véletlen elérésű memória)
RGB Red, Green, Blue (piros, zöld, kék)
PIR Passive Infrared Sensor (passzív infravörös érzékelő)
RLC Resistor, Inductor, Capacitor (ellenállás, tekercs, kondenzátor)
SNVT Standard Network Variable Type (szabványos hálózati változó)
TCP/IP Transmission Control Protocol and Internet Protocol (átviteli vezérlő protokoll)
Tartalomjegyzék GDF
6
Lis László 2010.05.23.
Tartalomjegyzék Nyilatkozatok .................................................................................................................. 2
Köszönetnyilvánítás ........................................................................................................ 3
Rövidítések jegyzéke ...................................................................................................... 4
Tartalomjegyzék.............................................................................................................. 6
Tartalmi kivonat............................................................................................................... 8
1 Bevezetés................................................................................................................ 9
1.1 Előzmények ...................................................................................................... 9
1.2 Célkitűzés ....................................................................................................... 12
2 Számítógépes világításvezérlés ............................................................................ 13
2.1 Számítógépes vezérlőrendszerek bemutatása és össze-hasonlítása ............ 13
2.1.1 1-10V szabályozás....................................................................................... 14 2.1.2 Digitális fényszabályozás............................................................................ 15 2.1.3 DSI rendszer................................................................................................ 16 2.1.4 DALI rendszer............................................................................................. 17 2.1.5 EIB épületfelügyeleti rendszer .................................................................... 22 2.1.6 A LON® épületfelügyeleti rendszer ............................................................ 26 2.1.7 DMX vezérlés ............................................................................................. 28 2.1.8 A DIGIDIM rendszer .................................................................................. 32
3 Gyakorlati alkalmazások........................................................................................ 34
4 Energiatakarékossági megoldások vezérlőrendszerek segítségével..................... 41
5 Fényforrás katalogizáló, épületvilágítás menedzsment szoftver bemutatása ........ 44
5.1 Energia-megtakarítás szoftveres támogatással.............................................. 46
6 Világításméretezés, 3D látványtervezés számítógép segítségével ....................... 55
6.1 A beltéri és kültéri számítógépes világítástervezés folyamatai ....................... 58
6.2 Gyakorlati tanácsok ........................................................................................ 61
6.3 Rendeltetés szerinti gyakorlati példák ............................................................ 62
6.3.1 Iskolák világítása......................................................................................... 62 6.3.2 Irodák világítása .......................................................................................... 63 6.3.3 Múzeumok és galériák világítása ................................................................ 64 6.3.4 Sportlétesítmények világítása...................................................................... 65 6.3.5 Üzletek világítása ........................................................................................ 66
Tartalomjegyzék GDF
7
Lis László 2010.07.23.
7 Tervező szoftverek bemutatása............................................................................. 67
7.1 DIALux............................................................................................................ 67
7.2 RELUX®.......................................................................................................... 69
8 Az alkalmazások összekapcsolhatósága, kompatibilitás vizsgálata ...................... 79
Összefoglalás ............................................................................................................... 83
Irodalomjegyzék............................................................................................................ 86
Mellékletek.................................................................................................................... 89
1. számú melléklet..................................................................................................... 89
Alapfogalmak.............................................................................................................. 89
2. számú melléklet................................................................................................... 150
LED gyakorlati alkalmazási példák .......................................................................... 150
3. számú melléklet................................................................................................... 152
A „Salgglas” projektben alkalmazott rendszer elvi felépítése .................................. 152
4. számú melléklet................................................................................................... 153
Világításméretező szoftverek összehasonlító táblázata ............................................ 153
Tartalomi kivonat GDF
8
Lis László 2010.05.23.
Tartalmi kivonat Világítástechnikai szakkereskedőként végzett tevékenységem során azt tapasztalom,
hogy a villamossági nagy- és kiskereskedések munkatársainak világítástechnikai
szaktudása felkészületlen, a beszerezhető szakkönyvek nagy része elavult vagy idegen
nyelvű.
A Kecskeméti székhelyű Villumen Kft-nél végzett munkám során feladatom közé
tartozik, hogy cégünk nagykereskedelmi vevőszolgálatán tevékenykedő
munkatársaknak, valamint viszonteladó partnereink számára szakmai
továbbképzéseket szervezzek a gyártók, importőrök, tervezők bevonásával. Ezáltal
megismerhetik a legújabb világítástechnikai fejlesztéseket, világításvezérléssel
kapcsolatos gyakorlati alkalmazásokat, valamint irányt mutatok a legmodernebb
energiatakarékossági megoldásokban is.
Szakdolgozatom oly módon ad segítséget ebben a munkában, hogy a megtanulandó
szaktudás alapjai megtalálható sorai között, valamint betekintést nyújt a legfrissebb
technológiák, szoftverek megismerésébe.
A forrásanyagok felkutatása alatt szembesültem azzal, hogy a felkeresett könyvtárak
nem rendelkeznek minden témára kiterjedő, összetett tartalommal rendelkező
szakkönyvekkel. A dolgozat oktatást képező első részét neves világítástechnikai
szakemberek által írt szakkönyvekből merítem, külön-külön az adott téma
szaktekintélyétől, hozzátéve a modern kor újításait, gyakorlati példákkal illusztrálva.
Szakdolgozatomban az oktatási anyagon túl ismertetem és összehasonlítom a
hazánkban elterjedt világítás-vezérlő rendszereket, a hatékonyabb tervező szoftvereket
és nem utolsó sorban energiahatékonyság számításra alkalmas kalkulátor szoftvereket.
Egy élő világításrekonstrukciós projektet használok fel arra, hogy a kivitelezést
megelőző előzetes terv szerinti energiatakarékossági számításokat, a rendszer üzembe
helyezése után mért tényleges időszakos fogyasztás eredményeivel összehasonlítva
bizonyítsam a kiépített rendszer és a kalkulátor szoftver hatékonyságát.
Mivel ezek a területek nem tartoznak az általános világítástechnikai ismeretek közé,
átfogó piackutatásra volt szükség a gyártói képviseletek szakembereinek bevonásával,
akik rendelkezésemre bocsájtották legfrissebb ismereteiket, fejlesztéseiket, idegen
nyelvű katalógusaikat, valamint fordításra és tesztelésre kerülnek a kiválasztott
szoftverek. A szakdolgozat felépítését illetőleg fontosnak tartom a témák összetevőinek
egymásra épülését oly módon, hogy figyelemmel vagyok a tényekre, adatokra,
alapfogalmakra, összefüggésekre és törvényszerűségekre.
Bevezetés GDF
9
Lis László 2010.05.23.
1 Bevezetés
1.1 Előzmények
Az elkövetkező néhány gondolatban ismertetem a világítástechnika fejlődését
hazánkban a Világítástechnikai Egyesület memoárja alapján:
A 19. század végén, a 20. század elején, a mai korszerű villamos ipar kialakulásának
kezdetén a fejlődés egyik legfontosabb hajtóereje a mesterséges világítás gazdaságos
és hatékony megoldásának igénye volt. A szakmában tevékenykedők 1900-ban
létrehozták társadalmi szervezetüket az információcsere, az érdekvédelem, a
szabványosítás, valamint más közös célok érdekében, és megalakították a Magyar
Elektrotechnikai Egyesületet.
Magyarországon, Európában másodikként, 1927-ben nyitották meg a
világítástechnikai szakismereteket terjesztő, világítástechnikával foglalkozó
szakemberek találkozását lehetővé tevő Világítástechnikai Állomást.
Az alapítás célja az volt, hogy
- támogassa Magyarországon a világítási kultúra színvonalának fejlesztését,
- előadások és gyakorlati bemutatók segítségével terjessze a világítástechnikai
ismereteket,
- előmozdítsa a hazai világítástechnikai ipar piacszervezési munkáját,
- szakemberképzési központi feladatokat lásson el, és
- a világítástechnika művelői számára megjelenési fórumot biztosítson.
A Világítástechnikai Állomás használati joga 2002-ben megszűnt.
Ezután jött létre a Magyar Világítástechnikáért közhasznú alapítvány, amely a
Világítástechnikai Egyesület anyagi támogatásával 2003-ban megvásárolta az új
székhelyet, a Világítás Házát. 2006. május 1.-je óta a Világítástechnikai Egyesület a
MEE származtatott, önálló jogi személyiséggel rendelkező társaságaként működik.
Az első Világítástechnikai Konferenciát 1961-ben rendezték meg, melyet azóta
számos hasonló rendezvény követett. A legjelentősebb nemzetközi rendezvény az
1989-ben megrendezett Lux Europa konferencia volt, mintegy 200 külföldi vendéggel.
1970-től kezdődően az évente rendszeresen ismétlődő rendezvények sora
Bevezetés GDF
10
Lis László 2010.07.23.
a Közvilágítási Ankétokkal bővült. A Világítástechnikai Egyesület tagja a lámpatest- és
világítástechnikai alkatrészgyártók európai szervezetének, a „CELMA”-nak, részt vesz a
Nemzetközi Világítási Bizottság (CIE1) Magyar Nemzeti Bizottságának munkájában, és
szoros kapcsolatot tart fenn számos ország nemzeti világítástechnikai szervezetével.
Rendszeresen képviselteti magát az európai országok Lux Europa konferenciáin.
Az ún. „visegrádi” országok (Csehország, Lengyelország, Magyarország, Szlovákia)
világítástechnikai társaságai évenkénti közös konferencia szervezésében állapodtak
meg. Az első LUMEN V4 konferencia a VTT szervezésében, Balatonfüreden volt 2006-
ban.
A VTT aktívan részt vesz a nemzetközi és nemzeti szabványosítási munkában, (IEC,
CEN, CENELEC, CIE, MSZT) valamint az Európai Unió energiapolitikájához
kapcsolódó nemzeti intézkedési terv előkészítésében. Kapcsolatot tart számos hazai
szervezettel (mérnökkamara, csillagászok, villamos nagykereskedők szövetsége).
Kiterjedt médiakapcsolatainknak köszönhetően számos világítástechnikai témájú anyag
jelent meg az írott és elektronikus sajtóban, rádiókban, televíziókban, melyekben a VTT
álláspontja tükröződött.
A VTT székhelyén (a Világítás háza) a Világítástechnikai Társaság mellett a CIE
Magyar Nemzeti Bizottság és a Magyar Világítástechnikáért Alapítvány székhelyéül is
szolgál. 50 főt befogadó, a legkorszerűbb technikával
felszerelt előadótermében rendszeresen szerveznek szakmai előadásokat,
bemutatókat, klubnapokat. A helyiségek világítási rendszere lehetőséget teremt az
ajánlott világítási megoldások, fényszabályozási lehetőségek bemutatására. [15]
A világítástechnikával foglalkozó szervezeteken túl számos független lámpatest
gyártó, illetve világítástechnikai termékeket forgalmazó kereskedelemi cég található
Magyarországon. Egy részük külföldi vagy magyar tulajdonban lévő vállalatok, illetve a
külföldi gyártók magyarországi képviseletét ellátó kereskedelmi cégek.
Hazánkban az erős nyugat-európai gyártói konkurencia jelenléte és a villamossági
kereskedelmi piacon nagy számban megjelenő silány minőségű távol-keleti termékek
versenye folyamatos fejlesztésekre ösztönzi a hazai gyártókat. Ennek köszönhetően a
hazai gyártók kiváló minőségű termékeket állítanak elő és egyre növekvő arányban
exportálnak is az európai piacra.
Ami a hazai világítástechnikai kereskedelmi piacot illeti jelenleg a 2009.-ben
bekövetkezett gazdasági válság hatására az ágazat nagymértékben „zsugorodott”. Ez a
1 Világítástechnikai Egyesület
Bevezetés GDF
11
Lis László 2010.07.23.
zsugorodás annak köszönhető, hogy negyedére esett vissza az építkezések,
beruházások száma, valamint egyre jobban teret hódítanak a távol-keleti termékek (kb.
20%-os arányban).
Munkám során egyre inkább azt tapasztalom, hogy míg a tervezés során a
szakemberek figyelemmel vannak az üzemeltetési és karbantartási költségekre, addig a
munka megvalósítását megelőző költségvetési kiírás módosításával, ajánlatadások
sorozata során sok esetben a minél kedvezőbb ár dominál és a silányabb minőségű
termék megvásárlása történik meg, figyelmen kívül hagyva a későbbi magas üzemelési
költségeket és elégtelen fénytechnikai viszonyokat. Ezt a problémát is véleményem
szerint arra lehet visszavezetni, hogy a beruházók és üzemelők nincsenek tisztában az
energiatakarékossági lehetőségekkel.
A cél: elkötelezettség az energia-hatékony világítási technológiák és szabványok
fejlődése iránt, de a világítás minőségét befolyásoló fontos szempontok feláldozása
nélkül. Ezt a célt új, intelligens technológiák és műszaki eredmények alkalmazásával
lehet elérni. A természetes fény hatékonyabb felhasználása, energiatakarékos
fényforrásokkal kiegészítve, a világítástechnika legfrissebb eredményeinek
felhasználásával lehetővé teszi számunkra, hogy energiát takarítsunk meg, a jó
világítás feláldozása nélkül. Az orvostudomány eredményei azt mutatják, hogy fény
fontos szerepet játszik a biológiai ritmusok szabályozásában és a hormonok napi
ciklusa fenntartásában. Azonban a helytelen fényforrás vagy lámpatest (tartozék)
választás, és a rossz világítástervezés és / vagy világító berendezés karbantartás
negatív következményekkel jár az egészség, a személyi biztonság, a teljesítmény és a
munkahelyi jólét szempontjából.
Az elektronikus szabályzó rendszerek lehetővé teszik számunkra, hogy a
mesterséges világítás fényének mennyisége és ütemezése a rendelkezésre álló
természetes fény, illetve az épületekben tartózkodók, valamint az utak forgalmának
függvényében alkalmazkodjon, így minimalizálva az energiafogyasztást.
Szakértők becslése szerint a válságból való kilábalás után a minőségi termékek ideje
jön el, illetve a kereskedelmi cégekre a jelen helyzetben a fennmaradás érdekében
átalakulás vár, mind inkább a szolgáltatások kerülnek előtérben, mint például a
munkatársak, partnerek megfelelő szakértelme, a műszaki fejlesztésekre vonatkozó
fogékonyság, illetve mindezeket előkészítő szakmai oktatások megléte. [15]
Célkitűzés GDF
12
Lis László 2010.05.23.
1.2 Célkitűzés
A fenti tények arra ösztönöznek, hogy szakdolgozatom megírásával alapvető
világítástechnikai alapismereteket gyűjtsek össze, amik oktatási alapot képeznek
munkámhoz tartozó oktatási feladataim során, illetve betekintést mutatok a
világítástervezés és látványtervezés világában annak érdekében, hogy szélesebb
körben használhatóvá váljon mindenki számára.
Ezt az oktatási alapismeretet a legmodernebb fejlesztések ismertetésével egészítem
ki, valamint összehasonlítást végzek a különböző fényszabályzó rendszerek
bemutatása során. Diplomamunkám megírása során nagy hangsúlyt fektetek az
energiatakarékossági megoldások ismertetésére, különböző funkciójú
energiafogyasztást optimalizáló, energia-kalkulátor illetve a világítás karbantartását
segítő szoftverek bemutatására, melyek hatékonyságát egy megvalósult világítás
projekttel mutatok be.
Ahhoz, hogy eredményes legyen az információ továbbadása és szélesebb körben
elterjedjenek a modern világítástechnikai megoldások ismernünk kell:
- az alapvető fénytechnikai ismereteket,
- a világítástechnikai eszközök műszaki tulajdonságait (fényforrásokat,
lámpatesteket, működtető egységeket és energia-hatékony fényszabályzó
rendszereket),
- az energiatakarékossági lehetőségeket,
- a rendeleteket, előírt szabványokat,
- a kalkulátor és tervező szoftverek kezelését.
Elengedhetetlenül lényegesnek tartom, hogy a szakdolgozatomban leírtak egy laikus
számára is érthetőek legyenek. Éppen ezért az alapoktól, mint például a látás
mechanizmusa vagy a fény eredete, próbálom mindenki számára érthetővé és
érdekessé tenni írásomat, gyakorlati példákkal és ábrákkal illusztrálva.
Annak érdekében, hogy a szakdolgozatot gyakorlati célokra is lehessen használni,
kikerülhetetlen volt, hogy számos kereskedelmi termék név szerint szerepeljen benne.
A példaként felsorolt világítástechnikai termékek információs forrása, műszaki
paraméterei, az adott védjegyek feltüntetésével gyártók által kiadott katalógusokból és
egyéb forrásból származnak.
Számítógépes világításvezérlés GDF
13
Lis László 2010.07.23.
2 Számítógépes világításvezérlés
2.1 Számítógépes vezérlőrendszerek bemutatása és össze-hasonlítása
Ahhoz, hogy a bonyolultabb fényszabályozó rendszerek működését megismerjük,
szükségünk van elsajátítani az egyszerűbb fényszabályozás alapjait.
A legegyszerűbb esetben az izzólámpák és halogénlámpák szabályzásakor a
fényforrás a fényerőszabályzó számára egy ohmikus fogyasztó, amit könnyedén
szabályozhatunk egy egyszerű „dimmer” készülékkel is (manuális toló vagy forgó
potenciométerrel). Ha már azonban 12V-os halogénizzó fényerejét szeretnénk
szabályozni, már nem is olyan egyszerű a dolog. Ahhoz, hogy a 230V-os hálózati
feszültségből 12V-os legyen, szükségünk van egy átalakítóra. Ez általában egy
transzformátor, ami a dimmer számára induktív terhelést jelent.
A világítási igények legnagyobb hányadát azonban a fénycsöves megoldások adják.
A világítási rendszerek fejlődése a fényszabályozás egyre nagyobb körben való
elterjedésével jár együtt. Ennek fő oka, hogy így nemcsak energiát takaríthatunk meg,
hanem a helyiségben tartózkodók látási körülményeit, közérzetét is javíthatjuk.
A világítási komfort és az energiatakarékosság szempontjainak előtérbe kerülésével, a
szükséges szabályzási, vezérlési feladatok függvényében az elektronikus eszközök
egyre bonyolultabbak lesznek.
A fénycső előtét szabályozása történhet analóg vagy digitális protokoll szerint.
Az előtétek vezérlése történhet pótméterrel vagy kapcsolóval, fényszenzorral,
jelenlét-érzékelővel, mozgás érzékelővel, illetve integrált multi-szenzorral.
A megvilágítási szint szabályozása 1-3% és 100% között történhet.
Számítógépes világításvezérlés GDF
14
Lis László 2010.07.23.
2.1.1 1-10V szabályozás
Az analóg fényszabályozás a nyolcvanas évek elején jelent meg.
Legegyszerűbb megoldásként az 1-10V-os szabályozó előtét bemenetére közvetlenül
lehet kapcsolni forgó vagy toló pótmétert, de csak szabályozásra képes, kikapcsolni
nem, valamint ha több szabályzó elemet kell összekapcsolni, akkor már szükség van
egy központi egységre is. Az analóg szabályzó jel (1. ábra [22]) általában 1-10V-os
tartományban változó egyenfeszültség formájában jut el a vezérelt elemekhez.
Az egyes konfigurációk kialakítása vezetékezés útján történik. A kiépítés követő
esetleges változtatás csak a vezetékezés változtatásával lehetséges.
Az analóg módszer hátránya akkor jelentkezik, ha nagyobb távolságban szeretnénk
telepíteni a vezérlő elemeket a fogadó elektronikától, illetve ha bonyolultabb rendszer
kiépítésére van szükség. A vezérlőjelet átvivő vezető ellenállása csökkenti a
vezérlőfeszültséget, és ez a fényáramban észlelhető különbségeket okozhat.
Ezek mellett az analóg szabályozás zavar-érzékeny.
Előnye:
- kisebb rendszerek kiépítése egyszerű,
- egyszerű működés,
- nem kell programozni.
Hátránya:
- zavar-érzékeny,
- nagy távolságban történő vezetékezésnél fényáram csökkenés (max.300m).
A nagyobb analóg rendszerek megtervezése, kiépítése és üzemeltetése igen
bonyolult és költséges feladat, ezért ma már egyre több gyártó áll át a digitális vezérlést
alkalmazó rendszerek gyártására. [9] 60.-61. o.
1. ábra. 1-10V vezérlőjel
Számítógépes világításvezérlés GDF
15
Lis László 2010.07.23.
2.1.2 Digitális fényszabályozás
Az igen gyorsan fejlődő digitális technika számos új addig fel sem merült
lehetőségeket, megbízhatóbb és magasabb szintű megoldásokat kínál a
világítástechnika számára is, hiszen:
- a digitális jel jobban védhető a zavarok ellen,
- a digitális jel több és összetettebb adatot képes továbbítani,
- a digitális eszközök méreteinek csökkenése megkönnyíti az új technológiák
beépítését viszonylag kis helyre,
- a kommunikáció két- vagy többirányú,
- a digitális elemekből álló rendszer programozható számítógép segítségével.
A fényérzékelőkkel, mozgás vagy jelenlét érzékelőkkel összekapcsolt
fényszabályzásnál számottevő energia takarítható meg.
Ahol a természetes és mesterséges világítás egyaránt jelen van automatikus
fényerőszabályzással (constans light) jelentős energia megtakarítás érhető el,
mégpedig úgy, hogy a helységben elhelyezett fényérzékelő a természetes világítás
változásának megfelelően, de ellenkező előjellel szabályozza a mesterséges világítás
lámpatesteinek fényét, hogy a munkafelületen a megvilágítás állandó maradjon.
A passzív infravörös (PIR2) mozgás és jelenlét érzékelőkkel összekapcsolt
szabályozás lehetővé teszi azt, ha egy helyiségben nem tartózkodik senki, akkor a
világítás automatikusan kikapcsoljon vagy minimális, a tájékozódáshoz szükséges
szintre csökkenjen. E módszerek együttes alkalmazásával akár 70%-os energia
megtakarítás is elérhető.
Lehetőség van továbbá arra, hogy ha egy helyiség szerepe napszaktól függően
változik, akkor a mesterséges világítást az idő függvényében változtassuk, számítógép
segítségével akár hosszabb időszakra is beprogramozzuk. [11] 61-62. o.
2 Ld.: Rövidítésjegyzék.
Számítógépes világításvezérlés GDF
16
Lis László 2010.07.23.
2.1.3 DSI rendszer
Az első kereskedelmi forgalomban elterjedt digitális szabályozás a DSI3 (Digital
Serial Interface) rendszer volt a Tridonic Atco cég fejlesztéseként.
A digitális jel hibajavító kód alkalmazásával jut el a vezérelt eszközökhöz. Egy jeladó
25-200 eszközt képes vezérelni 50-200 méteres távolságban. A rendszer tartalmazhat
egy olyan vezérlőegységet is, amelyhez érzékelők kapcsolódnak (infra-érzékelő,
fényérzékelő, jelenlét érzékelő). Egyszerűbb esetben lehetőség van egyetlen csengő
nyomógombbal történő szabályozásra is.
Tulajdonságai a következők:
- a digitális csatoló modul lehetővé teszi az azonos megvilágítási szint
beállítását az elsőtől az utolsó fényforrásig (LUXMATE rendszer-vezérlő),
- a megvilágítási szint digitálisan 256 lépcsőben beállítható,
- a DSI digitális elektronikus előtétek egyedileg nem címezhetők,
- az energia ellátás és a vezérlés külön kábelen valósul meg (Be/Ki a ”DSI”
bus-on),
- üzemen kívüli állapotban (stand by) egy készülék vesztesége kb.1 W/db,
- minimum és maximum szabályozott érték beállítása,
- DC4 üzemmód-teszt (szükségvilágítási funkció),
- fényforrás hiba kijelzése,
- soros, aszinkron kommunikáció: 1200 bit/s sebességgel,
- a DSI-01L-100 készülék maximum 100db DSI készüléket vezérel,
- polaritás-független vezérlő-hálózat (ezért elvben lehetséges a vezérlést és az
energia ellátást azonos kábelcsatornában szerelni, megfelelő szigetelési
szilárdságnál).
A digitális DSI jelet a DSI szabályozó modulok és a digitális fényszabályozós DSI
szabályozó előtét eszközök közötti kommunikációra használjuk. A fényszabályozási
parancsok 8 bites információból állnak, amely egy pontos leszabályozott értéknek felel
meg.
3 Ld.: Rövidítésjegyzék.
4 Ld.: Rövidítésjegyzék.
Számítógépes világításvezérlés GDF
17
Lis László 2010.07.23.
A rendszer óriási hátránya, hogy a rendszerelemek fizikai címének megváltoztatása
a vezetékezés megváltoztatásával ját és a bővítés is nehézkes. Előnye viszont, hogy
viszonylag egyszerűen kiépíthető kevés költségből, ahogy a 2. ábrán [22] láthatjuk.
Ez a rendszer napjainkra elavult lett, viszont alapot képezett a DALI5 rendszerek
megjelenésének. Megfelelő csatolók alkalmazásával egyéb világításvezérlő
rendszerekkel és épületfelügyeleti rendszerekkel összekapcsolható, kompatibilis. (DSI-
EIB6, DSI-DALI, DSI-LON7) [22]
2.1.4 DALI rendszer
A 90-es évek végén néhány előtétgyártó közös ötlete alapján megalkotott új
fényszabályozási eljárás működési elve, mely DALI (Digital Addressable Lighting
Interface) nevet kapta, mára európai szabvánnyá nőtte ki magát.
5 Ld.: Rövidítésjegyzék.
6 Ld.: Rövidítésjegyzék.
7 Ld.: Rövidítésjegyzék.
2. ábra. A DSI rendszer felépítése
Számítógépes világításvezérlés GDF
18
Lis László 2010.07.23.
Ennek a digitális technikán alapuló rendszernek egyik nagy előnye, hogy szigorú,
pontosan meghatározott előírások révén a különböző a különböző gyártó cégek
(például: Helvar, Osram, Tridonic, Philips stb.) által készített DALI előtéteket és
vezérlőkészülékeket egy rendszeren belül lehet üzemeltetni, mivel a szabvány előírja a
hardver bizonyos szintű kompatibilitását. Ez a tény igen kedvező lehet a meglévő
berendezés esetleges későbbi bővítésekor, átalakításakor vagy akár karbantartásakor.
A fényszabályzó és a vezérlőeszközökből, valamint az elektronikus előtétekből
összeállított rendszer a következő tulajdonságokkal rendelkezik:
- a lámpatestek digitális jellel be- és kikapcsolhatók, minden eszköz címezhető
egyénileg vagy csoportosan és a feladatnak megfelelően programozhatók,
- a rendszer automatikusan megkeresi és beazonosítja az összes
rácsatlakozott készüléket,
- minden egyes lámpatest akár több csoportban is szerepelhet,
- a lámpatestek hovatartozásának változtatása programozással történik, tehát
vezetékezés átalakítás nélkül,
- az összes áramköri elem egyetlen 2-eres, polaritás független vezetéken
keresztül kapcsolódik össze,
- a paraméterek beállítása digitális módon utólag is lehetséges,
- a világítási képek eltárolhatók és tetszés szerint előhívhatók,
- az egyidejű illetve egyforma utasítások megadása több pontból is lehetséges,
- a készülékek az állapotukról szóló üzenetet küldenek a rendszer felé,
- a rendszer bármikor bővíthető vagy módosítható,
- minden újabb készülék a vezérlővezeték bármelyik pontjára csatlakoztatható,
- a berendezés szabályozható manuálisan (forgó-, nyomógombos kapcsoló,
távirányító) vagy automatikusan (megvilágítás szinten tartása, jelenlét-
érzékelő, elektronikus órajel által történő léptetés hatására),
- a jelátvitel minősége szinte független a vezeték hosszától és
keresztmetszetétől,
- áramkimaradás esetén nem vész el az eltárolt információ. Külön
programozható a berendezés leendő állapota a tápfeszültség újbóli
megjelenésekor,
Számítógépes világításvezérlés GDF
19
Lis László 2010.07.23.
- egy áramkörön, sőt egy csoporton belül a különböző fényforrások (izzó-
lámpák, halogének, fénycsövek, LED8-ek) tetszőlegesen szabályozhatók
illetve kapcsolhatók.
A rendszer működésének alapvető feltétele az összes eszköz összekapcsolása egy
2-eres vezeték alkalmazásával, amely az adatok áramlását biztosító busz szerepét tölti
be. Ezáltal a hozzácsatlakozó készülékek a feladattól függően vezérlő vagy vezérelt
elemeknek, illetve tápegységnek minősülnek.
A DALI a komplex gépészeti rendszerek és az 1-10V analógjel elvén működő
berendezések közötti technológiai „távolságot” hivatott közelebb hozni. [11] 63. o.
A szabványban megfogalmazódott elvek a következő megkötéseket tartalmazzák:
- egy rendszeren belül 64 független egyedi cím áll rendelkezésre,
- összesen 16 csoport képezhető (egy lámpatest több csoportban is
szerepelhet),
- legfeljebb 16 világítási kép tárolható,
- hálózat: Lmax = 300m (q= 1,5mm² Cu) (L<100m: q= 0,5mm² Cu),
- adatátvitel: 2.400 bit/s,
- kódolás: Manchester kódolás,
- aszinkron adatátvitel,
- DALI feszültség: 9,5-22,4V,
- DALI rendszeráram: 250mA,
- illesztő egységeken (getaway) keresztül integrálható az épületfelügyeleti
rendszerekbe,
- a tápfeszültség és szabályozóvezetékek együtt vezethetők egyazon kábelen
vagy kábelcsatornában,
- a huzalozási technika vonatkozásában nincs különleges előírás (csillag,
soros és vegyes elrendezés is megengedett).
8 Ld.: Rövidítésjegyzék.
Számítógépes világításvezérlés GDF
20
Lis László 2010.07.23.
Az előtétek a buszon érkező megvilágítási szintre vonatkozó parancsokat az emberi
szem logaritmikus jellegű érzékenységének megfelelően értelmezik. Ez azt jelenti, hogy
az adatbit egységnyi változásához tartozó fényáram-változás értéke a teljes
szabályozási tartományban mindig azonos, kb. 2,8%-os. A szabályzás jelleggörbéjét a
3. ábra [38] szemlélteti.
A vezérlőegység lekérdezheti az előtéteket például a fényforrás állapotáról és az
aktuális teljesítményszintről. Ezt egyébként az előtétek néhány más fontos adattal
EPROM-ban tárolják, így áramkimaradás esetén nem vész el információ.
A vezérlőegység szerepét többféle elem töltheti be. Lehetőség van pl. személyi
számítógépet RS-232 port-on keresztül a rendszerbe kapcsolni. Ekkor számítógépes
programmal lehet az egyes előtétekhez címet rendelni, szabályozni, csoportosítani és
fénybeállításokat készíteni. Léteznek egyszerűbb vezérlőelemek is, amelyek például
lámpatest csoportok csengőnyomógombbal történő szabályozását teszi lehetővé, vagy
olyan távszabályzó rendszerek, amelyek elmentett fénybeállítások gombnyomással
történő előhívására alkalmas. Ezekben az egyszerűbb esetekben természetesen a
rendszer összes képességét nem lehet kihasználni, mivel a nyomógomb nem képes az
ellentétes irányú adatforgalom fogadására. [22], [26] 2. o.
3. ábra. DALI jelleggörbe
Számítógépes világításvezérlés GDF
21
Lis László 2010.07.23.
A szabvány korlátozta darabszámú cím miatt a DALI kisebb és közepes méretű
létesítményekben önállóan alkalmazható, ahogy a lenti is rendszer illusztrálja (4. ábra
[36]).
A DALI protokoll 19 adat-bitből áll (5. ábra [22]), ami maximum 64 eszköz vagy
lámpatest egyedi címzését teszi lehetővé, valamint állapotinformációt és számos
beállítható paramétert (az elsötétedés idejét, sebességét stb.) továbbít. [22]
Üzemelési beállítás: 19bit.
4. ábra. Példa a DALI rendszerre (HELVAR)
5. ábra. DALI 19 bit-es üzemelési beállítás
Számítógépes világításvezérlés GDF
22
Lis László 2010.07.23.
Jelfeldolgozás: 11bit. (6. ábra [22])
2.1.5 EIB épületfelügyeleti rendszer
Az 1980-as évek második felében, a villamos installációtechnikában vezető német
cégek innovációs tevékenységének köszönhetően megfogalmazódott egy, az épület
teljes egészét lefedő épületirányító és felügyeleti rendszer iránti igény mely a
számítástechnikában már megismert soros busz elvén, azaz digitális technikán alapul.
A rendszer működése központi felügyeleti számítógép nélkül lehetséges elnevezése
pedig EIB (European Installation Bus).
Az EIB rendszer óriási előnye, hogy egy rendszeren belül több gyártó készülékeit
lehet installálni, melyek teljes körű kommunikációra képesek egymással.
Az EIB esetén - akár csak a DALI rendszereknél – minden vezérlési, szabályozási,
felügyeleti, visszajelző funkció egyetlen érpár segítségével megoldható. [10] 9. o.
Az EIB előnyei:
- a rendszer decentralizált és hierarchikus felépítésű. Nincs szükség központi
vezérlő egységre, mert minden buszra kapcsolt egység saját intelligenciával
rendelkezik,
- energiatakarékos és környezetkímélő épületüzemeltetés,
- gyors alkalmazkodás a felhasználói igényekhez és nagy flexibilitás,
- problémamentes bővítés,
- egyszerű tervezés és installálás,
- a tűzveszély csökkenése,
6. ábra. DALI 11 bit-es jelfeldolgozás
Számítógépes világításvezérlés GDF
23
Lis László 2010.07.23.
- táv-vezérelhető.
A következő funkciók akár együttes ellátására alkalmas a rendszer:
- világításvezérlés és felügyelet,
- általános és kiemelő világítás (automatikus vezérlés, kézi vezérlés, ki-,
bekapcsolás, fényerő szabályozás, idő és feszültségfüggő vezérlés),
- biztonsági világítás (ki-, bekapcsolás, idő és feszültségfüggő vezérlés),
- redőnyök és reluxák vezérlése,
- fűtés, klímaberendezések és a szellőzés vezérlése,
- felügyelet és visszajelzés, üzemállapotok kijelzése,
- tűzjelzés, behatolás védelem, vagyonvédelem.
Az EIB rendszeréből természetesen a világításvezérlés funkciót emelném ki
részletesebben.
Az „instabus EIB”-vel lehetőség van arra, hogy komplex világítási képeket tároljunk
és a letárolt képeket, nyomógombokat hívjuk elő. Az automatikus állandó
világításszabályozás mellett lehetőség van kézi szabályzásra, mozgásérzékelőkkel
jelenlét érzékelésre (a mozgásérzékelők éjszaka a betörésvédelmi funkciókat látják el),
illetve időfüggő vezérlésre.
Számítógép segítségével, mely az „instabus” rendszerrel RS-232 vonalon keresztül
állandó kapcsolatban van, lehetőség van arra, hogy pl. egy nagy irodaházban a
különböző villamos fogyasztók, így a világítótestek állapotát a számítógép monitorán
grafikusan, digitalizált képek segítségével megjelenítsük.
Az „instabus” adatátviteli jellegét vizsgálva:
- alapsávú átvitelt és fordított RZ formátumot használ,
- aszinkron adatátvitelt használja és a szinkronizálás start és stop bitekkel
történik,
- buszhozzáférési eljárása CSMA/CA9 ahol a jelterjedés sebességéhez képest
viszonylag alacsonyra választott adatátviteli sebesség következtében az
ütközések elkerülése lehetséges,
9 Ld.: Rövidítésjegyzék.
Számítógépes világításvezérlés GDF
24
Lis László 2010.07.23.
- hossz és keresztparitás kombinációját használja,
- a vonal topológiailag lehet busz rendszerű, csillag alakú és fa struktúrájú.
A rendszer több hierarchikus szintre van osztva. A legkisebb egység a vonal,
amelyen 64db egység helyezhető el. A következő fokozat a tartomány (7. ábra [10])
melyben 12db vonalat fogunk össze vonalcsatolókon keresztül egy egységgé. Az EIB
legmagasabb egysége a 15 tartományt összefogó gerincvonal (8. ábra [10]), melyre az
egyes tartományok tartománycsatolókkal kapcsolódnak. Ezzel egy buszrendszeren
belül a megengedhető buszkészülékek száma 64 x 12 x 15 = 11520. Azonban
vonalerősítők és ISDN10-instabus getaway-ek felhasználásával tetszőleges számú
buszrendszer kapcsolható össze. [10] 33. o.
10 Ld.: Rövidítésjegyzék.
7. ábra. EIB tartomány
Számítógépes világításvezérlés GDF
25
Lis László 2010.07.23.
Az EIB akkor alkalmazható gazdaságosan, ha a világításvezérlés mellé a fűtés
egyedi, szobánkénti vezérlését és a villamos fogyasztók terhelésmenedzsmentjét is
alkalmazzuk. Ez esetben az energia megtakarítás révén az EIB rendszer tipikus
megtérülési ideje: 0,5-4 év. (9. ábra [10])
9. ábra. Beruházási költségek alakulása a kihasználtság függvényében
8. ábra. EIB gerinc-vonal
Számítógépes világításvezérlés GDF
26
Lis László 2010.07.23.
A fentiek miatt az EIB alkalmazásának elterjedése elsősorban nem családi házakban
várható, hanem az ipari és bankszektorban, a szállodaiparban és az igazgatási
szférában.
A következőkben rövid említést teszünk a hazánkban kevésbé elterjedt, az USA-ban
kifejlesztett LON épületfelügyeleti rendszerről.
2.1.6 A LON® épületfelügyeleti rendszer
Az EIB mellett a másik legnagyobb buszrendszer a LonWorks®, amely LonTalk®
protokollt alkalmaz, röviden LON® (Local Operating Network) néven hivatkoznak rá.
A LON® az EIB-hez nagyon hasonló épületüzemeltetési és automatizáló rendszer,
bár felhasználási területét nézve sokkal szerteágazóbb, mint az EIB rendszer.
A bus technológia segítségével lehetőség nyílik egy függetlenül irányított hálózat
kiépítésére. Hasonlóan, mint egy PC-hálózatnál, itt is lehetőség nyílik adatok,
információk és feladatok egymás közötti cseréjére. A LON-Works® bus technológiával
egy épületautomatizáló rendszer felépítése jelentősen leegyszerűsödik.
A LON® osztott intelligenciájú rendszer, azaz a rendszer központi intelligencia nélkül
működik. Az intelligencia az egyes résztvevőkben, a LON® terminológiát használva,
csomópontokban van elosztva. A csomópontok lelke az ún. „neuron chip”, amely az
alkalmazói programot futtatja. A neuron chip három processzort (médiakezelő,
alkalmazói, hálózati), EEPROMOT11, RAM12-ot, ROM13-ot, alkalmazói be és kimeneti
modult tartalmaz.
Nincs megkötés a topológiai kialakítással szemben, szabadon alkalmazható csillag,
gyűrű, fa struktúra. A teljes rendszert vonalakra osztjuk fel, amelyek csatolómodulokon
(router) keresztül csatlakoznak egymáshoz. Az egyes buszvonalak hossza a 2500m-t is
elérheti. A LonWorks® hálózat 32385db intelligens buszrésztvevőből, csomópontból
állhat, amelyek a LonTalk® protokoll szerint egységes nyelven kommunikálnak
egymással.
11 Ld.: Rövidítésjegyzék.
12 Ld.: Rövidítésjegyzék.
13 Ld.: Rövidítésjegyzék.
Számítógépes világításvezérlés GDF
27
Lis László 2010.07.23.
A LON® rendszer az alábbi funkciókkal rendelkezik:
- beléptetés és behatolás-védelem,
- tűzjelzés,
- fűtés, szellőzés, klíma-szabályozás,
- energiamenedzsment,
- világításszabályozás és felvonókezelés.
A (10. ábra [7]) a két lehetséges világításvezérlési csomópontot mutatja be. A neuron
chip-ek továbbítják az adat csomagokat, különböző memória kapacitással bírnak és
elvégeznek minden vezérlési munkát. A LON® rendszer a DMX és DALI rendszerekkel
csatolókon keresztül egyszerű átjárhatóságot biztosít. [7] 306-307. o.
A LON® esetén a topológia sokkal nyitottabb és sokoldalúbb, mint az EIB esetén. Ez
a rendszer sokkal rugalmasabb, de a tervezőtől nagyobb gondosságot igényel, valamint
a kivitelező cégektől is magasabb szaktudást és felkészültséget követel.
10. ábra. A LON hálózat felépítése
Számítógépes világításvezérlés GDF
28
Lis László 2010.07.23.
A rendszer óriási előnye, hogy rugalmas bővíthetőségénél fogva akár többépületes
komplexumok felügyeletét is elláthatja.
A rendszer Németországon kívül Európában kevésbé elterjedt, Magyarországon a
LON® és más nyílt protokollú rendszerek eladása az utóbbi években jelentősen
megnőtt. [4] 9.-10. o.
2.1.7 DMX vezérlés
A DMX rendszer bemutatását Pelyhe János a Színház és Filmművészeti Egyetem
szaktekintélyétől idézve kerül bemutatásra a következőkben:
Dimmer-ek vezérléséhez 1986-ban az USA-ban kifejlesztették az úgynevezett
DMX14 (Digitales Multiplex-Signal) vezérlési rendszert. Ez a vezérlési-rendszer az
iparban használt rendszerirányítási protokollok alapján lett kifejlesztve egy szabályzó-
egység és 512 dimmer kétirányú kapcsolatához. Későbbiekben az ipar is felhasználta
ennek a rendszernek több alkotóelemét és azokat továbbfejlesztve forradalmasította a
szabályzástechnikát (RS-485-Protokoll).
Ma a világon a számos világítástechnikai berendezés DMX 512/1990
szabványprotokollal működik, és ez az egyik legelterjedtebb vezérlési rendszer. A világ
bármely pontján gyártott, különböző funkciót ellátó berendezések szerves vezérlési-
egységet alkotnak a DMX-512 által.
Fontos megjegyezi, hogy a DMX rendszereket főként a színháztechnikában, illetve a
szórakoztatóiparban (például: diszkó-technikában) használják dinamikus fényvezérlésre
és látványelemek előállítására, tehát merőben más, mint a sztatikus, általános
világításvezérlésre alkalmas rendszerek.
Általános működése:
A DMX-512 rendszer digitális jelsorozat segítségével vezérli a különböző
berendezéseket és minden egyes végponti berendezésnek külön elektronikus címe
van. Amikor egy ilyen végpontot akarunk vezérelni, akkor az adatfolyamban először
megadjuk a végpont azonosító kódját, majd rögtön közöljük vele a vezérlési
információt, vagyis azt hogy mit is akarunk végrehajtatni. Az adatfolyamban ezután a 14 Ld.: Rövidítésjegyzék.
Számítógépes világításvezérlés GDF
29
Lis László 2010.07.23.
következő végpont címe és vezérlési információja következik. Az adatátvitel soros,
aszinkron rendszerben történik. A soros átvitelből adódóan nehézséget okoz az, hogy
minden berendezésnek meg kell várnia, míg az előző eszköz-vezérlő jelei lefutnak,
csak aztán kapja meg a következő berendezés a rá vonatkozó vezérlési információt. Az
adatátviteli sebesség 0,25Mbit/s amiből látható, hogy a rendszer meglehetősen lassú.
A DMX rendszer nagy hátránya, hogy csak egy irányban képes adatokat továbbítani,
tehát nincs visszajelzés a konzol felé. Nincs információ arra nézve, hogy az adatok
valóban megérkeztek-e a célberendezéshez és az a feladatot végre is hajtotta-e, a
vezérlési információnak megfelelően. Az ilyen - csak egyirányú kommunikációt
megvalósító- rendszereket idegen kifejezéssel „open-loop” rendszereknek is nevezik.
Egy DMX-512-es vonal – ahogy az a nevéből is következik - 512 csatornát képes
vezérelni. Egy eszköz esetében mindig annyi vezérlőcsatornára van szükség, ahány
funkciós a végpont. A DMX rendszer sorba fűzhető, ami azt jelenti, hogy egy vonal 12 –
sorba kötött (egymás után kapcsolt) végpontot tud tévesztés-mentesen kiszolgálni, de
már ekkor is észlelhető működésbeli lassulás. Ha figyelembe vesszük azt a
lehetőséget, hogy egy berendezés akár 36 DMX csatornát is lefoglal, akkor
megállapítható, hogy a rendszer által biztosított 512 csatorna sokszor bizony nem
elegendő.
Az Ethernet megjelenése:
Jelenleg, a számítástechnikában alkalmazott topológiák közül minden kétséget
kizáróan az Ethernet különböző fajtái a legelterjedtebbek. Már az Ethernet legkorábbi
verziója is 10Mb/s adatátvitel sebességre volt képes, szemben a DMX 0,25Mb/s, igen
lassú jelátvitellel. Később a továbbfejlesztett változatok elméleti sávszélessége még
tovább növekedett, az eredeti érték 10-szeresére (FAST Ethernet), illetve 100-
szorosára (GIGABIT Ethernet), eltérő átviteli médiumok alkalmazásával. Az Ethernet
hálózatok mind busz, mind csillag topológia mentén kialakíthatók.
A rendszer sajátossága, hogy nincs szükség központi vezérlő számítógépre, minden
egység a többitől függetlenül működik. (11. ábra [10])
Számítógépes világításvezérlés GDF
30
Lis László 2010.07.23.
Az elektronika és az informatika fejlődése eredményeként jutottunk el napjaink
korszerű színpadi vezérlési struktúráihoz, ami a hibrid konzolokon szerzett
tapasztalatokra épül. Mivel az intelligens lámpák és más sok attribútummal kiegészített
eszközök fejlődése szinte egy csapásra kinőtte a korábban rendelkezésre álló 8 bites
adatvonalat ezért a rendszerek gerincét már nem a jó öreg DMX 512/1990 szabványú
vezérlő jel adja, hanem a sokkal gyorsabb, nagyobb adatkapacitású, kétirányú
adatforgalomra is képes Ethernet hálózat szolgáltatja. Az előbb említett szabvány nyelv
(DMX) csak a rendszer olyan végpontjain jelenik meg, ahol ez szükséges.
A fényszabályzó rendszerek csillagpontos hálózati struktúrába szervezett TCP/IP15
alapú kommunikációs csatornákon szállítják az információkat a hálózat tagjai számára.
Az adat átvitel történhet kábelen és újabban rádió frekvenciás úton. A kialakítás miatt a
hálózat bármely pontján lehetőség van belépni a rendszerbe és beavatkozni a
folyamatokba. A vezérlés elsődleges eleme az előző kategóriába besorolt hibrid
fényszabályzó pult, de ebben az esetben a felhasználói beállítástól függően,
meghatározott prioritással (elsőbbség) lehet a rendszer része. Az adattárolás és
adatkiszolgálás nagysebességű szerver számítógépen (gépeken) történik Az összetett
nagybonyolultságú rendszer általában több azonos, vagy egymás helyettesítésére
alkalmas hasonló rendeltetésű elemből épül fel. Általában két-három (de lehet több is)
teljes értékű fényszabályzó konzolból, szerver állomásból (ez lehet konzollal
egybeépített). Ide csatlakoznak az Ethernet vonalon vezérelt dimmerek, a hálózatot 15 Ld.: Rövidítésjegyzék.
11. ábra. A DMX rendszer felépítése
Számítógépes világításvezérlés GDF
31
Lis László 2010.07.23.
kiszolgáló aktív és passzív elemek (elosztók, „HUB16”-ok, „acess point”-ok), Ethernet
Gate-ek (Ethernet/DMX átalakítókból). Különböző segéd elemek egészítik ki, ami a
teljes hálózaton zajló eseményekről szolgáltat információkat (video node, dimmer feed
back, stb…). Valamint a berendezések költségtakarékos üzemét elősegítő rendszerek,
„on line/off line" beavatkozásra alkalmas számító gépek, a tervezést szolgáló 3D-s
megjelenítésre alkalmas tervező.
A DMX rendszerek nagy hiányossága a visszacsatolás, ellenőrzés (feedback)
hiánya. A vezérlőpult mellől nem lehet megállapítani, hogy egy dimmer, vagy egy
intelligens lámpa végrehajtotta-e az adott feladatot vagy sem. Az Ethernet hálózatok
viszont könnyen megoldhatják ezt a problémát. A visszaérkező adatokat egy külön
feedback számítógép dolgozza fel, amely a dimmerekből érkező információt hasonlítja
össze a pult által kiadott vezérlő információval. Ez hatalmas adatmennyiséget jelent,
ezért a számítógép csak az eltérést jeleníti meg, és csak akkor jelez, ha valami hiba
van. A jelenlegi rendszerekben a dimmer oldali feedback nem a dimmert kontrollálja,
hanem a processzort, ami azt vezérli, és ez mindaddig így is lesz, amíg a tisztán
digitális dimmerek nem kerülnek felhasználásra. Ma már gyártanak ilyen dimmereket,
melyeknél már valóban a dimmerek állapotáról kaphatunk hiteles információkat. A
digitális dimmerek elterjedését azonban akadályozza, hogy jelenleg csak a gyártók
saját Ethernet komponenseivel használhatók, más gyártók eszközeivel nem, áruk
jelentősen magasabb az analóg dimmerekénél. Hasonló problémákat vet fel az
intelligens fényvetők és lámpamozgató rendszerek alkalmazása, ugyanis esetükben
sincs semmilyen működési kontrol, amit a közvetlen Ethernet vezérlés segítségével
meg lehetne oldani.
A jelenleg kiépítésre kerülő világítástechnikai rendszerekben – optimális esetben - a
DMX és az Ethernet hálózatot egyaránt kiépítik. A manapság gyártásra kerülő
vezérelhető berendezések, intelligens lámpák, fényvetők stb. csak DMX jelet képesek
feldolgozni. Ennek oka, hogy a DMX egy szabvány, amelyben a teljes kiépítésre adnak
instrukciókat és a vezérlő protokoll is szabványosított. Ezzel ellentétben az Ethernet
szabvány csak bizonyos területekre ad megkötéseket, a vezérlő protokollok viszont
gyártó specifikusak. Ez azt jelenti, hogy az egyik cég Ethernet rendszerére gyártott
eszköz nem működik másik hálózaton, mivel másfajta vezérlőjelet képes csak
feldolgozni. [6] 9-13. o.
16 Ld.: Rövidítésjegyzék.
Számítógépes világításvezérlés GDF
32
Lis László 2010.07.23.
2.1.8 A DIGIDIM rendszer
Az 1921 óta működtető egységeket és vezérlőeszközöket gyártó finn HELVAR cég a
folyamatos fejlesztéseknek köszönhetően a gyártó termékei között megtalálható az
összes rendszer eszköz, ami fényforrások működtetéséhez, vezérléséhez szükséges.
A DIGIDIM vezérlőkészülékek DALI szabvány szerint működnek, és Ethernet
hálózatba illeszthetők TCP/IP protokollon keresztül. Ez lehetővé tesz további
épületfelügyeleti, vagy fűtéshűtési rendszerekkel való integrációt is, valamint
megtalálható rendszeren belül az 1-10V, DSI, nyomógombos szabályzás, a tirisztoros
és a tranzisztoros dimmer eszközök. Minden közismert fényforrástípus egyedileg vagy
csoportosan szabályozható, beleértve az izzólámpát, halogénizzót, hidegkatódos
lámpát, fénycsövet és LED-et. Ezek mindegyikét a felhasználói felületek segítségével
lehet vezérelni: a nyomógombos panelektől egészen az LCD17 kijelzős
érintőképernyőig. [36]
Az alap DALI rendszer 64 eszköz címezhetőségét és 16 csoport létrehozhatóságát
túlszárnyalva a rendszer egy „lighting router” segítségével összekapcsolhatóvá tesz 2
DALI rendszer, majd ezen felül egy switch által összekapcsolhatók a routerek.
Így lehetővé válik hatalmas rendszerek megvalósítása, egyszerű beüzemelése,
programozása központi számítógép beiktatása nélkül. (12. ábra [36])
Fényszabályzó készülékek és elektronikus előtétek széles választéka járul hozzá,
hogy rugalmas megoldások hozhatók létre a kis, közepes vagy nagyméretű középületi
alkalmazások esetén. A rendszer teljes címezhetőségének és számítógépes
konfigurálásának köszönhetően az épület belső terének, illetve funkciójának
megváltoztatása esetén újra-vezetékezésre nincs szükség.
A Helvar műszaki megoldásainak segítségével teljesen automatizált hálózati
rendszer hozható létre, mely lehetővé teszi további rendszereknek, mint például AV-
berendezések, riasztóberendezések, redőny- és vetítővászon vezérlők integrálását.
A moduláris panelek skáláján LCD-kijelző, nyomógombos, forgógombos és toló
potencióméteres változatok találhatók. Minden egyes modul egy szabványos RC5
kódok fogadására képes infravörös vevővel és nyomógombok érintését visszaigazoló
LED-es kijelzőkkel rendelkezik. A vezérlőpanelek előre programozottak, így a
kicsomagolást követően azonnal használhatók, illetve a felhasználó igényeinek
megfelelően újrakonfigurálható. Az infravörös távirányító teljes mértékben DIGIDIM 17 Ld.: Rövidítésjegyzék.
Számítógépes világításvezérlés GDF
33
Lis László 2010.07.23.
kompatibilis egység, amely a DIGIDIM és az IMAGINE fényszabályzó rendszerhez
egyaránt használható. A DIGIDIM rendszerbe tartozó összes vezérlőpanel, valamint a
többfunkciós érzékelője tartalmaz infravörös vevőt, így a távirányítóval együtt is
használható.
A DIGIDIM rendszer tulajdonságai:
- 63 cím/rendszer, 250mA/rendszer,
- 2-eres, polaritás független vezetéken keresztül kapcsolódik össze,
- 16 csoport hozható létre (15 világítás kép + 1 memória/ csoport),
- az eszközök nagy része egyben tápegységként is üzemel, így kisebb,
rendszereknél a rendszer nem igényel külön tápellátást,
- jelenlét, fényérzékelés és infra jel fogadása egy un. „multisensor” készülékkel
(40-5000lux, 100º),
- DSI-DALI, LON-DALI átjárás biztosítva,
- DALI-DMX kétirányú kommunikáció un. „Imagine Router” segítségével,
- vizuális programozás, eszköz felismerés és beállítás „Toolbox” illetve
„Designer” szoftver segítségével RS-232 port-on keresztül. [36]
12. ábra. A DIGIDIM rendszer felépítése
Gyakorlati alkalmazások GDF
34
Lis László 2010.07.23.
3 Gyakorlati alkalmazások
Gyakorlati példaként egy olyan modern világítás rekonstrukciós projektet szeretnék
bemutatni, amiben a tervezéstől az átadásig részt vettem és jelen voltam.
A Salgótarjáni székhelyű Salgglas Üvegipari Zrt. „fémmunkás csarnokában” ahol
napjainkban is 0-24 órás műszakban gépjármű szélvédőüveg megmunkálás folyik az
eredetileg 70-es években megalkotott világítási rendszer nem biztosította az üzemelési
feltételekhez és főleg a precíziós munkákhoz szükséges megvilágítási szintet.
Az egykor felszerelt fénycsöves lámpatestek az idők során anyagukban
„megöregedtek”, a burák fényáteresztő képessége jelentősen lecsökkent, a
lámpatestek jelentősen beszennyeződtek, több lámpatest a felmérés során nem volt
üzemképes. A 2x58W-os hagyományos, vasmagos előtéttel és kétsávos fénycsővel
üzemelő 300db lámpatest tisztítása, javítása jelentős munkaráfordítással és költséggel
nem járt volna, de nem eredményezett volna jelentős javulás sem a megvilágítási
szintben, sem a lámpatestek hatásfokában.
2009. év nyarán teljesen új világítási rendszer került tervezésre eredetileg a Tridonic
Atco cég által gyártott egyszerű DALI fényerőszabályzó rendszer, valamint 2x58W-os
fénycsöves lámpatestek alkalmazásával. Mivel a tervezett rendszer csupán 64 címet
képes vezérelni, 3 különálló DALI rendszer kiépítésére lett volna szükség a kb. 190db
eszköz üzemeléséhez. Ez a megoldásnak a kivitelezése magas költségekkel járt volna,
miközben a Helvar DIGIDIM rendszere routerek alkalmazásával, valamint 2x49W-os
DALI előtétekkel és T5 kiváló fényhasznosítású fénycsövek alkalmazásával egyszerű,
olcsóbb és hatékony energiatakarékos megoldást kínált egy összefüggő rendszer
kialakítására az eredeti terveknek megfelelő műszaki tartalom megtartásával. A modern
T5-ös fénycsövek fényminősége, élettartama, színvisszaadása és bizonyítottan az
élettani hatásai is kedvezőbbek, mint a kétsávos hagyományos fénycsöveké.
Az eredeti lámpatestek lebontását, valamint az erős és gyengeáramú villamossági
munkálatokat a salgótarjáni székhelyű Forgó Erősáramú Centrum Kft. végezte el
szakszerűen.
A szabványban előírt és alkalmazott megvilágítási igény: 400 lux.
Az általános világításon kívül szükség volt bizonyos specifikus munkaterületeken az
1000 lux értékre is. Ennek biztosítása nem volt tervezési feladat, a jelenleg megoldott
fém-halogén fényvető lámpatestek alkalmazásával, melyek változatlanul az üzemelési
rendszerben megmaradtak.
Gyakorlati alkalmazások GDF
35
Lis László 2010.07.23.
A csarnok világítása 6 csoportra lett osztva és minden csoport egyenként
kapcsolható és vezérelhető előre beprogramozott világítási képek formájában.
A 2. , 3. és 4. világításképek esetén manuálisan módosíthatóak az előre beállított
világítási szintek a fel és le gombok segítségével. A módosítást többszöri rövid
gombnyomással vagy a gomb folyamatos nyomva tartásával végezhetjük.
A világítási zónákban helyi nyomógombos kezelő panelek (13. ábra) is el lettek
helyezve, melyek a kapcsolószekrényből letilthatóak. (14. ábra)
13. ábra. A helyi kezelőpanelek
14. ábra. A kezelőpanelek elhelyezése a kapcsolószekrényben
Gyakorlati alkalmazások GDF
36
Lis László 2010.07.23.
A funkciók aktiválása a gombok rövid megnyomásával történik. Ilyenkor az
érvényben lévő világításkép gombja zölden világít. Ez nyugtázza a gombnyomást,
illetve információval szolgál az érvényben lévő világításképről, vagyis, hogy melyik
beprogramozott világításkép aktív.
1.-es gomb: Az automatikus mesterséges világítást aktiválja. A mesterséges világítás
a külső természetes fény függvényében változik. Az összes fényerősséget egy szenzor
segítségével méri a rendszer és egy előre meghatározott szinten tartja (400 lux). Ha a
külső természetes fényerősség átlép egy bizonyos határt (450 lux), és a lámpák 1%
teljesítménnyel világítanak, akkor a rendszer a lámpákat automatikusan lekapcsolja.
Ha a fényerősség a meghatározott (450 lux) határ alá esik, akkor a rendszer a
mesterséges világítást automatikusan újra bekapcsolja.
2.-es gomb: A gomb megnyomása a világítás 100%-os működését aktiválja.
Ilyenkor a világítás a természetes fénytől függetlenül 100% teljesítménnyel világít. Ez
a megvilágítás maximális teljesítménye.
3.-as gomb: A gomb megnyomása a világítás 75%-os működését aktiválja.
Ilyenkor a világítás a természetes fénytől függetlenül 75% teljesítménnyel világít.
4.-es gomb: A gomb megnyomása a világítás 50%-os működését aktiválja.
Ilyen esetben a világítás a természetes fénytől függetlenül 50% teljesítménnyel világít.
Ha a világítás a 2.-3.-4. gombok megnyomása előtt automata üzemmódban
működött, akkor a gomb megnyomása az automatikus működést leállítja.
„0” gomb: A gomb megnyomása a világítást lekapcsolja, függetlenül attól, hogy
milyen üzemmódban volt előtte.
Áramszünet esetén a biztonsági világítás kapcsolódik be automatikusan.
Áramszünet után a lámpák automatikusan az áramszünetet megelőző állapotukba
térnek vissza.
A rendszerbe beépített eszközök a következők:
- 169db Helvar 2x49sc DALI elektronikus előtéttel szerelt IBV gyártmányú
2x49W-os, IP65 védettségű fénycsöves lámpatest,
- 338db Osram gyártmányú FQ49W/830 HO Lumilux® T5 fénycső,
- 2db Helvar DIGIDIM ROUTER 910,
- 8db 7 nyomógombos kezelőpanel (125),
- 1db MINI INPUT UNIT (444),
Gyakorlati alkalmazások GDF
37
Lis László 2010.07.23.
- 1db ETHERNET SWITCH,
- 6db DIGIDIM MULTI SENSOR (312).
A rendszer működéséhez szükséges 250mA tápellátást a tápegységként is
funkcionáló routerek biztosítják. A routerek egyenként 128 cím kezelésére képesek és
Ethernet vonalon és egy közbe iktatott switch-en keresztül kommunikálnak egymással.
A kiépített rendszer szerkezeti felépítése, elvi rajza a 3. számú mellékletben
megtalálható.
A 6 világítási csoport mindegyikében megtalálható egy multi-szenzor és egy
nyomógombos kezelő egység.
A multi-szenzor funkciói közül a fényérzékelő funkció került beüzemelésre, a 24 órás
folyamatos munkavégzésből adódó állandó jelenlét nem tette lehetővé a
mozgásérzékelő funkció használatát. Az érzékelők elhelyezésénél fontos szempont volt
a tetőtéri nyílászárók, illetve a fém-halogén fényvető lámpatestektől való megfelelő
távolság eltalálása, annak érdekében, hogy az érzékelő a „constant light” funkciójának
megfelelően működjön.
Minden világítási csoport területén külön kezelő eszköz lett elhelyezve illetve a
központi elosztószekrényben elhelyezve megtalálható 2db 7 nyomógombos egység,
amivel az összes csoport vezérelhető valamint (a megbízó külön kérésére) a beépített
„mini input” egység segítségével letilthatók a helyi kezelő egységek.
A rendszer programozása a kivitelezés elkészülése után Helvar Designer 4.2.2.
szoftverrel történt a rendszerhez RS-232 port-on csatlakoztatott notebook segítségével.
A szoftver felhasználóbarát grafikus, vizualizált megjelenítésű, amit az alábbi (15.
ábra) szemléltet.
A programozás első lépéseként ellenőrizni kell az eszközök bekötésének
helyességét („identify” parancs és a fényforrás villogni kezd). Miután a kivitelezést
végző cég gondos munkát végzett, minden eszköz hibátlanul került bekötésre, így
hamar láthatóvá váltak a rendszerelemek.
Gyakorlati alkalmazások GDF
38
Lis László 2010.07.23.
Miután minden eszköz láthatóvá vált, a következő feladatokat kell elvégezni:
- a rendszerelemek megfelelő beazonosítása végett nevet kell adni az
eszközöknek,
- zónákra kell osztani a helységeket és megadni a megfelelő funkciókat,
- minden eszközön a beállításokat elvégezni. (egy eszköz több csoportba is
lehet a funkciójának megfelelően és minden eszközt és zónát a router
felügyel.)
- a világítási jeleneteket hozzárendelni az eszközökhöz illetve az ellenőrzési
feladatokat elvégezni. A jelenetek létrehozásában vizuális segítséget nyújt a
„Channel Graph” funkció, ahol átláthatóvá válik a jeleneteken belüli, (16.
ábra) valamint az eszközönkénti (17. ábra) világításszintek beállítása.
- a rendszer tesztelése. A „Designer” szoftver segítségével szimulálni lehet az
eszközök működését és nyomon lehet követni a beállítások helyességét,
- a router beállítása. Fogadja a vezérlő egységek üzeneteit és utasításokat ad
vagy továbbít (például: beállítja a világítási jelenetek világítási szintjeit).
- ütemezések beállítása (jelenetek, ki bekapcsolások ütemezése),
15. ábra. A szoftver megjelenése
Gyakorlati alkalmazások GDF
39
Lis László 2010.07.23.
- a „Designer” szoftverben megtervezett projekt feltöltése, élesítése, hibák
kijavítása (hibajelzések kezelése),
- eszközök működésének gyakorlati kipróbálása.
Példa az eszközök beállítására (18. ábra):
16. ábra. A csoportokhoz tartozó jelenetek
18. ábra. Példa a nyomógomb beállítására
Gyakorlati alkalmazások GDF
40
Lis László 2010.07.23.
Jelen projekt esetén 6 világítási zóna lett létrehozva, zónánként 1db multi-szenzorral
és 1db kezelőegységgel.
A megvilágítási szintek pontos beállítása esti időszakban, digitális fénymérő
használatával történt. A fénymérések, beállítások során figyelembe kellett venni a
padló, illetve falak reflexióját, az eltérő színű falfestést és helyenként a vizes padlót.
A kiépített rendszer hatalmas előnye, hogy szoftveres úton bármikor bármilyen
paraméter átalakítható a vezetékezés megváltoztatása nélkül, a rendszer egyszerűen
bővíthető. Például ha egy gépsor átkerül a csarnok másik pontjára, vagy esetleg 2m-el
áthelyeződik eredeti helyétől, úgy a rendszer csoportkiosztása számítógép segítségével
átprogramozható.
A projekt átadására 2009. október elején került sor. A kijelölt kezelők oktatása
megtörtént, valamint a kezelési útmutató átadásra került. A kezelési útmutatóban
szereplő karbantartási tervnek megfelelően valószínűsíthető, hogy az első karbantartási
költség a beüzemelést követő 4. évben fog jelentkezni a fénycsövek cseréjével (az
alkalmazott fénycsövek átlag üzemórája 24000 óra). A rendszer nem igényel
különleges karbantartást. Az intelligens előtét a fénycső meghibásodása esetén
mindkét lámpát lekapcsolja biztonsági okokból. Ezért ilyenkor mindkét fénycsövet
érdemes kicserélni.
17. ábra. Eszközönként világításszintek beállítása
Energiatakarékossági megoldások GDF
41
Lis László 2010.07.23.
4 Energiatakarékossági megoldások vezérlőrendszerek segítségével.
Az EU területén átlagosan a villamos energia 14%-át fordítják világítási feladatokra.
Ennek felét a közintézményi épületek, irodák és csarnokok világítása teszi ki, ahol
óriásiak az energiafelhasználás csökkentésének lehetőségei. [37]
A magyarországi villanyszerelések körülbelül fele valósul ma meg korszerű
elektronikus előtétekkel szerelt lámpatestekkel. Ez annak a helytelen beruházói
szemléletnek a következménye, ami összehasonlítja a hagyományos előtéttel szerelt
fénycsöves lámpatest árát az elektronikus előtéttel szereltével.
Elektronikus előtétek alkalmazásával akár 30%-os energia megtakarítás is elérhető a
hagyományos előtétekhez képest, azonban az elektronikus előtétek alkalmazásával
még nem merítettünk ki minden lehetőséget az energiatakarékosság terén. Ha egy régi
lámpatest villamos fogyasztását 100%-nak vesszük, akkor első lépésben modern (pl.
tükör-raszteres) lámpatestek alkalmazásával és számítógépes tervezéssel
megválasztott lámpatest mennyiséggel a villamos fogyasztás 70%-ra csökkenthető.
Második lépésben elektronikus előtétek felhasználásával az eredeti fogyasztás tovább
csökkenthető 50%-ra. A harmadik lépcsőben pedig fényerőszabályzással a fogyasztás
tovább csökkenthető akár az eredeti fogyasztás 25%-ára.
A fényszabályzás lehet:
- természetes világítástól függő,
- jelenlét érzékelésre alapuló,
- időzíthető fényerőszabályzás.
Tehát az összes energia-megtakarítás korszerű mesterséges világítás
alkalmazásával akár 75% is lehet.
Gyakorlati példaként a fenti DALI rendszerrel kiépített „Salgglass-csarnok”
világításrekonstrukciója során 50%-os energia megtakarítás volt az előirányzott terv
külső természetes világítástól függő automatikus világítás-szabályozással.
A Helvar honlapjáról ingyenesen letölthető Energy Saving Calculator 1.2.1. szoftver
segítségével a megtakarítás egyszerűen szemléltethető, kiszámolható az alábbiak
szerint.
Energiatakarékossági megoldások GDF
42
Lis László 2010.07.23.
A Salgglas „fémmunkás” üzemcsarnokában az eredeti világítást 300db 2x58W-os
hagyományos előtéttel szerelt és hagyományos „kétsávos” fénycsövet tartalmazó
lámpatest szolgáltatta. A szoftver indításakor megadjuk a meglévő és az új lámpatestbe
található előtét adatait, a bekerülési költségeket, az üzemelési időt (óra/nap és nap/év)
illetve energia költségét (€/kWh). A szoftver kiszámolja az adott rendszer energia
költségeit, az éves megtakarítást és a megtérülési költségeket.
Jelen esetben a hagyományos működtetésű lámpatesttel történő világítás esetén a
szoftver kiszámolja az éves energiafelhasználást figyelembe véve az előtét veszteségét
is (lámpatestenként kb. 2x10W). Az eredmény egyszerűen leolvasható:
Az eredeti világítás összes fogyasztása: 252MWh/év, költsége: 30240€/év. Az
elektromos áram költsége: 33Ft/KWh, átszámítva ~12c/kWh.
2x49W T5 elektronikus előtéttel szerelt lámpatestre váltás esetén, valamint a külső
természetes fény változásakor történő automatikus fényerőszabályzásnak
köszönhetően a szoftver számításai szerint 50%-os megtakarítás érhető el. (19. ábra)
Az új rendszer tervezett összes fogyasztása: 74529MWh/év, költsége: 21296€/év.
Megfigyelhető, hogy míg a hagyományos előtéttel gyártott 2x58W-os lámpatest
fogyasztása 140W/lámpatest, vagyis + 2x10W veszteséget termel, addig a 2x49W T5
elektronikus szabályozott lámpatest felvett átlag teljesítménye mindössze 73W.
Ha a körülmények lehetővé tették volna a jelenlét érzékelés (PIR) funkció beállítását,
az energia-megtakarítás elérhette volna a 70%-os eredményt. (20. ábra):
Az DIGIDIM rendszer bekerülési költségeit figyelembe véve a számítások szerint a
villamos energia megtakarítás 177529MWh/év, illetve 21296€/év költség megtakarítás,
a beruházás megtérülése pedig 0,28év (a munkadíj költségeit nem tartalmazza a
kalkuláció).
Miután a rendszer felszerelésre és üzemelésre került a tulajdonos üzemeltető külön
kérésére, mintegy bizonyítás képen a csarnok központi elosztószekrényében
elhelyezésre került egy digitális fogyasztásmérő műszer, ami 1 éven keresztül méri az
új világításrendszer fogyasztását.
A mérőműszer által 2009. október 1.-tól 2010. április. 1.-ig terjedő időszakban mért
energiafogyasztás 48000KWh/6 hónap. A mérés 2010. október 1.-én fog véglegesen
lezárulni, de bizonyításként a fél éves ciklusra kapott adat elfogadhatónak tekinthető,
mivel a napsütéses órák száma nem állandó, valamint figyelembe vehető, hogy a téli
hónapokban történt a fogyasztás mérése.
Energiatakarékossági megoldások GDF
43
Lis László 2010.07.23.
19. ábra. Előzetes energiatakaékosság kalkuláció a jelen projekt esetén
20. ábra. Mozgásérzékelő funkció beállítása esetén 70%-os a megtakarítás
Energiatakarékossági megoldások GDF
44
Lis László 2010.07.23.
5 Fényforrás katalogizáló, épületvilágítás menedzsment szoftver bemutatása
A klímaváltozás korunk egyik legfontosabb problémája, mindennapi életünket
kedvezőtlenül befolyásolja. Valószínűleg van még 20-30 évünk, hogy megoldjuk ezt a
problémát, mielőtt olyan jellegű változás következik be, amit már nem tudunk kezelni.
Ezek közül a legfontosabb és legnagyobb hatású lenne a széndioxid kibocsátás
drasztikus csökkentése. Mindannyian részei vagyunk a természetnek, és mindannyian
elszenvedői leszünk a változásnak.
A főként a háztartásokban használatos normál izzólámpákra vonatkozó európai
uniós szabályozás mélyreható műszaki és gazdasági vizsgálatot, és valamennyi érintett
fél bevonásával folytatott széleskörű konzultációt követően került kidolgozásra.
A tagállamok Tanácsa és az Európai Parlament általi jóváhagyást követően a Bizottság
2009. március 18.-án fogadta el hivatalosan az intézkedést, és hirdette ki a
244/2009/EK rendeletet (a háztartási lámpák környezetbarát tervezéséről), amely
minden tagállamra kötelező és közvetlenül alkalmazandó. A szabályozás
kidolgozásában részt vehettek a fogyasztóvédelmi szervezetek és az iparág képviselői
is, ennek eredménye, hogy a gyenge hatásfokú fényforrásokat több év alatt vonják ki a
forgalomból, időt hagyva a fogyasztóknak és a gyártóknak, hogy alkalmazkodjanak a
változáshoz.
A rendelet előírásaitól az Európai Unió azt várja, hogy 2020.-ra körülbelül évi 40TWh
energia-megtakarítást eredményez majd, ami 11 millió európai háztartás ugyanekkora
időtartamra számított energiafelhasználásának felel meg. Ez évente akár 15 millió
tonnával csökkenti majd a szén-dioxid kibocsátást, így részét alkotja annak az uniós
célkitűzés megvalósításának, amely 2020.-ra az üvegházhatást okozó gázok
kibocsátásának 20%-os csökkentését irányozza elő. [13]
A gyártási tiltás a fényforrásokat két csoportra bontja: átlátszó (vagy világos) és nem
átlátszó burájú lámpákra. Ennek oka, hogy a nem átlátszó (belül homályosított) burájú
lámpák bevonata segít ugyan a fény egyenletes terítésében, de egyben csökkenti is a
kibocsátott fény mennyiségét, azaz rontja a fényhasznosítást.
2009.szeptembertől a nem átlátszó burájú lámpáknak "A" energiaosztályba kell
tartozniuk, ami a hagyományos izzólámpákkal összehasonlítva legalább 75%-os
energia-megtakarítást jelent. Ekkora hatékonyságot csak a kompakt fénycsövek és a
LED lámpák képesek biztosítani. Ez gyakorlatilag azt jelenti, hogy a nem átlátszó (belül
Energiatakarékossági megoldások GDF
45
Lis László 2010.07.23.
homályos, opál vagy festett) burájú izzók 2009.szeptembertől formai kialakításuktól és
teljesítményüktől függetlenül tiltólistára kerültek.
Fokozatosan kitiltják továbbá a rossz fényhasznosítású átlátszó burájú izzókat,
fénycsöveket, valamint a nagynyomású fényforrásokat is 2016-ig.
Az ipari forradalom idején tűnt fel az első kezdetleges izzólámpa és a világ számos
országában máig is használják. Így ez az egyik legrégebbi elektromos fényforrás az
emberiség történetében. Fényerejével talán nem is lenne baj, de élettartama és
energiaigénye sok gondot okoz. Az energiatakarékos izzók az energiahatékonyság és a
csökkentett CO2-kibocsátás miatt védik a környezetet. A kritikusok azonban gyakran
panaszkodnak, hogy ezek a fényforrások a bennük lévő higany miatt károsak a
környezetre. A kompakt fénycsövek csak kis mennyiségű higanyt tartalmaznak, ami
nem jelent veszélyt a környezetre és az egészségre, amennyiben a fogyasztó
megfelelően ártalmatlanítja azokat.
Napjainkban a hagyományos izzószálas fényforrások kiváltására a modern halogén
fényforrások (30% energia-megtakarítás), kompakt fénycsövek (50% energia-
megtakarítás) és LED-ek (80% energia-megtakarítás) alkalmasak. A lámpák
működésére (bekapcsolási idő, élettartam stb.) vonatkozóan szintén új előírások léptek
életbe annak biztosítása érdekében, hogy kizárólag a fogyasztók elvárásainak
megfelelő, minőségi lámpák kerülhessenek a piacra.
2010. szeptemberétől Európa-szerte egységes tájékoztatási kötelezettség is érvénybe
lép. Ez a lépés a fogyasztók számára nagyobb átláthatóságot jelent, amikor szembesül
a sokféle energiatakarékos lámpával. A jövőben a kötelező adatszolgáltatás kiterjed az
élettartamra, a bemelegedési időre és a higanytartalomra is. A fogyasztók számára a
legfontosabb változások a kisugárzott fénymennyiség (a fényáram) feltüntetését, és az
"energiatakarékos lámpa" megnevezés használatát érintik a csomagoláson.
A legnagyobb változás az, hogy az eddig használt "W" megjelölést a "lumen" váltja fel.
Az új technológiák (kompakt fénycsövek, halogénlámpák és LED-ek) egészen más
elvek alapján állítják elő a fényt, és emiatt a teljesítmény értékek többé nem
szolgálhatnak alapul az összehasonlításhoz. A lumenben megadott érték lámpa által a
tér minden irányába kibocsátott fény mennyiségét számszerűsíti. Tehát a jövőben ez a
szabály lesz érvényes: minél több a lumen, annál nagyobb a fény.
[28]
Energiatakarékossági megoldások GDF
46
Lis László 2010.07.23.
5.1 Energia-megtakarítás szoftveres támogatással
Az ingyenes energia-kalkulátor szoftverek közül az OSRAM fm@light® szoftvert kerül
a következőkben bemutatásra.
Az OSRAM fm@light® egy épület management szoftver, ami a következő funkciókkal
rendelkezik:
- technikai adatokkal állátott fényforrás adatbázis,
- költség és energiafogyasztás számítás,
- megbízhatóság-tervezés,
- karbantartási költségek kiszámítása, előrejelzés,
- fényforrások cseréjének ütemezése,
- hatékony nyilvántartás létrehozása,
- elemzés és optimalizálás,
- projekt felmérés bonyolulttól az egyszerű szintű helységek kezelésére.
A továbbfejlesztett 2007-ban megjelent OSRAM fm@light® 2.0 verzió a fentiek mellett
az alábbi újdonságokkal rendelkezik:
- egyszerűbb kezelés, átláthatóbb információk,
- „EasyCalc” funkcióval egyszerű fényforrás összehasonlítás,
- Excel formátumban importálás, akár a komplett projektet,
- frissített termék adatbázis,
- lámpatest csoportok létrehozása, cseréje,
- „teljességi” ellenőrző funkció jelzi a hiányzó értékeket, adatokat,
- ár-szerkesztő funkció (Price editor),
- teljes projektre vonatkozó költségszámítás és optimalizálás,
- az „optimzer” javaslatokat tesz arról, hogy a lámpákat mivel lehet
helyettesíteni, és azonnal kiszámítja a lehetséges megtakarítást, valamint
megmutatja a teljes energiafogyasztás kWh/év,
- megmutatja a teljes költségeket, beleértve a lámpatestek amortizációt, csere
lámpák költségeit és a villamos energia költségeket helyi valutában, éves
lebontásban. A költségek kiszámítása az alkatrészeken külön lekérdezhető
Energiatakarékossági megoldások GDF
47
Lis László 2010.07.23.
vagy a projekt fán kiválasztott épületszerkezeten (pl.: helység, emelet, épület
stb.).
A szoftver grafikus elrendezését az alábbi ábra szemlélteti (21. ábra):
A menük és funkciók elhelyezkedése a következő:
1. Menü sor: Minden rendelkezésre álló parancs listája a menüsorban található,
például: File, Edit, View, Report, Extrák, Help.
2. Tool menü: Gyakran használt parancsok listája: Megnyitás, Mentés, Import,
Export, New Object, OSRAMizer, Ellenőrzőfüzet, Törlés, Súgó és EasyCalc.
3. Register card: Regiszterkártyával rendelkező felhasználó használhatja az
analizáló és optimalizáló funkciókat.
4. Projekt struktúra: A projekt felépítése jelenik meg fa szerkezetben. Ezt
alkalmazzuk navigálva a projekt szerkezetén belül, valamint a belső szerkezetén
a világítótestnek (lámpatest, előtét, lámpa). Projekt szimbólumok segítségével be
21. ábra. A szoftver vizuális megjelenése
Energiatakarékossági megoldások GDF
48
Lis László 2010.07.23.
lehet helyezni az épületeket, szinteket, helyiségeket stb., a létesítménynek
megfelelő felépítésben.
5. Adat tábla: A projekt szerkezeten kiválasztott tétel adatai és tulajdonságai
jelennek meg. További információkat lehet megadni.
6. Leltár lista jelenik meg ezen a helyen.
7. Adatokat és eredményeket láthatunk itt a projektfán kiválasztott területre
vonatkozólag.
A munka elkezdéséhez létre kell hoznunk a projektet és meg kell adnunk a kért
adatokat:
- A fenti menüben található Preferences (beállítások) menüsort elindítva be kell
állítani a következőket:
pénznem, aktuális árfolyam, szállítási költség megadása (€), fényforrás
cseréjéhez szükséges időtartam (min), karbantartási (service) költség,
karbantartó munkabér (€/h), villamos energia költség (kWh/€),
légkondicionáló tényező18, természetes-fény tényező (%), szolgáltatási
periódus (hónap/év).
- Létre kell hoznunk a vizsgált létesítményt fa szerkezet elrendezésben (terület,
épület, tömb, emelet, blokk, szoba, zóna).
- A létesítmény üzemeltetésére vonatkozó adatok: tulajdonos, bérlő,
karbantartó cég adatai (név, cég, e-mail, telefon, fax), karbantartó személyzet
száma, elektromos áram költsége (€/kWh), légkondicionáló energia költség,
természetes fény aránya (%).
- Helységekre vonatkozó adatok megadása: helységek neve, mérete, előírt
megvilágítási szint (lux), mesterséges világítás időtartama (óra/nap x
hónap/év), az üzembe helyezés dátuma.
- Megadjuk a helységekben felszerelt lámpatestek adatait: név, teljesítmény,
mesterséges világítás időtartama (óra/nap x hónap/év), az üzembe helyezés
18 A fényforrásoknak nagy a hőtermelése és ezt figyelembe kell venni klímaberendezés
üzemelésekor. Ha a megadott érték 0,5 azt jelenti, hogy 0,5 Watt a hűtési teljesítmény minden 1 Watt
teljesítményű világítási rendszerhez
Energiatakarékossági megoldások GDF
49
Lis László 2010.07.23.
dátuma, azonosító-kód, EAN19 kód, csomagolási egység, valamint méreteit
(hossz, szélesség, magasság, tömeg).
- Megadjuk a lámpatest működtetésére vonatkozó információkat: típus,
teljesítmény, mesterséges világítás időtartama (óra/nap x hónap/év), az
üzembe helyezés dátuma, működtetési mód (hagyományos, elektronikus…).
- Kiválasztjuk a fényforrás katalógusból (22. ábra) a legördülő menük
segítségével a lámpatestben található fényforrás típusát és megadjuk a
fényforrásra vonatkozó adatokat: üzembe helyezés dátumát és a bekerülési
költséget.
19 Ld.: Rövidítésjegyzék.
22. ábra. Fényforrás katalógus
Energiatakarékossági megoldások GDF
50
Lis László 2010.07.23.
Ha az összes fenti adatot a szoftverbe betápláltuk, akkor projektünk a
következőképpen jelenik meg előttünk. (23. ábra)
(Példaként a Salglass Üvegipari Zrt. létesítménye kerül bemutatásra)
Attól függően, hogy a fa struktúrában melyik helységet választjuk ki, a lent található
kalkulátor megjeleníti az adott helységre (akár a teljes létesítményre vagy egy részére)
vonatkozó adatokat, amik a következők:
- a teljes évi energiafogyasztás, kWh/a (energy consumption),
- csatlakoztatott terhelés, kWh (connected load),
- egyedi energiafogyasztás, kWh/m² (specific energy),
- 1m²-re vonatkozó teljesítmény adatot (specific illumination power),
- 1m² javasolt (optimalizált) teljesítmény adatot (specific illumination optimized
power).
23. ábra. Az eredmények megjelenítése
Energiatakarékossági megoldások GDF
51
Lis László 2010.07.23.
Megmutatja a költségeket 1 éves periódusra (€/m²):
- lámpatest, fényforrás és egyéb alkatrész bekerülési költsége,
- karbantartási munkadíj és alkatrész költségek,
- amortizációs és a légkondicionáló energia költsége,
- összes költség.
A számítási adatokon kívül a szoftver számos egyéb funkcióval rendelkezik:
Luminaire assistant:
A lámpatest „Assistant” segítségével egy bizonyos helység méreteinek és tervezett
megvilágítás szintjének, valamint a szoftver katalógusában lévő OSRAM típusú
lámpatestek kiválasztása után automatikusan beilleszti a projekt struktúrába a
megfelelő darabszámban. Ha használja a segéd-szoftvert, az biztosítja, hogy a
világítási áramkörök helyesen vannak paraméterezve.
24. ábra. Optimizer funkció
Energiatakarékossági megoldások GDF
52
Lis László 2010.07.23.
OSRAMizer:
Az „OSRAMizer” olyan eszköz, amely felváltja az összes konkurens, egyéb
gyártmányú lámpát műszaki tartalma szerint OSRAM lámpára, a struktúrában található
összes lámpára vonatkozólag.
Fényforrás adatbázis:
Osram lámpatest és fényforrás adatbázis található a szoftverben, ahol is megtaláljuk
a termékre vonatkozó fontosabb adatokat (fényáram, sugárzási szög, teljesítmény,
élettartam, EAN kód, csomagolási egység stb.).
Report menü:
Jelentéseket lehet lekérni különféle vizsgálatokról a kijelölt területekre vonatkozólag.
Különböző formában sablonok állnak rendelkezésre, amelyek segítségével testre
szabhatjuk saját logónkat, amennyiben szükséges.
A jelentések típusai:
- Lamp Optimizer (24. ábra): A tényleges fényforráshoz képes optimálisan
energiatakarékosabb ajánlást ad, figyelembe véve az egyes beállításokat a
megtakarítások kiszámításánál. A teljes költséget a személyi költségek, csere
lámpa költségek és az energia költségek alkotják.
- Inventory of lamp quantities: Generál, egy felmérést, hogy hány fényforrás
található a kijelölt területen, valamint tételszámot, a fajlagos árakat és a teljes
költségét.
- Inventory of fixtures quantities: Generál, egy felmérést, hogy hány lámpatest,
előtét és fényforrás található a kijelölt területen. Kiszámolja a csatlakoztatott
terhelést és az energiafogyasztást.
- LampAnalyzer: Létrehoz egy listát a területen használt fényforrásokról,
valamint jelzi az átlagos várható élettartamot, a világítás teljesítményt, a
teljes teljesítményt, feltünteti energia osztályba soroló címkét, és az 1m²-re
vonatkozó teljesítményt.
- Order (rendelés): Generál egy jelentést a várható időszakos
fényforráscseréről (a fényforrás élettartama és használati idejének
függvényében). Az egység árak és összegek szerepelnek ebben a
listában. A jelentésben feltünteti a fényforrás EAN kódját, csomagolás
egységét és mennyiségét, így megrendelésként elküldhető a szállítónak.
- Service demand: Listát készít a cserére szoruló fényforrásokról.
Energiatakarékossági megoldások GDF
53
Lis László 2010.07.23.
- Service report: Megmutatja az éves naptár, menetrend szerinti karbantartási
munkákat. A naptár mutatja a munka típusát, helyét és naptári hetét.
- Cost: Generál egy felmérés a költségekről a kiválasztott területen. A teljes
világítás költsége alapján számítják ki a beruházási költségeket, csere
fényforrást és az energiafogyasztást.
EasyCalc:
- EasyCalc (25. ábra) egy olyan eszköz, amely a projekten kívül különálló
programként használható. Meg kell adnunk a fényforrás típusát,
darabszámát, üzemóráját, illetve a különböző energia költségeket és a
program a felajánlja az energiatakarékosabb megoldását, összehasonlítást
végez.
A költségekről, megtakarításról és az esetleges beruházás megtérülési
idejéről (5 éves periódusra) grafikont készít. (26. ábra):
25. ábra. EasyCalc számítás
Energiatakarékossági megoldások GDF
54
Lis László 2010.07.23.
Legvégül ami rendkívül fontos tulajdonsága a szoftvernek, hogy integrálni lehet
adatbázis rendszerekbe, valamint egyéb épület-felügyeleti szoftverekbe.
Minimális rendszer követelmények:
Processzor: Pentium III, 600 MHz,
Memória: 256 MB RAM,
Merevlemez: 200 MB üres hely,
Operációs rendszer: Microsoft Windows 2000 vagy Windows XP. [35]
26. ábra. Grafikonos megjelenítés
Világításméretezés, látványtervezés számítógép segítségével GDF
55
Lis László 2010.07.23.
6 Világításméretezés, 3D20 látványtervezés számítógép segítségével
A világítástervezés az építészetben és belsőépítészetben legalább olyan fontos
szerepet kap, mint a terek akár építészeti, akár belsőépítészeti tervezése.
A különböző terek más és más világítástervezési koncepciót igényelnek, hiszen más
típusú és mennyiségű fényt várunk egy iroda, egy repülőtér, egy raktár helység, egy
nappali vagy egy lakó otthon esetén.
A megvilágítást minden esetben méretezni kell. Különböző pontossági igényeknek
megfelelő számítási eljárások vannak. Egyszerű képletet alkalmazó eljárás lehetővé
teszi a megvilágítás átlagértékének közelítő, gyors kézi számítását.
Az egy fokkal bonyolultabb eljárások több lépésben és pontosabban ugyancsak a
megvilágítási átlagértéket szolgáltatják. Alkalmazhatók akár kézi számítási diagramok,
táblázatok és léteznek az ilyen módszereknek számítógépes változatai.
A következőkben a számítógépes számítási módszerek kerülnek ismertetésre.
A professzionális világítástervezés elengedhetetlen feltétele napjainkban a
számítástechnika alkalmazása, felhasználása. A lámpatesteket gyártó cégek, szinte
kivétel nélkül, rendelkeznek a saját lámpatesteik adatait tartalmazó, különféle
színvonalú világítástervező programokkal. A lámpatestek világítási paramétereit
laboratóriumi mérések alapján határozzák meg, és ezek az adatok kerülnek
felhasználásra a tervezőprogramokban. A korszerű világítástervező programok 3D-s
szolgáltatásokkal is rendelkeznek, ami felhasználható a megvilágított tér ábrázolásánál,
a lámpatestek manuális elrendezésénél, különféle belső és külső berendezési
tárgyaknak a tervezésbe való bevitelénél és a tervezési értékek, világítási eredmények
valóság-közeli megjelenítésénél. Igényesebb tervezőprogramok lehetővé teszik, hogy a
felhasználó is be tudjon vinni a szabványos katalógusadatok felhasználásával újabb
lámpatesteket a program adatbázisába. [1] 106. o.
20 Ld.: Rövidítésjegyzék.
Világításméretezés, látványtervezés számítógép segítségével GDF
56
Lis László 2010.07.23.
A világítástervezés általános szabályai:
1. Megfontolt előkészítés:
- látási igények felmérése (látást befolyásoló tényezők),
- a világításmód célszerű kiválasztása,
- a felületek reflexiós tényezőinek helyes megválasztása.
2. Jó fényhasznosítású, színvisszaadású és fényszínű fényforrások alkalmazása.
3. Célszerű lámpatestek kiválasztása
- megfelelő fényeloszlás,
- káprázás megakadályozása,
- megfelelő számú mennyiségben és célszerű elrendezésével.
4. Rugalmas világításra törekvés
- természetes világítás figyelembe vétele,
- fényforrások „tömbösítése” kapcsoláskor, vezérléskor,
- munkahely elrendezésének figyelembe vétele,
- árnyékhatások figyelembe vétele,
- megfelelő fénysűrűség arányok figyelembe vétele,
- klíma berendezés, akusztika figyelembe vétele.
5. Tervszerű karbantartás
- karbantarthatóság (magas fényforrás élettartam = gazdaságos üzemelés).
6. Színdinamika hasznosítása.
7. Gazdaságosság figyelembe vétele
- világításmód kiválasztása (például: a közvetlen világítás 5-ször hatásosabb,
mint a közvetett),
- lehetőleg jó fényhasznosítású fényforrások használata.
A világítás tervezési gyakorlatában az előírt értékek megvalósítása általában
többféle módon is lehetséges. A különböző megoldási módok energetikailag is eltérők
egymástól, ráadásul szinte mindig felvetődik a több – azonos értékű világítási –
megoldás közötti választás kényszere még, valamilyen más, nem világítási paraméter
függvényében (pl: bekerülési költség) is.
Világításméretezés, látványtervezés számítógép segítségével GDF
57
Lis László 2010.07.23.
A világítástervezés során minden esetben, amikor a látási feltételek maradéktalanul
megteremthetők, az elsődleges választási szempont a tervezendő világítási
berendezés energiahatékonysága.
A tervezés másik fontos eldöntendő kérdése a következő: a világítás előírt
mennyiségét több világítási mód (pl.: közvetlen-, szórt-, közvetett világítás)
alkalmazásával is biztosítani lehet. A világítási módok közül a tervező az egyéb
előírások, vagy szükségszerűségek szerint választ. Ha ilyen közvetlen előírás nincs,
akkor nagyon alapos elemzésnek kell alávetni az alkalmazási feltételeket, hiszen az
egyes világítási módok világítási hatásfoka igen jelentős mértékben eltérő.
A harmadik fontos, kicsit a jövőbe mutató kérdéscsoport a világítási berendezések
tervezése során a világítás elrendezése. Az elrendezésnek a mai gyakorlatban a
káprázás elkerülésében és az elvárt egyenletesség létrehozásában van fontos szerepe.
Gondos mérlegelést kíván a tervezőtől, hogy a világítástól elvárt paraméterek
teljesítését milyen arányban bízza a helyiség általános világítására, vagy segíti azok
elérését helyi világításokkal (természetesen az előírások megszabta korlátok között).
Ha helyenként (pl.: íróasztal), illetve a térrészenként fellépő többletigényeket, vagy a
különleges igényeket (árnyékhatás súroló fénnyel) nem a világítási rendszer egészének
speciális kialakításával, hanem a célszerűen alkalmazott helyi világítás megfelelő
arányban történő betervezésével elégítjük ki, a világítás energetikai hatásfokát nagyon
jelentős mértékben javítani lehet.
Bár a paraméterek szórása, a jellemzők bonyolultsága, a környezeti feltételek és a
hosszú távú öregedési folyamatok miatt nagy hibahatárú a világítási méretezés, ennek
ellenére nem megkerülhető feladat. Csak a számítógépes méretezéssel lehet az eltérő
világítási módok és alkalmazások elegendően nagyszámú változatát megvizsgálni
azért, hogy a világítás jellemzőit, a világítási rendszer energetikai hatásfokát, valamint
az installálási, illetve üzemeltetési költségeket több nézőpontból elemezni, végül
optimalizálni legyünk képesek. [38] 10-12. o.
A mesterséges világítás méretezésének célszerű menete a fentiek alapján tehát:
1. Fényforrásválasztás a színhőmérsékleti csoport a színvisszaadási csoport
alapján.
2. Lámpatestválasztás a lámpa világítástechnikai jellemzői alapján.
3. A lámpatest darabszámának megválasztása.
4. A lámpatestek elhelyezése a belsőtérben.
Világításméretezés, látványtervezés számítógép segítségével GDF
58
Lis László 2010.07.23.
6.1 A beltéri és kültéri számítógépes világítástervezés folyamatai
A világítástervező szoftverekre általánosan jellemző, hogy Windows alapú vizualizált
„felhasználóbarát” felszínnel rendelkeznek.
A szoftverek elindítása után belépve az alábbi részekből álló munkaterület jelenik meg:
- menüsor, a munkához szükséges parancsokkal,
- eszköztár, a Menüsor parancsaihoz kapcsolódó ikonokkal,
- munkasík, a grafikus bevitelhez szolgál.
A világítástervező szoftverek rendkívül megkönnyítik a tervezők munkáját, hiszen
valójában a tervezőnek csak meg be kell táplálnia a különböző információkat és a
szoftver elvégezi a számítási feladatokat.
A programok a helyiség/terület valamennyi felszínén kiszámítják a megvilágítási és
fénysűrűségi értékeket, beleértve a bútorokat, és tekintetbe véve a berendezési tárgyak
által vetett árnyékokat illetve 3D-s megjelenítést biztosítanak beltéri és kültéri
környezetre egyaránt.
A tervezőszoftverek úgynevezett „ray tracing” eljárással fotó-realisztikus ábrázolás
létrehozására képesek. A „ray tracing” lényege röviden a következő: egy
háromdimenziós koordinátarendszerben matematikai függvényekkel leírt környezetből
„fotószerű” képet számolunk ki a fénytan törvényeinek segítségével. Ehhez a fény útját
kell nyomon követni, vagyis, hogy a fényforrás által kibocsátott fotonok milyen úton
jutnak a szemünkbe, közben milyen tárgyaknak ütköznek, azok pedig a fény mely
részét nyelik el, eresztik át vagy tükrözik vissza.
Egy program vizsgálati területének meghatározása és a számításokhoz szükséges
információ bevitel a következőképpen történik:
1. A tervdokumentáció típusának kiválasztása (egy projekten belül több is lehet):
- belső környezet (pl.: lakótér, iroda, gyártócsarnok),
- külső környezet (pl.: sportpálya, park),
- útvilágítás (pl.: egy- vagy többsávos, osztott vagy osztatlan pályás
útszakasz),
- meglévő projekt megnyitása, módosítása.
Világításméretezés, látványtervezés számítógép segítségével GDF
59
Lis László 2010.07.23.
2. Projekt információk megadása:
- projekt név, leírás és dátum,
- szerkesztő adatai (név, cégnév, cím, telefon…),
- megbízó adatai (ügyintéző, vevőszám, megbízásszám),
- hely megadása (földrajzi pozíció, időzóna).
3. Belső tér létrehozása:
- fa struktúrában egy projekten belül korlátlan helység hozzáadásával,
- helység, méretének megadása (hosszúság, szélesség, magasság),
- munkasík megadása (általában 0,8m),
- talaj, mennyezet és a falfelületek anyagának kiválasztása
(név, anyag, reflexiós tényező, áttetszőség, érdesség, szín, mintázat),
- belső térelemek hozzáadása (nyílászárók, bútorok, standard testek,
emberek, növények…).
4. Külső tér létrehozása:
- külső tér méreteinek megadása,
- elrendezés beállítása (világkoordináták beállítása),
- talajelemek létrehozása (anyag, raszter, mintázat),
- külső térelemek hozzáadása (fák, épületek, járművek…),
- sportlétesítmény esetén a sportpálya játéktér típusának megadása,
- oszloppozíciók, kamerák elhelyezkedésének megadása.
5. Útvilágítási térlétrehozása:
- típusok: úttest, gyalogjárda, kerékút, parksáv, zöldsáv, vészhelyzet sáv,
- méretek, anyag, mintázat megadása,
- külső térelemek hozzáadása (jármű, épület, közlekedési lámpa…).
6. Lámpatestek hozzáadása:
- egyedi, sor, mező és automatikus elrendezésben
(saját illetve importált katalógusok alapján).
7. Számítási adatok esetleges megadása:
Világításméretezés, látványtervezés számítógép segítségével GDF
60
Lis László 2010.07.23.
- felületek, pontok, raszterek megadása,
- színek, színszűrők, fényszínek megadása.
8. Nézetek beállítása:
- alaprajzi nézet, oldalnézet, elölnézet, 3D nézet,
- raszterek, segédvonalak, segédsíkok,
- kameranézet beállításai.
9. Számítási eredmények konfigurálása:
- fényeloszlás ábrázolása,
- 3D-s ábrázolás, energiaértékelés,
10. Számításai adatok megjelenítésének beállításai:
- megjelenítő formátum (.pdf, .jpg),
- a megjelenítendő projekt-dokumentum tartalmának szerkesztése,
- fedőlap,
- tartalomjegyzék,
- lámpatest adatlap és darablista,
- alaprajz,
- karbantartási terv,
- objektumok, térelemek, oszloppozíciók, kamerák,
- számítási raszter és felület koordinátalista,
- fénytechnikai eredmények,
- 3D ábrázolás, hamis szín renderelés,
- összefoglalás,
- nyomtatási beállítások.
Világításméretezés, látványtervezés számítógép segítségével GDF
61
Lis László 2010.07.23.
6.2 Gyakorlati tanácsok
A mesterséges világításnak alkalmasnak kell lenni arra, hogy a természetes
világítással együtt, azt kiegészítve tudjon üzemelni. Az ennek megfelelő elrendezés a
természetes megvilágítás adott helységen belüli jellemző eloszlása alapján alakítható
ki.
Például:
1. Oldalvilágítás (pl.: oldalsó ablak) esetén az illesztés az ablakkal párhuzamos
sorokban való kiosztást és soronkénti kikapcsolási lehetőséget jelent.
2. Felülvilágítás esetén a felülvilágítók (pl. tetőablak) között lévő raszter pontjaiban
történő elrendezés felel meg az illesztésnek.
3. Aszimmetrikus elrendezést indokolhat a belső tér bútorozása vagy a helyiség
építészeti kialakítása. Máskülönben szimmetrikus elrendezés a követendő példa.
4. Helyi megvilágítás esetén a világítótest fényeloszlásának ismeretében
kiszámítható a világítótest geometriai elhelyezése.
5. Káprázás szempontjából fontos tudni, hogy fénycsövek esetén más-más
határgörbék vonatkoznak a fénycsőre merőleges és a fénycsőre párhuzamos
nézési irányokra.
6. A mesterséges világítást illeszteni kell a természetes világításhoz. Az illesztés
alapvető kiindulási feltétele a helység természetes világításának térbeli eloszlása
és várható időbeli változása.
Például:
- teljesítménylépcsőzéssel, térbeli szakaszolással kialakított szabályozással,
- teljesítménylépcsőzéssel, térbeli szakaszolás nélkül kialakított
szabályozással,
- térbeli szakaszolással, egy lépcsőben történő szabályozással,
- térbeli szakaszolással, teljesítménylépcsőzetes szabályzással. [1] 108.-109.
o.
Világításméretezés, látványtervezés számítógép segítségével GDF
62
Lis László 2010.07.23.
6.3 Rendeltetés szerinti gyakorlati példák
6.3.1 Iskolák világítása
Az iskola világítás esetén az alapfunkció a kisebb (40-80 m²) osztálytermekhez és
előadótermekhez kapcsolódik.
A tanulók látási feladatai alapvetően két vonatkoztatási felülethez kapcsolódnak, az
egyik a tanuló előtti asztal, a másik a velük szemközti falon lévő tábla, tanári asztalon
vagy mögötte a tábla melletti bemutató felület.
A belsőtér kialakítására vonatkozó elvárások:
1. Megfelelő megvilágítás
- munkaasztalon 300-500 lux,
- a táblán: az asztal világítás 50%-a,
- a szemléltetésre szolgáló felületeken 500-1000 lux.
2. Színvisszaadási igény általában 2. fokozatnak megfelelő (60-80 Ra).
3. Árnyékhatás legyen 1/3 arányú.
4. Káprázás korlátozásra vonatkozó igény: ne legyen indirekt káprázás és
fátyolreflexió.
5. A mesterséges fényforrás fényszíne legyen meleg vagy semleges.
Az osztálytermek és előadótermek esetén a fénycső az a fényforrás, amely minden
igényt kielégít és így alkalmazása általánosan javasolható. Helyi világításra izzólámpa,
halogén-lámpa, fénycsöves lámpa (pl.: táblavilágító) egyaránt hasznos.
Oldal és kombinált természetes világítású osztálytermekben a lámpatesteknek az a
célszerű alaprajzi elrendezése, ha az ablakkal párhuzamosan 2 vagy 3 sorban vannak.
Az ablakhoz közeli lámpasort a faltól 0,6-0,9 m-re kell elhelyezni. Célszerű az ablakkal
párhuzamos lámpasorokat külön-külön soronként működtetni. A működtetés lehet kézi
ki-be kapcsolás, fényérzékelővel alkalmazott automatikus ki-be kapcsolás vagy kézi,
vagy vezérelt folyamatos szabályozás. [1] 148.-150. o.
Világításméretezés, látványtervezés számítógép segítségével GDF
63
Lis László 2010.07.23.
6.3.2 Irodák világítása
Az irodai munka során a látási feladat egyik része hagyományos irodai
tevékenységhez, másikrésze számítógép használathoz kapcsolódik. Ennek
megfelelően látási feladat két vonatkoztatási síkhoz kötődik, az egyik a vízszintes
munkaasztal, a másik az első közelítésbe függőlegesnek tekinthető képernyő.
A két feladat egyes vonatkoztatásban alapvetően eltérő követelményeket támaszt a
vizuális környezet, elsősorban a világítás kialakításával szemben:
1. Mindkét igényt kielégítő (képernyőn 300lux, munkaasztalon 500lux) megvilágítás.
2. Káprázás és fénysűrűség-arányok tekintetében a képernyős munka támaszt
szigorúbb követelményeket.
- a számítógép környezetében, héttérben ne legyen ablak vagy más nagy
fénysűrűségű felület,
- számítógép képernyőjén tükröződő térben ne legyen ablak vagy más nagy
fénysűrűségű felület 200-800 cd/m²).
3. A világítás színvisszaadása 2. fokozatú legyen.
4. Árnyékhatás: 1/3 arányú.
5. Káprázás: ne legyen indirekt káprázás vagy fátyolreflexió.
6. A mesterséges fényforrások fényszíne legyen meleg.
Az irodákat minden esetben el kell látni oldalvilágító ablakokkal és a természetes
világításhoz igazodó mesterséges világítással.
Irodavilágításra a fénycső, kompakt fénycső a legalkalmasabb fényforrás,
segítségével minden gyakorlati igény kielégíthető, ezért alkalmazása általános. Helyi
világításra egyéni igény szerint asztali lámpák használhatók.
Tükröződés szempontjából a belmagassághoz viszonyítva indirekt (kis
fénysűrűségű) világító testek használatával a tükröződés elkerülhető. Kisebb méretű
irodákban a zavaró tükröződés célszerű munkahely-elrendezéssel és képernyő-
beállítással elkerülhető. A lámpatesteknek az a célszerű alaprajzi elrendezése, ha az
ablakkal párhuzamosan 2 vagy 3 sorban vannak. Az ablakhoz közeli lámpasort a faltól
0,6-0,9 m-re kell elhelyezni. A működtetés lehet kézi ki-be kapcsolás, fényérzékelővel
alkalmazott automatikus ki-be kapcsolás vagy kézi, vagy vezérelt folyamatos
szabályozás. [1] 151.-154. o.
Világításméretezés, látványtervezés számítógép segítségével GDF
64
Lis László 2010.07.23.
6.3.3 Múzeumok és galériák világítása
A múzeumok alapfunkciója a kiállításra érdemesnek tartott anyag bemutatása.
Kiállításokon a látási feladatot a kiállított tárgy határozza meg. A bemutatásra szánt
tárgyakat különböző szempontok alapján lehet csoportosítani:
- síkszerűek és térben kiterjedtek,
- színesek és színtelenek,
- kis és nagyméretűek,
- különböző anyagúak.
A kiállításra vonatkozó látási feladatok egyrészt a tárgyak bemutatására alkalmas
belsőtér kialakítást, másrészt megfelelő világítást igényelnek:
1. A kiállított tárgyak minőségét nem rontó szerves anyagokban kárt tevő sugárzás
mértéke (UV21 mentes fényforrások alkalmazásával 50-75 lux).
2. A tárgy láthatóságának szempontjából az a kedvező, ha környezetének
fénysűrűsége nem nagyobb, de lényegesen nem kisebb, mint a tárgy
fénysűrűségénél. A fényes felület indirekt káprázást eredményez.
3. Ablak ne legyen a tárgy közelében és ne tükröződhessen a tárgyon.
4. A megvilágítás 200-500lx, érzékeny anyagok esetén 30-75 lux.
5. Színvisszaadás tekintetében 1a fokozatnak megfelelően (Ra 90<).
6. Színhatás, meleg (500 lux-nál), meleg-semleges (500-1000 lux között), semleges
1000-2000 lux között.
Választható világításmódok:
- közvetlen világítás általános világításra,
- közvetett világítás homogén világító mennyezet kialakításával,
- kiemelő világítás különböző sugárzási szögű halogén vagy fém-halogén
reflektor-lámpákkal,
A falfelületek kiegészítő vagy általános világítása pontszerű reflektorlámpákkal, vagy
aszimmetrikus vonalszerű világítótestekkel oldható meg. [1] 155.-158. o.
21 Ld.: Rövidítésjegyzék.
Világításméretezés, látványtervezés számítógép segítségével GDF
65
Lis László 2010.07.23.
6.3.4 Sportlétesítmények világítása
Sportlétesítmények alapfunkciója magára a sportolásra használt térhez kötődik.
A világítás kialakítása nagymértékben függ attól, hogy milyen céllal használják a
létesítményt. Például: szabadidő sportra, edzésre vagy versenyre. Amennyiben
versenyre szolgál milyen a nézőtér és kell-e számítani televíziós közvetítésre.
Egy adott sport eltérő látási feladatot jelent a sportoló, a versenybíró, a néző és a tv
szempontjából. A különböző sportok igen széles határok között eltérő látási feladatokat
jelentenek.
A látás tárgya lehet:
- különböző méretű labda vagy maga a sportoló,
- különböző színű és reflexiójú tárgy (pl.: jégkorong, teniszlabda),
- különböző sebességgel mozgó (pl.: súlyemelő, teniszlabda),
- kötődhet a tér egyes részéhez vagy mozoghat különböző pályán,
A fentiekből kiindulva az optimális környezet ideálisnak tekinthető homogén világítás
létrehozásával ahol a megvilágítás a vízszintes és függőleges síkon kedvező arányú.
Elvárások a következők:
1. Megfelelő megvilágítás, ami sportonként változó:
- szabadidő: 30-200 lux,
- edzés: 75-300 lux,
- verseny: 200-5000 lux.
2. Színvisszaadás: Ra: 1-2 fokozat.
3. Az árnyák-hatások csillapítása a legfontosabb elvárások közé tartozik.
4. Fénysűrűség-arányok a többnyire változó (mozgó) háttér miatt rendkívül fontos.
5. Alkalmazott világításmódok: közvetett és közvetlen. Indirekt világítással
közelíthetőn legjobban az egyenletes fénysűrűségű háttér.
A lámpatestek fajtái és elrendezése is sokrétű lehet az adott sportág látási
igényeinek megfelelően. [1] 159.-162. o.
Világításméretezés, látványtervezés számítógép segítségével GDF
66
Lis László 2010.07.23.
6.3.5 Üzletek világítása
Az üzletvilágítás feladata nagymértékben különbözik minden többi világítási
feladattól, mivel az igények a kereskedelem által támasztott igénnyel bővülnek.
A világításnak olyannak kell lennie, hogy az, az üzleti érdekeket szolgálja, felkeltse a
vásárlók érdeklődését és a belsőtéri kialakításhoz megfelelő atmoszférát teremt.
A megvilágítás lehet térben nagymértékben egyenlőtlen, időben nagyobb mértékben
változó, a fénysűrűség-arányok nagyobb mértékben változhatnak és a közvetlen
káprázás is elfogadottabb. Látási feladat üzletenként és azon belül árú-féleségtől
változóan igen széles határokon belül változik. Gyakorlatilag a méretek, a kontraszt, a
színek nagyszámú kombinációja előfordul.
Az üzletek világítását általános és helyi úgynevezett kiemelő (hangsúly) világítással
lehet megoldani. Az általános világítást az átlagos megvilágítás, a hangsúlyvilágítást a
hangsúlyok sűrűsége jellemzi mennyiségi szempontból.
A világítással szemben támasztott igények változhatnak a következő szempontok
szerint:
- milyen az áru-választék: széles vagy szűk,
- milyen a kiszolgálás: egyszerű vagy személyes,
- milyen az árfekvés: olcsó vagy drága,
- milyen az üzlet jellege: egyszerű vagy exkluzív.
Példaként egy exkluzív szaküzlet esetén 100-250lx általános megvilágítás, sok kis
hangsúlyvilágítással, 1a színvisszaadású fokozatú fényforrások alkalmazásával,
valamint extra meleg fényszín javasolható.
Általános és hangsúlyvilágításra az üzletmátrix besorolásától függően fénycső,
izzólámpa, törpefeszültségű halogén reflektor-lámpa, fém-halogén lámpa alkalmazása
javasolható. Amennyiben az energiafelhasználást is figyelembe vesszük leginkább a
kiváló fényhasznosítású és színvisszaadású fém halogén kiemelő világításra alkalmas
lámpatestek alkalmazása a kézenfekvő. [1] 166.-170. o.
Világításméretezés, látványtervezés számítógép segítségével GDF
67
Lis László 2010.07.23.
7 Tervező szoftverek bemutatása
Napjainkban szinte minden neves lámpatestgyártó cég rendelkezik saját fejlesztésű
világítástervező szoftverrel, amivel specifikusan a gyártó palettáján megtalálható.
Az adott termékek fénytechnikai tulajdonságait lehet megjeleníteni vizuálisan, illetve
fotometriai számításokkal és lehetőség szerint akár 3D látványtervezést elvégezni.
A világítótest gyártók nem szeretnének versenyezni egymással a világítástervező
szoftver területén, inkább koncentrálni a fő üzletre, a világítótestek gyártására.
Elő kellett irányozni egy olyan világítástervező eszköznek a közös fejlesztését, ami
állandóan frissített és adaptált a tervezők követelményeihez.
A világításgyártóknak szintén képesek kellene lenniük, hogy egyénileg bemutassák a
termékeiket a saját platformjukon a vevőiknek, a világítástervezőknek.
Az 1989-ben alapított DIAL GmbH célja egy gyártó-független szoftver létrehozása
volt, amit végül DIALux néven 1994-ben mutattak be.
7.1 DIALux
Sok év óta DIALux a nemzetközi piacvezető világítástervezésre alkalmas szoftver.
Napjainkban több mint 300,000 felhasználó a műszaki tökéletességért, a valósághű
megjelenésért és az ingyenes, szabad használatért alkalmazza világítástervezésre a
szoftvert. (27. ábra [24])
A szoftver újításai, tulajdonságai:
- egyszerű, hatásos és professzionális fénytervezés,
- interaktív 3D megjelenítés (nézelődőként bejárható a tervezett helység),
- a tervezés fényképhű megjeleníthetősége,
- valószerű szövetek és bútorok, épületek,
- integrált fénysugárkövetés-modul a fényképhű bemutatásért (ray tracing),
- egyszerű kezelés és segédlet a tervezésben,
- világítótestek helyes számának automatikus helymeghatározása,
- egyszerűen (egy kattintással) igazítható a világítótest a megvilágításpontra,
- a legmodernebb számítási módszereket alkalmazza gyorsan és pontosan,
Világításméretezés, látványtervezés számítógép segítségével GDF
68
Lis László 2010.07.23.
- az energiaértékelés DIN V18599 és EN15899 szerint zajlik,
- 22 különböző nyelven használható (köztük a magyar),
- 116 neves lámpatestgyártó katalógusa illeszthető a szoftverhez a gyártók
honlapjairól letölthető „plug-in”-ok installálásával,
- elemek beszúrásakor automatikus pozicionálás,
- importálható és exportálható „.dwg” és „.dvf” CAD22 fájlok egyszerű
használata,
- útvilágítás tervezésekor a szoftver automatikusan megtalálja és beilleszti az
optimálisan alkalmazható lámpatestet,
- biztonsági lámpák esetén a helyes számú világítótest automatikus
helymeghatározása (EN1838),
A DiaLux szoftver az ingyenes hozzáférésnek, a nagyszámú gyártói adatbázisnak és
egyszerű használatának köszönhetően a szakemberek körében igen elterjedt
Magyarországon, ezért a szoftver működése a következőkben nem kerül részletesen
ismertetésre.
A legfrissebb ingyenesen az internetről letölthető, általam tesztelt verzió:
DIALux 4.7.5.2
Rendszerkövetelmények:
Processzor: P4 1,7GHz vagy gyorsabb
Memória: 1GB RAM
Grafikus kártya: OpenGL kompatibilis, felbontás: 1280x1024 képpont
Operációs rendszer: Windows XP, Windows Vista, Windows 2000 (SP4) [24]
22 Ld.: Rövidítésjegyzék.
Világításméretezés, látványtervezés számítógép segítségével GDF
69
Lis László 2010.07.23.
7.2 RELUX®
A Svájci székhelyű lámpatest gyártók által 1998-ban alapított Relux Informatik AG,
részt vesz világítástechnikai tervező szoftverek fejlesztésében, előállításában és
forgalmazásában valamint lámpatest gyártókkal szorosan együtt dolgozva a lámpatest
termékek katalógusszintű bemutatásában.
Elsősorban, mint szolgáltató cég helyezkedik el a lámpatestgyártók, az érzékelő
gyártók, a világítási tervezők, építészek, elektromos telepítés szakértői és egyéb
szakmai tervezők között.
A Relux® a Dialux-al ellentétben nem ingyenes szoftver, de a 30 napos próbaverzió
illetve a régebbi verziók ingyen letölthetők az internetről. A társaság 2008-ban
ünnepelte 10 éves évfordulóját és ebben az évben került kifejlesztésre kifejezetten erre
az alkalomra a Relux Suite program.
27. ábra. A Dialux grafikai megjelenítése
Világításméretezés, látványtervezés számítógép segítségével GDF
70
Lis László 2010.07.23.
A ReluxSuite számos szoftvert tartalmaz különböző funkciókkal:
ReluxPro
Ez a központi tervezési szoftver (Relux Professional®). A program egyszerű és
könnyen használható, asszisztens és a „drag&drop” funkcióval a felhasználó
hatékonyan el tudja végezni a tervezési feladatokat.
Az új funkcióval CAD fájlokat lehet importálni és exportálni egyszerűen (.dxf ,.dwg)
(28. ábra [25]) Több, mint 300.000 lámpatest és érzékelő érhető el egy kattintással a
tervezési munkálat közben valamint a raytracing funkció segítségével életszerű
látványvilág hozható létre.
ReluxOffer
A tervezett projekt alapján elkészíti a komplett ajánlatot árakkal, lámpatest adatokkal,
választható rendelési móddal, a projekt és az ügyfél adataival együtt.
ReluxEnergy
A szoftver segítségével akár helységenként, szintenként (EN15193 és DIN18599
szabványoknak megfelelően) kiszámítható az energiafogyasztás a tervezett világítás
alapján. Esetlegesen a problémás területeken ajánlást, útmutatót ad a világítás helyes
megválasztására. A Relux a tervező szoftverek közül egyedülálló ezzel a funkcióval.
ReluxTunnel
A program automatikus helymeghatározás támogatással lehetővé teszi, hogy alagút-
világítást tervezzen meg a lehető legrövidebb idő alatt. A lámpatest pozíciókat
exportálni lehet egyenesen „.dxf” és „.dwg” formában, vagy egy Excel-táblázatba.
ReluxLum
A program segítséget ad a lámpatest adatok és fényeloszlási görbék (Eulumdat
formátumban) egyszerű összehasonlítására.
ReluxCAD
Ez a plug-in lehetővé teszi a közvetlen kapcsolatot az AutoCAD platformon.
Ez a kétirányú adatcsere azt jelenti, hogy a már elkészült tervezési AutoCAD adatok
átvihetők ReluxPro-ba és a ReluxPro által feldolgozott és kiszámított világítás adatok az
AutoCAD-ba visszaexportálhatók.
Világításméretezés, látványtervezés számítógép segítségével GDF
71
Lis László 2010.07.23.
A CAD adatok felhasználásának 7 lépése a következő:
1. Projekt adatok megadása.
2. „.dwg” vagy „.dxf” fájl kiválasztása.
3. Rétegek meghatározása, ki-bekapcsolása.
4. Arányok meghatározása (belső tér: 1000/m, külső tér: 1/m).
5. Forgatások tengelyenként (29. ábra [25]).
6. Elemek rajzolása.
7. Extrudálás (30. ábra [25]).
28. ábra. CAD importálás
Világításméretezés, látványtervezés számítógép segítségével GDF
72
Lis László 2010.07.23.
A szoftver újításai:
1. A szoftver használata közben egyszerűen a tárgyak mozgathatók, forgathatók,
átméretezhetők alaprajz vagy akár 3D nézetben.
2. Kétdimenziós alaprajzi szerkesztési módban megrajzoljuk a helység alaprajzát és
koordináta-tengelyek mentén ún. „extrudálás” módszerrel könnyen létrehozhatjuk
az oldalfalakat akár ívelt alakzatban is (31. ábra [25]).
29. ábra. Forgatások, mozgatások
30. ábra. Példa az extrudálásra
Világításméretezés, látványtervezés számítógép segítségével GDF
73
Lis László 2010.07.23.
3. Egy épületen belül több szint egyszerű létrehozása, amit a következőképpen
lehetséges:
- extrudálni kocka alapú CAD-rajz vektorok, vagy görbék segítségével,
- extrudálni „munkafelület” alapú CAD-rajz módszereket,
- extrudálni fal alapú CAD-rajz módszereket. Alapértelmezett fal vastagsága
10cm,
- létrehozni virtuális mérési helyen alapuló CAD-rajz módszereket,
- létrehozni egy új menekülési útvonal a területen alapuló CAD rajz
módszereket,
- létrehozni egy új jelenetet (belső vagy külső) CAD rajz módszereket.
A tervezést el kell végezni minden egyes emeleten és szobán. (32. ábra [25])
31. ábra. Extrudálása ívelt alakban
Világításméretezés, látványtervezés számítógép segítségével GDF
74
Lis László 2010.07.23.
4. A szoftver a Dialux-hoz hasonlóan szintén „ray tracing” fotó-realisztikus
megjelenítést használ azzal a különbséggel, hogy a normál üzemmód (a
legfontosabb paraméterek beállítása automatikusan történik) mellett egy szakértői
módot kínál (expert mode, radiance), amely lehetővé teszi, hogy ellenőrizzük a
program végrehajtását külön-külön az egyes részfeladatokban, különböző világítás
szimulációkkal, közvetlen vagy közvetett megvilágítás számítással, vagy
különleges kiigazításokat (nappali jelenetek, biztonsági világítás stb.).
Mindkét módban függetlenül működik. Könnyen válthat a két lehetőség mellett,
egyszerűen lehet aktiválni és kikapcsolni a szakértői módot.
A szakértői mód (expert mode) beállításai:
Amint az elrendezés és a jelenet létrehozása már befejeződött, nyissuk meg a
számítás menedzsert (calculation manager). A számítás menedzser doboz tartalmaz
egy kapcsolót, ami aktiválja a „Radiance” paramétereket.
32.ábra. Többszintes tervezés
Világításméretezés, látványtervezés számítógép segítségével GDF
75
Lis László 2010.07.23.
Számítás beállítási módjai:
Artificial light
Csak a mesterséges fényű lámpatestek által sugárzott fényt számítjuk ki, az ablakok
felületét sötétnek tekinti (éjszakai mód).
Daylight Only
Csupán az ablakokon és tetőablakokon át érkező fényt veszi figyelembe számítás
során. A nappali számítások a különböző égi feltételek dátumával együtt, és valódi
helyi idő szerint történik. Az időváltozást is kimutatják, az ún. "valódi szoláris idő”, illetve
a hosszúsági és szélességi koordináták segítségével („Projekt Location").
Ez alapvetően meghatározza meg a nap helyzetét az égbolton, ezért a fényerősség
eloszlása is változó. Beállítható paraméterek: tiszta, részben felhős, borult és
egyenletesen felhős égbolt.
Az „Expert mode” lehetőséget ad a paraméterek finom beállítására, ezáltal konkrét
helyzetek pontos létrehozását segíti.
Scene geometry:
A jelenetek kidolgozottságának beállítása (érték: 16000-32000). Amennyiben nem
fontos a tárgyak, elemek kidolgozottsága a számítási időt, illetve memóriahasználatot
lecsökkentheti.
Image quallity (képminőség):
Eltekintve néhány belső számítási paramétert ez az érték is szabályozza a
mintavételi sebességet és a kép-szűrést, amely kiválóan alkalmazható a végső kép
„durva” pixel hatásainak kiküszöbölésére.
Direkt illumination (közvetlen megvilágítás):
A közvetlen világításkor keletkezett árnyékok „simításának” beállítása
„subdiRelux” segítségével, amit a felhasználó értékként megadhat. Természetesen a
magasabb összegű „subdiRelux” Raytracer érték beállítás sajnos növelni a szükséges
számítási időt.
Indirekt illumination (közvetett megvilágítás):
A közvetett megvilágítás kiszámolása kétségtelenül a legbonyolultabb feladata a képi
megjelenítésnek. Ellentétben az egyszerű közvetlen raytracing módszer szemben,
ebben az esetben a sugárzást nem csak a megfigyelő szempontjából, hanem a
Világításméretezés, látványtervezés számítógép segítségével GDF
76
Lis László 2010.07.23.
helyiség különböző pontjairól visszaverődő fénysugarakat is figyelembe
veszi számításkor.
Paraméterek, amelyek közül a négy legfontosabb állítható be:
- „Interreflexions” szám, amely 800-1200 érték lehet.
- Szükséges térbeli felbontás. Bonyolultabb jelenetek, további részleteket
rendkívül változatos megvilágítás használata révén keskeny sugár foltok és/
vagy közvetlen napfény vizualizálása (érték: 1500-3000).
- Természetes fény (érték: 3000-5000.) Előzetes számítás rutin, ami
figyelembe veszi az ablakokon bevilágító természetes fény mértékét helyi
fényforrásnak megfelelően, így pontosabb számítása képest egy szimulációt
használó közvetett algoritmus szimulálása a helység egészét véve.
Views (nézet):
Lehetővé teszi, hogy egyéb nézetből is végezhessünk számításokat. Megadhatjuk az
adott oldalt, illetve az adott nézet X, Y, Z koordinátáit.
5. Relux Energy:
A Relux Energy mint ahogyan az előzőkben utaltam már rá a tervezőszoftverek közül
egyedülállóan képes energiatakarékossági számításokra, illetve megoldást is kínál
amennyiben szükséges.
ReluxPro adatfájlokat lehet importálni a ReluxEnergy programba. Miután a fájlokat
importáltuk utána lehet hozzáadni a további részleteket, a fogyasztással kapcsolatos
adatokat, illetve egyéb információkat az előírásoknak megfelelően. Áttekintést ad a
pillanatnyi, éves és ajánlott fogyasztási adatokról.
Jelentős eredményeket lehet elérni a szoftver használatával, azonban szükséges,
hogy alapvető energetikai előírásokkal (beleértve az EN 15193 és a DIN 18599-4) és
ismeretekkel rendelkezzen a felhasználó.
A szoftver grafikus felhasználói felülettel rendelkezik.
1. Energia értékelése (lásd fent) három részből áll:
- Projektfa. Szintek, helységek, szobák és a szekciók felsorolása történik (zöld
körvonal).
Világításméretezés, látványtervezés számítógép segítségével GDF
77
Lis László 2010.07.23.
- Beállítások, adatok. A projekt adatainak megadása (név, cím, kapcsolattartó,
stb.) (sárga körvonal).
- Eredmények áttekintése. Összesen, illetve épületenként, az egyes
helyiségek és szakaszokat tekintve (piros körvonal).
2. Eredmények: Lehetővé teszi, hogy rendezze a projekt eredményeit.
A DIN 18599-10 normát tartalmaz számos "hasznosítás profilok"-at. Ezek a profilok
tartalmazzák rögzített paramétereket, energiafelhasználásra és energiafogyasztásra
vonatkozó előírásokat, amelyeket nem lehet a felhasználó által megváltoztatni. Ezek
részét képezik a szabványnak.
Az adatok alapján a felhasználó össze tudja hasonlítani a tervezett
energiafogyasztást az előírásban lévő referencia értékkel.
A „forgalomirányító fényjelző” (33. ábra [25]) megmutatja, hogy a projekt megfelel-e
az energiatakarékos elvárásoknak (zöld lámpánál = értékek belül javasolt tartomány;
piros lámpánál = felülvizsgálatra váró koncepció). Számos módja van optimalizálásra,
energiafogyasztás csökkentésére az adott projekten.
33. ábra. Relux Energy
Világításméretezés, látványtervezés számítógép segítségével GDF
78
Lis László 2010.07.23.
Tesztelt verzió:
RELUX® Professional 2007
RELUX® Suite 2010.2.3.
RELUX® CAD 2010.2.
Rendszerkövetelmények:
Processzor: Pentium Duo Core 2Ghz vagy gyorsabb
Memória: 1GB RAM (2GB RAM, Windows Vista® használatával)
Grafikus kártya: OpenGL kompatibilis
Operációs rendszer: Windows XP, Windows Vista®, Windows 2000 (SP4) [25]
Az alkalmazások összekapcsolhatósága, kompatibilitás vizsgálata GDF
79
Lis László 2010.07.23.
8 Az alkalmazások összekapcsolhatósága, kompatibilitás vizsgálata
Az eddigiekben megismert világítástervező szoftverek habár különböznek
felépítésükben, kinézetükben, használatukban, céljuk, hogy minél pontosabban
modellezzék a tervezett létesítményt, és minél pontosabb számítási eredményt
adjanak. A számítás módja azonos. A programok véges elem módszert használnak,
amely során a felületet több kisebb részre osztják és a részek közti fényáram-
kölcsönhatást vizsgálják.
Világszerte a nevesebb lámpatestgyártó rendelkeznek saját fejlesztésű méretező
szoftverrel, ami rendszerint ingyenesen letölthető honlapjukról. A gyártók rendszerint az
előzőkben bemutatott Dialux vagy Relux® szoftverekhez is elkészítetik a saját
fejlesztésű és gyártású lámpatesteket tartalmazó „plug-in”-t (beépülő modult), amely
tartalmazza a tervezéshez szükséges valamennyi lámpatest adatát. A plug-in telepítése
során automatikusan beépül a tervezőszoftverbe, így szinte azonnal használható.
Mivel a lámpatest gyártóknak érdekük, hogy a tervező mérnökök dolgozni tudjanak
termékeikkel az Európai gyártók kidolgoztak egységes cég független számítógépes
fájlformátumot a lámpatestek fénytechnikai adatainak leírására. Ez lehetővé teszi a
világítástechnikai tervezés során azonos tervezőprogrammal különböző gyártók
lámpatesteivel történő számítást. Az „eulumdat” kiterjesztése: „.ldt” (light distribution
table, fényeloszlási táblázat).
Az Eulumdat fájl minden esetben egy beállítást tartalmaz. Így egy lámpatesthez
annyi Eulumdat fájl tartozik, amennyiféleképpen a tükör beállítható.
A tükörbeállításból adódó különbségeket pedig csak akkor láthatjuk, ha egyesével
belenézünk a fájlokba, illetve ha importáljuk őket az adott méretező szoftverbe. Ekkor a
tükörbeállításokhoz tartozó fényeloszlási görbék is láthatók. Az Elulumdat fájl-t
bármelyik tervező szoftver importálni tudja, illetve szinte kivétel nélkül minden lámpatest
gyártó, forgalmazó cég honlapjáról letölthetők.
Az Eulumdat formátumú adatok megtekintéséhez illetve ismertetéséhez a QLumEdit
0.2.1. nevű programot használom, amivel szerkesztéseket és Eulumdat lámpatest fájl
létrehozását is véghez lehet vinni. (34. ábra)
Az alkalmazások összekapcsolhatósága, kompatibilitás vizsgálata GDF
80
Lis László 2010.07.23.
Az Eulumdat fájl tartalmazza a lámpatestre jellemző összes fizikai és fénytechnikai
adatot, amit az alábbi 1. számú táblázat szemléltet:
1. számú táblázat. EULUMDAT fájl adatok
Az alkalmazások összekapcsolhatósága, kompatibilitás vizsgálata GDF
81
Lis László 2010.07.23.
A szoftver által megjelenített lámpatest (Példaként: IBV Prelux 236E) fényeloszlási
görbéje:
34. ábra. A QlumEdit szoftver fényeloszlási görbe megjelenítése
Az Európai gyártók által kidolgozott Eulumdat mellett a tervezők találkozhatnak az
észak-amerikai gyártók (American Electric Lighting) által szabványosított EISNA LM-63-
02 fénytechnikai adatokat tartalmazó „.eis” kiterjesztésű lámpatest fájlokkal, illetve ritka
esetekben az angol szabványú CIBSE TM-14 fájlokkal.
Sok villamossági tervező dolgozik AutoCAD programmal. Ahhoz viszont, hogy a
villamossági tervező programok beilleszkedhessenek más tervezőprogramok közé,
meg kell oldani a programok közötti adatcsere lehetőségét.
A CAD programok elfogadott általános adattípusa a DXF és DWG formátum.
Az alkalmazások összekapcsolhatósága, kompatibilitás vizsgálata GDF
82
Lis László 2010.07.23.
A nevesebb tervező szoftverek képesek minden CAD formátumú fájlok importálására
és exportálására, ezáltal tekinthetjük a CAD fájlokkal való munkát a tervezőszoftverek
közötti következő kompatibilitási módnak.
Példaként a németországi székhelyű TRILUX lámpatestgyártó cég a honlapjáról
tervező szakemberek részére az alábbi fájl letöltési lehetőségeket kínálja:
- TX-WIN Interior 2.8, saját fejlesztésű ingyenesen használható beltéri
világítástervező program,
- TX-WIN Area 2.8, saját fejlesztésű ingyenesen használható kültéri
világítástervező program,
- TX-WIN Street 2.8, saját fejlesztésű ingyenesen használható útvilágítás
tervezésére alkalmas program,
- TRILUX lámpatest adat plug-in Dialux szoftverhez,
- EULUMDAT 02/2009, a teljes TRILUX termékskála fotometriai adatai
EULUMDAT formátumban,
- EIS 02/2009, a teljes TRILUX termékskála fotometriai adatai EIS
formátumban
- 2D lámpatest típusok DWG formátumban (CAD szoftverhez),
- 2D lámpatest típusok DXF formátumban (CAD szoftverhez),
- 3D lámpatest típusok 3DS formátumban (3D Studio Max szoftverhez),
- 3D lámpatest típusok BLK formátumban,
- 3D lámpatest típusok DWG formátumban (CAD szoftverhez),
- 3D lámpatest típusok DXF formátumban (CAD szoftverhez),
- 3D lámpatest típusok MAX formátumban (3D Studio Max szoftverhez).
Összefoglalás GDF
83
Lis László 2010.07.23.
Összefoglalás
Szakdolgozatom témája sokrétű, összefoglalja az adott témák eredményeit és
következtetéseket is tartalmaz.
Az oktatási anyag témákra bontva elkészült és munkatársi körben bemutatásra került
heti egyszeri alkalommal egy oktatássorozat keretein belül cégünk székhelyén.
Az oktatási napokon részt vettek a vevőszolgálaton, beszerzési részlegen és
gyártásban dolgozó, valamint az értékesítésben résztvevő kollégák.
Az energiatakarékossági lehetőségek és a kalkulátor szoftverek megismerésével
lehetőség nyílt arra, hogy ajánlatadáskor mellékelve elkészítsem a megvalósítandó
projektre vonatkozó vizsgálatokat, kiszámoljam a várható üzemeltetési és karbantartási
költségeket, használati értéket, értékállóságot, így már az építési munkák
előkészítésekor jelentősen megváltoztathatják a beruházói szemléletet.
Ami a bemutatott világítás vezérlő és épületfelügyeleti rendszerek összehasonlítását
illeti, beható vizsgálata után arra a következtetésre jutottam, hogy amennyiben a
rendszer bekerülési költségét és a hatékonyságát figyelembe vesszük, akkor azt
tapasztaltam, hogy egy adott létesítménynél csupán a világításvezérlésére leszűkítve
leginkább a digitális jelet használó DALI elven működő rendszerek hatékonyabbak.
(ahogy a 35. ábra is mutatja). Amennyiben felügyelni és vezérelni akarjuk az épület
teljes fűtés-hűtését, világítását és biztonsági rendszerét akkor egy EIB, LON vagy
hasonló épületfelügyeleti rendszer telepítése ajánlott, valamint amennyiben
dinamikusan változó világításra van szükségünk a DMX rendszer ajánlható. Az analóg
jelátvitelt használó rendszerek (1-10V, DSI) egyre inkább a digitális technika
árnyékába, hátterébe szorulnak.
35. ábra. Rendszerek hatékonysági összehasonlítáa
Összefoglalás GDF
84
Lis László 2010.07.23.
Megvalósult gyakorlati példán bemutatva lehetőségem volt az elméletben kiszámolt
energia hatékonysági vizsgálatot a gyakorlatban mért tényleges energiafogyasztással
összehasonlítani. A 3. fejezet szerint az Energy Saving Calculator 1.2.1. segítségével
megvizsgáltam, hogy a tervezett beruházással mekkora mértékű lesz az energia-
megtakarítás. A projekt előkészítésekor a pályázati anyag tervdokumentációjához
mellékelve lettek az erre vonatkozó számítások23. A beruházó kérésére a rekonstrukció
végrehajtását követően 1 éves időszakra vetítve mérésre került az energiafelhasználás
az adott területen. A mérések eredményei azt mutatták, hogy az előzetesen végzett
kalkulációnak megfelelően alakult a fogyasztás mértéke. A megvalósult világítás
rendszerrel az előző elavult világításhoz képest 50%-os megtakarítást sikerült elérni.
Érdemes megemlíteni, hogy a létesült új világítás élettani hatásait vizsgálva
kijelenthetem, hogy az ott dolgozók elmondása szerint kellemesebb, jobb minőségű lett
a kialakított világítás, javult a látási díszkomfort, ezáltal az ott dolgozók közérzete. A
koránt sem állandó ablakokon bevilágító természetes fény helyettesítésére,
kiegészítésére szolgáló automatikusan működő világítási rendszer tökéletesen
kiegészíti szinte észrevétlenül a munkavégzéshez szükséges fényt az előírt
megvilágítási szabványok betartása mellett. Mivel a DIGIDIM rendszer hatékonysága a
mérések során beigazolódott a beruházó (Salgglas Üvegipari Zrt.) úgy döntött, hogy a
telephelyén lévő egyéb létesítményében is lecseréli a meglévő világítást. Az új
beruházás tervei elkészültek, a megvalósítás 2010. második felére realizálható.
A világítástervező alkalmazások összehasonlítása során teszteltem a gyártók által
kifejlesztett és gyártó-független fénytechnikai tervezésre és látványtervezésre alkalmas
ingyenesen hozzáférhető szoftvereit. A kutatás teszteltem az adott program
hatékonyságát, kezelhetőségét és funkcióit. Célom az volt, hogy megtaláljam azt az
ideális szoftvert, ami egyúttal alkalmas világítási paraméterek kiszámításához,
energiahatékonyság számítására, valamint 3D-s vizuális látványtervezésre is képes.
A szoftverek előnyeit és hátrányait kielemezve az 4. számú mellékletben található
táblázatban összefoglaltam az alkalmazások előnyeit-hátrányait, továbbá a
leghatékonyabbnak talált, energiatakarékossági kalkulációra is képes, de hazánkban
kevésbé elterjedt gyártó független Relux szoftver működéséről, kezeléséről részletes
leírást készítettem.
23 Ld: 4. Fejezet
Összefoglalás GDF
85
Lis László 2010.07.23.
A jövő:
Volt szerencsém cégünk szervezésében részt venni 2010 áprilisában a két évenként
Frankfurtban megrendezett világméretű Light+Building világítástechnikai szakkiállításon
ahol tapasztalatokat szerezhettem a legújabb fejlesztésekről, technológiákról. A kiállítás
fő témája egyértelműen a LED volt. A kiállítás megtekintése során egyértelművé vált
számomra az iránymutatás az energiatakarékos megoldások felé. A jövő mesterséges
világításának eszközei az intelligens világításvezérlő rendszerek és a LED
fényforrások.
Irodalomjegyzék GDF
86
Lis László 2010.07.23.
Irodalomjegyzék Könyvek, kéziratok:
[1] Dr. Majoros András: Belső terek világítása, Budapest, Műszaki Könyvkiadó, 1998.
[2] Némethné Vidovszky Ágnes: Világítástechnikai alapok nemcsak laikusoknak,
Világítástechnikai évkönyv 2008-2009.Budapest, 2008.
[3] Dr. Borsányi János: Világítástechnikai mérések, Budapest, Műszaki Könyvkiadó, 1997,
3. kiadás
[4] Dr. Szandtner Károly – Dr. Kovács Károly: Épületinformatika, Budapest, BME, 2002.
[6] Pelyhe János: Világítástechnikai Jegyzet, Színház és Filmművészeti Egyetem, Budapest,
2006.
[7] Robert S. Simpson: Lighting Control – Technology and Applications, Oxford, Focal
Press, 2003.
[8] Várkonyi László: 50 év a kisülő-lámpák világában, Világítástechnikai évkönyv 2008-
2009.Budapest, VTT-MEE, 2008.
[9] Pécsi Tivadar: Fényszabályozás, Világítástechnikai évkönyv 2008-2009.Budapest, VTT-
MEE, 2008.
[10] Dr. Kovács Károly: Az instabus EIB épületüzemeltetési és felügyeleti rendszer,
Budapest, EIB Felhasználói Club, 1998.
[11] Grzegorz Buczny: DALI fényszabályzó rendszer a Világítás Házában,
Világítástechnikai évkönyv 2004-2005.Budapest, VTT-MEE, 2008.
[12] Világítástechnikai társaság: Világítástechnikai kislexikon, Budapest, 2001.
Rendeletek, jogszabályok:
[13] Európai Unió 244/2009/EK rendelet,
Forrás: http://eur-lex.europa.eu/LexUriServ/LexUriServ.do?uri=OJ:L:2009:076:0003:0016:HU:PDF
Letöltés: 2009.11.09.
Internetes publikációk és egyéb forrás:
[14] Arató András: Világítástechnika, Magyar Elektronikus Könyvtár, 2003.
Forrás: http://mek.oszk.hu
Irodalomjegyzék GDF
87
Lis László 2010.07.23.
Letöltés ideje: 2009.06.12.
[15] Nagy János: A VTT történetéből
Forrás: http://www.vilagitas.org/bemutatkozas.html#tortenet
Letöltés ideje: 2010.01.12.
[17] GE24 Lighting: Világítástechnikai meghatározások,
Forrás:http://www.tungsram.hu/tungsram/downloads/kat_lampatest/ge_fixtures_2000_catalogue_x.pd
f
Letöltés ideje: 2009.12.17.
[18] Népszabadság Online: Hajlékony fényforrás szerves anyagból.
Forrás: http://nol.hu/tud-tech/hajlekony_fenyforras_szerves_anyagbol
Letöltés ideje: 2010.03.05.
[19] Lightronic gyártói katalógus,
Forrás: http://www.lightronic.hu/pro_hu.pdf
Letöltés ideje: 2010.01.15.
[20] Csizmarik Tamás: TFG informatikai oktatási segédletek,
Forrás: www.tfg-tokaj.sulinet.hu
Letöltés ideje: 2009.08.30.
[21] Zalotai Péter: Digitális technika, jegyzet,
Forrás: http://www.kobakbt.hu/jegyzet/DigitHW.pdf
Letöltés ideje: 2009.08.30.
[22] Holux Világítástechnika: Fényszabályozás a jövő számára, publikáció,
Forrás: http://www.holux.hu/publikaciok/hirlevel/HOLUXHirekNo24.pdf
Letöltés ideje: 2009.10.24.
[23] Dr. Oláh Ferenc: OLED
Forrás: http://www.autotechnika.hu
Letöltés ideje: 2010.03.08.
24 Ld.: Rövidítésjegyzék.
Irodalomjegyzék GDF
88
Lis László 2010.07.23.
[24] DIALUX Version 4.7 User Manual ENG.,
Forrás: http://www.dial.de
Letöltés ideje: 2009.11.05.
[25] RELUX® Manual ENG.,
Forrás: http://www.relux.biz/
Letöltés ideje: 2009.11.28.
[26] DALI kézikönyv 2009.
Forrás: http://www.holux.hu/fo/DALI_2009.pdf
Letöltés ideje: 2009.08.29.
[27] Compass termékkatalógus 2009,
[28] Osram honlap: http://www.osram.com
[29] Philips Lighting honlap: http://www.lighting.philips.com
[30] GE honlap: http://www.gelighting.com
[31] Világítási program 2003-2004, Osram termékkatalógus,
[32] Zaj Discotechnika: LED-világítás 2007, magyar nyelvű termékkatalógus, 2007.
[33] Forradalom a világításban 2008, Philips termékkatalógus, 2008.
[34] IBV Hungária, magyar nyelvű Ipari lámpatest gyártói katalógus, 2009.
[35] Osram fm@light® 2.0, Help Contents
[36] Helvar: Világításvezérlő rendszerek, információs kiadvány, 2010.
[37] Helvar: A természetes környezetért, Helvar News, 2009.
[38] Arató András: A belsőtéri világítás korszerűsítési lehetőségei,
Forrás: http://www.efficientlighting.net/formerdoc/pubdoc/ELI219.pdf
Letöltés ideje: 2009.12.05.
[39] Wikipédia. www.wikipedia.hu
[40] Radium honlap, http://radium.de
Mellékletek GDF
89
Lis László 2010.05.23.
Mellékletek
1. számú melléklet
Alapfogalmak
A fény tulajdonságai
A következőkben világítástechnikai alapfogalmakkal ismertetek nagyobb részben „Dr.
Majoros András: Belső terek világítása” című könyvéből idézve. A könyv a belsőterek
világítását, mint a belsőtéri vizuális környezetet alakító aktív hatást vizsgálja. A világítás
és látás folyamatát abban a rendszerben elemzi, amelynek összetevői az épített
környezet, az alkalmazott fény, az emberi látás és a látási igény. Külön tárgyalja a
természetes és a mesterséges világítást.
Az emberi élet szoros kapcsolatban van a vizuális vagy látható környezettel, függ
tőle. Az érzéki információink közel 90%-ához látás útján jutunk, tevékenységünk is
többé-kevésbé látáshoz kötött.
Az emberi látás sajátosságainak megértéséhez célszerű ismerni a látás folyamatát,
hogyan lesz a szemet érő sugárzásból tudatosult kép. A látásfolyamat egyik része a
fényérzékelés, a másik az érzékelt fény feldolgozása. A fényérzékelés eszköze a
szem, a tudat alatti feldolgozás az agyban történik. (36. ábra [1] 11. o.)
A szem pupilláján áthaladó sugárzást a szemlencse a szem hátsó falára vetíti.
A pupilla által felfogott fehér fény kb. 70-85%-a jut el a recehártyára. A szem hátsó falán
a fényt fényérzékelő idegvégződések érzékelik, elnyelik a fényenergia egy részét,
elektromos jelekké alakítják és idegpályákon az agyhoz továbbítják.
Az agyban megy végbe az így odaérkező jelek feldolgozása, aminek a végeredménye a
tudatosult kép. A pupilla átmérője 2mm és 8mm átmérőhatárok között változik a szemet
érő fény mennyiségének függvényében. A szemlencse görbülete változó, izomzata az
aktuális távolságra fókuszálja a lencsét, ilyen módon biztosítva, hogy az a nézni kívánt
térrészről tiszta képet képezzen le a retina centrális részén. A szem hátsó falán, a
retinán kétféle fényérzékelő található, a csapok és a pálcikák, amik mozaikszerűen
hálózzák be a retina felületét. A csapok fényérzékenysége kisebb, a pálcikáké nagyobb.
A pálcikák a fény spektrális érzékelése szempontjából egyfélék, a csapok viszont három
csoportban oszthatók. Sötét környezetben a fényérzékenyebb pálcikákkal, világosabb
környezetben csapokkal látunk. A fényérzékelők a felfogott fényt elnyelik és a
Mellékletek GDF
90
Lis László 2010.07.23.
fényenergiát elektromos jelekké alakítják át, melyet az idegpályák továbbítanak az agy
látásközpontjába.
Az idegpálya által közvetített villamos jelekből bonyolult folyamat eredményeként áll
össze a látott tér képe melyben nagy szerepet töltenek be más érzékszerveink, illetve a
vizuális emlékezet is. [1] 9. o.
Lássuk mi is a fény Dr. Majoros András megfogalmazásában:
A fény tulajdonképpen a Λ = 380-780nm hullámhossz tartományba eső
elektromágneses sugárzás látható része, jele φe, mértékegysége: Watt (W).
A fény vákuumban közel 300 000 km/s sebességgel, sugárzásként terjed.
A fény kettős jellegű anyagi jelensége:
- egyrészt az elektromágneses tér hullászerűen terjedő állapotváltozása,
- másrészt fotonoknak, energiával és impulzussal bíró, az anyaggal
kölcsönhatásba lépő részecskéknek az áramlása.
Az egyes hullámhosszaknak színek felelnek meg.
A kisebb hullámhosszaknak megfelelő színeket (ibolya, kék) hideg színeknek, a
nagyobb hullámhosszúakat (narancs, piros) meleg színeknek nevezzük.
Mesterséges világítás céljára ún. fehér fényt használunk, mert a természetes fény,
amely mellett a látásunk kialakult ugyancsak fehér fény.
A fehér fény jellemzője, hogy a látható tartomány minden hullámhosszán tartalmaz
sugárzást és az egyes hullámhosszakon a sugárzás intenzitása korlátozott mértékben
eltérő. A fehér fény ily módon különböző lehet, a különböző fehér fények
színösszetételükben eltérőek, azaz eltérő minőségűek.
36. ábra. A szem felépítése
Mellékletek GDF
91
Lis László 2010.07.23.
Ha egy fehérfénynyalábot egy prizmával szétbontunk, láthatjuk a különböző
hullámhosszú színeket. (37. ábra [7])
Az egyszínű fényt monokromatikusnak nevezik. E meghatározással néha egyetlen,
azonos hullámhosszúságot jelölnek, ami azonban megvalósíthatatlan. [1] 9. o.
Normális látású (nem színtévesztő emberekben a látható sugárzás a fényérzettel
együtt és attól elválaszthatatlanul színérzetet is létrehoz.
Ezt három jellemzővel lehet leírni:
- a színezet, a szín jellegére utal (kék, piros…),
- a színdússág, a szín erősségére utal,
- a világosság, a szemünkbe jutó fény mennyiségére utal.
Egy szín származhat monokromatikus fényből, ha egy adott fénysugarat észlelünk,
vagy több fény keverékéből, ha több különböző hullámhosszúságú fénysugár
összességét érzékeljük. A szemünk ugyanúgy sárgának érzékeli a sárga színnek
megfelelő hullámhosszú fényt, mint a vörös és a zöld színeknek megfelelő
hullámhosszú fények keverékét stb. (38. ábra [39])
Vannak színek, amelyeknek nincs monokromatikus megfelelője, csak színkeveréssel
állíthatók elő, például a bíbor. Azt a színt, amely a teljes spektrumon azonos
intenzitású, fehérnek nevezzük. Mivel a legtöbb élőlény, így az emberek látása is a Nap
spektrumához igazodott, az érzékelés szempontjából, a Napból érkező fényt is fehérnek
nevezhetjük, noha ez csak a látható tartományban egyenletes. A fekete színt nem fény
váltja ki, hanem a fény teljes hiánya. [1] 9. o.
37. ábra. Fehér fény szétbontása prizma segítségével
Mellékletek GDF
92
Lis László 2010.07.23.
A fehér fényt a fekete test sugárzásával való összehasonlítás segítségével pontosan
kitűnik, hogy a fekete test alacsony sugárzásában a vörös, magas hőmérsékleten a kék
tartomány dominál. Adott fény Kelvinben kifejezett színhőmérséklete a fekete test azon
hőmérséklete, amelyen az adott fénynek megfelelő színösszetételben sugároz, jele T,
egysége Kelvin (K). [1] 9. o.
A fehér fény minősége különböző lehet abban a tekintetben is, hogy az általa
megvilágított felületek színe mennyire tér el a felület természetes fény mellett
érzékelhető színeitől. Ebből a szempontból a fehér fény minősége a színvisszaadással
jellemezhető. Adott fehér fény színvisszaadása annál jobb, minél közelebb áll az általa
megvilágított felületek színe a természetes fény mellett érzékelthez. [1] 11. o.
A színvisszaadás mértéke a színvisszaadási index-el adható meg, ennek jele CRI'
(Color Rendering Index) vagy Ra egysége (tökéletes színvisszaadás esetén) Ra=100.
Ennek a nehezen számszerűsíthető értéknek mérési módszerét a Nemzetközi
Világítástechnikai Bizottság (CIE) szabványosította. Habár ez egy elfogadott, objektív
index, nem minden fényforrás és beállítás esetén korrelál az színvisszaadás érzettel.
Ezért ezt az adatot inkább csak tájékoztató jellegűnek tekintik.
A CRI számításának módszere a kérdéses és egy tökéletesnek tekintett fényforrás
összehasonlításán alapul. A tökéletes fényforrás egy a vizsgált fényforrással
megegyező színhőmérsékletű feketetest-sugárzó, illetve 5000K-nél magasabb
színhőmérsékletű fényforrásoknál szimulált napfény. Mindkét fényforrással
megvilágítanak 8 (speciális fényforrásoknál 14) szabványos színmintát.
Ha monokromatikus fénysugarakat összekeverünk, az eredmény egy kevert színű
fénynyaláb lesz, amelyben az emberi érzékelés számára az egyes komponensek nem
választhatók szét. Az ilyen fajta színkeverést összeadó színkeverésnek nevezik.
(39. ábra [39])
38. ábra. A látható fény színspektruma
Mellékletek GDF
93
Lis László 2010.07.23.
Rendszeresen találkozunk vele televízió-nézéskor, vagy bármiféle színes kijelzős
elektronikai készülékek használatakor. Az összeadó színkeverés alapszínei a vörös,
a zöld és a kék, ezeket különböző arányban keverve minden színt megkaphatunk.
Felületen való visszaverődéskor, szóródáskor a felület a fénynyaláb bizonyos
hullámhosszúságú összetevőit elnyelheti, kivonhatja, ezért látjuk a fehér fénnyel
megvilágított tárgyakat színesnek. Azt a fajta színkeverést, amikor nem színek
összeadásával, hanem színösszetevők kivonásával kapunk új színt, kivonó
színkeverésnek nevezzük. (40. ábra [39])
Legkézenfekvőbb példája a festészet, amikor különböző színű festékek keverésével
érjük el a kívánt színhatást, de a színes fényképezés, nyomtatás is ezen az elven
alapul. Ilyenkor a színes felület színének azt látjuk, ami a megvilágító fehér fény
spektrumából megmarad, a többi elnyelődik. A kivonó színkeverés ideális alapszínei
a magenta, a sárga és a cián, de a színes nyomtatás fekete festéket is használ, a
festészet pedig még többféle színt. [1] 11. o.
39. ábra. Additív színkeverés
40. ábra. Szubtraktív színkeverés
Mellékletek GDF
94
Lis László 2010.07.23.
A következőkben, a világítástechnikában gyakran használatos a fény tulajdonságaira
használt fogalmakkal ismerkedünk meg.
A fény tulajdonságait, mint elektromágneses hullám makroszkopikus tulajdonságait a
radiometria illetve a fotometria segítségével írhatjuk le.
A fényáram a sugárzott vizuális teljesítmény vagy máshogy megfogalmazva a látható
sugárzás fényérzetként felfogható része. Jele: Ф, mértékegysége: lumen (lm). A
sugárforrás vagy fényforrás egyik legfontosabb jellemzője, ami alapján fényforrást
tudunk választani. (Azért, hogy mértékegységét ne kelljen vizuális wattnak nevezni lett
a neve lumen). [2] 4. o.
A látótér határoló felületei a rájuk eső, általuk felfogott fényáramot verik vissza,
illetve eresztik át és ez juthat a szembe kialakítva a látótér képét. Minél nagyobb az a
fényáram, amely a felületeket besugározza, annál több a visszavert és az áteresztett
fényáram, a látótér képe annál világosabb lesz. A felületeket érő fényáram nagysága, a
felületek besugárzása a megvilágítás fogalmával adható meg.
A megvilágítás a felületre eső fényáram sűrűsége, a jele: E; az egysége: lux.
A felület fényvisszaverődése során minden esetben, fényáteresztésnél pedig
esetenként változik meg a fény iránya. A fényirány-változás a fényerősség segítségével
jellemezhető.
A fényerősség a térszög-egységben kisugárzott fényáram, a jele: I; az egysége:
candela (cd).
A fény irányváltozása a felületeken a gyakorlatban sokféle módon történhet.
Jellegzetesnek tekinthető a tükör, a fényes felületek és a matt felületek
fényvisszaverése, illetve az átlátszó síküveg, homok-fúvott üveg és a tejüveg
fényáteresztése.
A felületelemeket ugyanis két információ alapján értékeljük, az egyik, hogy milyen
nagyságúnak látszanak, mekkora a nézési irányra merőleges felületék, és ez a virtuális
felületről mekkora fényerősséggel sugároz fényáramot a nézési irányba, vagyis egy
speciális fénysűrűséget érzékelünk.
Az, hogy egy felület milyen mértékben világos, a fénysűrűség fogalmával irható le.
A fénysűrűség a felület adott irányú fajlagos fényerőssége, a jele: L; az egysége:
cd/m2. [1] 13. o.
Mellékletek GDF
95
Lis László 2010.07.23.
A felületek jellemzői:
Egy felület azáltal válik láthatóvá, hogy fény esik rá, és azt visszaveri, vagy átereszti,
abba az irányba ahonnan nézik. A tér felületei azért láthatóak, mert reflektálják és/ vagy
áteresztik a fényt.
A fényáteresztő felületeket a reflexiós és a transzmissziós tulajdonságaik egyaránt
jellemzik és esetenként az egyik vagy másik jellemzője.
Egy felület:
- megváltoztatja a visszavert, illetve az áteresztett fény mennyiségét,
- megváltoztatja a fény minőségét, amennyiben színes felület,
- általában megváltoztatja a belső fény irányát.
A reflexiós tényező a felület fényvisszaverő képességét, a transzmissziós tényező a
felület fényáteresztő képességét jellemzi, értékeit szokásos százalékban is megadni.
Az előbbi anyagjellemzők hullámhosszfüggőek, így a felületek fényvisszaverése p(λ),
a fényáteresztése τ(λ), abszorpciója α(λ) függvénnyel jellemezhető.
Amikor ezeket egyetlen értékkel adják meg, az minden esetben az eloszlás átlaga,
aminek egyetlen számmal jellemzett reflexiós és transzmissziós tényezője csak adott
spektrális eloszlású megvilágító fényáram esetén korrekt. [1] 16. o.
A felületek két nagy csoportban sorolhatók:
Az egyik a „nem színes felületek csoportja”, amelyekre jellemző, hogy minden
hullámhosszon közel azonos mértékben verik vissza és eresztik át a fényt. Az ilyen
felületeket „fehér” fénnyel megvilágítva vagy átvilágítva fehérnek, feketének vagy
különböző mértékben szürkének látszanak. A másik a „színes felületek” csoportja,
amelyekre jellemző, hogy fényvisszaverésük és fényáteresztésük a különböző színű
fényekre vonatkozóan nagymértékben eltérő.
A felületek színével kapcsolatban fontos annak ismerete, hogy az nem olyan
sajátossága a felületnek, amely mindentől függetlenül létezik, hanem a felület és azt
megvilágító fény minőségétől egyaránt függő sajátosság. Az, hogy egy felület milyen
színűnek látszik attól is függ, hogy milyen a megvilágító fény színösszetétele, azaz
minősége. A felületeknek tehát nincs adott színük, hanem csak adott reflexiójuk, illetve
transzmissziójuk. A fénynek van színe, amelyet a felület vagy az anyag visszaver vagy
átereszt. [1] 9. o.
Mellékletek GDF
96
Lis László 2010.07.23.
Például:
A fű zöld, mert a természetes fény minden színt, így a zöldet is tartalmaz és nagyobb
részt ez a fény verődik vissza a fű felületéről, a többi színt nagyrészt elnyelődik.
Ugyanez a fű piros színnel megvilágítva fekete, mert a piros fényt a zöld fű lényegében
teljesen elnyeli.
Adott spektrális összetételű fény, a színes látást biztosító kék, zöld és piros csapok
által az x, y és z érzékenysége alapján a CIE színdiagram segítségével értékelhető.
(41. ábra [39])
A színdiagram néhány további sajátossága:
- a színdiagramot az elemi színek vonala keretezi 380-780nm hullámhossz
tartományban,
- a színdiagramon a fehér fény a diagram középső részén található.
A színdiagramban berajzolt fekete test fényének görbéje jól mutatja a
színhőmérséklet és a fehér szín jellegének kapcsolatát.
41. ábra. CIE színdiagram
Mellékletek GDF
97
Lis László 2010.07.23.
A megfelelő látáshoz, az adott feladatnak megfelelő mértékben érzékelni kell a
részleteket. Az, hogy a környezet adott részéről pontos képet érzékelünk, azt jelenti,
hogy a szükséges mértékben meg tudjuk különböztetni a részletek kiterjedését,
fénysűrűségét és színét, továbbá érzékeljük a térbeliségét. A pontos és gyors látás
igényének a megvilágítás, a színvisszaadás, az árnyékhatás gyakorlati
követelményeként nyernek megfogalmazást.
A megvilágítás-igényt minden esetben a helyiség azon részére nyer
megfogalmazást, amelyhez a látási feladat kötődik. Ez az úgynevezett vonatkozási
felület, vonatkoztatási sík. Minthogy a legtöbb esetben a látás valamilyen munkához
kötődik, szokásos elnevezés a munkasík is.
A munkasík általános esetben, eltérő igény hiányában, munkahelyeken a padló fölötti
0,85 m magasságban lévő vízszintes sík vagy igény szerint mérhető felület.
A pontos látás azt jelenti, hogy a látótér színeit is pontosan látjuk. A tárgyak, anyagok
színeit akkor tekintjük helyesnek, ha azok megegyeznek a természetes fény mellett
érzékelhető színekkel. Ezt az igényt jelenti a jó színvisszaadás igénye.
A pontos látás az előzőeken túlmenően azt is jelenti, hogy térbelinek látjuk a tárgyat,
amely háromdimenziós térben kiterjedt. A térlátást az árnyékhatás segíti.
A testek árnyékos megjelenése, annak eredménye, hogy különböző irányokból eltérő
a test megvilágítása, emiatt az egyébként azonos színű felületek eltérő fénysűrűségűek
lesznek.
A látási diszkomfort korlátozását a káprázásra, a fényszínre, a fénysűrűség-
arányokra vonatkozó gyakorlati elvárások fogalmazzák meg.
A káprázás olyan látási állapot, amikor a látás kényelmetlen és a vizuális feldolgozás
teljesítménye csökken. A káprázást minden esetben az aktuális látótérben látszó
viszonylag nagy fénysűrűség okozza.
A káprázás fajtái:
- rontó káprázás,
- zavaró káprázás,
- közvetlen vagy közvetett káprázás,
- fátyolreflexió.
A világítással szemben támasztott pszichológiai igény, a megfelelő fényszín, amely
leegyszerűsítve abban áll, hogy a kevésbé világos környezetet akkor érezzük
Mellékletek GDF
98
Lis László 2010.07.23.
kellemesnek, ha az meleg színekben gazdag fény világításának eredménye, és a
nagyon világos környezetben szeretjük, ha azt hideg fény hozza létre. Ha a
megvilágítás és színhőmérséklet értékpár mellett a világítás kellemes, akkor azt
mondjuk, hogy a világítás színérzete megfelelő.
A látótér egyes részeinek (tárgy, környezet és háttér) fénysűrűség-arányai
befolyásolják a látóteljesítményt, a látás komfortját, esetleg mindkettőt. Vizsgálatok
tanulsága szerint a legjobb látási feltételeket olyan vizuális környezet biztosítja,
amelyben a fénysűrűség egyforma, a környezet és háttér fénysűrűsége megegyezik a
tárgy átlagos fénysűrűségével. Kedvezőtlen fénysűrűség-arányokat eredményezhet
vonatkoztatási síkon a vetett árnyék. [1] 27-29. o.
Dr. Borsányi János által összefoglalva a megfelelő világításhoz a következő feltéteknek
kell teljesülnie:
- kellő megvilágítás,
- megfelelő árnyékhatás,
- káprázatmentesség,
- térbeli és időbeli egyenletesség,
- megfelelő színhatás,
- üzembiztonság,
- egészségügyi ártalmatlanság,
- gazdaságosság,
- kedvező esztétikai megjelenés.
„Minden világítási berendezésnek a jó világítást jellemző minden egyes tényezőnek
meg kell felelnie és az eltérés csupán az lehet, hogy azok eltérő volta miatt melyik
tényező kap hangsúlyosabb szerepet.” [3] 12. o.
Mellékletek GDF
99
Lis László 2010.05.23.
Fényforrások
A belsőterek világítása történhet természetes fény alkalmazásával, természetes
világítással, mesterséges fényforrások fényének segítségével, mesterséges világítással
és a kétféle világítás együttes alkalmazásával.
A természetes és mesterséges világítás és alkalmazási gyakorlata szinte minden
tekintetben eltérő sajátosságokkal rendelkezik.
Az alkalmazható fény tekintetében:
- természetes fény mennyisége igen széles határok között folyamatosan
változik, naponként és az évek során, az alsó határ az éjszakai állapotra
vonatkozó nulla érték,
- a mesterséges világítás fénye gyártott fényforrás terméke és első
közelítésben állandónak tekinthető.
A felhasználható fény minőségét nézve:
- a természetes fény minősége igen széles határok között folyamatosan
változik, és közben minősége kiváló,
- a mesterséges fényforrások fénye gyakorlatilag állandó minőségű,
fényforrásonként eltérő minőséggel.
Az energia felhasználást illetve tervezést tekintetében:
- a természetes világítás megújuló energiát hasznosít és tervezése az
épülettervezés része,
- a mesterséges világítás villamos energia felhasználásával üzemel, világítás-
technikus tervezi és illeszti az épülethez. [1] 31. o.
Mellékletek GDF
100
Lis László 2010.07.23.
A természetes fényforrás
A természetes világítás primer fényforrása a Nap. Ennek fénye juthat közvetlenül az
égbolton szóródva, természetes vagy mesterséges környezetben reflektálódva.
A természetes világítás alapja a napsugárzás, amely a Nap-Föld távolságtól függő
évi változással éri el a föld légkörét. E közel párhuzamos sugárzás fajlagos
teljesítményének átlagértéke 1370W/m2, színhőmérséklete 5760K.
A direkt napsugárzás a légkörön keresztül juthat a föld felszínére, de csak akkor, ha ezt
felhőzet nem akadályozza. A légkörön áthaladó napsugárzás egy részét a légkör
elnyeli.
A közvetlen napfényt
- az állandóan változó irányával (nappályagörbék),
- a napsütés valószínűségével,
- az általa takaratlan vízszintes síkon létrehozott megvilágítással (0-50000 lux,
napmagasság és égboltállapot függő),
- fénysűrűsége: 2000000 cd/m² is lehet,
- színhőmérsékletével és fényhasznosításával jellemzik
(2500 K-5800 K és kb.100 lm/W).
Az égbolt, mint lámpatest, természetes világítás szempontjából hasonlít egy olyan
többé-kevésbé áteresztő félgömbfelülethez, amelyet a Nap párhuzamos sugarai
átvilágítanak. A napsugárzás a légkörön áthaladva szóródik és módosul a spektrális
összetétele.
Az égboltot, mint lámpatestet
- a fénysűrűség eloszlásával vagy az általam takaratlan vízszintes síkon
létrehozott megvilágítással,
- a hasznosíthatóság időtartamával (hazánkban 1600-2000 óra/év),
- színhőmérsékletével és fényhasznosításával (4500-50000 K, 115-130 lm/W),
- valamint egzakt módon a fénysűrűség eloszlásával jellemezhető. [1] 32. o.
Mellékletek GDF
101
Lis László 2010.07.23.
Mesterséges fényforrások
A fényáram előállításának eszközei a fényforrások. Fényforrás az a technikai
berendezés, amely valamilyen, a jelenlegi gyakorlatban többnyire villamos energia
felhasználásával fényt állít elő.
A fénykeltésnek két gyakorlati lehetősége van:
- az egyik a hőmérsékleti sugárzáson,
- a másik a lumineszkáláson alapuló fénygerjesztés.
A hőmérsékleti sugárzáson alapuló fényforrásokban a fényt hevített izzószál állítja
elő. Az így előállított fény színképe folytonos (minden hullámhosszon tartalmaz
sugárzást) és monoton, a fény előállítás jelentős hőfejlődés mellett történik.
Hőmérsékleti sugárzáson alapuló fényforrások a gyakorlatban
- az izzólámpák,
- a halogénlámpák,
- a törpefeszültségű halogénlámpák.
A lumineszkáláson alapuló fényforrásoknál a fénykeltés az atom gerjesztett
állapotának az eredménye. A fényt a villamos ív gerjeszti az úgynevezett kisülő-csőben,
illetve esetenként a lámpabura belső felületén lévő lumineszkáló anyag segítségével.
Lumineszkáláson alapuló fényforrások a gyakorlatban:
- a fénycsövek,
- a kompakt fénycsövek,
- a higanylámpák,
- a kevertfényű lámpák,
- a fém-halogén lámpák,
- a nátriumlámpák.
Mellékletek GDF
102
Lis László 2010.07.23.
A fényforrásokat felhasználhatóság szempontjából a következők jellemzik:
- felépítése és működése.
Műszaki adatai:
- névleges feszültség, amelyre fényforrást csatlakoztatni lehet,
- névleges teljesítmény, amelyet maga a fényforrás működése során a
hálózatból felvesz,
- fejtípus (csatlakoztatás megoldásmódja),
- méretek (lényeges geometriai méretek).
Fényének minősége:
- spektrális eloszlás,
- színhőmérséklet (T),
- színvisszaadás (Ra).
Gazdaságossági mutatói:
- fényhasznosítás (lm/W),
- átlagos élettartam: azon időtartam, amely alatt a fényforrás nagyobb
csoportjának 50%-a üzemképtelenné válik,
- viszonylagos bekerülési és üzemeltetési költség.
Üzemelési tulajdonságai:
- felfutási idő: azon időtartam, amely alatt a fényforrás a bekapcsolást követően
eléri a gyakorlatilag állandósult fényáramát,
- újragyújtási idő: azon időtartam, amely alatt a kikapcsolt, majd azonnal
visszakapcsolt fényforrás eléri a gyakorlatilag állandósult fényáramát. [1]
86.o.
A következőkben, a gyakorlatban legelterjedtebb fényforrásokat ismerhetjük meg a
teljesség igénye nélkül.
Mellékletek GDF
103
Lis László 2010.07.23.
Izzólámpák
Az izzólámpában villamos áram által melegített spirális wolframszál szolgáltatja a
fényt. A kb. 2800Cº-on izzó wolframszál nemesgázzal töltött üvegburában található
Legelterjedtebb típus a klasszikus normál izzó forma (42. ábra [40]).
A villamos csatlakozást az üvegbura egyik vagy mindkét végén speciális fej teszi
lehetővé. Az izzólámpa a felvett teljesítményének csak kb.10%-t alakítja át látható
tartományú sugárzássá. A felépítése részben az üvegbura alakjától, részben a
csatlakozó foglalattól függően sokféle lehet (43. ábra [40]).
Az izzólámpánál fizikai kényszerkapcsolat révén közvetlen összefüggés van a leadott
fénymennyiség és az élettartam között. Ha nagyobb teljesítményt adunk az izzószálba,
akkor a fényforrás több fényt ad le. Ezzel egyidejűleg azonban a fényforrás élettartama
jelentősen csökken, hiszen az izzószál anyaga, annak nagyobb hőmérséklete
következtében gyorsabban párolog el és az izzószál „átéghet”. [1] 87.o.
Az izzólámpák egy egyszerű fényerőszabályzóval könnyedén szabályozhatók.
Sokféle speciális alakú izzólámpát gyártanak különleges világítási feladatok és
követelmények kielégítésére (Például: dekorációs izzók, jelzőizzók, hűtőgép-izzó,
sütőizzó, színes izzók stb.).
42. ábra. Normál izzó forma
Mellékletek GDF
104
Lis László 2010.07.23.
Műszaki jellemzői:
- a belsőterek világítására leggyakrabban használt izzólámpák névleges
feszültsége 230V, ritkábban, biztonsági okokból használnak 6,12,24 V-os
törpefeszültségű lámpákat is,
- az általános világítási lámpák névleges teljesítménye 25-2000 W,
- a villamos csatlakoztatásra szolgáló fej leggyakrabban Edison-menetes, jele: E,
különböző méreteinek általános jelölése E14, E27 és E40,
- fényhasznosítása rendkívül kedvezőtlen 6-20 lm/W tartomány között van,
- élettartamuk általában1000 üzemóra,
- bekerülési költségük egyszerű felépítésük miatt viszonylag kicsi viszont a rossz
fényhasznosítás és a rövid élettartam miatt az üzemeltetési költsége viszonylag
nagy,
- színhőmérséklete alacsony, 2500-3000 K, így a fényszíne meleg,
- színvisszaadása kitűnő, színvisszaadási fokozata: 100 Ra,
- égési helyzete tetszőleges. [31]
43. ábra. Speciális izzók
Mellékletek GDF
105
Lis László 2010.07.23.
Reflektorlámpák
A reflektorlámpák felépítése és működése lényegében megegyezik a normál
izzólámpákéval, eltérés csupán abban van, hogy az üvegbura belső, csatlakozófej felé
eső része tükrösített és paraboloid formájú. Ennek köszönhetően a lámpa adott
sugárzási szögben világít (44. ábra [40]).
Készülnek normálüveg burával és keményüveg burával (PAR) (45. ábra [40]).
Általában nem a fényáramukat adják meg, hanem a fényerősséget a sugárzás
tengelyében és az úgynevezett sugárzási szöget.
A sugárzási szög annak a kúpnak a szöge, amelyben a fényerősség nagyobb, mint a
lámpa tengelyében kibocsátott maximális érték fele. [1] 88. o.
44. ábra. Tükrösített izzók
45. ábra. PAR izzók
Mellékletek GDF
106
Lis László 2010.07.23.
Kisfeszültségű halogén izzólámpák
Felépítése szerint a fényforrást többféle formájú verzióban gyártják az alkalmazási
területtől függően. Legelterjedtebb a vonalszerű (ceruza-halogén), a bura kvarcüveg
cső, amelyben jódadalék van (46. ábra [40]).
A villamos csatlakozók a cső két végén vannak. Működését tekintve a halogénlámpa
volfrámszálas izzólámpa, amelynek terébe a gyártás során halogénelemeket illetve
vegyületeket adagoltak. A halogén jelenlétének célja az úgynevezett volfrám-halogén
körfolyamat létrehozása, amelynek eredményeképpen az izzószál párolgása és
leépülésének mértéke lecsökken, így lehetővé válik a nagyobb hőmérsékletre történő
izzítás és az ebből következő nagyobb fényáram.
Háztartásokban leggyakrabban a tükrös típussal találkozunk, GU10-es fejjel, illetve
különböző méretű PAR lámpákkal (E14 vagy E27 fejjel), valamint még számtalan egyéb
kialakításban (47. ábra [40]). [1] 89. o.
Műszaki jellemzői:
- névleges feszültség: 220-230 V,
- névleges teljesítmény: 35-2000 W,
- előállítható fényáram: 1300-44000 lm,
- fényhasznosításuk szintén kedvezőtlen 13-220 lm/W,
- élettartamuk 2000-3000 üzemóra,
- bekerülési költsége alacsony,
- üzemeltetési költsége eléggé magas,
- színösszetételben, színhőmérséklet és színvisszaadás tekintetében megegyezik
az izzólámpával.
Napjainkban a gyártás során UV-szűrő technológiát alkalmazva az UV-elnyelő
adalékanyagokkal dúsított kvarcüvegből készülő lámpabura nem engedi át az izzószál
által kibocsájtott káros UV sugárzást. Mindenekelőtt a káros UV-V és UV-B sugárzást
szűri ki illetve a kisenergiájú (kevésbé káros) UV-A sugárzást pedig a felére csökkenti.
(UV védelmi előírások, színfakulás csökkentése). [31]
Mellékletek GDF
107
Lis László 2010.07.23.
Törpefeszültségű halogén izzólámpák
A kismérető halogén fényforrás általában egybe van építve a fényeloszlást szolgáló
tükrös lámpával (48. ábra [40]), ilyen módon kompakt egységként kerül további
beépítésre, illetve a tükör nélküli, kicsi méretű típusok is elterjedtek (49. ábra [40]).
A kisebb, 20-50 W teljesítményű halogénlámpák néhány kivételtől eltekintve nem
alkalmasak közvetlenül a hálózati feszültségről történő működésre.
A lámpáknak az üzemeltetéséhez törpefeszültség, általában 12 V szükséges,
amelyet vasmagos vagy elektronikus transzformátorral állítanak elő.
A halogénlámpák tükre a legtöbb esetben ún. „hidegtükör”. A tükör üvegére felvitt
optikai rétegek olyan tulajdonságúak, hogy a látható fényt a szabályos, tükröző
visszaverés törvényei szerint visszaverik, de a nagyobb hullámhosszú hősugarakat
46. ábra. Ceruza-halogén izzó
47. ábra. Speciális kialakítású halogén izzók
Mellékletek GDF
108
Lis László 2010.07.23.
hátrafelé, a lámpatest belseje felé áteresztik. Ennek eredménye az, hogy a nagy
intenzitású fénynyaláb tengelyében nem jelentkezik túlzott hőhatás. [14] 15. o.
Műszaki jellemzők:
- névleges feszültség: 6,12,24 V,
- teljesítmény: 10,12,20,35,50,75,100 W,
- élettartam: 2000-5000 h,
- fényáram tartomány: 160-2000 lm,
- fényhasznosítás: 6-20 lm/W,
- bekerülési költsége részben a törpefeszültséget előállító transzformátor,
részbe a bonyolult felépítés miatt viszonylag magas,
- színhőmérséklete alacsony: 2800-3000 K, színvisszaadása kitűnő.
48. ábra. „Tükrös” halogén izzó
49. ábra. „Csepp” alakú halogén izzó
Mellékletek GDF
109
Lis László 2010.07.23.
Fénycsövek
A fénycsövek esetében a fénykeltés a fénycső falán lévő fényporokkal történik, amely
a cső gázkisülésének UV sugárzását alakítja át látható sugárzássá.
A fénycső, mint fényforrás csak segédberendezésekkel (előtét, gyújtó, elektronikus
előtét) képes üzemelni. Ezek teszik lehetővé a gázkisülés megindítását, a gyújtást,
továbbá a stabil gázkisülést.
Ahhoz, hogy a kisülés létrejöjjön, egy nagyobb, néhány 100V-os feszültséglökést kell
az elektródok közé kapcsolni. Ha a kisülés megindult, a lámpa áramát korlátozni kell.
Áramkorlátozás nélkül ugyanis a kisülő-csőben folyó áram a kisülés negatív feszültség-
áram karakterisztikája miatt minden határon túl egyre nőne, és ez áramnövekedés csak
a fénycső tönkremenetelével érne véget. Ezeket a bonyolult fizikai folyamatokat
viszonylag egyszerű eszközökkel tudjuk szabályozni: a fénycső működéséhez általában
előtét és gyújtó szükséges.
A fénycsőgyújtó egy olyan, nemesgázzal töltött parázsfény-lámpa (glimmlámpa),
amelynek egyik elektródja egy U alakban meghajlított ikerfém-szalag (bimetál).
A parázsfény-kisülés hőjének hatására az ikerfém elektród megváltoztatja alakját,
hozzáér az ellenelektródhoz és így zárja a fénycső katódfűtésének áramkörét.
Az áramkörben folyó áram felmelegíti a fénycső elektródjait. Mivel a gyújtóban az
elektródok zárlata miatt ekkorra már megszűnt a parázsfény-kisülés, az ikerfém hűlni
kezd és rövid idő elteltével megszakítja az áramkört. Az áramkör megszakítása az
előtét önindukciója révén feszültséglökést hoz létre, ami begyújtja a fénycsövet, így az
áram ettől kezdve a fénycső elektródjai között folyik (50. ábra [7]). A fénycsőben
kialakuló áramot az előtét vasmagos tekercsének impedanciája korlátozza.
A viszonylag egyszerű és olcsó működtető szerelvényekkel együtt járó
kompromisszumok miatt a hagyományos fénycsöves világítás sokakban ellenérzést vált
ki. A parázsfény-kisüléses elven működő fénycsőgyújtók csak több-kevesebb
próbálkozás után tudják a lámpát begyújtani, ami bekapcsoláskor felvillanásokkal jár és
működés közben a rendeltetésszerűen működő fénycső fénye vibrál, ezt a jelenséget az
50 Hz-es hálózati feszültség okozza.
A megoldást az utóbbi időben egyre inkább terjedő elektronikus előtétek használata
jelenti. Az ilyen előtétek a csövet azonnal és kíméletes módon gyújtják be, ami a
fénycsövek élettartamának megnövekedésével is jár. A lámpa a hálózati 50 Hz-es
frekvencia helyett néhányszor 10 kHz frekvencián működik, gyakorlatilag teljesen
villogásmentesen. Ilyen frekvencián a fénycső energetikai hatásfoka is javul, azonos
Mellékletek GDF
110
Lis László 2010.07.23.
teljesítmény mellett 5-10%-kal nagyobb fényáramot ad le, illetve azonos fényáram
esetén ennyivel kevesebb teljesítmény szükséges a lámpa működtetéséhez.
Az elektronikus előtétek saját vesztesége is csak tört része az induktív előtétekének,
ezért az elektronikus előtétek többletköltsége az energia megtakarításból előbb-utóbb
megtérül. Elektronikus előtétek segítségével a fénycsövek fényáram szabályzása is
megoldható. [1] 92. o.
Műszaki jellemzők:
- égési feszültség 57-110 V, amely azt jelenti, hogy megfelelő előtéttel erről a
feszültségről működtethető,
- névleges teljesítmény fénycső esetén a gázkisülés névleges teljesítményét
jelenti, a hálózatról a fénycső-előtét nagyobb teljesítményt vesz fel. Az előtét
fajtától függően hálózatból felvett teljesítmény normál vasmagos előtét esetén
kb.20%-kal, kis veszteségű vasmagos előtét esetén kb.10%-kal, elektronikus
előtét esetén 5%-kal nagyobb, mint a fénycső névleges teljesítménye,
50. ábra. A fénycső felépítése
51. ábra. Fénypor-rétegek
Mellékletek GDF
111
Lis László 2010.07.23.
A hagyományos fénycsövek ún. halofoszfát fényporokkal készülnek (51. ábra [7]).
Az elmúlt évtizedekben kidolgoztak a halofoszfát fényporoknál jobb
tulajdonságú fényporokat is, melyekben ritkaföldfém „aktivátorokat” alkalmaztak.
Kísérletek azt mutatták, hogy színvisszaadást lehet elérni, ha a fénycső a 610 nm, 545
nm és 450 nm tájékán három keskeny sávban emittál. Ezt például vörösen világító,
zölden világító és kék színben világító fényporokkal lehetett elérni. Ezen elv alapján
készített fénycsöveket nevezik "többsávos" fénycsöveknek.
A fénypor adalékok mennyiségi arányának változtatásával lehet meleg-fehér (3000
K színhőmérséklet), neutrális fehér (4000 K) és hideg fehér, vagy nappali fénycsőszínt
(5000 K) elérni. [12]
2. számú táblázat. Fénycsövek összehasonlítása
Típus Teljesít
mény Átmérő Hosszúság Fényáram Élettartam CRI
Fényhasznosí
tás
T10 20W
40W 38mm
590mm
1200mm
1050lm
2500lm
13000h
VVG 60-70Ra 50-75lm/W
T8
(kettő
sávos)
18W
36W
58W
26mm
590mm
1200mm
1500mm
1200lm
2850lm
4600lm
13000h
(KVG,
VVG)
60-70Ra 70-95lm/W
T8
(három
sávos)
18W
36W
58W
26mm
590mm
1200mm
1500mm
1350lm
3350lm
5200lm
20000h
EVG 80-90Ra 90-100lm/W
T5 HE
(jó
fényhasz
nosítás)
14W
21W
28W
35W
16mm
549mm
849mm
1149mm
1449mm
1200lm
1900lm
2600lm
3300lm
24000h
EVG 80-90Ra 90-100lm/W
T5 HO
(nagy
fényáram)
24W
39W
49W
54W
80W
16mm
549mm
849mm
1449mm
1149mm
1449mm
1750lm
3100lm
4300lm
4450lm
6150lm
24000h
EVG 80-90Ra 70-90lm/W
Mellékletek GDF
112
Lis László 2010.07.23.
Az 2. számú táblázatból kitűnik, hogy a standard (két sávos) kevésbé kedvező
színvisszaadású illetve fényhasznosítású fénycsövekkel ellentétben a gyártási
technológia fejlődésével a nagyobb fényáramú, illetve élettartamú fénycsövek kerülnek
ki a gyártósorokról miközben a méretük egyre kisebb lesz.
A fénycsövek fényhasznosítása függ
- az alkalmazott fénypor bevonattól,
- a névleges teljesítménytől és
- az átmérőtől.
Üzemeltetési költsége a jó fényhasznosítás és a hosszú élettartam eredményeként
viszonylag kicsi.
Fényük spektrális összetétele sokféle, ezeket a fényminőségre utaló megnevezéssel
és betű és szám kombinációjával jelölik. Például: L18/830 18W-os, „háromsávos” (jó
színvisszaadású, CRI= 80-89 Ra), 3000 K színhőmérsékletű fénycsövet jelöl.
A fénycső színhőmérsékletének kiválasztását a személyes ízlés, az egyéni
fényérzet, a helyi adottságok és az elérni kívánt atmoszféra is befolyásolja.
Kifejlesztettek néhány speciális típust, melyek az elektrotechnikai működést, vagy az
alkalmazást tekintve eltérnek a standard fénycsövektől (52. ábra [40]).
Ilyenek:
- a gyújtó nélküli fénycsövek (belső illetve külső gyújtócsíkos),
- a reflektorburás,
- az UV-tartományban sugárzó (fénypor-bevonat nélküli és különleges
üvegből készült fénycsövek,
- az alakos (kör, perec, U alakú) fénycsövek (53. ábra [40]),
52. ábra. Standard fénycsövek
Mellékletek GDF
113
Lis László 2010.07.23.
A tudatos és folyamatos fejlesztés eredményeként kialakult fénycső kétségtelenül a
legjobb fényhasznosítással bírt és valóban vetélytársa lehetett volna az
izzólámpáknak, de a méretei ebben nagymértékben hátráltatta. [8] 29. o.
Ezt a hátrányt a kompakt fénycsövek megjelenése szüntette meg.
Az ötlet egyszerű: a hosszú üvegcsövet "hajtogassuk össze" minél kisebbre.
Az egyszerű ötlet megvalósítása természetesen számos technikai nehézséggel járt, de
mára már rendkívül nagy számban léteznek kompakt fénycsövek, amelyekkel ez az
energiatakarékos világítási mód gyakorlatilag már bárhol megvalósítható. A kompakt
fénycsövek egyes típusainál a működtető elektronikát beépítik a lámpa fejrészébe, így
ezek a lámpák közvetlenül becsavarhatók az izzólámpák menetes foglalataiba. [14]
A méretcsökkenés következtében többszörösére nő a fénypor fajlagos UV terhelése
valamint a fali rekombináció, ami a bura 40-45˚C körüli hőmérsékletét 80˚C-ra is
felviheti. A nagyobb hőmérséklet következtében előállt és a hatásfokot rontó nagyobb
gőznyomás kompenzálására higany amalgám formában történő bevitele és az
úgynevezett „hidegkamrás” megoldást (54. ábra [12]) használják gyártótól függően. A
hidegkamrás módszer alapja, hogy zárt térben annak nyomását a rendszer legkisebb
hőmérsékletű pontja határozza meg.
53. ábra. Speciális alakú fénycsövek
54. ábra. „Hidegkamra” módszer, gyártói megoldások
Mellékletek GDF
114
Lis László 2010.07.23.
Szokásos típusok
- elektronikus vagy hagyományos előtéttel egybeépített,
- gyújtóval és zavarszűrővel egybeépített előtéthez dugaszolható,
- működtető elemekhez dugaszolható (csapos).
Készülnek Edison menetes E27, E14 fejjel (55. ábra [40]), amely lehetővé teszi az
izzólámpát helyettesítő használatukat, valamint csapos csatlakozással, főleg ipari
célokra. (56. ábra [40]) Előállítható fényáram 250-2900 lm, élettartam: 4000-15000h,
színhőmérséklete 2700-6500 K, színvisszaadása jó (többsávos fénypor
alkalmazásával). [8] 29. o.
55. ábra. Edison menetes kompakt fénycsövek
56. ábra. „Dugaszolható” kompakt fénycsövek
Mellékletek GDF
115
Lis László 2010.07.23.
Higanylámpa
A nagynyomású kisülő-lámpák csoportjába tartozó fényforrás. Viszonylag nagy
villamos térerősség és áramsűrűség, valamint nagy plazmahőmérséklet jellemzi.
A működő higanylámpában a túlhevített higanygőz parciális nyomása meghaladja a
100kPa-t, ilyen körülmények között felerősödnek a higany látható tartományú vonalai,
valamint a 365nm-es ultraibolya vonal. Ez utóbbi láthatóvá alakításához fényport
alkalmaznak, melyet a lámpa külső burájára visznek fel.
A higanylámpát (57. ábra [40]) hosszú élettartam (16000-20000h), közepes
színvisszaadás, nem túl nagy fényhasznosítás (36-60 lm/W) jellemzi. Kisülő-csőbe
beépített segédelektródot tartalmaz, működtetésére külön gyújtóra nincs szükség,
előtétre viszont igen. Felépítését a (58. ábra [12]) mutatja. [12] 51.o.
Felhasználási területe elsősorban főként a közvilágításban volt. Rossz
fényhasznosítása miatt napjainkra az elavult fényforrások közé tartozik. Hazánkban a
higanylámpákat már csupán csak 1%-ban használják, helyette főleg korszerűbb
nátrium illetve fém-halogén lámpákkal üzemeltetik a közvilágítási lámpákat.
Egyik fontos típusa a kevertfényű higanylámpa, amely a kisülő-csővel sorban
kapcsolt izzószálat is tartalmaz. Az izzószál így egyúttal előtétként is üzemel, tehát
nincs szükség külön előtétre, ugyanakkor maga is fényt sugároz. A megoldás
kényelmesebbé teszi a lámpa használatát és a bekerülési költsége is alacsony viszont
a fényhasznosítása még a normál higanylámpánál is kedvezőtlenebb valamint
rövidebb élettartammal bír.
57. ábra. A higany-lámpa
Mellékletek GDF
116
Lis László 2010.07.23.
Kis és nagynyomású nátrium-lámpa.
A kisnyomású nátriumlámpa szintén kisülő-lámpa (59. ábra [40]), melyben a fény
túlnyomórészt 1Pa parciális nyomású nátriumgőz gerjesztése és sugárzása
következtében jön létre. Ilyen kis nyomáson a nátrium jellegzetes sárga rezonancia
vonalai gerjednek (589nm) melyek nagy intenzitásúak, és közel vannak a
szemérzékenységi görbe maximumához. Ebből adódik, hogy a kisnyomású
nátriumlámpa az eddig ismert mesterséges fényforrások közül a legnagyobb
fényhasznosítású (100-200 lm/W). Monokromatikus fénye miatt igen gyenge a
színvisszaadása, ez a fő akadálya elterjedésének. Útvilágításra előnyösen
alkalmazzák Nyugat-Európában.
A nagynyomású nátriumlámpa más tulajdonságú testvérénél és elterjedtebb is,
leginkább a közvilágításban (77%). A fény 10kPa nyomású nátriumgőz gerjesztése
során jön létre. Színvisszaadása jobb, de fényhasznosítása gyengébb (90-140 lm/W)
mint a kisnyomású nátriumlámpáé. Élettartama magas: minimum 28000 üzemóra.
Külső burája lehet világos vagy diffúz (nem fényporos), töltőgáz általában xenon.
Jellegzetesen sárga színt kibocsájtó fényforrás, ebből következik, hogy
színhőmérséklete kb. 2000 K. [1] 93. o.
Az utóbbi években a többirányú fejlesztésnek köszönhetően megjelentek a javított
színvisszaadású, fehérebb (pl.: Philips SDW-T), és a beépített gyújtót is tartalmazó
típusok is (E-vel jelölt). A standard típusok készülnek Edison (E27, E40) vagy ritkábban
két végén fejelt változatban. Hálózatra minden esetben segédberendezéssel
csatlakoztatható, ennek következtében a bekerülési költsége magas viszont a magas
élettartamnak köszönhetően az üzemeltetési költségük igen alacsony (60. ábra [40]).
58. ábra. A higany-lámpa felépítése
Mellékletek GDF
117
Lis László 2010.07.23.
Fém-halogén lámpák
A fém-halogén lámpa a nagynyomású kisülő-lámpák családjába tartozik; a fény
gerjesztésében közreműködő fémeket halogenidek formájában tartalmazza. Nagyobb
hőmérsékletű helyeken a fém-halogenidek disszociálnak, és a szabaddá váló
fématomok gerjesztésével jön létre a fénykibocsájtás. Az alkalmazott fémek minősége
dönti el a lámpa tulajdonságait, így gyártanak cca. 4000K színhőmérsékletű
természetes fehér fényű és cca. 6000K-es fehér fényű lámpákat. A ritka földfémeket
tartalmazó típusoknak színvisszaadása kiváló a „vonalgazdag” adalékoknak
köszönhetően. A standard típusok élettartama 8-10000 óra, fényhasznosításuk 60-100
lm/W. A kisülő-cső anyaga általában kvarc, újabban jelentek meg a kerámia kisülő-
csöves típusok. Széles típusválasztékukra jellemző, hogy vannak többek között
reflektorburás, rövid ívű, két végén fejelt, azonnal visszagyújtó, stb. típusok (61. ábra
[40]).
59. ábra. Kisnyomású nátrium-lámpa
60. ábra. Nagynyomású nátrium-lámpa
Mellékletek GDF
118
Lis László 2010.07.23.
Egyik újabb fejlesztés a xenon tartalmú fém-halogén autó fényszórólámpa.
A fém-halogén lámpa alkalmazása ott célszerű, ahol nagy fényáramra és jó
színvisszaadásra együtt van igény (üzletek, stadion, TV stúdió, stb.). [12]
Tipikusan üzletek világítására használt fényforrásokat a (62. ábra [40]) szemlélteti.
Hálózatra segédberendezéssel kapcsolható, fém-halogén egységgel előállítható
fényáram nagysága: 2400lm-300000lm.
Fejelés: E27, E40, R7xS, G12, G8.5, stb.
A fém-halogén rendszer megbízhatósága, a komfort és a gazdaságosság
elektronikus előtétek alkalmazásával még tovább növelhető (150W-ig!).
61. ábra. Fém-halogén fényforrások
62. ábra. Fém-halogén fényforrások kiemelő világítás céljára
Mellékletek GDF
119
Lis László 2010.07.23.
Néhány példa napjaink legmodernebb fényforrásaira:
Fehér fényű nátrium-lámpa (63. ábra [29])
Egyedülálló meleg-fehér fényű (2500K) nátriumlámpa kivételes
fényerővel és szinvisszaadással (Ra 80<),és magas élettartammal
(15000h). [29]
Mini reflektoros halogén-lámpák (64. ábra [28])
Specialitásuk a rendkívül kicsi méret (33x12mm), valamint egy belső
tükör kialakítás. 2005-2006-ban fejlesztői díjjat nyert. [28]
T2 fénycső (65. ábra [28])
A mindössze 7mm átmérőjű fénycső méretéhez képest magas
színvisszaadással és magas fényhasznosítással rendelkezik. [28]
Energiatakarékos halogén fényforrások (66. ábra [29])
Az új fényforrások a standard GLS anyagok újrafelhasználásával
jönnek létre, formájuk megegyezik a hagyományos izzóéval.
Jellemzőjük a kompakt méret, beépített rejtett elektronika és az
energiatakarékos szikrázó fény. Hálózati feszültségről
működtethetők, élettartamuk 3000 óra, színvisszaadásuk: 100%.
[29]
Fényszabályozható kompakt fénycsövek (67. ábra [28])
Elsőként az OSRAM fejlesztette ki, de ma már számos
fényforrásgyártó pallettáján megtalálható. Beépített elektronikája
segítségével egy egyszerű fényszabályzóval működtethető. [28]
64. ábra
66. ábra
67. ábra
63. ábra.
65. ábra
Mellékletek GDF
120
Lis László 2010.07.23.
OLED (68. ábra [28])
A jövő fényforrásának titulált OLED segítségével szárnyalhat a
tervezők képzelete hiszen: vékony, könnyű, átlátszó felületű.
Főbb műszaki paraméterek: 1000 cd/m², 23 lm/W, 2500 K, CRI:
~80, élettartam: 5000h, vastagság: 0,7 mm-1mm, megjelenés: 2010.
[28]
Mini fém-halogén fényforrás (69. ábra [29])
Rendkívül kicsi méretéhez képes (50x11 mm), nagy fényáram (1650
lm), magas fényhasznosítás (75 lm/W), CRI: 85 Ra, tiszta fehér
fényű. Alkalmazás: kiemelő világítás, halogén kiváltására. [29]
Fénycső formájú LED fényforrás (70. ábra [28])
A T8 fénycsövek egyszerű kiváltására tervezték. 50% energia
megtakarítás érhető el, 50000h élettartam mellett higanymentesen.
Főleg ipari felhasználásra. [28]
T8 energiatakarékos fénycsővek (71. ábra [30])
10% energamegtakarítás érhető el azonos fénykibocsájtás mellett
ezekkel a T8 csereszabatos fénycsövekkel. [30]
Indukciós lámpa (72. ábra [30])
Indukciós elven működő kompakt fénycső. Az indukciós technológia
alkalmazásakor az elektromos térerő létrehozásához nem
elektrodokat építenek be, hanem induktív úton nagyfrekvenciás
árammal gerjesztik (néhány MHz). Kiemelkedően magyas élettartam
és magas bekerülési költség jellemzi. [30]
68. ábra
70. ábra
71. ábra
72. ábra
69. ábra
Mellékletek GDF
121
Lis László 2010.05.23.
Lámpatestek
A lámpatestek fénytechnikai jellemzői
A fényforrás fényárama a lámpatesten keresztül jut a belsőtér egyes felületeire.
Egy belső tér felületei a fény egy részét valamilyen módon visszaverik, ily módon
világítják egymást. A fény nagy sebessége miatt a felületet egy adott pillanatban az
ugyanabban a pillanatban a lámpából kibocsátott és a reflektált fények világítják.
A fényforrás fényáramának útját, hasznosított mennyiségét és minőségét a lámpatest
és a felületek alakítják.
A fényforrás minden esetben valamilyen lámpatestbe beépítve üzemel.
A lámpatest szerepe igen sokrétű, egyaránt meg kell oldania világítástechnikai és
egyéb műszaki feladatokat.
A lámpatest a következőkben befolyásolja a világítást:
- elnyeli a fényforrás fényének egy részét,
- térben osztja, irányítja a fényforrás fényét és
- esetenként változtatja a fény minőségét (spektrális eloszlását).
A lámpatest legfontosabb, nem világítástechnikai funkciói:
- a lámpatestben nyer megoldást a fényforrás energiaellátása,
- a lámpatest, mint szerkezet szolgál a térben elhelyezésre,
- a lámpatest védi a fényforrást a környezettől és a környezetet a fényforrástól.
A lámpatest hatásosságát ήL lámpahatásfok jellemzi, ami a lámpatestből kilépő ФL
és a fényforrás által előállított Фo fényáram hányadosa.
A lámpatestek a térben különböző módon oszthatják, irányíthatják a fényforrás
fényét. A lámpatestek fényeloszlását az úgynevezett fényeloszlási görbék segítségével
lehet megadni. (73. ábra [27])
A fényeloszlási görbe a lámpatesten alkalmas irányban átfektetett síkban mutatja a
különböző irányokban sugárzott I fényerősséget. A fényerősség vektormennyiség, a
fényeloszlási görbe adott pontja a pont által jelölt irányba vett fényerősségvektor
végpontja. [1] 100. o.
Mellékletek GDF
122
Lis László 2010.07.23.
A lámpatesteket fényeloszlásuk alapján világításmód csoportokba sorolják, amit a 3.
számú táblázat [14] szemléltet.
A besorolás alapja a lámpatesten átfektetett végtelen vízszintes sík fölé és alá
kisugárzott fényáram aránya. A lefelé irányuló fényáram eredményezheti a munkasík
közvetlen megvilágítását, a felfelé irányuló fényáramú pedig a közvetett megvilágítását.
A lámpatestek másik gyakorlati besorolását annak alapján végzik, hogy mekkora
szögben sugároznak, ennek alapján világítótest lehet fényvető, keskenyen sugárzó,
szélesen sugárzó és szabadon sugárzó. [1] 101. o.
73. ábra. Fényeloszlási görbe
3. számú táblázat. Világításmód csoportok
Mellékletek GDF
123
Lis László 2010.07.23.
A lámpatestek még egy vonatkozásban hathatnak a fényforrás fényének
felhasználására. Amennyiben a fényáteresztő, illetve a reflektáló felületek színesek, úgy
módosítják a fényforrás fényének színét. Általános világításra olyan lámpatesteket
használunk, amelyeknek a fényáteresztő és a fényt reflektáló részei színtelenek, s így a
fényforrás fényét nem torzítják.
A felületek szerepe saját adottságaikon túl annak is függvénye, hogy a világítótesttől
mennyi közvetlen megvilágítást kapnak. Közvetlen világítás módtól a közvetett
világításmód felé haladva az oldalfalak és a mennyezet szerepe fokozatosan nő, hiszen
a felületek közvetlen megvilágítási aránya a teljes megvilágításban egyre nagyobb.
A belsőtér határoló felületeinek átlagos fényvisszaverődését a gyakorlatban a
következő érték tartományban tanácsos tartani:
- mennyezet: 60-80%,
- oldalfalak: 40-60%,
- padló: 20-30%.
Így adott rendeltetésű belsőtér feltételezett kialakítása (felületeinek meghatározott
fényvisszaverése) és a látási feladat jellemzőinek ismeretében meghatározható az a
megvilágítás, amely mellett a feltételezhető látótér átlagos fénysűrűsége biztosítja a
feladathoz szükséges látóteljesítményt. Esetenként definiálható optimális megvilágítás,
ami általában sokkal nagyobb annál az értéknél, amely a látási feladathoz okvetlenül
szükséges. A belsőterek rendeltetéséből következik az a látási feladat, amelynek
megfelelő világítást kell szolgáltatnia. Így a vonatkozó szabványok adott rendeltetésű
helyiségekre adják meg a megvilágítási igényt.
A megvilágítási igény, mint En névleges megvilágítás nyer megfogalmazást.
Fontos megjegyezni, hogy az előírt megvilágítási értékek úgynevezett “karbantartási
értékek”. Ez az új fogalom azt jelenti, hogy a világítási berendezés megfelelő
karbantartásával el kell érni, hogy a megvilágítás semmilyen körülmények között se
csökkenjen a szabványban előírt értékek alá.
Egy új világítási berendezés tervezésekor ezért figyelembe kell venni a fényforrások
fényáramának az élettartam során bekövetkező csökkenését, a lámpatestek és a
környezet avulását (a határoló felületek fényvisszaverő képességének csökkenését a
szennyeződés miatt) és a karbantartási programot. [1] 104. o.
A jelenleg érvényes magyar szabvány névleges megvilágítási értékeket írt elő a
0,85m magasságban feltételezett horizontális munkasíkban. Az MSZ EN szabvány
(MSZ EN 12464-1:2003 Fény és világítás. Munkahelyi világítás. 1. rész: Belső téri
Mellékletek GDF
124
Lis László 2010.07.23.
munkahelyek) szerint a vonatkoztatási felület horizontális, vertikális, vagy akár ferde is
lehet a munka jellegének megfelelően. Az előírt megvilágítási értékeket felsoroló 4.
számú táblázat [14] – a magyar szabvány főleg ipari tevékenységeket tartalmazó
felsorolásához képest – számos fontos alkalmazási területtel bővült.
A vonatkoztatási felületen a megvilágítás kívánt átlagértékét, a szabványban előírt
egyenletességgel kell szolgáltatni. Ez biztosítja, hogy a vonatkoztatási sík
legrosszabbul megvilágított részén is elegendő legyen a megvilágítás.
A megvilágítás térbeni egyenletessége az úgynevezett „térbeni egyenletességi”
tényezővel adható meg az alábbi összefüggés szerint (74. ábra [1] 104.o.). [1] 104. o.
4. számú táblázat. Megvilágítási előírások
Mellékletek GDF
125
Lis László 2010.07.23.
A térbeli egyenletesség kívánt értéke általában 1/3 és 1/10 között van. Ezt
figyelembe véve a fénysűrűség különbség érzékelés logaritmikus jellegét, azt jelenti,
hogy a homogén felületet 1/3 és 1/10 közötti egyenletességgel megvilágítva az érzékelt
fénysűrűség különbségek 70 és 130 % között várhatók. Az azonos megvilágítást
igénylő munkavégzésre szolgáló helyiségekben a térbeli egyenletesség nagyobb kell,
hogy legyen, mint 1/3. Munkavégzésre nem szolgáló, pihenésre, közlekedésre,
várakozásra szolgáló terekben a térbeli egyenletesség korlátja az 1/10.
Különböző megvilágítást igénylő helyiség részek, egymásba nyíló helyiségek átlagos
megvilágításának kívánt aránya legalább 1/5. [1] 105. o.
A világítótestek fénysűrűségét a káprázás szempontjából kritikus (75. ábra [17])
szögtartományban oly módon kell változtatni, hogy az ne haladja meg az “A”, illetve “B”
jelű fénysűrűség-határgörbék által meghatározott érteket. Az “A” jelű görbék
alkalmazandók a nézési iránnyal párhuzamos elrendezésű vonalas lámpatestek es a
szabadon-sugárzó lámpatestek, illetve világító oldalfelületek nélküli, vagy 30 mm-nél
nem magasabb világító oldalfelületű lámpatestek esetén. Egyéb elrendezés eseten a
“B” jelű görbék alkalmazandók. (76. ábra [17] 112. o.) [17] 112. o.
74. ábra. Térbeni egyenletességi tényező szemléltetése
75. ábra. Káprázás elleni szögtartományok beállításai
Mellékletek GDF
126
Lis László 2010.07.23.
A megvilágítással kapcsolatos probléma a megvilágítás időbeli változása. Adott
mesterséges világítási berendezés legnagyobb megvilágítást az üzembe helyezéskor
szolgáltat. Az üzemelés során a szolgáltatott megvilágítás a berendezés avulása
(öregedés és piszkolódás) valamint a belsőtéri felületek piszkolódása miatt
folyamatosan és szükségszerűen csökken. E csökkenés csak bizonyos határig
engedhető meg, részben a látási feltételek romlása, részben a világítás rossz
hatásossága miatt. Általános esetben a megvilágítás a vonatkozó névleges érték 80%-
át tekintik az elfogadható átlagos megvilágítás alsó határának. Amennyiben ezen alsó
határnak megfelelő értékre csökken, a világítási berendezést legalább részlegesen fel
kell újítani. Ez a gyakorlatban elsősorban lámpatesttisztítás és fényforráscserét jelent,
és csak ritkábban terjed ki a belső felületek felújítására, festésére.
Az avulást már a mesterséges világítási berendezés tervezése során figyelembe
veszik az ún. Ka tervezési tényezővel (szokásos értéke 1,25-1,65). Oly módon, hogy a
névleges világítási értéket szorozzák a tervezési tényezővel, így kapva meg az induló
világítási értéket.
Tisztább környezetben a kisebb, piszkosabb környezetben a nagyobb avulási
tényezőt veszik számításba. Így a megvilágítás létesítésekor a névleges értéknél
nagyobb és hosszabb lehet a karbantartási ciklusidő. [1] 105. o.
76. ábra. Fénysűrűség határgörbék
Mellékletek GDF
127
Lis László 2010.07.23.
Lámpatestek biztonságtechnikai jellemzői
A téma szaktekintélye, Arató András okleveles villamosmérnök feljegyzéseiből merítve:
A különböző érintésvédelmi osztályokat a lámpatesten is jelölik. Az I. számú
érintésvédelmi osztály jele a védőcsatlakozó kapocs mellett, a II. és III. érintésvédelmi
osztály jele az adattáblán található. (77. ábra [14])
A külső mechanikai behatások elleni védelem fokozatának megfelelően a
lámpatesteket az úgynevezett IP számokkal jelölik meg az 5. számú táblázatnak
megfelelően [14].
Az IP25 számok egy nemzetközi osztályozási rendszert alkotnak, ahol az egyes
jelzések műszaki tartalma az alábbi táblázat alapján tekinthető át. Az IP betűjelzést
követő első számjegy a szilárd idegen testek, a második számjegy a víz behatolása
elleni védelmet jelenti.
Az IP védettségtől függetlenül a lámpatestek akár 100% relatív légnedvességű
térben is biztonságosan működnek, az ilyen légnedvesség tartalom nem tekinthető
rendkívüli igénybevételnek. IP 20-nál alacsonyabb védettséggel nem készíthető
lámpatest, így ez a fokozat jelenti az alapvédettséget. Az IP 20 jelölést nem is
szükséges az adattáblán feltüntetni, ez csak magasabb védettség esetén kötelező. [14]
40-41. o.
25 Ld.: Rövidítésjegyzék.
77. ábra. Érintés védelmi osztályok jelölései
Mellékletek GDF
128
Lis László 2010.07.23.
A belsőtéri, helyhez kötött lámpatestek szerelési módjuk alapján három nagy csoportra
oszthatók:
- a felületre szerelhető,
- függesztett,
- álmennyezetbe süllyeszthető típusokra.
A termikus szempontok szerint kétféle csoportosításról beszélhetünk. Az első
szempont a külső környezet hatása a lámpatestre. A normál kivitelű lámpatestek
általában csak legfeljebb 25Cº fok környezeti hőmérsékleten használhatók, azonban a
5. számú táblázat. IP fokozatok
Mellékletek GDF
129
Lis László 2010.07.23.
lámpatest nem károsodhat, ha a hőmérséklet néhány órára 35Cº fokig emelkedik.
Magasabb hőmérséklet esetén hőálló lámpatestek alkalmazására lehet szükség.
A hőálló lámpatestek adattábláján megtalálható a ta jelölés, a környezeti hőmérséklet
jele. A jelet követi a megengedett környezeti hőmérséklet Cº fokban megadott felső
határa.
A lámpatestek a szerint is osztályozhatók, hogy saját melegedésük mennyire jelent
veszélyt a környezetre. A gyúlékony anyagból, pl. fából készült felületekre csak az a
lámpatest szerelhető fel, amely a felszerelési felületet nem melegíti fel veszélyes
mértékben. A gyúlékony anyagra szerelhető lámpatestek jele egy csúcsával lefelé
mutató háromszögbe írt „F” betű. Ezek a lámpatestek olyan felületekre szerelhetők fel,
amelyek anyagának gyulladási hőmérséklete legalább 200Cº, és amely anyag ezen a
hőmérsékleten alaktartó, nem lágyul meg.
A lámpatestek kiválasztásánál a műszaki szempontokkal egyenértékű az esztétikai
szempontok figyelembevétele. A jó világítás egyik alapvető feltétele, hogy a lámpatest
külső megjelenésében is illeszkedjen környezetéhez. A felhasználási terület
figyelembevételével határozhatjuk meg a szükséges IP védettséget, érintésvédelmi
osztályt, vagy a működési hőmérsékletet. A jelentősebb gyártók különösen a belsőtéri
lámpatesteket különböző optikai elemekkel kínálják. A leggyakoribb változatok az opál
vagy prizmás burás és a rácsos lámpatestek. Ez utóbbiak rácsa festett vaslemezből
vagy fényesre, illetve mattra eloxált alumíniumlemezből készülhet. [14] 42. o.
Burás lámpatestet akkor célszerű csak alkalmazni, ha a búra használatát a por
vagy nedvesség behatolása elleni védelem indokolja.
A műanyag bura anyagát tekintve a következők az elterjedtebb típusok:
- PC26 (Polikarbonát) bura, amit kiemelkedő ütésállóság és mérsékelt
kopásállóság jellemez („vandál-biztos” és kültéri környezetbe),
- PMMA27 (Polimetil-metakrilát) bura, amit mérsékelt ütésállóság és kiváló
kopásállóság jellemez,
- Prizmás bura, átlátszó lámpatest bura, amelyek prizmás szerkezete részt
vesz a fényeloszlás kialakításában,
- PS28 (Poli-stirol) bura, speciális körülmények esetén alkalmazzák, például:
ammónia-dús környezetben. [34]
26 Ld.: Rövidítésjegyzék.
27 Ld.: Rövidítésjegyzék.
Mellékletek GDF
130
Lis László 2010.07.23.
Elektrotechnikai alapok
LED fényforrások
Röviden, mintegy előre összefoglalva a LED, azaz Light Emitting Diode
(fénykibocsátó dióda) az „N-P” átmeneten áthaladó elektromos áram hatására
inkoherens, szűk spektrumú fényt bocsájt ki. Ez az „elektro-lumineszcencia”.
A LED a gyakorlatban egy kis átmérőjű elektronikai alkatrész, amely egy chipből és
egy optikából áll (78. ábra [29]). A kibocsátott fény színe az alkatrész alapanyagától és
minőségétől függ, lehet sokféle szín a látható tartományban.
Miután 1962-ben Nick Holonyak a GE szakembere kifejlesztette az első látható
tartományban sugárzó LED-et 1972-ben Craford megalkotta az első gyakorlatban is
alkalmazható sárga színű LED-et, majd később a vörös és kék színű LED-et.
A kék LED (1993) megdöbbentően nagy fényerő növekedést ért el Shuji Nakamura, a
Nichia Corporation kutatója munkáságának köszönhetően.
Akár egy normál diódánál a LED tartalmaz egy félvezető chipet (79. ábra [29]),
aminek felületén „P-N” átmenet van kialakítva. A töltés áramlás csak az egyik irányban
lehetséges az elektronok és a lyukak között. A tiltott sáv szélessége határozza meg a
folyamat fenntartásához szükséges feszültség nagyságát. Amikor egy elektron átugorja
a rést, érkezésekor egy másik elektront magasabb energiájú pályára állít. Ez energia
bevitellel jár, amit az atom egy foton kibocsájtásával sugároz le. A hullámhossz, így a
kibocsájtott fény színe a becsapódási energiától, azaz a tiltott sáv méretétől függ. [32]
28 Ld.: Rövidítésjegyzék.
78. ábra. A LED fényforrás felépítése
Mellékletek GDF
131
Lis László 2010.07.23.
A LED-ek színe az előállításukhoz felhasznált alapanyagoktól függ. Különböző
kiindulási anyagokból, különböző hullámhosszon sugárzó LED-et lehet előállítani, így
kaphatunk vörös, zöld, kék, sárga, narancs és még más színű LED-eket is, de ezek
általános jellemzője, hogy monokromatikus fényt bocsájtanak ki magukból. A fehér fény
előállításához a teljes tartomány lesugárzása szükséges, így ennek előállítása a LED-
ek esetében nehézségekbe ütközik. Ezért történhetett meg, hogy a sárga (zöld-vörös)
tartományban sugárzó foszfor réteggel (fénypor) vonják be. Ezzel a módszerrel, sokkal
jobb fényhasznosítást lehet elérni, viszont a gyártási körülmények minimális
megváltoztatása is jelentős színeltérést okoz. A fehér LED-et csak az összes ma is
gyártott szín után sikerült előállítani.
A fehér fényt kibocsájtó LED előállítására két, merőben különböző megoldást
használnak manapság a gyártók:
Első változatban, amit a Philips Lumileds fejlesztett ki, egy nagy fényerejű UV-LED
elé Ce3+:YAG foszforeszkáló lapkát helyeznek el. Ennél a megoldásnál az UV fény
gerjeszti a lapkát, így az fehér fényben ragyog. Ez a módszer kevésbé sávos fényt
generál, azaz jó színvisszaadású, viszont igen sok fényveszteséggel jár, illetve a lapka
előállítása is költséges. A másik megoldás, melyet elsőként a Nichia alkalmazott 1996-
ban, azon alapszik, hogy a kék fényű LED-et a komplementer színű problémák
kiküszöbölése érdekében a gyártók szín szerint osztályozzák, és kódokkal látják el a
termékeiket. Újabban a foszfor réteget közvetlenül a LED –chip anyagába építik be és
ezzel a módszerrel már 3x fényesebb fehér LED-et állítanak elő.
A LED-ek hatásfoka nagyban függ a gyártási minőségtől és a felhasznált
alapanyagoktól. Mivel speciálisan magas követelményeket igénylő chipgyártásról van
szó jelenleg a világon csak kevés cég képes nagyteljesítményű LED-chipet gyártani.
Persze gyengébb minőségű távol keleti gyártású LED-ekkel is sűrűn találkozni a
fényforrás piacon.
79. ábra. A LED chip felépítése
Mellékletek GDF
132
Lis László 2010.07.23.
A technológia finomításával és a gyártási minőség javításával a hatásfok
maximalizálható. A LED alapjául szolgáló anyag optikai tisztasága kulcsfontosságú
szempont, így az optikailag tiszta anyag kevesebb fényt nyel el, valamint fontos továbbá
a LED-chip alakja. A chip belsejében keletkező fény csak akkor tud maradéktalanul
kilépni, ha a felület teljesen sík. A LED gyártásnál nagy hangsúlyt kap a tokozás
minősége. A jó tok a keletkező hőt elvezeti, viszont a fénynek szabad utat ad.
Napjainkra a fehér színű LED-ek akár 120lm/W fényhasznosításra is képesek és már
nem foszforalapanyagokat használnak, hanem cink-szelén szubsztráttal előállított
sárgához keverik a kék LED fényét. Gyakorlatilag ez egy chipben integrált kék és sárga
LED-et jelent.
A LED-es lámpák színkeverés szempontból jellemző rájuk az additív színkeverés,
tehát vetített szín a különböző színű fényforrásokból összeadódik. Az arányok
változtatásával érhető el a kibocsátott szín változása és szinte bármilyen szín
kikeverhető LED-ek segítségével.
A fényszabályozás illetve a színváltós hatások képezik alapját sok dekoratív és
építészeti világítás-alkalmazásnak. A LED egy olyan elektronikus komponens, mely
azonnal bekapcsol és elektronikusan szabályozható hardveres és szoftveres szabályzó
elemekkel. A LED alapú világítási megoldások kisméretűek, de nagy teljesítményűek. A
LED technológia lehetővé teszi a termékek méreteinek csökkentését kiváló
fényminőség és fénymennyiség biztosítása mellett. A hagyományos világítási
megoldások energiaigényeinek csak töredékét fogyasztó LED rendszerek jelentősen
csökkentik az általános és dekoratív világítás működési költségét. A LED-ek hosszú
élettartama nagyon alacsony karbantartási költségeket eredményez. Az akár 50000-
100000 órás élettartam sokévi karbantartásmentes működést jelent. [32]
A LED-ek főbb alkalmazási területei:
- általános világítás (otthonok),
- kiemelő világítás (üzletek, múzeumok),
- „falmosó” és „súroló-fény” világítás (épület homlokzatok, belső terek),
- kontúr-világítás (parkok, üzletek…),
- irányfény (parkok, otthonok),
- hangulat-világítás (éttermek, kertek, szállodák, otthonok),
- show-technika (koncertek, stúdiók, „disco-technika”).
Mellékletek GDF
133
Lis László 2010.07.23.
Az új fényforrások marketingje jelentős, mivel a LED-ek új világítási lehetőségeket,
megoldásokat tesznek lehetővé. Lásd 2. számú melléklet. Ám az is tény, hogy nem vált
ki minden fényforrást, és nem lehet minden világítási feladatot megoldani velük. Például
nagy fényáramú nagynyomású fényforrások kiváltására jelen pillanatban még nem
alkalmas. Valójában a jövő egyik fényforrása, amely napjainkban keresi a helyét, az
alkalmazási területét. Ennek megfelelően, nagy az elvárás a LED-ekkel szemben
energiatakarékossági szempontból is a gazdaság szereplői és a lakosság részéről
egyaránt.
A LED ma már hétköznapi fényforrásnak számít, bár még nagyon nagy fejlődési
potenciállal rendelkezik. Szerves testvére az OLED még inkább csak ígéret, még alig
lépett ki a fejlesztő laboratóriumok kapuján. Az anyagban, a konstrukcióban és
technológiában annyi lehetőség van, hogy mindenképp érdemes megismerni, és
számolni vele, mint a közeljövő új fényforrása.
Mi is az OLED? Dr. Oláh Ferenc okleveles villamosmérnök, főiskolai docenstől idézve a
következő:
Maga az OLED rövidítés a szerves fénykibocsátó dióda szavak angol megfelelőjéből
épül fel (Organic Light Emitting Diode). A technológia olyan szerves anyagokat
alkalmaz, amelyek zöld, kék, piros vagy fehér színű fény kibocsátására képesek. Mint
annyi más találmány, ez is a természetből származik. Ezáltal mindennemű megvilágítás
nélkül nyerhetünk fényes, nagy szögben olvasható képet.
Egy OLED több rétegből épül fel. A rétegek között található a szerves anyag, ami
feszültség hatására a képet előállítja, lásd (80. ábra [23]). A működése azon alapul,
hogy elektromos térben az elektródákból kilépő töltéshordozók (elektronok és ún.
„lyukak”, azaz kationok) energiaállapotukat tekintve egymás felé közelednek a
szerves anyagban. Az elektromos erőtér az elektronokat az elektronszállító rétegben
(ETL29) mindig a legalacsonyabb el nem foglalt molekuláris pályára, a lyukakat pedig a
lyukszállító rétegben (HTL30) a legmagasabb elfoglalt molekuláris pályára készteti.
A szerves anyag határfelületén az egymáshoz energia szempontjából közel kerülő két
töltéshordozó „rekombinálódik”, és azok a felszabaduló energia következtében
semleges, gerjesztett állapotba kerülnek (mint a felajzott szentjánosbogarak). A
gerjesztett részecskeállapot az „elektrolumineszcens” szerves anyagban lecseng, és
eközben egy foton (a fény elemi egysége) keletkezik. (81. ábra [23])
29 Ld.: Rövidítésjegyzék.
30 Ld.: Rövidítésjegyzék.
Mellékletek GDF
134
Lis László 2010.07.23.
A fenti folyamat persze egy másodperc alatt több milliószor megy végbe, és ez jelentős
fénymennyiséget állít elő. [23]
A hordozó anyagok lehetnek üveg, textil, és ebből adódóan hajlékony felületek is
(83.ábra [28]), melyek kiválasztásának szabadsága nagy lehetőségeket rejt magában.
A lakás bármely sík, vagy hajlított felülete fényforrássá válhat. Világíthatnak a falak, a
függönyök, a mennyezet, a szekrények vagy az asztalok. Az OLED-ek kikapcsolt
állapotban átlátszóak (82.ábra [28]), így ha a hordozó anyag is az, akkor a teljes felület
átlátszó marad, ezért ablakra vagy tetőablakra is felvihetők. Sötétedés után
természetazonos világítást biztosíthatnak a nyílászáró felületeken.
Vámos Zoltán, a GE fényforrás üzletág globális technológiai igazgatója által a
Népszabadságban megjelent nyilatkozata szerint :
"Az OLED-ek alapvetően megváltoztatják a világítással kapcsolatos
gondolkozásunkat. A LED-ek elterjedése és az OLED-ek megjelenése azt jelenti, hogy
a következő öt évben minden eddiginél gyorsabban átalakul otthonunk és közösségi
tereink világítása. A világítás forradalmának kellős közepén vagyunk." [18]
80. ábra. Az OLED felépítése
81. ábra. Az OLED működése
Mellékletek GDF
135
Lis László 2010.07.23.
Gyakorlati példák az OLED-ekre:
82. ábra. Az OLED átlátszó tulajdonságának szemléltetése
83. ábra. A hajlékony OLED
84. ábra. Az OLED kiváló színvisszaadásának szemléltetése
Mellékletek GDF
136
Lis László 2010.07.23.
Az OLED műszaki tulajdonságai:
- diffúz fényt szolgáltató fényforrás,
- esztétikus: vékony, könnyű,
- nem melegszik, nem kell gondoskodni hűtésről,
- kiváló minőségű fehér fényt állít elő,
- kiváló CRI: 80< színvisszaadás (84.ábra [30]),
- alacsony működési feszültség (DC),
- azonnali ki/bekapcsolás,
- környezetkímélő (higanymentes),
- magas fényhasznosítás,
- szabályozható fényerő, színhőmérséklet, színkeverés,
- magas élőállítási költség.
Várható alkalmazási terület:
- modern, „design” lámpatestek,
- dekorációs, hangulat-világítás,
- funkcionális világítás,
- általános világítás. [28]
Működtető egységek
Hagyományos előtétek
A világítástechnikában használt fényforrások működtető szerelvényeinek kitűnő
bemutatása Arató András tollából a következő:
A villamos kisüléseknek az a fizikai sajátossága, hogy a negatív karakterisztika miatt
a kisülés megindulása után az áram minden határon túl nőne. Ha nem korlátoznánk
valamilyen módon az áram növekedését, a fényforrás pillanatokon belül tönkretenné
saját magát.
Az áramkorlátozás legleterjedtebb módja a lámpával sorba kapcsolt fojtótekercs
rendszerű előtétek alkalmazása (ezeket szokták induktív vagy mágneses előtéteknek is
nevezni). (85. ábra [38])
Mellékletek GDF
137
Lis László 2010.07.23.
Ezek az előtétek olyan vasmagos tekercsek, amelyek impedanciáját úgy állítják be,
hogy a megfelelő lámpával összekapcsolva a lámpán a névleges áram folyjon
keresztül. Ezt a névleges áramértéket minden előtéten feltüntetik.
Az egyszerű fojtótekercs alkalmazásának feltétele, hogy a kisülő-lámpa
égésfeszültsége kisebb legyen a hálózati feszültség nagyságánál.
Európában ez könnyen kivitelezhető feladat, mivel a legtöbb lámpa égésfeszültsége
típustól függően 30V és 110V között helyezkedik el. Az égésfeszültség és az
áramstabilitás miatt nyilvánvalóan a különböző fényforrás típusok más-más előtétet
igényelnek. Ebből adódik, hogy az előtét legfontosabb paramétere a szigorú
tűréshatárokkal rendelkező impedancia, melyet a gyártók általában nem közölnek,
hanem a könnyebb eligazítás végett feltüntetik a hozzávaló lámpa típusát és
teljesítményét, a táphálózat feszültségét és frekvenciáját, valamint a bekötési rajzot
(86.ábra [14]). [14] 35. o.
Az előtétek másik fontos műszaki adata az előtét által felvett teljesítmény, ami
veszteségként jelentkezik, mert a fényforrás fogyasztásához hozzáadódik az előtét
fogyasztása is. Létezik egy osztályozási rendszer, amely az előtét-lámpa áramkör által
felvett teljesítmény mérésén alapul. Az előtéteket eszerint A, B, C és D osztályokba
sorolják, a legkisebb veszteségű előtétek az A osztályúak, energetikailag a
85. ábra. Mágneses előtétek bekötési rajza
86. ábra. A mágneses előtétek jelölései
Mellékletek GDF
138
Lis László 2010.07.23.
legkedvezőtlenebbek a D osztályúak. Az A és B osztályokat tovább bontják A1, A2, A3,
B1, B2, B3 alosztályokra. Az A osztályt csak elektronikus elemekkel lehet
megvalósítani. Az ismertetett osztályozási rendszer az EEI osztályozás.
Példaként az alábbi 6. számú táblázatban [38], a legáltalánosabban használt T8-as
fénycsövek példáján bemutatva látható, hogy a különböző osztályok mekkora tényleges
fogyasztást jelentenek:
Fázisjavítás kondenzátorral
Az induktív, fojtótekercs rendszerű előtétekkel sorban kapcsolt lámpák áramköreiben
az induktív jellegű terhelés hatására a hálózati feszültség és a lámpaáram között
fáziseltolódás lép fel. Ennek hatására a kapcsolás által felvett áram a névleges
teljesítményből számítható értékhez képest a fázistényezővel (jele: cos ϕ vagy �)
fordított arányban megnő. A szokásos előtétek fázistényezője általában 0,5 cos ϕ körüli
érték, ami kb. kétszeres áramfelvételt jelent. Ez a fölöslegesen nagy áram a hálózatot
terheli, és megnöveli a vezetékeken fellépő feszültségesést. A teljesítménytényező
javítására központi fázisjavítást vagy a lámpaáramkörrel párhuzamosan kapcsolt
egyedi fázisjavító kondenzátort szoktak alkalmazni (87. ábra [38]).
87. ábra. Párhuzamosan kapcsolt fázisjavítás
6. számú táblázat. Egyes fénycsövek fogyasztási adatai
Mellékletek GDF
139
Lis László 2010.07.23.
A fázisjavítás másik módja az úgynevezett soros kompenzálás. (88. ábra [38]). Itt a
lámpával és az előtéttel sorban kapcsolt kapacitás az előtét induktivitásával mintegy
rezgőkört alkot, amelynek hatására a kondenzátoron mérhető feszültség nagyobb, mint
a hálózat feszültsége. Ezért az itt használt, soros kondenzátorok névleges feszültsége
nagyobb, megengedett tűrése pedig kisebb, mint a párhuzamos kondenzátoroké. A
kapcsolás eredő fázistényezője itt is 0,5 cos ϕ körüli érték, azonban nem induktív,
hanem kapacitív jellegű. [14] 38. o.
Gyújtók
A kisülő-lámpák begyújtásához általában nem elegendő a hálózati feszültség.
Az annak többszörös értékét alapvetően két külső áramköri elem összehangolt
működése biztosítja: a gyújtó, mely kizárólag csak a fényforrás indításának
folyamatában vesz részt, valamint az induktív előtét (fojtótekercs), melynek szintén
jelentős szerepe van a lámpa begyújtásánál.
A gyújtás sikere elsősorban az alábbi jellemzőkön múlik:
- fényforrás típusa és kialakítása,
- gyújtóimpulzusok száma,
- az impulzus csúcsértéke és szélessége,
- impulzus fázishelyzete,
- tápfeszültség nagysága.
A gyújtófeszültség nagyságát korlátozza a lámpa típusa, fejelése és az alkalmazott
foglalat.
88. ábra. Sorosan kapcsolt fázisjavítás
Mellékletek GDF
140
Lis László 2010.07.23.
Természetesen a fenti paraméterek szigorúságának foka fényforrástípustól függ,
azonban alapvetően a nagynyomású lámpák szakszerű gyújtási folyamata műszakilag
nehezebb feladatot jelent. [14] 36. o.
Fénycsőgyújtók
A kb. 600 V és 900 V közötti feszültség impulzusokat szolgáltató fénycsőgyújtók
viszonylag egyszerű szerkezetű készülékek (89. ábra [40]). Lényegében ez egy
nemesgázzal töltött parázsfény-lámpa (glimmlámpa), mely egy vagy két ikerfém
érintkezőt tartalmaz, ami aszimmetrikus, illetve szimmetrikus felépítésű gyújtót
eredményez. A hálózati feszültség megjelenése nyomán a gyújtóban megindul a
parázsfény-kisülés, mert ennek gyújtási feszültsége kisebb, mint a hálózati feszültség.
A kisülés okozta hőképződés hatására az ikerfém érintkezik a másik elektróddal, tehát
rövidre zárja az áramkört. Ennek eredményeképpen a fénycsőkatódokon áram halad át,
amellyel elkezdődik az előfűtés folyamata. Mivel eközben a parázsfény-kisülés
megszűnik, az ikerfém lehűl és megszakítja az áramkört. Ezáltal az induktív előtéten
(fojtótekercsen) önindukciós feszültséglökés keletkezik, amely már elegendő a fénycső
begyújtásához. Mivel a fénycső égési feszültsége kisebb a gyújtókészülék gyújtási
feszültségénél, ezért szabályos működés esetén a gyújtó aktív szerepe megszűnik. [14]
37. o.
Nagynyomású lámpák gyújtói
A segédelektródokkal rendelkező higanylámpa kivételével a többi nagynyomású
lámpa nem gyújtható be egy külső gyújtókészülék nélkül, amely fényforrástól függően
800 V és 5000 V közötti feszültség-impulzust biztosít.
A nátrium- és a fém-halogén lámpák gyújtásának három alapvető módja ismert:
89. ábra. Fénycső-gyújtók
Mellékletek GDF
141
Lis László 2010.07.23.
- párhuzamos-kétpontos kapcsolás (hagyományos impulzusgyújtó),
- párhuzamos-hárompontos kapcsolás,
- soros-hárompontos (szuperpozíciós) kapcsolás.
A hagyományos impulzusgyújtó egy automatikus kapcsoló, amely általában ikerfém
kialakítású, de lehet akár tirisztoros vagy relés kivitelű is. Amennyiben a 230V-os
hálózati feszültség hatására a lámpa azonnal nem gyújt be, akkor a kapcsolóban
keletkező parázskisülés hatására az érintkezők összezárják a gyújtó áramkörét. Az így
kialakult soros RLC csillapított rezgőkörben 500-600 V csúcsértékű, a hálózati
feszültségre szuperponált nagyfrekvenciás impulzus képződik. Ha ennek hatására a
lámpa továbbra sem gyújt, az addig zárt ikerfém érintkezők lehűlnek, és újra kinyitják az
áramkört, ami miatt az előtéten kb. 2 kV nagyságú, és viszonylag hosszú (100µs)
önindukciós feszültséglökés jön létre, amely biztosan begyújtja a lámpát.
A ma leginkább alkalmazott korszerű gyújtók a szuperpozíció elve alapján
működnek. A hálózati feszültség bekapcsolásakor létrejövő parázsfény-kisülés révén
(ikerfém kapcsoló esetén) a gyújtóban elhelyezett kondenzátor feltöltődik.
Az ikerfém-érintkezők összezárása nyomán a kondenzátor kisül, és ezzel a kialakult
soros rezgőkörön csillapodó szinuszos nagyfrekvenciás feszültség keletkezik. Ennek
hatására a szekunder tekercsben 1-2µs szélességű és 3-5 kV nagyságú, a hálózati
feszültségre szuperponált komponens keletkezik, mely biztosan begyújtja a lámpát. A
gyújtókészülék és a lámpa közötti vezetékhossz maximum 1,5m lehet, viszont az
impulzustól megkímélt előtét szinte tetszőleges távolságban helyezhető el. Jelenleg a
soros-hárompontos gyújtók (90. ábra [38]) az ikerfém kapcsoló helyett elektronikus
(tirisztoros) kapcsolóval rendelkeznek, melynek akár tartós működés esetén is csak
elfogadható szintű zavarjeleket bocsátanak ki.
90. ábra. A három-pontos, szuperpozíciós gyújtó bekötési rajza
Mellékletek GDF
142
Lis László 2010.07.23.
A jó minőségű gyújtók széles hőmérsékleti tartományban működnek, azaz leginkább
–30°C és +70°C közötti környezeti hőmérséklet esetén szavatolják a készülékek
üzemképességét.
A nagynyomású lámpákat működtető gyújtókat a lámpa típusához kell illeszteni, és
végeredményben egy gyújtó általában több fajta fényforrást képest begyújtani, amit a
készülék dobozán a gyártók fel is szoktak tüntetni. Ezen kívül a címkén található még a
bekötési rajz, táphálózat jellemzői, maximális áram, az üzemi hőmérsékletre vonatkozó
adatok és a minősítés jele. (91. ábra [38]) [14] 39. o.
Elektronikus előtétek
A hagyományosan gyújtott kisülő-lámpa zavaró villogásán és a kényszerű
fáziseltoláson kívül egyéb tényezők is arra késztették a mérnököket, hogy más
megoldást keressenek főleg a fénycsövek üzemeltetésének terén. Aggasztó tényként
könyvelték el, hogy az induktív előtétek jelentős veszteségeket okoznak e lámpák
áramkörében, amelyek a fényforrás névleges teljesítményének akár 25%-át is kitehetik.
A kis veszteségű típusok alkalmazása lényegesen javított az energiamérlegen, viszont
a lámpák üzemeltetési feltételeit ez a megoldás nem igen segítette.
Időközben folyó tudományos kutatások bizonyították, hogy az 50Hz-nél nagyság-
rendekkel magasabb frekvenciájú üzemeltetés tovább csökkenti az előtét
alkatrészeinek veszteségeit, az alkalmazott félvezetők jobban stabilizálják a lámpa
munkapontját, jelentősen nő a gyújtási készség, és ami nagyon érdekes nagyfrekvencia
érezhetően növeli a fénycső fényáramát is.
91. ábra. Példa a gyújtón található címke jelölésekre
Mellékletek GDF
143
Lis László 2010.07.23.
A félvezető alkatrészek és alapanyagok növekvő műszaki megbízhatósága, az
előbbiek árcsökkenése, valamint a gyártás fajlagosan mérséklő költsége révén főleg az
elektronikus fénycsőelőtétek eladásai óriási léptékben fejlődnek. [14] 40. o.
Az elektronikus előtét felépítése
Annak ellenére, hogy látszólag csak egyidejűleg a hagyományos fojtótekercs és a
gyújtó feladatát látja el, az elektronikus előtét több tíz darab aktív és passzív áramköri
elemből áll, melyek mennyisége a készülék jellegétől és nem utolsó sorban a
minőségétől is függ. Tudni illik a nagyfrekvenciás működésnek és a félvezetős
alkatrészeknek köszönhetően az áramkorlátozáson és a gyújtáson kívül az elektronikus
előtét egyéb vezérlő, szabályzó, ellenőrző, védő és fénycsőkímélő funkciókat tölt be.
A bemeneti szűrő feladata, hogy a több MHz-es, igen intenzív zavarjeleket ne
engedje ki a hálózatba és korlátozza a táphálózaton előforduló káros tranziensek
hatását a készülékre, valamint megvédje az előtét elektronikus alkatrészeit az
előforduló, pillanatnyi hálózati túlfeszültségtől. A Graetz-hídból és simító
kondenzátorból álló egyenirányító változtatja az 50Hz frekvenciájú váltakozó áramot
egyenárammá. Természetesen erre a fokozatra nincs szükség egyenáramú táphálózat
esetén.
Ezután következik a DC/AC átalakító, mely egyszerűbb kivitel esetén az önrezgőkört
alkotó kapcsoló tranzisztorokból áll, igényesebb előtét esetében pedig egy oszcillátor
hajtja meg a kapcsoló tranzisztorokat, melyek által biztosított négyszögjelet a
készülékből kihagyhatatlan, megfelelő impedanciájú nagyfrekvenciás tekercsen
keresztül továbbítják a fénycsőhöz. A nagyobb frekvencia miatt a hálózati frekvenciájú
92. ábra. Az elektronikus előtét belső felépítése
Mellékletek GDF
144
Lis László 2010.07.23.
fojtótekercsek nehéz, lemezelt vasmagjai helyett kicsi méretű és kis veszteségű
ferritmagos tekercsek használatosak. (92. ábra [7])
A gyújtóegység a katódok előfűtésére, és a fénycső 500V körüli csúcsértékű, rövid
egyszeri impulzusú, de biztos gyújtására szolgál. Az áram-stabilizátor egy
visszacsatoláson át szabályzó-ellenőrző szerepet játszik. Feladata az elektronikus
előtét paramétereinek beállítása és szinten tartása a terhelés és a hálózati feszültség
széles tartományában. A (93. ábra [28]) az elektronikus előtét fizikai megjelenését
mutatja. [14] 41. o.
Az alkalmazás műszaki előnyei
A hagyományos fojtótekerccsel szemben a jó minőségű elektronikus előtét összetett
áramkörei a fentiekben összefoglalt számos feladatot látják el, melyeken keresztül
műszaki szempontból nézve igen sok előnyös tulajdonságra tesznek szert:
- a néhányszor 10 kHz frekvenciás üzemelés esetén a névleges fényáram
kibocsátása céljából a fénycső teljesítménye 10%-kal csökkenthető,
- speciális kivitelű előtét segítségével a fénycsöves világítás szabályozhatóvá
válik,
- a teljesítménytényező (š) közel 0,95 értékű, tehát nem szükséges a
fázisjavítás,
- a fénycső kis hőmérsékleten is (-20°C) biztosan begyújt,
- az egyetlen gyújtóimpulzust a pontosan méretezett katódelőfűtés előzi meg,
így a lámpa begyújtása igazi „lágy indítással” történik,
93. ábra. Megjelenési példa az elektronikus előtétre
Mellékletek GDF
145
Lis László 2010.07.23.
- a rendszer egyenáramú tápfeszültséggel is működtethető,
- az elektronika kikapcsolja a hibás fénycsövet,
- lámpacsere után automatikus újragyújtás történik,
- kisebb teljesítményfelvétel révén a fénycső és az előtét kisebb mértékben
melegszik,
- nagyfrekvenciás üzemelésnek köszönhetően az élettartam során kibocsátott
fényáram sokkal kisebb mértékben csökken,
- széles feszültségtartományban stabil a villamos energia felvétele,
- az előtét súlya jelentősen kisebb,
- túlfeszültség esetén az elektronikus előtét képes megvédeni saját áramköreit
és természetesen a fénycsövet is,
- a hagyományos gyújtóval szemben bekapcsoláskor nem sugároz akkora
elektromágneses impulzusokat, melyek az érzékeny műszerek, stúdiók,
telefonközpontok, vagy számítógépek munkáját zavarhatnák,
- kiszűri a táphálózaton előforduló káros tranzienseket, illetve a hálózatra sem
engedi ki a több MHz-es felharmonikust,
- a kimeneti kapcsok rövidzárja esetén az előtét saját magát leválasztja a
hálózatról.
A minőségi belsőtéri világításban résztvevő elektronikus előtéteken kívül egyre
inkább szerephez jutnak a fém-halogén lámpákat működtető elektronikus egységek is.
Ennek talán a legfőbb oka a lámpák érzékenysége a hálózati feszültség ingadozására,
és az ezzel járó színhőmérséklet változás, ami igényes berendezések esetén egy
elfogadhatatlan jelenség. Annak ellenére, hogy a nagynyomású kisülő-lámpák
fizikájából eredően a megbízható készülék előállítása több műszaki problémát és
magasabb költségeket von maga után, a kisebb teljesítményű (50, 70 és 150W)
elektronikus előtétek piaci igénye egyre nő, hiszen az égésfeszültség stabilitása mellett
a fénycsöveshez hasonlóan igen sok egyéb előnyös tulajdonsággal is rendelkeznek.
[14] 42. o.
A nagyfrekvenciás elektronikus előtétek megalkotása és alkalmazása lehetővé tette
a fénycsövek fényáram-szabályozását is.
Mellékletek GDF
146
Lis László 2010.07.23.
Néhány példa a legújabb fejlesztésű működtető egységek közül:
2009. év végén az OSRAM hosszas fejlesztés után piacra dobta az első fém-
halogén fényforrások szabályozására alkalmas elektronikus előtétet, (94. ábra [28])
amely DALI szabványú digitális fényszabályozásra alkalmas 60-100% tartományban és
70W teljesítményig képes stabilan működtetni a fényforrást.
Újításként megemlítendő a továbbiakban, hogy a közelmúltban megjelentek a
villamossági piacon nagynyomású nátrium-lámpák működtetésére alkalmas
elektronikus előtétek.
Főbb jellemzőik a következők:
- elektronikus felépítés,
- kis veszteség, alacsony melegedés,
- áramkorlátozott felfűtés,
- nagyfrekvenciás üzem,
- alacsony rádiófrekvenciás zavarszint,
- energiatakarékos, fényforrást kímélő működés,
- teljesítménykorlátozott működés, nagy stabilitás,
- biztos gyújtás széles hőmérséklettartományban,
- hosszú élettartam. [19]
94. ábra. Szabályzásra alkalmas előtét nagynyomású lámpákhoz
Mellékletek GDF
147
Lis László 2010.07.23.
Analóg és digitális technológia alapjai
Analóg jel
Az analóg jel egy folyamatosan változó jel idő és amplitúdó szerint egyaránt.
Leginkább abban különbözik a digitális jeltől, hogy az apró ingadozásoknak,
hullámzásoknak is van jelentésük. Az analóg kifejezést többnyire elektronikus
értelemben használják, bár mechanikai, pneumatikus, hidraulikus és más rendszerek is
használhatnak analóg jeleket. Az analóg jel a közvetítő eszköz valamilyen
tulajdonságát használja ki a jel információtartalmának továbbításához. Bármely
információ, amit egy analóg jel szállít, gyakran egy fizikai jelenség mérhető
változásának kifejeződése. Ilyen például a hang, a fény, a hőmérséklet, a hely, a
nyomás.
Ennek megvalósításához a jel valamilyen jelátalakítón megy keresztül. Az analóg
jelek információ tartalma végtelen. Ha mintavételezéssel, kvantálással digitális jelet
állítunk elő belőle, az információ veszteséggel jár.
Az analóg jelfeldolgozásnak a legnagyobb hátránya az, hogy minden rendszerben
létrejönnek véletlenszerű változások, úgynevezett rendszerzajok. Amikor az analóg
módon rögzített információt újra és újra lemásolják, vagy nagy távolságokra továbbítják,
ezek a véletlenszerű, nem kontrollálható változások válnak uralkodóvá és jelentős
mértékben torzítják az analóg jelet. Elektromos analóg jeleknél ezek az
adatveszteségek csökkenthetők árnyékolással, jó minőségű összeköttetésekkel, és
különböző kábeltípusokkal, mint például a koax kábel. A zaj hatására az analóg jel
teljesen elveszhet, vagy visszaállíthatatlanul eltorzulhat. Ezért szokták az analóg jelet
felerősíteni küldés előtt, hogy a fogadó rendszernél már gyengült részek is
visszaállíthatóak legyenek. Ezen eljárás nagy problémája, hogy az erősítés során a jel
mellett a zaj is felerősödik.
Az analóg jelek továbbításának egy másik módszere a moduláció használata. Ezen
eljárás során valamilyen alaphullám valamelyik tulajdonságát megváltoztatják.
Az amplitúdó-moduláció a forrásinformáció szerint változtatja az alaphullám
amplitúdóját. A frekvencia-moduláció az alaphullám frekvenciáját modulálja a
forrásinformáció szerint. Az analóg áramkörök az információt nem alakítják át „kvantált”,
azaz digitális formátumba. A jelet vivő mechanizmus a körben végig állandó a rendszer
elejétől a végéig, legyen szó akár hangról, fényről, nyomásról vagy hőmérsékletről. [20]
Mellékletek GDF
148
Lis László 2010.07.23.
Digitális jel
A digitális technikában az elemi információnak csak két értéke lehet (IGAZ, HAMIS).
Amikor a logikai információt az áram hordozza, akkor az egyik értékhez rendeljük, hogy
folyik áram, a másikhoz, pedig azt hogy nem folyik áram. Ez a jelhordozó-választás
elsősorban az elektromechanikus relékkel megvalósított un. relé-logikai áramkörökben
szokásos.
A félvezetős logikai áramkörökben a logikai értéket hordozó villamos jellemző
leggyakrabban a villamos feszültség. Mindkét logikai értékhez - egymástól jól
elválasztva - egy-egy feszültségtartományt rendelünk. A logikai értékhez rendelt
feszültségértékeket logikai feszültségszinteknek vagy rövidebben logikai szinteknek
nevezzük.
Az egyes logikai értékekhez rendelt szintek egy-egy feszültségsávot jelentenek.
E sávon belüli bár-mely feszültségérték ugyanazon elemi információt (logikai értéket)
jelenti. Ez biztosítja azt, hogy az áramköri elemek tényleges értékének különbözősége
(szórása) és a különböző környezeti feltételek (hőmérséklet, terhelés stb.) változása az
információtartalmat nem módosítja. Ez is biztosítja a digitális jelfeldolgozás nagyobb
zavarvédettségét az analóg módszerrel szemben. A logikai IGAZ értékhez rendelt
szintet 1 szintnek, vagy IGEN szintnek nevezik. A logikai HAMIS értékhez rendelt szint
pedig a 0 vagy NEM szint. Az angol eredetű áramköri leírásokban a pozitívabb logikai
feszültségszintet magas vagy „H” (High) szintnek, a negatívabb feszültségszintet pedig
alacsony vagy „L” (Low) szintnek is szokás nevezni.
A választott feszültségszintek egymáshoz viszonyított elhelyezkedése, valamint a
megengedett feszültségsáv (szint-tűrés) nagysága szerint többféle logikai
szintrendszerről beszélünk.
A szintek egymáshoz való viszonya szerint megkülönböztetünk:
- pozitív és
- negatív logikai szintrendszert.
Pozitív logikai szintrendszerről akkor beszélünk, ha az IGAZ értékhez rendeljük a
pozitívabb feszültségsávot. A HAMIS értéknek tehát a negatívabb feszültségsáv felel
meg. A negatív logikai szintrendszerben a negatívabb feszültségsávhoz (szinthez)
tartozik az IGAZ érték és a pozitívabb szinthez, rendeljük a HAMIS értéket.
Mellékletek GDF
149
Lis László 2010.07.23.
A technikai gyakorlatban az egyik szint mindig az áramköri rendszer közös 0
potenciálú értékét is magában foglaló feszültségsáv.
A szintek tűrésének nagysága alapján megkülönböztetünk szabad és kötött szintű
logikai áramköri rendszereket. Szabad szintű a logikai áramköri rendszer, ha legalább
az egyik feszültségszint széles határok között változhat. Általában ez a tűrés a
tápfeszültség felével, egyharmadával egyezik meg. Kötött szintű a logikai rendszer, ha
mind az 1, mind pedig a 0 értékhez tartozó szint tűrése kicsi. Ennek értéke rendszerint
a nyitott félvezető elemen (dióda, tranzisztor), mért feszültség két-háromszorosa. [21]
Az alábbi (95. ábra [21]) az analóg és digitális, fényszabályzó rendszerekben
használt jel jellemzőit szemlélteti.
95. ábra. Az analóg és digitális jel
Mellékletek GDF
150
Lis László 2010.07.23.
2. számú melléklet
LED gyakorlati alkalmazási példák
Általános világítás:
A magas fényminőséget biztosító 45000
órás élettartamú „MASTER LED” mint az
izzólámpák, a halogének és az
energiatakarékos kompakt fénycsövek
alternatívája. (96. ábra [29])
Kiemelő világítás:
Az „AccentLED LUXEON K2” nagy
teljesítményű LED fényforrás kiemelő,
dekoratív és helyi világítási célokra. 80%
energiát tud megtakarítani a
hagyományos halogén fényforrásokhoz
képest és nincs UV és infra kibocsájtása.
(97. ábra [29])
Falmosó és súrolófény-világítás:
A falmosó fényt építészeti geometriához
tervezték, így varázsolva a felületeket
fényfüggönnyé, illetve a fényt tárggyá.
(98. ábra [29])
A súroló fénnyel irányított fényhatást
hoznak létre kárpitokon, kövön, falakon
vagy téglán a fény és árnyék játékának
megteremtésére és az anyag
struktúrájának felfedésére. (99. ábra [29])
96. ábra
97. ábra
98. ábra
99. ábra
Mellékletek GDF
151
Lis László 2010.07.23.
Irányfény világítás:
Ez a fajta LED-es lámpatest lehetőséget
biztosít bejáratok vagy gyalogjárók
kialakítására irányfény megoldással falba
vagy járófelületbe süllyeszthető
szerelődobozzal. (100. ábra [29])
Hangulatvilágítás:
A LivingColors egy innovatív LED
világítási rendszer távszabályzóval, mely
lehetővé teszi a megfelelő szín
kiválasztását az aktuális hangulatunkhoz.
(101. ábra [29])
Show-technika:
Show-technikai látványelemek
megjelenítésére kifejlesztett reflektor
DMX vezérléssel, RGB színkeveréssel.
Alkalmazása leginkább színpadokon,
szórakozóhelyek, üzletek.
Példa: „American Audio LED PAR31 56”
(102. ábra [29])
31 Ld.: Rövidítésjegyzék.
Kontúrvilágítás:
A kontúrvilágítás az élek és a szélek
definiálásával kiemeli a formát és a
struktúrát.
Jól használható mindennapi dekoratív
alkalmazásokban is.
Példa: OSRAM LED-szalag (103. ábra
[28])
100. ábra
103. ábra
101. ábra
102. ábra
Mellékletek GDF
152
Lis László 2010.07.23.
3. számú melléklet
A „Salgglas” projektben alkalmazott rendszer elvi felépítése