Vanjska rasvjeta

VANJSKA RASVJETA

Prof.dr.sc. Slavko Krajcar

Aljoša Šribar, dipl.ing. OSRAM d.o.o.

Električna rasvjeta, 2012/2013

Vanjsku rasvjetu moguće je podijeliti na cestovnu rasvjetu (rasvjeta prometnica), urbanu rasvjetu (rasvjeta trgova i pješačkih zona) i reflektorsku rasvjetu (rasvjeta fasada i prestižnih objekata).

Osnovna uloga vanjske rasvjete je:

dobra rasvjeta smanjuje broj nesreća i povećava sigurnost na cesti, te osigurava vidljivost pješacima i biciklistima

rasvjeta povećava zaštitu i sigurnost ljudi i objekata rasvjeta omogućuje pravovremeno uočavanje opasnih i novonastalih situacija na cesti položaj svjetiljaka pokazuje putanju ceste, odnosno djeluje kao “vodič” rasvjeta omogućuje orjentacijum tj. izbor pravog puta u gradovima rasvjeta naglašuje rezidencijalnu vrijednost i stvara urbanu atmosferu rasvjeta predstavlja važan element kvalitete ljudskog života

Brojna istraživanja pokazala su da korištenje cestovne rasvjete bitno smanjuje broj nesreća.

50% smanjenje luminancije isključenje rasvjete rel. broj nesreća u ovisnosti o luminanciji


Pri projektiranju cestovne rasvjete, najvažniji pojam je luminancija (osjećaj svjetloće koji stvara osvijetljena ili svjetleća površina). Svjetlost iz svjetiljke pada na cestu, te se reflektira od njene površine u oko promatrača, koji je doživljava kao svjetloću. Ovo se naziva luminancija ceste - L (cd/m2).

Zbog reflektivnih svojstva ceste, luminancija i rasvijetljenost se bitno razlikuju (ne postoji direktna veza kao kod unutarnje rasvjete, gdje je refleksija difuzna).

Rasvijetljenost Luminancija

Cestovna rasvjeta (1)


Svjetlotehnički zahtjevi koji se postavljaju pri projektiranju sustava cestovne rasvjete postavljeni su u DIN 5044.

Pri tome se promatraju sljedeći kriteriji:

razina i jednolikost luminancije razina i jednolikost rasvijetljenosti ograničenje blještanja porast praga

Kontrast ima izuzetno važnu ulogu u percepciji. Kontrast u boji i svjetloći omogućuje uočavanje objekata u našem vidnom polju. Zbog toga je potrebno osigurati:

određena razina luminancije (ovisan o situacijama u prometu) je potreban da omogući percepciju slabijeg kontrasta i sitnih detalja

rasvjeta treba biti što jednolikija, kako bi se izbjeglo postojanje tamnih točaka s mogućim opasnostima potrebno je izbjeći direktno blještanje iz svjetiljaka

Cestovna rasvjeta (2)


Polje promatranja, definirano u DIN standardu, predstavlja osnovu za projektiranje cestovne rasvjete. Budući da je pažnja vozača za vrijeme vožnje uglavnom usmjerena prema naprijed, onda polje promatranja počinje 60 m ispred promatrača i dugo je 100 m. Za proračun se koristi manje polje, obično između prve dvije svjetiljke.

Za položaj promatrača uzima se pozicija u sredini desne kolničke trake u smjeru vožnje, na visini od 1,5 m. Kolnik se promatra pod kutem između 0,5º i 1,5º stupnja ispod horizontale.

Polje promatranja


Razina luminancije je najvažniji pokazatelj kvalitete cestovnog rasvjetnog sustava. luminancija se uvijek računa samo za kolnik. Budući da razina luminancije utječe na kontrastnu osjetljivost, poželjno je da luminancija bude što veća. Ispitivanja su pokazala da je optimalna luminancija za cestovnu rasvjetu 2,0 cd/m2, ali ona je opravdana samo za autoputove i brze ceste, pa se, ovisno o tipu ceste, preporuča luminancija od 0,5 cd/m2 do 2,0 cd/m2. Za ocjenjivanje se koristi prosječna luminancija kolnika Lm.

Luminancija ovisi o:

fotometrijskim karakteristikama svjetiljke položaju svjetiljaka u odnosu na cestu refleksnih svojstava kolnika položaja promatrača (definiran)

Za rasvjetne sustave definiraju se klase cestovne rasvjete: M1 (autoputevi i brze ceste) – M5 (lokalne ceste s malom brzinom prometa). Preporučaju se sljedeće vrijednosti luminancije:

M1 – 2,0 cd/m2 M2 – 1,5 cd/m2 M3 – 1,0 cd/m2

M4 – 0,75 cd/m2 M5 – 0,5 cd/m2

Razina luminancije


Jednolikost luminancije

DIN 5044 definira dva tipa jednolikosti luminancije:

Opća jednolikost luminancije U0= Lmin/Lm

Opća jednolikost luminancije odnosi se na cijelu širinu kolnika, te izražava omjer minimalne i prosječne luminancije u proračunskom polju. U0 ne bi smio biti manji od 0,4, čime se izbjegavaju mračne zone i osigurava da vozač može pravovremeno vidjeti npr. pješaka koji ulazi u njegovu liniju kretanja.

Uzdužna jednolikost luminancije UL= LLmin/LLmax

Budući da vozači uglavnom promatraju cestu ravno ispred sebe, UL izražava omjer minimalne i maksimalne luminancije u ravnoj liniji ispred definirane točke promatranja.

Zahtjevi za uzdužnom jednolikosti luminancije se povećavaju s maksimalnom brzinom kretanja na cesti, gustoćom prometa i mogućim opasnim situacijama. Prema DIN 5044 postoje četiri kategorije: 0,4 - 0,5 - 0,6 - 0,7


Ograničenje blještanja Blještanje izaziva vidnu nelagodu, te ga je potrebno što više ograničiti. Razlikujemo:

Psihološko blještanje smanjuje vidnu udobnost zapažanja vozača zbog zamora oka, uzrokovanog trajno prisutnim blještanjem izvora svjetlosti. Oznakom G utvrđena je (na temelju iskustva u praksi) mjera kontrole psihološkog blještanja na skali 1 (neprimjetno) – 9 (nepodnošljivo). Iako postoji i način proračuna za G, iskustvo je pokazalo da je psihološko blještanje zadovoljavajuće ako su zadovoljeni kriteriji za ograničenje fiziološkog blještanja.

Fiziološko blještanje (smanjuje vidnu sposobnost) - utječe na smanjenje kontrastne osjetljivosti (razlika luminancije između objekta i pozadine) i smanjenje brzine percepcije. Vrednuje se preko relativnog porasta praga TI.

Za raspoznavanje objekata potrebno je osigurati razliku luminancije između objekta i pozadine, i što je ona veća, objekt je bolje vidljiv. Pri većim vrijednostima luminancije pozadine, i kontrast (razlika luminancije) mora biti jači. Minimalni kontrast, pri kojem je kod određene vrijednosti luminancije pozadine, objekt vidljiv, naziva se prag razaznavanja razlike luminancije (ΔLmin).

0

0B

ΔL

ΔLΔLTI

Kada nema blještanja, objekt je prepoznatljiv pri razlici luminancije ΔL0. Zbog pojave blještanja, oko se mora adaptirati na veću luminancija koja iznosi Lm + Ls, iako luminancija kolnika ostaje ista. Pri toj luminancije, uz razliku ΔL0, objekt nije vidljiv, već je potrebna veća razlika luminancije ΔLB kako bi objekt postao vidljiv. ΔLB nazivamo prag razaznavanja razlike luminancije pri blještanju. Tako definiramo TI kao:


Razina rasvijetljenosti Budući da je rasvijetljenost proračunska svjetlotehnička veličina, koja ovisi samo o položaju svjetiljaka, njihovom svjetlosnom toku i udaljenosti od površine, a pri tome ne uzima u obzir položaj promatrača i refleksijska svojstva kolnika, što nam je važno pri proračunu dinamičkih uslova vožnje i udobnosti, može se koristiti samo pri proračunu manje zahtjevnih prometnica (spore ceste), odnosno pri proračunu urbane i reflektorske rasvjete.

Pri tome se promatra prosječna rasvijetljenost, te jednolikost rasvijetljenosti g1=Emin/Em i g2=Emin/Emax.

Preporuča se: Em=7 lx, g1=0,2 za ulice s prolaznim prometom, a Em=3 lx, g1=0,1 za ulice s rezidencijalnim prometom.

Vizualno vođenje Vizualno vođenje je skup mjera koje vozaču nedvosmisleno pružaju trenutačnu jasnu sliku toka ceste i njezina smjera. Ovo se postiže rasvjetnim sustavom koji slijedi tok ceste, odnosno rasporedom nizova stupova

Budući da je ovakav proračun nemoguće izvesti u praksi, koristi se druga metoda. Istraživanja su pokazala da se relativni porast praga, u području luminancije od 0,5 - 5 cd/m2, može prikazati kao funkcija: TI = f(Lm, Lv), gdje je Lv ekvivalenta luminancija prekrivanja (dodatna luminancija vidljiva oku zbog blještanja). Koristi se sljedeći izraz:

0,8

m

V

L

L65TI

Smatra se da sustav cestovne rasvjete ima ograničeno blještanje kada je TI < Timax, koji je definiran standardom za određene tipove ceste i kreće se od 5 do 20%.

Lv se može proračunati kao funkcija: E... rasvijetljenost oka uzrokovana blještanjem izvora

Θ... kut između smjera promatranja i upadne zrake

k... iskustveni faktor koji uzima u obzir dob promatrača


Raspored svjetiljaka

Aksijalni raspored (nosive žice) Jednostrani raspored

Dvostrani raspored (izvori paralelno) Centralni raspored


Raspored svjetiljaka - primjeri Kod križanja se mora postići luminancija najbolje rasvijetljene ceste koja ulazi u križanje.

Kod zavoja veliku ulogu ima i vizualno vođenje (određivanje smjera ceste). Svjetiljek se obično stavljaju na vanjsku stranu zavoja, a ako zbog širine ceste terba koristiti dvostrani raspored, onda se izbjegava naizmjenično postavljanje.


Rasvjeta pješačkih prijelaza Pješački prijelaz nije potrebno posebno rasvjetljavati, ako je postignuta prosječna luminancija kolnika od min. 2 cd/m2 u području 50m ispred i iza prijelaza, te ako su zadovoljeni preporučeni uvjeti jednolikosti. Ako to nije slučaj, pješački prijelaz se mora posebno rasvijetliti, tako da se postigne pozitivni kontrast između pješaka i kolnika (luminancija pješaka je veća od luminancije kolnika), što se obično postiže uporabom svjetiljke posebnih fotometrijskih karakteristika koja se postavlja ispred pješačkog prijelaza (gledano iz smjera vožnje) sa svake strane.


Refleksijska svojstva kolnika

Projektiranje rasvjete

Vanjska rasvjeta

Refleksiona svojstva površine kolnika u bitnoj mjeri utječu na raspodjelu i razinu luminancije na kolniku. Refleksiona svojstva kolnika određuju: materijal, izvedba i zrnatost površine, habanje, stupanj onečišćenja i vlažnost i temperatura.

Postoje dvije vrste refleksije: usmjerena (prisutna kod glatkih površina , gdje se reflektirajuća zraka odbija pod istim kutem kao i upadna) i difuzna (kod hrapavih površina, gdje se upadna zraka reflektira u svim smjerovima). Posebna vrsta difuzne refleksije je potpuno difuzna refleksija, gdje se upadna zraka reflektira jednoliko u svim smjerovima.

Refleksija cestovne površine je mješana, što znači da se sastoji od usmjerene i difuzne refleksije. Refleksijska svojstva takve površine opisuju se koeficijentom luminancije q=L/E. L - luminancija koju u točki T proizvede izvor svjetlosti Q radi raspršenog odsjaja na površini dA koju promatrač vidi iz B E - rasvijetljenost koju u točki T proizvede izvor svjetlosti Q

Osim od vrste materijala, koeficijent luminacije ovisi i o položaju izvora svjetlosti i promatrača, odnosno o

kutevima: q=f (, , , )

- kut promatranja

- kut između ravnina položaja izvora

svjetlosti i ravnine promatranja

- upadni kut svjetlosti

- kut između ravnine promatranja i

uzdužne osi prometnice

U praksi je vrlo mali (1º), a zbog

izotropnosti materijala i male vrijednosti

isto ne utječe, pa je q=f (, )


Refleksijska svojstva kolnika Koeficijent luminancije se može prikazati i kao “q-tijelo”, koje predstavlja skup koeficijenata sjajnosti za

razne kombinacije kutova , i ima središte u točki P. Svaki koeficijent sjajnosti je prikazan kao vektor sa

smjerom koji je jednak smjeru upada svjetlosti. Oblik ovog tijela prikazuje refleksiona svojstva površine kolnika.

“q - tijelo” se može prikazati i kao polukugla polumjera q0, koja ima isti volumen kao i “q-tijelo”. Pri tome se q0 naziva srednji koeficijent luminancije, i označava sveukupnu refleksiju (difuznu i usmjernu) površine kolnika.

Određivanje oblika “q - tijela” je jako sporo i složeno, i može se provesti samo u laboratoriju. Zbog toga se koriste pojednostavljene metode za prikazivanje refleksijskih svojstava kolnika.


Refleksijska svojstva kolnika Jedan od načina prikazivanja refleksijskih svojstava kolnika je metoda s tri karakteristična parametra (CIE metoda):

q0 - srednji koeficijent luminancije S1 - zrcalni faktor 1 S2 - zrcalni faktor 2

S1 i S2 uvedene su kao veličine na temelju kojih se određuje stupanj zrcaljenja cestovne površine, što znači da oni određuju oblik “q-tijela”. Na temelju brojnih mjerenja u praksi, utvrđeno je da je moguće sistematizirati refleksijska svojstva kolnika u nekoliko klasa. Određena klasa tako pokriva niz cestovnih površina sličnih refleksijskih svojstava, što olakšava svjetlotehnički proračun. Svaka klasa određuje vrijednosti tri karakteristična parametra: srednjeg faktora luminancije q0 i zrcalnih faktora S1 i S2. Najčešće se koristi R-sustav klasifikacije kolnika, koji obuhvaća sljedeće klase: Klasa q0 S1 S2 Vrsta

refleksije Opis površine

R1 0,10 0,25 0,53 pretežno difuzna

Betonski kolnik ; Asfaltni kolnik sa 80% agregatnih dodataka koji strše iz mase asfalta

R2 0,07 0,58 1,80 djelomično difuzna

Lijevani novi asfalt ; Asfaltbeton sa 60% agregatnih dodataka veličine zrna do 10 mm

R3 0,07 1,11 2,38 djelomično zrcalna

Hrapavi asfalt zbog istrošenosti i uglačanosti ; Asfaltbeton i lijevani asfalt veličine zrna do 10 mm

R4 0,08 1,55 3,03 pretežno zrcalna

Glatki asfalt; Istrošeni lijevani asfalt

0)tgγ,0q(β

2)tgγ,0q(β1S

0)tgγ,0q(β

q

2S 0


Refleksijska svojstva kolnika Osim na opisani način, refleksijska svojstva kolnika prikazivala su se ISO-q i ISO-r dijagramima.

ISO-q dijagram je skup krivulja jednakih koeficijenta luminancije (ako je svjetiljka u P). U kombinaciji sa izoluks dijagramom svjetiljke, moguće je izračunati luminanciju u nekoj točki.


Refleksijska svojstva kolnika

Projektiranje rasvjete

Vanjska rasvjeta

ISO-r dijagram je prikladniji za proračun, jer koristi vrijednost r=q×cos3γ (L=q×E=q×I/h2× cos3γ = r×I/ h2

Koeficijent r naziva se reducirani koeficijent luminancije, i na ovaj način je, uz poznavanje fotometrijske karakteristike svjetiljke i geometrije rasvjetnog sustava, ponovno moguće izračunati luminanciju u nekoj točki.

Obje metoda smatraju se zastarjelim, i razvojem primjene računala u projketiranju, rijetko se koriste.


Proračun vanjske rasvjete Pri proračunu prosječne luminancije računalom koristi se metoda točke, tj proračunava se luminancija u više unaprijed definiranih točaka, a zatim se izračuna srednja vrijednost. Pri proračunu se uvijek superponiraju doprinosi svih izvora svjetlosti. Koristi se sljedeća formula:

γcosqh

IL 3

i2

i

Ti

Kada se u obzir uzmu svi izvori svjetlosti (N) dobije se luminancija točke T:

N

1iTiTLL

Prosječna luminancija dobiva se:

n

LL T

m


Reflektorska rasvjeta

Kod reflektorske rasvjete fasada proračunava se prosječna rasvijetljenost. Pri odabiru ciljane rasvijetljenosti, u obzir treba uzeti i utjecaj okoline (nivo rasvijetljenosti okoline).

Reflektorska rasvjeta fasada ima pretežno arhitektonsku ulogu, ali utječe i na podizanje nivoa rasvijetljenosti ulica.

Specijlani dio reflektorske rasvjete je i rasvjeta sportskih terena, gdje se često moraju poštivati visoki zahtjevi za TV snimanja.

Documents

Vanjska rasvjeta