VLIV OSVĚTLENÍ NA KVALITU A BEZPEČNOST PRACOVNÍHO VÝKONU

Transkript

1 MASARYKOVA UNIVERZITA LÉKAŘSKÁ FAKULTA BAKALÁŘSKÁ PRÁCE VLIV OSVĚTLENÍ NA KVALITU A BEZPEČNOST PRACOVNÍHO VÝKONU Vedoucí bakalářské práce: MUDr. Jan Richter Brno, duben 2013 Spomenka Vrček Optika a optometrie

2 ANOTACE Autor: Spomenka Vrček Obor: Optika a optometrie Název bakalářské práce: "Vliv osvětlení na kvalitu a bezpečnost pracovního výkonu" Vedoucí bakalářské práce: MUDr. Jan Richter Klíčová slova: světlo, osvětlení, oko, vidění, záření, hygienické požadavky, světelné zdroje Bakalářská práce "Vliv osvětlení na kvalitu a bezpečnost pracovního výkonu" se zabývá převážně problematikou osvětlení na určitých místech. Jako první je zde popsáno světlo a vidění. Práce dále analyzuje různé vlivy světla a záření na člověka, zejména na orgán oka. Pro lepší pochopení stavu osvětlení v určitých místnostech je potřeba se ještě seznámit s měřením a hodnocením denního a umělého osvětlení. Správného osvětlení se dosahuje také dobrým výběrem světelného zdroje a dobrou znalostí jeho nejlepšího použití. Následně můžeme určit které osvětlovací soustavy lze adekvátně použít pro určitou konkrétní činnost. Na konci práce se dostáváme k popsání osvětlení různých vnitřních prostorů v závislosti na činnostech pro které jsou určeny.

3 ANOTATION Author: Spomenka Vrček Field of Study: Optics and Optometry Thesis Title: The Effects of Lighting on the Quality and Safety of Work Performance Supervisor: MUDr. Jan Richter Keywords: light, lighting, eye, vision, radiation, hygienic requirements, light sources The thesis The Effects of Lighting on the Quality and Safety of Work Performance deals with the issues of lighting at various places. It describes the light and vision. The study analyse different effects of light and radiation on human and his eye. It was necessary to get to know measurements and evaluation of day and artificial light in order to understand the lighting better. Good lighting is set by correct choice of light source and the ability to use it properly. Lighting systems tell us which type of use is the best for each activity. At the end of the thesis we get to the description of the indoor lighting determined by activities which are the interiors designed for.

4 PROHLÁŠENÍ Prohlašuji, že svou bakalářskou práci na téma "Vliv osvětlení na kvalitu a bezpečnost pracovního výkonu" jsem vypracovala samostatně pod odborným vedením vedoucího bakalářské práce MUDr. Jana Richtera a s použitím odborné literatury a dalších informačních zdrojů, které jsou všechny uvedeny v seznamu literatury na konci práce. V Brně dne. Spomenka Vrček

5 PODĚKOVÁNÍ Ráda bych poděkovala vedoucímu mé bakalářské práce MUDr. Janu Richterovi za odborné vedení, cenné rady a připomínky. Za pomoc při finálních úpravách bych poděkovala Miloši Petrović, Zuzaně Šimeckové,Štěpánu Bambuch a Koraljce Přikrylové. Ráda bych poděkovala všem lidem, které jsem potkala ve svém životě a pomohli mi ve vzdělání a jiných příležitostech. Chci také poděkovat své rodině a přátelům za jejich trpělivost a víru. V Brně dne. Spomenka Vrček

6 SOUHLAS Souhlasím, aby má bakalářská práce byla uložena v knihovně Lékařské fakulty Masarykovy univerzity v Brně a byla použita ke studijním účelům. Taktéž souhlasím, aby byla citována dle platných norem. V Brně dne. Spomenka Vrček

7 OBSAH ÚVOD SVĚTLO ZÁKLADNÍ VELIČINY SVĚTLA SVĚTELNÝ TOK SVÍTIVOST OSVĚTLENÍ JAS VIDĚNÍ OKO A SVĚTLO ADAPTACE ADAPTACE NA SVĚTLO ADAPTACE NA TMU VLIV JASU A KONTRASTU BARVY A JAS OSLNĚNÍ ÚNAVA ZRAKU VLIV SVĚTLA NA ZDRAVOTNÍ STAV PORUCHY ZRAKU PORUCHY PSYCHICKÉHO STAVU ORGANISMU 22

8 5.3 IMUNITA STRES POŠKOZENÍ OKA ZÁŘENÍM ULTRAFIALOVÉ ZÁŘENÍ VIDITELNÉ ZÁŘENÍ INFRAČERVENÉ ZÁŘENÍ OCHRANA PŘED ŠKODLIVÝMI ÚČINKY ZÁŘENÍ OCHRANA PROTI OSLNĚNÍ MĚŘENÍ OSVĚTLENÍ ZÁKLADNÍ POJMY A POŽADAVKY MĚŘENÍ A HODNOCENÍ DENNÍHO (PŘIROZENÉHO) OSVĚTLENÍ MĚŘENÍ A HODNOCENÍ UMĚLÉHO OSVĚTLENÍ SVĚTELNÉ ZDROJE PŘÍRODNÍ ZDROJE UMĚLÉ ZDROJE TEPLOTNÍ SVĚTELNÉ ZDROJE OBLOUKOVÉ SVĚTELNÉ ZDROJE SPECIÁLNÍ ZDROJE OSVĚTLOVACÍ SOUSTAVY OSVĚTLOVACÍ SOUSTAVY DENNÍHO OSVĚTLENÍ OSVĚTLOVACÍ SOUSTAVY UMĚLÉHO OSVĚTLENÍ 43

9 10.3 OSVĚTLOVACÍ SOUSTAVY SDRUŽENÉHO OSVĚTLENÍ HYGIENICKÉ PODMÍNKY PRO OSVĚTLENÍ OSVĚTLENÍ VNITŘNÍCH PROSTORŮ OSVĚTLENÍ OBYTNÝCH PROSTOR OSVĚTLENÍ VE ŠKOLÁCH OSVĚTLENÍ V PRACOVNÍM PROSTŘEDÍ OSVĚTLENÍ VE ZDRAVOTNICTVÍ OSVĚTLENÍ NA PRACOVIŠTÍCH S OBRAZOVKAMI ZÁVĚR SEZNAM LITERATURY SEZNAM OBRAZKU A TABULEK

10 ÚVOD Světlem jako jevem se zabývá fyzika, konkrétně jedna z jejich oblastí, kterou je optika. Základní veličiny světla jsou světelný tok, svítivost, osvětlení a jas. Vidění je vjem, u kterého oko reaguje na zrakový podnět. Jeho součástí není jen fyziologická složka ale také psychická. Oko na světlo reaguje podle intenzity osvětlení a podle jeho změny a je to v zásadě adaptace oka na světlo a tmu. Na vidění má dále vliv jas, kontrast, oslnivost a únava zraku. V souvislosti s těmito jevy může mít světlo vliv na zdravotní stav. Jsou zde možné poruchy zraku, psychického stavu organismu, imunity anebo může mít také vliv úroveň stresu. Světlo je elektromagnetické vlnění, které dělíme na viditelné a neviditelné záření. Viditelné záření se nachází v elektromagnetickém spektru mezi nm, které může být pro oko škodlivé ve větších intenzitách nebo při rychlé změně intenzity. Větší opatrnost musíme mít na paměti v oblasti neviditelného spektra. Jedná se o ultrafialové záření, které se nachází v oblasti krátkovlnné délky, což znamená úroveň pod 380 nm a dále infračervené záření v oblastí dlouhé vlnové délky které spadá do intenzity nad 760 nm. K poškození oka zářením dochází velmi často kvůli neopatrnosti nebo nedostatečné ochraně. Světelné podmínky jsou velmi důležité pro vjem vidění, fyzickou a psychickou pohodu člověka i potřebu člověka pro pravidelnou rytmicitu světla a tmy. Aby osvětlení vyhovovalo potřebám lidské činnosti, je třeba denní a umělé osvětlení nějakým způsobem měřit a hodnotit. Pro hodnocení existují hygienické požadavky na osvětlení, neboli normy. Pro pravidelné osvětlení jsou podle hygienckých požadavků důležité světelné zdroje, které logicky rozdělujeme na přírodní a umělé. Dále mají svůj význam osvětlovací soustavy. Osvětlovací soustavy denního osvětlení, umělého osvětlení a konečně sdruženého osvětlení. Hygienická kritéria se stanovují podle délky pobytu a druhu činnosti v daném prostředí. Podle nich rozdělujeme osvětlení vnitřních prostor. Jedná se o osvětlení v obytných prostorách, ve školách, v pracovním prostředí, ve zdravotnictví a na pracovištích s obrazovkami. 10

11 1. SVĚTLO Působení světla, zákony o šíření světla a účinky záření světla je odbornost fyziky, přesněji její podoblastí, optikou. Optiku můžeme rozdělit na tyto oblasti: Vlnová optika potvrzuje vlnovou povahu světla. Zabývá se jevy, jako jsou disperze světla, interference světla, ohyb světla a polarizace světla. Paprsková optika je založena na třech zákonech. Zákonu přímočarého šíření světla, zákonu odrazu světla a zákonu lomu světla. Kvantová optika se zabývá ději u kterých se projevuje kvantový ráz světla. Přes některá prostředí se světlo šíří a tato prostředí nazýváme prostředí optická. Světelné zdroje jsou tělesa, která vyzařují světlo. Za zdroj světla ve skutečnosti musíme považovat nejen bodové zdroje, ale i jiné plochy, protože záření vychází současně z mnoha míst. Optické prostředí může být průhledné, přes které světlo volně prochází, nebo průsvitné, přes které už neprochází jen volně, ale také se částečně rozptyluje nebo konečně neprůhledné, kdy se světlo na povrchu odráží. Světlo jako elektromagnetické vlnění je viditelné záření o vlnových délkách od 380 nm do 760 nm, které je velmi důležité pro život na Zemi. Každá vlnová délka působí v oku jako jiný barevný vjem. Sled barev které lidské oko vnímá je viditelné spektrum a v tomto viditelném spektru barevné odstíny přecházejí spojitě jeden v druhý. V oblasti krátkovlnné vlnové délky se před viditelným spektrem nachází ultrafialové záření a po viditelném spektru následují delší vlnové délky infračerveného záření. Ultrafialové a infračervené záření jsou záření neviditelná pro lidské oko. Obrázek 1 elektromagnetické spektrum 11

12 2. ZÁKLADNÍ VELIČINY SVĚTLA Základní veličiny světla, záření a jeho jednotky jsou určeny normou. Fotometrické veličiny charakterizují přenos energie optického záření a jeho účinek na zrak. Jsou to světelný tok, svítivost, osvětlení a jas. Z těchto čtyř za základních veličin volíme z teoretického hlediska světelný tok, z praktického svítivost. Je to proto, že se svítivost měří jednodušeji než světelný tok. Souvislost mezi energetickými a fotometrickými veličinami existuje a závisí na používaných jednotkách a spektrálním složení studovaného záření. Každé energetické veličině odpovídá fotometrická veličina. 2.1 SVĚTELNÝ TOK Světelný tok (ϕ) je schopnost zářivého toku vyvolat zrakový vjem. Jednotkou je lumen (lm). Světelný tok 1 lumen vysílá do prostorového úhlu 1 sr bodový zdroj svítivosti 1 cd (kandela). 2.2 SVÍTIVOST Svítivost (I) zdroje vyjadřuje rozložení vysílaného světelného toku do jednotlivých směrů v prostoru. Jednotkou je kandela (cd). Rozložení světelného toku ve skutečnosti není rovnoměrné, proto má svítivost zdroje v různých směrech různou velikost. Obyčejná svíčka má svítivost přibližně 1cd, žárovka o výkonu 100 W má svítivost 200 cd. 2.3 OSVĚTLENÍ Osvětlení (E) neboli intenzita osvětlení popisuje účinky světla na určité ploše. Jednotka je lux (lx). Dopadne-li na plochu 1 m² rovnoměrně rozložený světelný tok o 1 lm odpovídá, to intenzitě osvětlení 1 lx. Můžeme to vysvětlit pomocí dané svítivosti 1 cd, která při kolmém dopadu světla na plochu vzdálenou 1 m způsobí rovněž intenzitu osvětlení 1 lx. Měří se pomoci luxmetru. Osvětlení v létě na přímém slunci je lx a při úplňku v noci 0,2 lx. 12

13 2.4 JAS Jas (L) je podíl rovnoměrně rozdělený svítivostí povrchu světelného zdroje a velikostí tohoto povrchu. Jednotka je nit (nt), což není mezinárodni jednotka, proto se používá i cd/m². Hodnota jasu slunce je nt, měsíce 2900 nt, plamen svíčky 5000 nt. Obrázek 2 "jednotky používané ve světelné technologii"[4.] 13

14 3. VIDĚNÍ Vidění je fyziologicky děj. Naše oko reaguje na nějaký podnět (světlo). Viditelné světlo pro oko je elektromagnetické vlnění o vlnových délkách od 380 nm (fialové světlo) do 760 nm (červené světlo), které způsobuje v lidském oku vjem zvaný vidění. Světelná energie prochází přes rohovku, komorovou vodu, čočku, sklivec do sítnice kde se změní na nervovou energii a pokračuje zrakovou dráhou do korových center v okcipitálnímu laloku. Obrázek 3 vjem vidění Vidění není zprostředkováno jenom smyslovými orgány, ale i myšlenkovou a orientační aktivitou. Oko vnímá pohyb, světlo, tvar, barvu atd. Dále vnímá prostor a spoluprácí smyslů s psychikou nám pomáhá v orientaci. Člověk musí mít dobře vyvinuté jednoduché binokulární vidění, abychom byli schopní vnímat prostorově. Všechno co je v oku a celé lidské tělo má určitou úlohu ve vidění. V samém oku probíhá kontinuálně každou vteřinou množství dějů, které se přenášejí do mozku. Obraz, který se vytvoří na sítnici je obracený stranově a výškově. Potom se obraz opět v mozku obrací a vidíme realně. 14

15 Obrázek 4 zraková drahá "Schopnosti zraku jsou fascinující vnímáme tisíce barevných odstínů, nepatrné předměty od velikosti desítek úhlových vteřin, velmi rychlé pohyby, intenzitu světla v širokém rozsahu už od několika fotonů až po jasy o hodnotách tisíců kandel na metr čtvereční a pomocí zraku je synchronizován denní rytmus našeho života. Zrak je očividně náš nejdůležitější smysl, naše ochrana před blížícím se nebezpečím a zároveň nenahraditelný prostředek komunikace s okolním světlem. Všechny tyto vlastnosti zraku jsou odjakživa využívány, ale i zneužívány."[5.] Obrázek 5 zraková drahá (pohled z boku) 15

16 4. OKO A SVĚTLO Vjem vidění není zatím úplně vysvětlen, ale známé jsou některé reakce oka na světlo. Protože každý člověk není stejný, tak samozřejmě ani reakce nejsou vždy úplně stejné. Hodnoty, které budou uváděné, jsou průměrem získaným po velkém počtu měření. "Světlo jako faktor životního prostředí značnou měrou ovlivňuje fyzickou a psychickou pohodu člověka, jeho pracovní výkon a schopnost regenerace organismu. Pokud je některá z těchto funkcí dlouhodobě omezována, může dojít k přechodnému i trvalému poškození zdraví."[7.] 4.1 ADAPTACE Lidské oko se může přizpůsobit různým intenzitám osvětlení ve spektru viditelného záření. Schopnost vidění při větších a rychlých změnách intenzity osvětlení v určitou chvíli není stejné. Oko potřebuje čas na adaptaci, která se liší, když jdeme ze světla do tmy nebo obráceně ADAPTACE NA SVĚTLO Adaptací na světlo rozumíme děj, kdy se najednou zvýší intenzita osvětlení, na které oko reaguje zúžením zornice. Tato reakce netrvá dlouho, jenom několik sekund nebo dokonce ještě méně. Chrání to oko před oslněním. Někdy je intenzita osvětlení natolik zvýšená, že nestačí jenom zornicový reflex, ale zavírají se i víčka, a někdy i sám člověk reaguje celým svým tělem. Vidění za světla je vidění fotopické. Společnou funkci tady mají tyčinky pro světlo a čípky pro barevné vidění. Čípky jsou většinou umístěné ve středu sítnice ADAPTACE NA TMU Adaptace na tmu je významnější než adaptace na světlo, protože u oka je více možností poruch tohoto děje. Reakce zornice je tady naopak rozšíření, aby se do oka mohlo dostat více světla. Na sítnici reaguje jako první makularní oblast, a jak se zornice rozšiřuje tak i periferní část 16

17 sítnice. U adaptace na tmu má větší význam i rychlost snížení intenzity osvětlení. U pomalejšího snížení intenzity osvětlení pomalu postupně přestáváme vnímat jas, barvu, tvar a následně i předměty. Při rychlém snížení intenzity osvětlení je schopnost vidění náhle snížená. Adaptace trvá kolem 40 až 60 minut, u některých lidí ještě pozdějí. Je značně delší než adaptace na světlo. Vidění za šera a v nocí je vidění skotopické, kde hlavní funkce mají tyčinky. Tyčinky jsou nejvíce citlivé na světlo a ve větším počtu se nachází na periferii sítnice. Což nám vysvětluje i rozšíření zornice za tmy. Podle J. E. Purkyně se posouvá citlivost vnímání jednotlivých barev. Při adaptaci na tmu ke kratším vlnovým délkám a při adaptaci na světlo obráceně. Obrázek 6 "Purkyňův jev" 4.2 VLIV JASU A KONTRASTU Zornice se rychleji přizpůsobuje jasu rozšířením než zúžením. Zornice může měnit průměr od 2 mm při velké intenzitě osvětlení do 8 mm při malých intenzitách osvětlení. Závislost velikosti průměru zornice na nižší intenzitě osvětlení se mění s věkem. Čípky se adaptují rychleji, kdežto tyčinky potřebují delší dobu. Čípky nepracují při jasu menším než 0,003 nt. Naopak tyčinky pracují při jasech vyšším než 3 nt. Prahová hodnota se používá při měření adaptace. Je to hodnota nejmenšího jasu, za kterého může být vnímána zřetelná plocha. S postupující adaptací na 17

18 tmu se snižuje. Ze stejného důvodu lze rozeznat méně jasně předměty. Při snížených intenzitách osvětlení se citlivost oka k barvám postupně snižuje. Obrázek 7 "Závislost průměru oční pupily (mm) na jasu (nt) pozorovaného předmětu"[6.] Kontrast je charakterizován rozdílem jasu nebo svítivosti podnětů, které se nacházejí ve stejnou dobu v zorném poli. Kontrast rozdělujeme na simultánní a sukcesivní. U kontrastu simultánního (současného) subjektivní zrakový vjem závisí na pozadí pozorovaného předmětu. U sukcesivního (následného) kontrastu zrakový vjem závisí na světlu, které dopadalo na sítnici před pozorováním předmětu. Čas následného kontrastu je přímo úměrný adaptaci na jas zorného pole měnící se průměrné s časem. Malé kontrasty lze rozlišit při vyšších adaptačních jasech. Při nižším adaptačním jasu oko rozlišuje jenom vysoké kontrasty. Schopnost rozlišování kontrastu závisí na zvětšení vzdálenosti od fixovaného detailu, nebo na tom jestli se zde nachází nějaká svítící překážka. 4.3 BARVY A JAS Barvy mají největší vliv na psychické zpracování vidění. Jsou důležité pro zrakové pohody a každá barva působí na psychiku člověka jinak. Barvy rozdělujeme na teplé a chladné. Teplé jsou červená, oranžová, žlutá a jejich odstíny, které působí dojmem tepla, vyvolávají aktivitu. Chladné barvy jsou modrá, zelená a jejich odstíny, které působí pocitem chladu, uklidňují, ulehčují zrak. Světlé odstíny barev evokují lehkost, zdůrazňují prostor, mohou opticky zvětšovat a rozšířovat 18

19 malé a úzké místnosti. Tísnivým, uzavřeným, těžkým, menším a zúženým dojmem působí tmavé odstíny barev. Nejdůležitější části se mají osvětlit nejvíce. 4.4 OSLNĚNÍ Oslnění je děj, kde velikou intenzitou osvětlení dochází k rušení zrakové pohody nebo v horším případě ztrátě schopnosti vidění. Pod pojmem veliká intenzita osvětlení se rozumí značně vyšší intenzita než na jakou je oko adaptováno. Podle stupně působení rozdělujeme oslnění na tří základní: Rušívá: ruší zrakovou pohodu Omezující: zmenšuje schopnost rozeznání detailu, působí pocit nejistoty, únavy a pokles pracovního výkonu Oslepující: ztráta schopnosti vidění, někdy i na delší dobu Podle příčin rozdělujeme oslnění na: Absolutní oslnění vzniká až při kritickém jasu, což znamená, že se mu oko není schopno přizpůsobit. Je to za denního světla nt, a při umělém osvětlení nt. Přechodové oslnění vzniká náhlou změnou intenzity osvětlení. Zrakové procesy se ruší, jestliže je změna 1:10, a k oslnění přichází v poměru 1:100. Oslnění mizí s adaptací oka. Oslnění kontrastem vzniká, jestli se v zorném poli nacházejí dvě různé plochy o hodně rozdílném jasu. Poměry jsou stejné jako u přechodového oslnění. Rozdíl je v tom, že se tady oko nemůže adaptovat. Závojové oslnění vzniká při dívání se na nějaký předmět jestliže se před tímto nachází nějaká neúplná překážka. Např. dívání se přes okno, ve kterém se zrcadlí obloha Podle místa na sítnici které je oslněno rozdělujeme oslnění na: Osové oslnění v centrální krajině sítnice Okrajové oslnění v periferní části sítnic Důležitým faktorem je ještě doba trvání oslnění. Po krátkodobém oslnění se vidění vrátí do normálu, ale u dlouhodobého oslnění únava přechází na nervovou soustavu a může dojít i k fyziologickým poruchám. 19

20 4.5 ÚNAVA ZRAKU Vidění je ovlivňováno množstvím osvětlení, pozorovaným objektem a okem. Únava člověka jde v souvislosti i s únavou zraku. Trvání zrakové činnosti má vliv na únavu zraku. Únavu zraku způsobuje taky osvětlení, které je hodně vysoké nebo naopak hodně nízké. Důležitý je čas pozorování. Na stejném osvětlení nebo na stále měnicím se osvětlení se zrak unavuje, jakož i při vysokých rozdílech mezi jasy a kontrasty. Všechno to vede k rychlejší únavě okohybných a akomodačních svalů,což nakonec působí únavu zraku. Obrázek 8 " Závislost pracovního výkonu a únavy na intenzitě osvětlení. (Diagram platí pouze pro určité podmínky osvětlení a určitý úkol; optimální hodnota osvětlení nemá proto obecnou platnost.)"[6.] 20

21 5. VLIV SVĚTLA NA ZDRAVOTNÍ STAV Světlo jako elektromagnetické záření není jenom důležité aby mohl být vyvolán vjem vidění. Důležité je taky pro různé činnosti organismu jako jsou např. aktivity hormonálních žláz. Výkon světla na člověka působí různými způsoby. Významné jsou hodnoty světla a vlastnosti částí těla kam světelné paprsky dopadají. Dopadající elektromagnetické záření může přes danou hmotu projit beze změny, absorbovat se nebo se odrážet. Obrázek 9 dopad záření do lidského těla 21

22 5.1 PORUCHY ZRAKU Nedostatek světla při zrakové činnosti není důvod vzniku refrakčních vad. Nízká intenzita světla nebo naopak vysoká, vysoké jasy a kontrasty, blikání a nevhodné podání barev může vest k únavě zraku a bolestem hlavy. U lidí, kteří často používají obrazovky (televize, počítač, mobily ) při náročné zrakové práci se projevují latentní refrakční vady. 5.2 PORUCHY PSYCHICKÉHO STAVU ORGANISMU Důležité pro optimální fungovaní lidského organismu není jenom osvětlení ale i pravidelné střídaní světla a tmy. Hlavně úbytek světla na podzim a v zimě u nervově labilnějších lidí způsobuje větší chuť k jídlu, sníženou aktivitu, větší únavu, sníženou koncentraci a pracovní výkony. Tyto příznaky můžou vest k sezónní depresi, která se léčí umělým světlem velmi vysokých intenzit. 5.3 IMUNITA Melatonin zlepšuje celkový imunitní systém. Důležitá část buněčné imunity jsou specifické bílé krvinky, jejichž koncentraci zvyšuje v těle právě melatonin.účinek slunečního záření celkově zlepšuje imunitu a odolnost vůči některým infekcím. 5.4 STRES Melatonin je antistresový hormon a má dost často vliv na emoce nebo náladu člověka. Melatonin ve vnitřním prostředí organismu se chová stejně jako světlo ve vnějším prostředí. U lidí se nesetkáváme s extrémní zdravotní reakcí na nedostatek světla, ten se projevuje spíše sezónními depresemi. Velký vliv na stres a deprese má biorytmicita dne a noci. Ve Finsku lékaři spíše zaznamenávájí větší stres a sebevraždy v období 24 hodinového pobytu na světle než ve tmě. Při příliš velkém osvětlení v noci dochází ke chronické nespavosti nebo i snížení imunity. 22

23 6. POŠKOZENÍ OKA ZÁŘENÍM V našem životním prostředí se optické záření nachází přirozeně nepřiklad jako sluneční záření. Jsme na ně adaptováni a potřebujeme ho k životu. Umělé zdroje představují větší riziko. Hlavně když množství energie překročí práh energetického poškození lidské tkáně. Nejvíce rizikové jsou oblasti na povrchu lidského těla, kůži a oči. Obrázek 10 Jak záření prochází optickými medii Elektromagnetické dlouhovlnné záření je bezpečné, protože jsou vlnové délky hodně větší než rozměry buňky. Tady dochází jen k reakci zahřátí a jinak záření volně prochází přes hmotu. Viditelné záření je podobné energii atomu lidského těla, proto je dobře absorbovatelné. Na druhé straně krátkovlnné záření také prochází přes tělo, ale mohou mít za následek ničení biologické struktury těla. 23

24 Obrázek 11 "Místa absorpce optického záření v oku"[16.] 6.1 ULTRAFIALOVÉ ZÁŘENÍ Krátkovlnné ultrafialové záření ( nm) rozdělujeme do tří skupin: UV-A záření ( nm), které je potřebné pro tvorbu vitaminů A i D. Dlouhodobě expozice zvyšuje možnost vzniku katarakty a makulární degenerace sítnice. Povrchové úpravy plastových skel a nitroočních čoček mohou úplně odstranit propustnost UV-A záření. UV-B záření ( nm), které je absorbováno rohovkou a čočkou. Absorbce záření odpadá s věkem. Způsobuje melanom i kožní nádory. Plastovými čočkami je plně absorbováno. UV-C záření ( nm) je filtrováno ozonovou vrstvou. Smrtící účinky mohou mít v případě díry v ozónové vrstvě. Je plně absorbováno brýlovými čočkami. 24

25 Obrázek 12 Průchod UV záření přes optická media Poškození ultrafialovým zářením působí převážně na rohovku. Je to z toho důvodu, že ultrafialové záření má malou pronikající schopnost. Rohovka nejlépe absorbuje záření vlnových délek kratších než 280 nm. Tvoří první spektrální filtr. Absorbce odpadá, když se vlnová délka zvyšuje. U nm je absorpce už jenom 34%. Poškození rohovky je převážně na epitelu, dochází ke ztrátě krycích buněk a jejich oddělení od sebe. Stroma je poškozeno jenom ve velmi málo případech, vykazuje se jenom vakuolou na endotelu a následně zhoršuje výživu epitelu. Sněžná slepota (ophthalmia nivealis) vzniká při vystavení oka odraženým paprskům slunce od sněžných plání nebo zrcadlících se vodních ploch. Elektrická oftalmie (ophthalmia electrica) vzniká při vystavení oka záření vznikající při sváření elektrickým obloukem. Jsou to typické příklady poškození. Po dlouhodobé latenci dochází k slzení, podráždění oka, pocitu cizího tělíska, blefarospasmu, bolesti v oku a okolí. Na štěrbinové lampě jsou viditelné poškození epitelu, což je lépe pozorovatelné s fluoresceinem. Doporučena léčba je kapání anestetika, studené obklady, pobyt ve tmě, krytí rohovky mastí a antibiotiky. 25

26 Obrázek 13 Odrazy UV záření na Zemi 6.2 VIDITELNÉ ZÁŘENÍ Viditelné záření ( nm) absorbuje nejvíc sítnice. Viditelné záření způsobuje škody jenom při předávkování. Zornicový a mrkací reflex společně s umístěním oka působí ochranně před přímým slunečným osvětlením. Na vlnovou délku mezi nm jsou velmi citlivé modré retinální čípky, u nich dochází k fotochemickému poškození. Modré čípky mají ochranu ve žlutém pigmentu, a po úbytků čípků ve stáří se oko chrání zvýšeným žlutnutím čočky. Zvýšeným pigmentováním jsou chránění lidí, kteří žijí v zemích s větším slunečním svitem. Nicméně frekvence katarakty v mladším věku je větší tam, kde je větší sluneční expozice. Bylo prokázáno, že sluneční záření je jednou z příčiny katarakty, hlavně nukleární katarakty. Oko může být poškozené také pomocí umělých světelných zdrojů. Osvětlení v luxech před 100 lety a v současnosti se hodně liší. Intenzita osvětlení se zvedla od přibližně luxu do rozmezí luxu v dnešní době. 26

27 Obrázek 14 Průchod UV a viditelného záření přes optická media 6.3 INFRAČERVENÉ ZÁŘENÍ Infračervené záření ( 760 nm) je málo absorbováno rohovkou, proto se dostává do čočky i do sítnice. Způsobuje popelení rohovky, stejné tak i pokožky. Obrázek 15 Vliv IR záření na pokožku 27

28 V čočce působí sklářskou kataraktu, která převážně vzniká u lidí pracujících mnoho let v sklárnách nebo slévárnách. Má formu polární katarakty, která pokračuje k totálnímu zkalení čočky. Odloupnutí lamely na předním pouzdře čočky je typickým příznakem. Nyní se používají jako ochrana brýle s modrým kobaltovým sklem či sklem lahvovým. Díky používání těchto brýlí tato katarakta prakticky vymizela. Při pozorování zatmění slunce vzniká solární retinitida a dochází k poškození sítnice. Postižena je makula, dochází k rozpadu pigmentovaného epitelu, což může vyvolat centrální skotom a ireverzibilní sníženou zrakovou ostrost. Obrázek 16 Prohřívaní tkáně IR záření, které nejsme schopní vnímat. Člověk vnímá teplo jenom na úrovní pokožka a dlouhovlnné záření proniká do 4cm hloubky. Tepelné změny člověk necítí, ale tělo to velmi ovlivňuje. 28

29 7. OCHRANA PŘED ŠKODLIVÝMI ÚČINKY ZÁŘENÍ Oko je ochráněno již svojí polohou na obličeji. Další spočívají v reflexech, které ochraňují oko. Jsou to reflex mrkácí, reflex zornice a reflex blefarospasmem. Absorbční schopnosti mají rohovka, komorová voda, čočka a sítnice. Žluté barvivo v makule také chrání oko, nejvíce proti poškození modrým světlem. Ochranou před velkou intenzitou viditelného záření a ultrafialovým záření jsou omezený pobyt na slunci mezi hodinou, pokrývka hlavy a sluneční brýle. Obrázek 17 Ochrany před slunečním zářením podle EU Sluneční brýle chrání zrak pomocí absorbujících filtrů. Účinnost závisí na materiálu skla nebo plastu a taky na zbarvení. Šedý neutrální filtr absorbuje všechny vlnové délky ve stejném poměru. Barevné filtry snižují intenzitu světla, což vede k rozšíření zornice. Důležitá část, která zde nesmí chybět, je UV filtr, protože by jinak mohlo dojít k poškození oka. Zbarvení skla se pohybuje v intervalu mezi 10-85%. Většinou jsou skla zabarvená do šedé, hnědé a žluté, které mají dobrou schopnost absorbce UV záření. Jiné barevné filtry mohou zkreslit obraz, proto se nedoporučuje jejich používání v dopravě. Další jsou fototropní skla, která se dost často používají jako korekční pomůcky. Fototropní skla mění své zabarvení podle intenzity osvětlení. Fungují na principu reverzibilního rozkládaní stříbrné soli účinkem UV záření na světlo absorbující složky stříbra. Čiré korekční sklo taky braní pronikání škodlivého UV záření. Dobrý způsob je spojení dobré absorbce v oblasti UV záření s maximální propustností v oblasti viditelného záření. Záření do vlnové délky 350 nm má být absorbováno čirými korekční skly. Sluneční brýle musí absorbovat vlnové délky do 500 nm. Při výrobě korekční brýlové čočky, kontaktní čočky a intra kamerální čočky se počítá s dostatečnou ochranou před UV zářením. 29

30 Obrázek 18 Absorpce slunečního záření od reflektující plochy přes polarizační sluneční brýle 7.1 OCHRANA PROTI OSLNĚNÍ Jak už bylo zmíněno, oslnění je děj, kde velikou intenzitou osvětlení dochází k rušení zrakových pochodů nebo v horším případě ztrátě schopnosti vidění. K zabránění oslnění je důležité snížení jasu světelných zdrojů vhodnými stínidly, správně umístění svítidel a zvýšení jasu okolí. V zorném poli by neměly být nezacloněné elektrické zdroje. Žárovky a rtuťové výbojky s čirým poklopem silně oslňují, proto je třeba je zakrývat. Doporučuje se celkové rovnoměrné osvětlení polonepřímými svítidly. Svítidla se nemají umísťovat před tmavé neosvětlené pozadí. Také střední část zorného pole nemá být značně silnější než okolí. Obrázek 19 "Příklad vyvážení jasů mezi jednotlivými částmi zorného pole pro dosažení zrakové pohody. Vlastní jas pracovní plochy se uvažuje jako jednotkový; jas okolí se do toho jasu nemají lišit vícekrát, než určují číslice"[6.] 30

31 8. MĚŘENÍ OSVĚTLENÍ Cílem osvětlení je zraková pohoda. K měření osvětlení používáme luxmetr a jasoměr. Existují v různých formách. Levné multifunkční přístroje jsou jenom pro vlastní orientační měření. Jsou bez kalibračních listů, nesplňují požadavky na přístroje pro přesná měření, ani požadavky na laboratorní měření. Pro přesnost měření jsou určena maxima přípustné celkové chyby luxmetrů a jasoměrů. Měřicí přístroje se mají kontrolovat každé dva roky. Což znamená obdržet i nový kalibrační list, který se pak má používat pro přepočet naměřených hodnot pří výpočtu udržované intenzity osvětlení. Každý takový přístroj má mít kalibrační list a je třeba jej uvádět jako přílohu každého protokolu měření. Obrázek 20 Jasoměr Luxmetr je přístroj s fotoelektrickým receptorem a mikro ampérmetrem. Fotoelektrický receptor má mít barevný filtr, který se upravuje podle křivky citlivosti lidského oka. Obrázek 21 Luxmetr 31

32 8.1 ZÁKLADNÍ POJMY A POŽADAVKY Velmi důležité jsou hygienické požadavky na osvětlení pro vytvoření odpovídajících pracovních podmínek, psychické a fyzické pohody a také kvůli fyziologické potřebě člověka prožívat pravidelnou rytmicitu světla a tmy. Člověk by se měl pohybovat v prostředí, které má přiměřenou intenzitu osvětlení o vhodné spektrální složení. Nemělo by to vyvolat zrakový diskomfort nebo vytvářet dispozice pro předčasný vývoj zrakových vad. Lidé tráví hodně svého času uvnitř budov, proto je potřeba aby se dodržovali normy pro umělé a přírodní osvětlení. Zásadní požadavky osvětlení pro jakoukoli činnost mají být: "-dostatečná intenzita osvětlení, úměrná zrakové náročnosti vykonávané činnosti -vhodný směr, ze kterého světlo přichází (přičemž světlo difúzní, rozptýlené je zpravidla optimální) -oslnění musí být eliminováno -osvětlení musí být dostatečně rovnoměrné, a to prostorově i časově -umělé osvětlení má mít vhodné složení svého barevného spektra, které musí být ve fyziologické relaci k intenzitě osvětlení -osvětlení má uspokojovat nejen fyziologické a psychologické, ale i estetické potřeby"[17.] Požadavky jsou určeny pro luxmetr a jasoměr. Zaleží na tom, k jaké činnosti se budou používat. Přesnost Měření Přípustná celková chyba (%) Luxmetry Přesné ±5 ±7,5 Provozní ±10 ±10 Orientační ±20 ±20 Jasoměry Tabulka 1 "Požadavky na přesnost luxmetrů a jasoměrů"[11.] 32

33 Světelné nedostatky, které se můžou objevit jsou blikání, hodně vysoká intenzita osvětlení, křížící se stíny, hodně vysoké nebo nízké kontrasty, nepoměrné podaní barev. Tyto nedostatky by měli být odstraněny protože ruší koncentraci a mohou taky vyvolat subjektivní a objektivní potíže. Základní veličiny a charakteristiky světla jako jsou intenzita osvětlení, svítivost, činitel odrazivosti světla, jas plochy a chromatičnost světla se používají při měření a hodnocení optimálních podmínek. 8.2 MĚŘENÍ A HODNOCENÍ DENNÍHO (PŘIROZENÉHO) OSVĚTLENÍ Měření přirozeného denního osvětlení probíhá jak ve venkovních podnímkách, tak v interiéru. Denní osvětlení je limitováno podle denní a roční doby, podle stupně pokrytí oblohy oblačností. Velikostí a orientaci oken, záclonami, světlostí a tmavostí stěn můžeme částečně ovlivnit intenzitu denního osvětlení. Pracoviště s trvalou prací mají mít vyhovující denní osvětlení. Trvalou prací se myslí práce delší než 4 hodiny denně. Toto osvětlení je stanoveno podle nařízení vlády NV č. 361/2007, kterým se stanovují podmínky ochrany zdraví při práci. Luxmetr je pomůcka pro objektivní měření denního osvětlení. Jestliže se měří denní osvětlení a hodnoty kvůli hygienickému hodnocení, musí se postupovat podle standardních pravidel. To znamená, že se má měřit za nejméně příznivých přírodních podmínek (nejlépe v zimě, ale bez sněhové pokrývky) a taky venkovní intenzita osvětlení nemá překročit 5000 lx (rovnoměrně zatažena obloha v poledních hodinách). Jas má být taky správně rozložen (nesmí být větší než 10 ). Ověřujeme ho jasoměrem v elevačních úhlech 15, 45 a 90. Potom se má měřit paralelně 2 hodiny venkovní a vnitřní osvětlení. Venku se má měřit na nestíněném místě, zatímco ve vnitřních prostorách se má měřit v jednometrové vzdálenosti od stěn, a to z obou stran. Vevnitř má být vypnuté umělé osvětlení a všechno má být v poloze jako při běžné pracovní činnosti. Intenzita osvětlení by měla odpovídat přibližně stavu ve venkovních prostorách při rovnoměrně zatažené obloze. Ve výší 80 cm nad podlahou a ve vodorovné poloze se exponuje fotočlánkový terčík luxmetru. Osoba která měří má být tmavě oblečena. Postup měření: Základní veličinou je činitel denního osvětlení, kterým je procentuální podíl změřené intenzity osvětlení v určitěm místě v místnosti a venku. Současné odečtení intenzity osvětlení vevnitř a venku nám zajišťuje přesnost výsledků. Proto by se mělo měřit dvěma luxmetry navzájem. Potom 33

34 se z jednotlivých činitelů denního osvětlení vypočítá průměrný. Z minimální a maximální hodnoty se určuje prostorová rovnoměrnost osvětlení. Reálné hodnoty činitelů denního osvětlení se kvůli čistotě, zakrytí oken, světlosti stěn pohybují kolem desetin až 5 %. Obrázek 22 Měření a hodnocení denního osvětlení venku Pro různé typy pracovišť ČSN doporučuje během dne optimální osvětlení a minimální hodnoty činitele denního osvětlení, které musí být splněny v každém kontrolním bodě měření. Pracoviště dělíme do 7 tříd podle stupně zrakové náročnosti. Kritický detail je rozhodující pro třídění. Poměr mezí vzdáleností pracovníka od pozorovaného předmětu a velikost nejmenšího rozlišujícího detailu je kritický detail. Doporučena je taky optimální a minimální hodnota rovnoměrnosti osvětlení, která se pro čtení a psaní doporučuje minimálně 1,5 % a v místnosti by neměla klesnut pod 0,5 %. Požadavky na osvětlení se zvyšují u pracovníka ve vyšším věku, majíli pracovníci používat ochranné barevné nebo dioptrické brýle apod. Vstupem přímého slunečního osvětlení je ovlivněna kvalita denního osvětlení, které i zvyšuje nerovnoměrnost osvětlení a oslňuje. V podzimním a zimním období má přímé sluneční osvětlení trvat aspoň 90 minut. Nadměrné nebo nedostatečné kontrasty či nadměrné odrážení světla způsobují zrakový diskomfort. Činitel odrazu stropu má být minimálně 0,7 a stěny 0, MĚŘENÍ A HODNOCENÍ UMĚLÉHO OSVĚTLENÍ Uměle osvětlení je osvětlení, které vytváří náhradní světelné klima. Monochromatická světla a trvalé umělé osvětlení se používá u místností bez oken. Hygienické požadavky pro umělé osvětlení se z velké častí kryjí s požadavky pro denní osvětlení. Mimo zrakový výkon a zrakovou pohodu má tady význam i ekonomicko-provozní hledisko. Při umělém osvětlení rozlišujeme osvětlení celkové a místní. Osvětlení na stropech nebo pod nimi je osvětlení celkové. Osvětlení, 34

35 které má být vždy kombinováno s celkovým osvětlením je osvětlení místní. To jsou například přisvětlení lampou. Optimální poměr mezi místním osvětlením a celkovým má být 5/10-10/1. Hodnocení umělého osvětlení prostřednictvím změřených jasů zorného pole, detailů a okolních ploch je velmi důležitý po fyziologické stránce. ČSN požaduje hodnoty minimálních a maximálních jasů ve vnitřních prostorách. Ale v praxi stačí měření průměrného celkového osvětlení s výpočtem rovnoměrností osvětlení, kde průměr celkového osvětlení se měří při všech rozsvícených zdrojích pod nimi, mezi nimi a mezi nimi a stěnami a kdy rovnoměrnost osvětlení je poměr mezí maximem a minimem naměřené hodnoty. U trvale používaného pracoviště by minimum nemělo klesnout pod 200lx, a není li zde přirozeného světlo, tak 300lx. Obrázek 23 Měření a hodnocení umělého a denní osvětlení dovnitř Důležitý význam při výběru zdroje světla má chromatičnost zdroje a jeho umístěni. Umělé osvětlení by mělo přicházet shora a zleva. Podle umístění rozdělujeme světlo na přímé, polopřímé, smíšené a nepřímé. Přímé osvětlení - světlo od zdrojů dopadá přímo dolů na podlahu nebo na pracovní plochu, dobře vede světelny tok, je hospodárné, vznikají tmavé, ostré stíny, strop a horní části stěny jsou tmavé Polopřímé zdroj vyzařuje část osvětlení na stěny a strop, světlo odrážené od stěn a stropu prosvětluje stín a oslnění je přijatelnější. Je to nejvýhodnější osvětlení a taky nejvíce rozšířené. Smíšené světlo se rozptyluje všemi směry stejně, podlaha, stěny a strop jsou stejně osvětleny, vyhovuje tam, kde není potřeba většího osvětlení určitého místa Nepřímé světlo dopadá na strop a horní částí stěn, celá místnost je osvětlena rovnoměrně, při odrazu se hodně světla ztrácí. 35

36 9. SVĚTELNÉ ZDROJE Zdroje záření rozdělujeme na primární a sekundární. Těleso, které vyzařuje světelné záření vzniklé jeho přeměnou z vlastní energie je primární zdroj. A když těleso aspoň z části světelné záření odráží nebo propouští, tak je to sekundární zdroj, které potom rozdělujeme na přírodní a umělé. Nejširší spektrum záření které vysílají světelné zdroje odpovídá záření viditelnému, ale zároveň je též produkováno záření tepelné. Z počátku, když je teplota zářiče nejnižší, je vydáváno záření infračervené - teplé a poté zahříváním přechází do červené barvy viditelného spektra. Ostatní barvy přibývají s růstem teploty a při teplotě 3000 stupňů je již vyzařováno světlo bílé. Při dálším zvětšovaní teploty dochází k záření kratších vlnových délek a vyzářené světlo dostává modry tón barvy. Teplé paprsky dál, zůstávají, protože už přicházíme do infračerveného záření. Rozdělení energie ve viditelném zářením a určitá barva, nebo jinak řečeno chromatičnost přísluší každé teplotě černého tělesa. Podle teploty černého tělesa je možno popsat barvu světla teplotního zářiče. Světlo černého tělesa má stejnou chromatičnost jako světlo zdroje. Teplota chromatičnosti se udává v kelvinech (K) a je jí možno přesně používat jenom pro teplotní zdroje. Pro jiné zdroje se používá ekvivalentní nebo náhradní teplota chromatičnosti. Různé barvy jsou charakterizované daným rozmezím: teplota od 800 K do 900 K je světlé červená, 3000 K je žluto-bílá, 5000 K bílá, od 8000 K do K modro-bílá. Barva plamene parafínové svíčky odpovídá teplotě chromatičnosti 2000 K, přímé denní světlo v poledne je dáno teplotou chromatičnosti 5600 K, teplota chromatičnosti světla v zamračený den je 7000 K a při modré obloze K Obrázek 24 Barevná teplota světla Při osvětlení interiéru je ze subjektivního hlediska podle teploty chromatičnosti můžeme rozdělit do tří skupin. Jestliže je teplota chromatičnosti nižší než 3300 K je produkováno světlo teplé, červenobílé. U teploty chromatičnosti od 3300 K do 5000 K je vydáváno světlo neutrální 36

37 bílé a u teploty nad 5000 K je to modro-bílé světlo. 9.1 PŘÍRODNÍ ZDROJE Slunce je zdrojem denního osvětlení. Světlo Slunce dopadá přímo na Zem nebo se rozptýlí průchodem oblohou. Podle denní a roční doby, podle zeměpisné šířky a podle stavu oblohy se intenzita denního osvětleni a jeho barva mění. Světlo se taky mění během dne a noci a tady už mluvíme o denním a nočním světle. Pro lidi je významnější denní světlo, což není jenom přímé sluneční záření ale i oblohové světlo, které vzniká rozptylem a odrazem slunečního záření v zemské atmosféře. Pro denní světlo je charakteristická dynamická proměnlivost světelných poměrů, která se projevuje výraznými změnami v osvětlení zemského povrchu, změnami spektrálního složení, ve směrování světla, v rozptylu a v poměrech mezí přímým slunečním zářením a oblohovým světlem. Vliv na proměnlivost světelných podmínek mají hlavně atmosférické podmínky které se nedají ovlivnit ani přesně předpovídat. Světelnou solární konstantu využíváme jako charakteristiku přímého slunečního záření. Je to přímé osvětlení nad zemskou atmosféru v rovině kolmé na sluneční paprsky, při průměrné vzdálenosti Slunce od Země. Když sluneční záření projde zemskou atmosférou, je pohlcováno atmosférickými plyny, absorbuje UV záření, rozptyluje se v molekulách vodních par, což jej oslabuje. Jestliže je Slunce v zenitu, kolmo nad Zem, dochází k nejmenšímu oslabení slunečního záření. Dva krajní stavy oblohy, úplně zamračená (zrakem neviditelná poloha Slunce) a úplně jasná jsou základní pozice ze kterých vychází obecná charakterizace denního osvětlení. Měsíc a hvězdy tvoří noční světlo, které pro hygienu osvětlení nemá význam. Zajímavostí je vliv měsíčního světla na psychiku člověka. Obrázek 25 "Slunce je zdrojem denního osvětlení." 37

38 9.2 UMĚLÉ ZDROJE Zdrojem umělého osvětlení jsou světelné zdroje, které přeměňují nějaký druh energií na optické záření. V moderní době jsou možnosti umělých světelných zdrojů větší. Mohou vytvořit umělé osvětlení srovnatelné s denním osvětlením. V současnosti mají největší význam elektrické světelné zdroje. U elektrických světelných zdrojů vzniká optické záření třemi základními způsoby: Inkandescencí Vyzáření optického záření dosahujeme zahřátím pevné látky do vysoké teploty. Takové těleso označujeme jako teplotní zářič. Každý teplotní zářič je charakterizován emisivitou, což je podíl mezi intenzitou vyzařování teplotního zářiče a intenzitou vyzařovaní černého zářiče při stejné teplotě. Teplotní zářiče dělíme na selektivní a neselektivní. Selektivní teplotní zářič má spektrální emisivitu odlišnou pro různé vlnové délky. U neselektivní se emisivita nemění. Převážná část vyzářené energie u teplotního zářiče je infračervené záření, jen malá část tohoto záření je viditelná. Elektrický výboj Optické záření se emituje pomocí eklektického výboje, který ve zdroji vybudí atomy par kovů nebo plynů. Ve výbojové trubici může vzniknout elektrický výboj a na něj se napojí elektrické napětí. Volné elektrony jsou důležité pro vytvoření elektrického výboje. Pomocí srážek způsobují ionizace atomů a molekul plynné náplně trubice. Emise z elektrody nebo katody je zdrojem volných elektronů. Závislost velikosti proudu výbojky na napětí mezi elektrodami je charakteristikou výboje, která se dělí na dvě oblasti. Jsou to oblasti doutnavého výboje a obloukového výboje. Malé napětí zatíží katody a velkým katodovým úbytek se rozumí doutnavé oblasti výboje. U obloukové oblasti výboje je nízký katodový úbytek napětí a velké proudové zatížení katod. Podle tlaku plynové náplně a proudového zatížení katody rozlišujeme nízkotlaký a vysokotlaký obloukový výboj a taky i výbojové zdroje. Někdy se používají jiskrové výboje, kde se naakumulovaná energie vybíjí v krátkém času přeskokem. Luminiscencí pevných látek Vzniká jen u materiálů, které jsou schopny proměnit absorbovanou energií v optické záření. Děje se to u nižších teplot a u vyšší účinnosti přeměny než při teplotním záření. Fotoiluminiscence se nejvíce používá v praxi. K emisi viditelného záření dochází u absorbce fotonů kratších vlnových délek. Fotoiluminiscence dělíme podle doznívající doby záření na ty s dobou větší než 10 s (fosforescenci) a dobou menší než 10ˉ8 s (fluorescenci). V praxi se 38

39 většinou používá fluorescence a materiál luminofor. U elektroluminiscence dochází k optickému záření urychlením elektronů v elektrickém poli. Technické údaje, které určují množství i kvalitu světla jsou provozní napětí, příkon zdroje, světelný tok, měřený světelný výkon, chromatičnost světla a index podání barev. Chromatičnost světla hraje důležitou roli pro zrakový výkon a zrakovou pohodu. Dělí se na tři skupiny, které určují barevný ton světla. Pokud je to míň než 3300 K, je to teplá bílá, mezi K je to bílé a nad 5300 K je to denní. Index podání barev je taky důležitý. Při vysokých požadavcích na podání barev se má volit více než TEPLOTNÍ SVĚTELNÉ ZDROJE Vakuová nebo plynová žárovka je elektrický zdroj optického záření, které vzniká rozžhavením spirály průchodem elektrického proudu. Jejich výhodou jsou velmi dobré barevné podaní, příjemná barva osvětlení při nízkých intenzitách, okamžitý start se stabilním světelným tokem, široký rozsah napájecího napětí a příkonů, široké rozmezí přípustných teplot okolního prostředí, libovolná provozní poloha, snadná vyměnitelnost, jednoduchá konstrukce a jednoduchá likvidace vyhořelých kusů. Nevýhodou jsou malý měřený výkon, relativně krátká životnost, velký pokles světelného toku, citlivost na napětí. Žárovky mají teplotu chromatičnosti od 2500 K do 2900 K a příkon od 45 W do 2000 W. Jejich životnost je 1000 h. Halogenové žárovky mají vyšší výkon, teplotu chromatičnosti od 3000 K do 2900 K, mají delší životnost, patří mezi novější světelné zdroje. Jsou to žárovky s wolframovým vláknem. Regeneraci wolframového vlákna umožňuje baňka plněná plynem a příměsí halogenů. Jsou konstrukčně vyrobené vyšším tlakem, větší teplotou a taky s určitou vzdálenosti baňky od vlákna aby mohl normálně probíhat regenerační cyklus. Nejvíce se používají u osvětlení exteriérů nebo některých hal OBLOUKOVÉ SVĚTELNÉ ZDROJE Jsou historicky významným světelným zdrojem. Elektrickým výbojem mezi elektrodami při atmosférickém tlaku je emitováno viditelné záření. Tady se používají uhlíkové nebo wolframové elektrody se stejnosměrným nebo střídavým napájecím napětím. Mají krátkou životnost a nižší měřený výkon, ale vyzařované spektrum je podobné dennímu osvětlení. 39

40 Výbojové světelné zdroje Nízkotlaké výbojky Patří sem nízkonapěťové svítící trubice a nízkotlaké sodíkové výbojky. Nízkotlaké výbojky, které používají kladný sloupec doutnavého výboje jsou svítící trubice. Fungují při vysokých napájecích napětích a proudovém zatížení od 150 ma do 200 ma. Na druhu náplně, délce a průměru trubice závisí napětí. Složením plynové náplně jsou dány barvy světla. Můžou být plněny neonem, argonem, heliem nebo rtutí. Jejich životnost je hodin. Používájí se nejvíce u dekorací nebo reklamy. Potřebují vysokonapěťový transformátor při připojení na elektrickou síť. Nízkotlaké sodíkové výbojky jsou plněny sodíkovým parami, které v obloukovém výboji emitují jen žluté světlo (vlnové délky 589nm). Rezonanční čáry sodíku mají maximum blízko citlivosti lidského oka a dosahují největšího měřeného výkonu. Index barevného podání se zlepšuje při zvyšování tlaku, kdy dochází k rozšiřování pásma vyzařovaného spektra. Složitá konstrukce ochranného obalu je kvůli závislosti světelného toku na teplotě hořáku. Pro fungování potřebují rozptylový transformátor s předepsanou provozní polohou zdroje. Mají velmi nízké barevné podání a kvůli tomu se málo používají. Jejích životnost je od 5000 h do 6000 h. Vysokotlaké výbojky Sem patří plynové výbojky a to sodíkové, halogenidové a xenonové. Vysokotlaké sodíkové výbojky nemají tak úzké vyzařovací spektrum jako nízkotlaké sodíkové výbojky. Ke vzniku širšího pásmového spektra dochází zvyšováním tlaku par sodíku, kdy se rozšiřují rezonanční žluté čáry. Výsledkem toho je zlepšení indexu podáni barev. Hořák je hlavní část výbojky a je odolný k vysokým teplotám až do 1200 C. Hořák je z průsvitného korundu, který je plněn slitinami sodíku a xenonu. Po zapnutí výbojka dosahuje stabilnosti za 5 až 12 minut. Po vypnutí její schopnost pro opakované zapnuti nastává až po 2 do 5 minutách. Její životnost je od 6000 h do 8000 h a příkon 35 W až 1000 W. Používají se u venkovního osvětlení a u osvětlení bez nároku na rozlišování barev. U halogenové výbojky emisí par rtuti a produkcí štěpení halogenidů vzniká viditelné záření, což zlepšuje barevné vlastnosti a zvyšuje měřený výkon vysokotlakového rtuťového výboje. Mají životnost 6000 hodin a příkon až do 3500 W. Používají se k osvětlení venkovních prostor a jako světelná terapie ve zdravotnictví. Výboj u xenonové výbojky může probíhat formou krátkého či dlouhého oblouku. Potřebují pro fungování předřadník, zapalovač a chlazení. Barva záření odpovídá dennímu osvětlení. Životnost je 2000 hodin. Používá se pro scénické osvětlení a osvětlení exteriérů. 40

41 Výbojka s luminofory Patří sem zářivky, indukční výbojky a vysokotlaké rtuťové výbojky. Zářivky se vyrábějí v mnoha odstínech, od růžového, který je od 2000 K do 3000 K do denních odstínů, které dosahují 6500 K. Jsou nízkotlakým výbojovým zdrojem.luminofor je nanesený na vnitřní strany trubice v závislosti na výsledném požadovaném spektrálním složení světla. Jejích životnost je od 5000 h do 8000 h. Kvůli strachu z negativního působení zářivek na organismus člověka byl proveden výzkum, který potvrdil, že tyto obavy jsou bezdůvodné. Problémy nastávají, když se vybere špatná intenzita osvětlení, špatné barevné podání, špatné zábrany oslnění, nebo dojde-li ke špatné odborné instalaci. V současné době máme kompaktní světelné zdroje které jsou novými světelnými zdroji malých rozměrů. Mají nahrazovat žárovky v bytovém, společenském, místním a nouzovém osvětlení. Světelná účinnost kompaktních zářivek je pětinásobně vyšší než u běžných žárovek. To znamená, že 20 W zářivka je srovnatelná se světelnou účinnosti 100 W žárovky. Životnost kompaktních zářivek je od 5000 h do 8000 h. Indukční výbojka patří do nízkotlakých výbojkových zdrojů. Funguje na principu vysokofrekvenčního buzení výboje v uzavřeném prostoru s parami rtuti, který emituje ultrafialové záření, jež se luminoforem mění na viditelné záření. Výjimečně dlouhá životnost až hodin. Vysokotlaké rtuťové výbojky se skládají z luminoforu a rtuťových par. Barva rtuťových par je modrozelená. Používá se zde luminofor kvůli určitému podílu červené barvy při přeměně ultrafialového zářeni na viditelné záření. Po 3 až 5 minutách po zapnutí se stabilizuje světelný tok. Po vypnutí se může znovu zapnout až po 5 až 7 minutách. Jejich životnost je od 6000 h do h. Používají se dosti často, a to například u běžného provozu a osvětlení věřejných venkovních prostor SPECIÁLNÍ ZDROJE Speciální zdro,j jak jeho jméno napovídá, je používán ke zvláštním účelům. Jsou to zábleskové xenonové výbojky, doutnavky, elektroluminiscenční zdroje, svítící diody, lasery, apod. Zábleskové xenonové výbojky jsou speciální konstrukce. K zapálení potřebují zapalovací elektrodu a kondenzátor. Využívají jiskrový výboj, který emituje veliký světelný výkon v krátkém čase. Používají se při rozběhnutí chodu laseru a pro fotografické účely. 41