Ing. Rudolf Bayer, Ph.D.

Častým tématem odborných diskusí bývá problematika světelného znečištění, jehož příčinou je částečně veřejné osvětlení. Diskutován bývá vliv světelného toku vyzářeného osvětlovací soustavou nad horizont, příp. na fasády domů v okolí a do zeleně. Tato studie se proto zabývá analýzou šíření světelného toku od veřejného osvětlení v městském prostředí.

Díky neustávajícímu vývoji se světelné zdroje LED postupně stávají dominantním světelným zdrojem na trhu a až na výjimky v určitých specifických aplikacích dnes LED technologie tvoří většinu portfolia a tržeb výrobců osvětlení. Nové technologie s sebou ale přináší nové technické problémy a výzvy, kterými je třeba se zabývat. Jedním ze specifik LED technologie oproti technologiím konvenčním je jiné konstrukční řešení a s tím spojené odlišné šíření světla ve svítidle. Tento článek má proto za cíl analyzovat, zda a jak konstrukce LED svítidel ovlivňuje prostorové rozložení spektra vyzařovaného světla. Cílem článku je též ověřit teoretické hypotézy změřením prostorových spektrálních charakteristik LED svítidel.

The article deals with the possibilities of using the Arduino platform in lighting and photometry. The simplicity and wide range of libraries, expanding modules and sensors of this platform opens up new possibilities for simple modelling of the light field, its properties and for modelling the principle of photometric devices.

The aim of paper is biodynamic lighting, which is artificial lighting that should best simulate the spectrum and the daily course of natural daylight. Biodynamic lighting can be achieved by controlling luminaires with several different light sources with different correlated color temperatures, nowadays especially with the use of LEDs. This paper deals with analysis of spectral composition and other photometric parameters of light of industrially used LED samples and their effects on biodynamic lighting.

The paper deals with possibilities of applications of luminaires with tunable correlated color temperature (CCT) and their influence on the perception of light scenes and on biological functions of human body. The first part starts with a description of human visual system, physiological effects of optical radiation and principle of perception. The second part shows the analysis of photometric parameters of the sample of tunable white luminaire with variable CCT.

Příspěvek se zabývá biodynamickým osvětlením, tedy umělým osvětlením, které by mělo co nejlépe kopírovat spektrální složení a denní průběh přirozeného denního světla. Biodynamického osvětlení lze docílit řízením svítidel s několika různými zdroji světla s různou teplotou chromatičnosti, tedy v současnosti zejména s využitím LED. Příspěvek se proto zabývá analýzou spektrálního složení a dalších fotometrických parametrů světla průmyslově využívaných vzorků LED a jejich vlivy na biodynamické osvětlení.

The paper discusses a way to deploy luminaires in a model room to provide required illuminance levels and uniformity of the working plane by using a genetic algorithm. The problems about determining the adequate DNA structure and fitness function are introduced and solved. The reflections from walls, ceiling and floor are taken into account in the calculations and further discussed. The output results of the algorithm are judged by requirements of the standard CSN EN 12464-1 and from the lighting system designer's point of view.

The research deals with construction of solar concentrator with photovoltaic panels and thermal circuit. As a part of this research there is a design of solar tracking system for solar concentrators. The use of concentrator with solar tracking system shows the performance of combined generation of electrical power and heat from solar radiation. The results of electrical and thermal measurements show the electrical performance and power performance of heat circuit.

Modern computer lighting design programs are using purely diffuse reflecting surfaces during calculations for simplification reasons. For more accurate calculations it is necessary to use real reflective properties of surfaces that can be measured by a reflectophotometer. The reflectophotometer OPTE-F3K of the Department of Electrical Power Engineering, FEE CTU in Prague, allows measuring reflective properties of surface samples 2 by 2 cm. ReflectoSoft, an application designed especially for this reflectophotometer, enables measurements of BRDF in the Klems system of patches. The measured values can then be stored into an XML file containing the BRDF matrix of 145 × 145 elements. The results can be viewed using the software BSDFViewer. The goal of this paper is to present the current state of the renovation of OPTE-F3K, which enables ray tracing algorithms to use measured reflective properties of real materials.

Článek se věnuje problematice určení příkonu uliční osvětlovací soustavy obecného typu s ohledem na vliv mezopického vidění uživatelů komunikace.

The paper discusses a way to deploy a given number of point light sources in the interior to provide required illuminance levels and uniformity of the working plane by using a genetic algorithm. Furthermore a genetic algorithm has been used to generate a proper luminous intensity distribution curve of multiple luminaires to meet the given criteria for the reference plane of the model room for predefined luminaire positions.

The paper deals with lighting road design. The demands on illuminance are defined in standard ČSN EN 13201 in case of Czech Republic. There are several parameters that a designer can change to get the optimal solution to fulfill the standard. The distance between pillars, their heights, the lamp overlap and tilt have to be defined. Such number of parameters make the optimization difficult. This paper solves the optimization via genetic algorithm. The fitness function that is convergent to good solutions is a vital point for this type of algorithms. The paper shows that solutions found by the genetic algorithm fulfill the demands and it also shows the way, how the fitness function can be created.

V několika posledních letech se stále častěji objevuje tématika mezopického vidění v odborných i laických rozpravách v rámci osvětlování komunikací a venkovních prostor. Tyto aplikace jsou specifické především nízkými hladinami zvolených osvětleností, respektive nízkými úrovněmi jasu, na které je pozorovatel adaptován. Samotná metodika a přesné určení mezopicky vnímaných fotometrických veličin je poměrně náročná a doposud v tomto směru nepanuje všeobecná shoda při definování vlivu mezopické oblasti zraku na celkový proces vidění. Tento článek ukazuje v rámci současných možností teoretický vliv/dopad na energetickou náročnost uličních osvětlovacích soustav v podmínkách mezopického vidění.

To apply more economical and powerful light sources is a constant topic of many professional discussions. One of the nowadays most promising light sources are LEDs – Light Emitting Diodes. Even though there are predictions regarding lifetime and light flux dependence of LEDs over time, actual in field application and measurements are rare. This paper presents results of 16 monitored street lighting systems after more than 6000 hours of operation thanks to help of Eltodo-Citelum s. r .o.

Tato práce popisuje stav projektu modernizace reflektometru. Nejprve je vysvětlena funkce reflektometru a propojení laboratorního pracoviště. Jsou zde uvedeny základní schopnosti původní vestavěné elektroniky reflektometru a potřeba její modernizace. Funkce nově navržené a vyrobené řídicí elektroniky jsou vysvětleny za pomoci aktuálních schémat použitých obvodů a tabulkou podporovaných příkazů.

Snižování energetické náročnosti a vytváření kvalitního pracovního prostředí v budovách je aktuálním tématem, dotýkajícím se nejen oblasti osvětlování. V současné době se objevují snahy o vyšší míru využití denního světla. Problémem denního světla je jeho obtížná předvídatelnost a parametrizace. V podstatě jediným kvantitativním parametrem je horizontální osvětlenost pro standardní oblohy CIE [1], z nich nejčastěji užívanou je obloha rovnoměrně zatažená. Tento článek se zabývá určením osvětlenosti nezacloněné vertikální roviny. Pro výpočty denního světla v dané datum, čas a typ oblohy je ve většině případů je totiž výhodnější znát osvětlenost vertikální roviny, reprezentující fasádu budovy.

Měření osvětlenosti v síti kontrolních bodů je nejčastěji používanou metodou vyhodnocování parametrů osvětlovacích soustav interiérů jak státními dozorovými orgány (např. krajské hygienické stanice), tak soukromými subjekty, které se zabývají projekční činností v oblasti osvětlovacích soustav. Měřením lze ověřit požadavky na osvětlovací soustavy dané českými technickými normami. Měření osvětlenosti dosud probíhá manuálně, tj. vytyčením sítě kontrolních bodů a následně provedením měření osvětlenosti luxmetrem v každém z kontrolních bodů. Jednou z možností, jak zajistit značné urychlení zdlouhavého procesu měření osvětlenosti v interiérech, je automatizace procesu měření s využitím robotické jednotky, která by byla schopna sama vytýčit síť kontrolních bodů dle požadavků norem a současně s vytyčováním sítě kontrolních bodů provést měření osvětlenosti v této síti.

Přesnost výpočtu fotometrických veličin je závislá na přesnosti popisu mnohonásobných odrazů, probíhajících v daném místě. Důležité je proto znát přesné odrazné vlastnosti použitých materiálů. Činitele odrazu povrchů lze změřit reflektometrem jako je OPTE-F3K. Tento článek si klade za cíl popsat právě probíhající návrh nové řídicí a napájecí elektroniky tohoto zařízení.

The calculation accuracy of photometric quantities is dependent on the description accuracy of interreflections ongoing in a given place. Therefore knowing accurate reflective properties of materials is of great importance. These properties can be measured by a spatial luminance distribution measuring device of reflecting surfaces, such as OPTE-F3K. This paper informs about the progress of the ongoing upgrade of this device being made.

Cílem tohoto příspěvku je popsat odrazné vlastnosti materiálů a specifika jejich využití při výpočtu parametrů světelné scény. Počítačové programy běžně používané pro modelování parametrů světelných scén dosud využívají pro tvorbu matematického modelu scény především předpokladu difúzně odrážejících světelně činných ploch v uvažovaném prostoru, kdy lze světelně činné plochy charakterizovat integrálním činitelem odrazu. Numerický model scény obsahující výhradně difúzně odrážející plochy je matematicky méně náročný, než model zahrnující do výpočtu parametrů světelné scény i skutečné obecně odrážející plochy. Stavební prvky moderních budov jsou však často zhotoveny z materiálů, které se svými odraznými vlastnostmi značně odlišují od ideálně difúzně odrážejících ploch. Pokud při modelování těchto světelných scén není zohledněna směrová závislost činitele odrazu, může být model světelné scény zatížen značnou chybou.

V příspěvku jsou shrnuty obvyklé principy získávání světelných zdrojů, zejména diod LED, vyzařujících bílé světlo. Popsáno je nové automatické měřící pracoviště vybudované ve fotometrické laboratoři FEL ČVUT v Praze, které umožňuje analyzovat spektra světla vyzařovaného různými světelnými zdroji s využitím monochromátoru Oriel 77250 1/8 m a nově vyvinutého software SpectroSoft. Uvedeny jsou i příklady grafického zpracování výsledků naměřených spekter vybraných světelných diod.

Nowadays there are procedures to evaluate the energy performance of buildings, but there is no methodology to design buildings with optimized energy performance. It is impossible to effectively optimize the lighting systems of already designed buildings. The obstacle of a comprehensive evaluation of a lighting system is the perception of the lighting quality demands and the energy performance as two separated opposing areas. The current evaluation of lighting energy performance of buildings, also including an evaluation through parameters such as the relative installed power, is misleading, is not related to the real lighting energy performance, has no direct binding dependencies to photometric parameters in the given building and can negatively influence photometric parameters and the environment of buildings.

Aby bylo možné měřit podíl přímé a nepřímé složky slunečního záření, bylo vyvinuto zařízení SolarTracker. Podíl přímé a nepřímé složky slunečního záření je důležitý pro efektivní výběr technologie, provoz a řízení především v oblasti fotovoltaických elektráren a jsou také důležité v dalších oborech, jako jsou osvětlovací soustavy a ve stavebnictví.

Tento článek se zabývá problematikou filtrace základní harmonické frekvence ze silně rušené sítě a detekce průchodů nulou pomocí navrženého adaptivního filtru. Detekce průchodu nulou základní harmonické měřeného průběhu může být problematická z důvodu např. několikanásobných průchodů způsobených superponovaným rušením anebo pokud si signál udržuje nulovou hodnotu po jistou dobu. Jednoduchým filtrem sice lze zamezit několikanásobným průchodům nulou, vzniká však fázová chyba mezi vstupem a výstupem. V článku popisovaná adaptivní filtrace základní harmonické se zpracovává ve dvou paralelních větvích. První slouží pro detekci přesné frekvence první harmonické vstupního signálu, druhá tuto frekvenci používá pro nastavení centrální frekvence filtru, který ze vstupního signálu odfiltruje vyšší harmonické a přivede tento zpracovaný signál na výstup.

The paper presents the comparison of luminous and electrical properties of modern LED-based luminaires with properties of the conventional luminaires with high pressure sodium lamp. It collects available product information of compared luminaires with measured luminous and electrical properties of them to allow a reader to take a view of mentioned luminaire properties. The most important values of the luminaire samples compared are the luminous efficacy, color rendering index, startup process characteristics, spectral distribution of the light sources, etc.

Autoři se zabývají problémem detekce průchodů nulou síťového napětí, které je významně zkresleno harmonickými složkami. Detekce nuly v podobných signálech může být velmi obtížná například kvůli několikanásobným průchodům nulou. Jednoduchá filtrace daného signálu sice vyřeší problém zkreslení, nicméně zároveň zanáší chybu v podobě fázového posunu. Autoři navrhli řešení založené na adaptivní filtraci signálu, kterou je získána základní harmonická složka signálu. Detekce průchodů nulou je zde následně signalizována dle průchodů nulou základní harmonické složky.

The authors deal with the problem of controlling of single phase active filters. Some algorithms for active filters controlling are well known today, but some of them can't be used in case of single phase filters. For example the PQ Theory (Theory of the Instantaneous Reactive Power) is excellent for three phase solutions, but for single phase solutions it can't be implemented. The main challenge in the single phase controlling method is to get the fundamental harmonic function in a proper magnitude and phase. The authors proposed a simple and fast method, which is based on the LMS algorithm ("Least Mean Square" algorithms are a class of adaptive filters). This method can be easily implemented also in 8-bit microcontroller units only with the need of sum and multiplication instructions.

Předkládaný článek je první ze tří dílů série článků, která je zaměřena na návrh a technologické postupy konstrukce pasivních odrušovacích filtrů. V úvodní části se autoři zabývají analýzou odchylek frekvenční charakteristiky filtru od požadovaného tvaru a příčinami jejich vzniku. Za tímto účelem byla použita metoda analýzy FTA. Článek upozorňuje na některé potenciální problémy při stavbě filtrů a přibližuje jejich možná řešení. Zároveň jsou zde popsány teoretické základy návrhu filtrů s odkazy na související normy a literaturu, čímž je vytvořen určitý podklad pro pochopení navazujících dílů série.

The electrical power of photovoltaic systems depends on the power of solar radiation incident on the active parts of the system (photovoltaic panels). The incident solar radiation contains of direct and indirect component which is caused by actual weather conditions. Due to the receiving characteristics of the solar panels it could be more efficient to turn the panels directly to the sun while the direct component of solar radiation dominates. The solar concentrators for photovoltaics are based on concentrating the direct solar radiation. This paper should describe the ratio of direct and indirect component of solar radiation in different weather conditions.

The paper presents the comparison of luminous and electrical properties of modern LED-based luminaires with properties of the conventional luminaires with high pressure sodium lamp. It collects available product information of compared luminaires with measured luminous and electrical properties of them to allow a reader to take a view of mentioned luminaire properties. The most important values of the luminaire samples compared are the luminous efficacy, color rendering index, startup process characteristics, spectral distribution of the light sources, etc.

Do elektrické sítě se připojuje řada elektronických zařízení, jejichž činnost vyžaduje spolehlivé přifázování na napětí sítě. Příkladem mohou být fázově řízené měniče napětí, záložní zdroje nepřerušeného napájení nebo měniče dodávající energii zpět do sítě. Fáze mezi síťovým a výstupním napětím měniče je zde zpravidla určována na základě jejich průchodů nulou. Spolehlivá detekce okamžiků průchodů nulou se tak stává významným faktorem ovlivňujícím činnost zařízení a kvalitu jím odebírané nebo dodávané energie. Vhodným řešením může být získávání průchodů nulou na základě číslicového zpracování vstupního signálu. Nevýhodou tohoto způsobu detekce je, že číslicové zpracování je zpravidla spojeno s využitím rychlých signálových procesorů případně hradlových polí. Autoři se proto snaží najít takový systém, který by spolehlivě určoval průchody nulou i ve velmi zarušené síti a zároveň by jej bylo možné implementovat do jednočipového procesoru.

This paper discusses the software Gofosoft4 used to measure luminous intensity distribution curves of light sources and light fixtures. Gofosoft4 is designed specially for the use in the laboratory of photometry, providing an interface to communicate with the goniophotometer and illuminance meter via serial port (RS-232). It's main goal is to make automatic measurings of luminous intensity distribution curves possible, thus making the measurings faster and with only a minimal human intervention. Also this version of Gofosoft is written in Java making it's operation faster and smoother on the given computer then the previous version.

This paper discusses the software Gofosoft4 used to measure luminous intensity distribution curves of light sources and light fixtures. Gofosoft4 is designed specially for the use in the laboratory of photometry, providing an interface to communicate with the goniophotometer and illuminance meter via serial port (RS-232). It's main goal is to make automatic measurings of luminous intensity distribution curves possible, thus making the measurings faster and with only a minimal human intervention. Also this version of Gofosoft is written in Java making it's operation faster and smoother on the given computer then the previous version.

Doposud byl ve fotometrické laboratoři na ČVUT v Praze, FEL používán software Gofosoft v2.1, který byl naprogramován v prostředí Labview z důvodu podpory použitého A/D převodníku pro digitalizaci dat z luxmetru. Software Labview však nebyl pro daný účel optimální, navíc byl luxmetr s fotočlánkem později přímo připojen přes sériové rozhraní k počítači a A/D převodník nebyl již třeba .Vznikl tak požadavek na vytvoření zjednodušené praktičtější alternativy softwarové podpory měření čar svítivosti na goniofotometru. Navržená a realizovaná aplikace Gofosoft4 poskytuje potřebné uživatelské rozhraní a zejména umožňuje automatické měření čar svítivosti ve zvolených fotometrických rovinách. Aplikace Gofosoft4, jejíž funkce jsou v této stati popsány, byla vyvinuta v prostředí NetBeans IDE jako Java aplikace.