Světelná technika (FSI-HLT-K)

Akademický rok 2021/2022
Garant: doc. Ing. Petr Baxant, Ph.D.  
Garantující pracoviště: ÚST všechny předměty garantované tímto pracovištěm
Jazyk výuky: čeština
Cíle předmětu:
Cílem předmětu je poskytnout studentům informace z oblasti světelné techniky jako součást oblasti nejběžnějších spotřebičů elektrické energie. V rámci kurzu se studenti dozvědí základy světelné techniky, potřebnou teorii fotometrie, základní informace o komponentách pro osvětlování, principech měření světla, hodnocení osvětlení, principech generování světla a světelných zdrojích.
Výstupy studia a kompetence:
Absolvent předmětu je schopen: - popsat základní fyzikálních vlastností světla, - vysvětlit principy vzniku světla, - vysvětlit podstata vidění a funkce zrakového systému, - vysvětlit metody hodnocení oslnění, - vysvětlit rozdíly v trichromatických souřadných systémech pro hodnocení barev - vyjmenovat hlavní elektrické zdroje světla - zapojit výbojové zdroje světla do obvodu elektrické sítě - měřit se základními fotometrickými přístroji - vysvětlit princip funkce zářivky, výbojky, LED diody, - vyjmenovat soubor vlastností světelného zdroje.
Prerekvizity:
Student, který si předmět zapíše, by měl být schopen vysvětlit základní zákony elektrotechniky, měl by mít znalosti z oblasti měření základních elektrických veličin. Obecně jsou požadovány znalosti na úrovni bakalářského studia, ale je vhodné mít absolvován kurz Užití elektrické energie.
Obsah předmětu (anotace):
Předmět se věnuje základům světelné techniky. Vysvětleny jsou všechny světelné a zářivé veličiny a jejich vzájemné vztahy, spektrum optického záření, vlastnosti zraku a vidění, měření barev a indexu podání barev. Dále jsou vysvětleny principy vzniku světla, uvedeny hlavní typy světlených zdrojů. Detailněji jsou vysvětleny principy a konstrukce teplotních zdrojů světla, zářivek lineárních a kompaktních, výbojek sodíkových, rtuťových, halogenidových a LED zdrojů. Dále jsou vysvětleny hlavní vlastnosti ostatních zdrojů světla, jako jsou indukční výbojky, xenonové a sirné výbojky.
Metody vyučování:
Metody vyučování zahrnují přednášky, cvičení na počítači a laboratoře. Předmět využívá e-learning (Moodle). Student odevzdává vypracované laboratorní protokoly.
Způsob a kritéria hodnocení:
až 24 bodů za laboratorní protokoly
až 16 bodů za průběžné testy znalostí
až 60 bodů za závěrečnou zkoušku, která je orientována na celkový přehled ve vyučované problematice.
Zkouška probíhá formou testu na počítači s možností ústního doplnění v případě nedostatků.
Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění a formy nahrazování zameškané výuky:
Laboratorní výuka z předmětu je povinná, řádně omluvené a zameškané hodiny lze po domluvě s vyučujícím nahradit obvykle v posledním týdnu anebo v následujícím týdnu, pokud se výuka dělí na více skupin.
Typ (způsob) výuky:
    Konzultace v kombinovaném studiu  1 × 9 hod. povinná                  
    Konzultace  1 × 34 hod. nepovinná                  
    Laboratorní cvičení  1 × 9 hod. povinná                  
Osnova:
    Konzultace v kombinovaném studiu 1. Úvod do světelné techniky, základní veličiny a jejich vztahy
2. Vztahy mezi veličinami, zákony šíření světla
3. Zrak a vidění, vady zraku, jejich korekce
4. Kontrast, kontrastní citlivost, rozlišitelnost detailů, kolísání světla a jeho vnímání
5. Mezní stavy zraku, oslnění a jeho hodnocení
6. Barevné vlastnosti světla, trichromatické soustavy
7. Normalizované druhy světla, spektrofotometrická a spektroradiometrická měření, index podání barev
8. Vlastnosti materiálů - spektrální a integrální, šíření světla na rozhraní dvou prostředí
9. Měření světla, laboratorní měření svítivosti, jasu a účinnosti svítidel, měření osvětlení
10. Podstata a principy vzniku světelného záření, rozdělení světelných zdrojů, historický vývoj zdrojů, žárovky
11. Výbojové zdroje světla, zářivky, sodíkové nízkotlaké a vysokotlaké výbojky, rtuťové a halogenidové výbojky
12. Indukční výbojky a výbojky s krátkým obloukem, ostatní zdroje světla, úvod do LED technologie
13. Vlastnosti LED zdrojů, aplikační možnosti, vztah k vizuálním a nevizuálním efektům světla.
    Konzultace 1. Úvod do světelné techniky, základní veličiny a jejich vztahy
2. Vztahy mezi veličinami, zákony šíření světla
3. Zrak a vidění, vady zraku, jejich korekce
4. Kontrast, kontrastní citlivost, rozlišitelnost detailů, kolísání světla a jeho vnímání
5. Mezní stavy zraku, oslnění a jeho hodnocení
6. Barevné vlastnosti světla, trichromatické soustavy
7. Normalizované druhy světla, spektrofotometrická a spektroradiometrická měření, index podání barev
8. Vlastnosti materiálů - spektrální a integrální, šíření světla na rozhraní dvou prostředí
9. Měření světla, laboratorní měření svítivosti, jasu a účinnosti svítidel, měření osvětlení
10. Podstata a principy vzniku světelného záření, rozdělení světelných zdrojů, historický vývoj zdrojů, žárovky
11. Výbojové zdroje světla, zářivky, sodíkové nízkotlaké a vysokotlaké výbojky, rtuťové a halogenidové výbojky
12. Indukční výbojky a výbojky s krátkým obloukem, ostatní zdroje světla, úvod do LED technologie
13. Vlastnosti LED zdrojů, aplikační možnosti, vztah k vizuálním a nevizuálním efektům světla.
    Laboratorní cvičení Měření jasu a jeho rozložení
Měření svítivosti srovnávací metodou
Ověření vlastností kosinového nástavce luxmetru
Ověření inverzního čtvercového zákona
Měření spektrálních vlastností světla
Měření barevných vlastností materiálů
Měření čar svítivosti malých světelných zdrojů
Měření napěťové závislosti světelného toku zdrojů
Měření barevných vlastností zobrazovacích zařízení
Měření teploty chromatičnosti a vlivu napětí na chromatičnost světla
Měření spektrálních charakteristik světlovodných vláken
Měření směrové odraznosti materiálů pro miniaturní svítidla
Měření kolísání světelného toku zdrojů
Literatura - základní:
1. Habel, J, Dvořáček, K., Dvořáček, V.,Žák, P.: Světlo a osvětlování, FCC Public s.r.o., Praha 2013, ISBN 978-80-86534-21-3
Literatura - rozšiřující:
2. Sokanský, K., a kol.: Světelná technika, České vysoké učení technické v Praze 2011, ISBN 978-80-01-04941-9
Zařazení předmětu ve studijních programech:
Program Forma Obor Spec. Typ ukončení   Kredity     Povinnost     St.     Roč.     Semestr  
N-STG-K kombinované studium MTS Moderní technologie osvětlovacích soustav -- zá,zk 6 Povinný 2 1 Z