Osvětlení, jako jeden z klíčových faktorů zdravého pracovního prostředí, přímo působí na zdravotní stav zaměstnance, a navíc má velmi významný vliv na jeho psychickou pohodu a pracovní výkon. Lidské oko nejlépe snáší a vnímá denní sluneční světlo. Na pracovištích, kde se pracuje za zhoršených podmínek denního osvětlení nebo ve směnném provozu, se ale umělému světlu či přisvětlení neubráníme. V případě špatného či nedostatečného osvětlení pracoviště může dojít u zaměstnanců k pocitům snížené psychické pohody či dlouhodobě vést až k déletrvajícím poruchám, které se mohou projevovat sníženou vnímavosti, stresem apod., což často vede k pracovnímu úrazu nebo jiné nežádoucí události.

Pozornost je zde zaměřena zejména na umělé zdroje světla, jež jsou v poslední době mimořádně se rozvíjejícím odvětvím světelné techniky. Jelikož je dbán značný zřetel na úsporu elektrické energie v osvětlovacích soustavách, ale zároveň je požadována určitá kvalita osvětlení, pokud možno s vysokým komfortem využití, jako je snadná a levná údržba, snadné ovládání a možnost kombinace různých prvků v osvětlovacích soustavách, je bezpodmínečně nutná dobrá znalost konkrétních parametrů světelných zdrojů, které budou ve světelné soustavě použity.

Osvětlení hodnocené z hygienického hlediska je limitováno zdravotními aspekty, ošetřené legislativně. Ergonomie má svou úlohu preventivní, aby světelné podmínky vyhovovaly co nejlépe požadavkům pracovníků při plnění i zrakově náročných úkolů a předcházelo se nežádoucí zrakové zátěži a možným důsledkům úrazů pracovníků, při plnění pracovních úkolů za nevhodného osvětlení.

1. Světlo, základní světelné veličiny a jejich hodnocení

Světlo a funkce zraku jsou nezbytnou zárukou plnohodnotného života člověka, zejména pak během pracovní činnosti.

Světlo je viditelná část elektromagnetického záření, charakterizované vlnovou délkou a frekvencí. Jeho frekvence je zhruba od 3,9×10¹⁴ Hz do 7,9×10¹⁴ Hz, čemuž ve vakuu odpovídají vlnové délky z intervalu 390 až 760 nm. Světlo s nižší vlnovou délkou nazýváme ultrafialové, světlo s vyšší vlnovou délkou nazýváme infračervené. Frekvence udává barvu světla, přechodem do jiného prostředí se barva světla nemění. Bílé světlo je složeno z jednobarevných (monochromatických) světel (duha). Vjem světla v našem oku způsobuje elektrická složka vlnění. Oční sítnice je nejcitlivější na žlutozelenou barvu (vlnová délka asi 550 nm). Světlo lze charakterizovat pomocí několika hledisek – fotometrické (např. svítivost či světelný tok), kolorimetrické (frekvenční spektrum, barva), koherence a polarizace. Na nich pak závisí i chování světla při odrazu, lomu a průchodu prostředím a při skládání a ohybu. Změřit míru osvětlení (kde je málo nebo hodně světla) bychom mohli založit na energii (fyzikálně objektivní), kterou přenáší radiometrické záření (tam, kde by toto záření neslo hodně energie, bylo by velké osvětlení a naopak). Radiometrické veličiny se definují u elektromagnetického záření, které však nelze vnímat lidským okem. Jelikož oko není detektor energie, a proto nic nevidí. Fotometrické (světelné) záření je založené na tom, jak záření působí na lidský zrak (poznáme to podle toho je-li místnost dost osvětlená, ale není to spravedlivé k energii, kterou se elektromagnetické záření přenáší).

TABULKA 1 Základní veličiny radiometrické a fotometrické

Pro přepočet fotometrických veličin na zářivé, a naopak, se používají rovnice:

1 lm = 147. 10^-5 W 1 W = 680 lm

2. Světelné zdroje a jejich charakteristika

2.1 Základní pojmy

Zdroje, vysílající záření, které jsou určeny pro přeměnu ve světlo, se nazývají světelné zdroje. Mohou být buď přírodní (slunce, blesk apod.) nebo umělé (např. svíčka, žárovka, zářivka, výbojka, LEDka).

Předmět či jeho povrch vyzařující viditelné záření, jež vzniklo v něm samotném, je prvotní světelný zdroj. Předmět nebo jeho povrch, který pouze dopadající světelné paprsky odráží, popřípadě je propouští, představuje druhotný světelný zdroj. Mezi prvotní zdroje, jež mají pro osvětlování největší význam, jsou zdroje napájené elektrickou energií, se řadí elektrické světelné zdroje, které jsou základním prvkem osvětlovacích soustav.

2.2 Druhy světelných zdrojů a jejich zdroj světla

Nejznámější a nejrozšířenější zdroje světla se rozdělují podle různých hledisek. Jedno z nich je podstata vzniku světla. Pokud půjde o umělé osvětlení pak rozeznáváme zdroje světla na principu teplotního záření (žárovky, halogenní žárovky), záření elektrického výboje v plynech a parách kovů (zářivky, výbojky) anebo luminiscence (např. svítivé diody – LED).

Ke vzniku světla v současných umělých světelných zdrojích dochází na těchto základních principech:

• Obyčejné a halogenové žárovky. Světelné vyzařování (inkandescence – je jev vyzařování světla, způsobeného tepelným buzením) vzniká průchodem elektrického proudu pevnou vodivou látkou s vysokou teplotou tání např. platina, wolfram atd. Pevná látka se rozžhaví na požadovanou teplotu, při které dochází k emisi viditelného záření. Mají širší uplatnění ve vnitřním (pracovním i domácím) prostředí.
• Nízkotlaké a vysokotlaké výbojové zdroje (zářivky, rtuťové, sodíkové, halogenidové a nové typy výbojek). Světlo zde vzniká při nepružných srážkách atomu, iontu a elektronu v sloupci výboje, který se nachází v elektrickém poli.

Vznik světla je založen na principu přeměny záření o kratší vlnové délce například ultrafialového na viditelné záření o delší vlnové délce. Tento jev nastává v tzv. luminoforu, což je u zářivky světlá vrstva látky nanesená na vnitřní povrch trubice. Při použití luminoforu se ultrafialové záření transformuje do viditelné oblasti.

• LED, světelná dioda, je elektronická polovodičová součástka, která obsahuje PN přechod. Prochází-li polovodičovým přechodem elektrický proud v propustném směru vyzáří se nekoherentní světlo s úzkým spektrem.

2.3 Charakteristika základních parametrů světelných zdrojů

1. Světelný tok
   Světelný tok je fotometrická veličina vyjadřující množství světelné energie, kterou vyzáří světelný zdroj za časovou jednotku k vzhledem k citlivosti lidského oka na různé vlnové délky světla. Jednotkou je lumen (lm), který odpovídá světelnému toku vyzářeného rovnoměrným bodovým zdrojem o svítivosti (I) 1 kandely do jednotkového prostorového úhlu (1 steradián). Při výběru světelného zdroje je to zásadní veličina, kterou sledujeme, a která poskytuje hodnoty o jeho celkovém světelném výkonu.
2. Měrný světelný výkon
   Měrný světelný výkon světelného zdroje získáme z podílu světelného toku a elektrického výkonu. Takto lze snadno posoudit výkon světelného zdroje vzhledem k energii, která se spotřebuje. Například u halogenové žárovky 70 W se světelným tokem 1 200 lm je měrný výkon 17,14 lm na 1 watt. U zářivkové trubice 80 W, která emituje světelný tok 7 000 lm, dosahuje měrný výkon 87,5 lm na 1 W.
3. Svítivost
   Svítivost (I) udává prostorovou hustotu světelného toku světelného zdroje v určitém úhlu. Jednotkou je kandela (cd) a vyjadřuje svítivost světelného zdroje v daném směru emitující monochromatické záření například o frekvenci 5 450.10¹² Hz, jehož zářivost bude činit 1/683 wattů na steradián. Tato veličina se používá u bodových zdrojů, jehož rozměry jsou zanedbatelné v porovnání se vzdáleností kontrolního bodu. Například je to u halogenové reflektorové žárovky použité u automobilu.
4. Teplota chromatičnosti
   Tento fotometrický parametr, nazývaný také jako teplota barvy světelného zdroje, je roven teplotě černého zářiče, jehož záření má tutéž chromatičnost jako uvažované záření. Teplota chromatičnosti (T_c) určitého světelného zdroje se porovnává s teplotou černého zářiče. Čím vyšší je teplota, tím se zvyšuje podíl modré složky barvy a snižuje podíl barvy červené. Jednotkou je kelvin (K). Udává se v rozmezí: 1 800 K (červená) – 16 000 K (modrá).
   
   Přehled souvisejících údajů je v tabulkách 2, 3, 4, a 5.
   
   TABULKA 2 Typické chromatické teploty světelných zdrojů

TABULKA 3 Barevné tóny viditelného světla

TABULKA 4 Skupiny barevného tónu světla světelných zdrojů

5. Index podání barev
   Index podání barev (Ra), označovaný též jako CRI (Color Rendering Index), hodnotí kvalitu světla světelného zdroje v porovnání s přirozeným světlem Slunce a udává věrnost podání barevných předmětů osvětlované daným světelným zdrojem. Ra se udává na stupnici od 0 do 100, kdy hodnota 100 odpovídá barevnému podání barev při osvětlení předmětu slunečním světlem, tedy absolutně věrnému vjemu. Z toho vyplývá, že čím je Ra vyšší, tím daný světelný zdroj poskytuje věrnější podání barev, a tedy jím emitované světlo je kvalitnější.

TABULKA 5 Parametry světelných zdrojů

Z praktického hlediska, mezi hlavní parametry, jež se sledují u světelných zdrojů patří: život světelného zdroje (udávaný v hodinách), hodnota světelného toku a jeho spektrální složení, svítivost a její prostorové rozložení, jas, teplota chromatičnosti Tc a index podání barev Ra. U světelných zdrojů, jejichž činnost závisí na elektrické energii, pak také příkon, napětí, proud, a především měrný výkon, který charakterizuje efektivnost přeměny energie elektrické na světelnou.

3. Osvětlení pracovišť hodnocené v legislativě a technických normách

3.1 Požadované podmínky pro osvětlení pracovišť

Podmínky osvětlení pracoviště stanovuje nařízení vlády č. 361/2007 Sb. a ČN EN 12464-1 v návaznosti na normy další.

Osvětlení pracoviště včetně spojovacích cest se člení na tři základní druhy – denní, umělé a sdružené. Z hlediska potřeby plnit pracovní úkoly zrakové zátěže je denní osvětlení nejvhodnější, avšak nelze u něj zaručit stálou intenzitu, resp. také barvu. Proto nejvýhodnějším způsobem osvětlení je tedy kombinace denního a umělého osvětlení.

Aktuální evropská technická norma o osvětlování pracovních prostorů v interiérech byla převzatá v ČR jako ČSN EN 12464-1, platná od března 2012, podporuje komplexní řešení. Novinkou je, že norma přestává rozlišovat mezi umělým a denním osvětlením. Při návrhu osvětlovací soustavy pracoviště by mělo být prioritou vytvořit optimální podmínky pro zrakový výkon v konkrétním pracovním prostředí tak, aby byla maximálně zajištěna zraková pohoda. S ohledem na nové možnosti světelné techniky norma sice některé požadavky zpřísnila, zároveň však platí, že předepsané hodnoty se nevztahují na celý vnitřní prostor. Požadovaná intenzita osvětlení, maximální přípustné oslnění či optimální podání barev světelnými zdroji musí být dodrženy na jednotlivých druzích pracovních prostředí speciálně v místech zrakového úkolu a v jejím bezprostředním okolí.

3.2 Výběr z nařízení vlády č. 261/2007 Sb., a technických norem stanovující požadavky na osvětlení pracoviště

1. K osvětlení pracoviště včetně spojovacích cest se užívá denní, umělé nebo sdružené osvětlení. Osvětlení pracoviště musí odpovídat náročnosti vykonávané práce na zrakovou činnost a ochranu zdraví v souladu s normovými hodnotami a požadavky.
   Normovou hodnotou se rozumí konkrétní hodnota denního, umělého nebo sdruženého osvětlení obsažená v příslušné české technické normě upravující hodnoty denního, sdruženého a umělého osvětlení (ČSN EN 12464-1).
   Normové hodnoty udávají minimální požadavky pro většinu parametrů (rozložení jasu, osvětlenost, oslnění, rovnoměrnost, podání barev, míhání a stroboskopické jevy).
   Normovým požadavkem se rozumí technický požadavek obsažený v příslušné české technické normě. Zahrnují kvantitu i kvalitu světelné soustavy.
2. Pracoviště, které je osvětlováno denním osvětlením, pokud na něm může docházet ke zvýšené tepelné zátěži nebo oslnění, musí mít osvětlovací otvory vybaveny clonícími zařízeními umožňujícími regulaci přímého slunečního záření. U bočního osvětlovacího otvoru na pracovišti umožňujícího pohled ven nesmí jejich výplně tomu bránit.
3. Na pracovišti, na němž je vykonávána trvalá práce, osvětlovaném denním osvětlením, musí být dodrženy tyto minimální hodnoty:
   1. denní osvětlení vyjádřené činitelem denní osvětlenosti D, minimální D_min = 1,5 %, při horním nebo kombinovaném denním osvětlení i průměrný D_m = 3 %,
   2. celkové umělé osvětlení vyjádřené udržovanou osvětleností E_m = 200 lx.
4. Na pracovišti, na němž je vykonávána trvalá práce, osvětlovaném sdruženým osvětlením musí být dodrženy tyto minimální hodnoty:
   1. denní složka sdruženého osvětlení vyjádřená činitelem denní osvětlenosti D, minimální D_min 0,5 % a průměrná D_m 1 % musí být splněna ve všech případech, tedy i při bočním nebo kombinovaném osvětlení,
   2. doplňující celkové umělé osvětlení vyjádřené udržovanou osvětleností E_m = 200 lx.
5. Hodnoty celkového umělého osvětlení podle odstavců 3 a 4 se použijí za předpokladu, že příslušná česká technická norma nestanoví s ohledem na zrakovou náročnost vyšší hodnotu.
6. Pracoviště, na němž je vykonávána trvalá práce a na kterém nemohou být splněny hodnoty pro denní ani pro sdružené osvětlení podle odstavců 3 a 4, se může zřizovat a provozovat jen v případě, že jde o pracoviště:
   1. pouze s nočním provozem,
   2. které musí být z technologických důvodů umístěno pod úrovní terénu,
   3. jehož účel nebo konstrukční požadavky neumožňují zřídit dostačující počet nebo dostatečnou velikost osvětlovacích otvorů,
   4. na němž zpracovávaný materiál, povaha výrobků nebo činnosti vyžadují vyloučení denního světla nebo zvláštní požadavky na osvětlení, například použití technologicky nutných vlnových délek spektrálního složení světla, které nelze docílit denním osvětlením,
   5. kde je nutné zajištění ochrany zdraví zaměstnance před pronikáním chemické látky, aerosolu nebo prachu z výrobní nebo jiné činnosti, jejichž zdrojem je technologie.
7. Na pracovišti uvedeném v odstavci 6, na němž je vykonávána trvalá práce, musí být dodržena minimální hodnota celkového umělého osvětlení vyjádřeného udržovanou osvětleností E_m = 300 lx; osvětlovací soustavy se zde zřizují tak, aby hodnoty udržované osvětlenosti byly nejméně takové, jako stanoví příslušná česká technická norma k osvětlování vnitřních pracovních prostorů (ČSN EN 12464-1). U udržovaných osvětleností 300 až 500 luxů včetně se však navýší osvětlenost o 1 stupeň řady osvětlenosti.
8. V místnosti pro odpočinek, denní osvětlení, vyjádřené minimálním činitelem denní osvětlenosti musí být D_min = 1,0 %.
9. Osvětlovací otvory, osvětlovací soustavy zajišťující umělé osvětlení a části vnitřních prostor pracoviště odrážející světlo musí být pravidelně čištěny a trvale udržovány v takovém stavu, aby vlastnosti osvětlení byly zachovány. Osvětlovací otvory včetně ochranných prvků musí umožňovat jejich bezpečné používání, údržbu a čištění a nesmí ohrožovat další osoby zdržující se v objektu nebo v jeho okolí během údržby a čištění. Zaměstnanci musí být umožněno manipulovat s okny nebo světlíky, pokud jsou otevíratelné, otevírat, zavírat, nastavovat nebo zajišťovat z podlahy bezpečným způsobem; jsou-li otevřeny, musí být zajištěny v takové poloze, aby se předešlo riziku úrazu.
10. Na pracovišti bez technologického zdroje prachu a chemických látek se čištění provádí minimálně jednou za 2 roky, na pracovišti s technologickým zdrojem prachu a chemických látek jako sekundárních produktů z technologického procesu se čištění provádí zpravidla dvakrát ročně a na pracovišti s technologickým zdrojem prachu a chemických látek jako nedílné součásti technologického procesu se čištění provádí zpravidla čtyřikrát ročně. Lhůty pro čištění se mohou rovněž stanovit podle činitele znečištění upraveného v české technické normě pro denní a umělé osvětlení (ČSN EN 12464-1).
11. Pracoviště včetně spojovacích cest, na kterých je zaměstnanec při výpadku umělého osvětlení vystaven ve zvýšené míře možnosti úrazu nebo jiného poškození zdraví, musí být vybaveno vyhovujícím nouzovým osvětlením podle příslušné české technické normy upravující nouzové osvětlení (ČSN EN 1838).
12. Umělé osvětlení venkovních pracovišť a spojovacích cest musí odpovídat náročnosti vykonávané práce na zrakovou činnost a ochranu zdraví v souladu s normovými hodnotami a požadavky české technické normy na osvětlení venkovních pracovních prostor (ČSN EN 12464-2).
13. Pracoviště včetně spojovacích cest, na kterých je zaměstnanec při výpadku umělého osvětlení, musí být vybaveno vyhovujícím nouzovým osvětlením podle ČSN EN 1838.

4. Hodnocené světelné a technické parametry světelných zdrojů a energetický štítek

Současný trh nabízí velmi široký sortiment moderních světelných zdrojů a svítidel. U nejstarších světelných zdrojů, tj. u klasických tepelných žárovek, se hodnotí osvětlení velikostí příkonu udávaný ve wattech (W), tedy čím více wattů tím větší mají žárovky svítivost, ale také větší elektrickou spotřebu. Ani dnes se k vyjadřování příkonu světelných zdrojů ve wattech nikterak nevyhýbáme. Ukazatelem spotřeby elektrické energie na osvětlení je měrný elektrický výkon (lm/W). Jak již bylo dříve uvedeno k hodnocení světelných zdrojů se používá více světelných a technických parametrů. Pro praktický výběr vhodného světelného zdroje vycházíme z údajů uváděných na obalu poskytované výrobcem.

Na obalech výrobců světelných zdrojů, s označením CE podle Směrnic EU, jsou deklarovány:

1. světelné parametry (uvedené v ČSN EN 12464-1),
2. technické parametry,
3. energetický štítek.

Ad a) Mezi světelné parametry se řadí: světelný tok v lumenech (lm), čím více lumenů, tím větší bude osvětlenost prostoru, barevný tón (chromatičnost) v kelvinech (K), Rozlišuje se barevný tón teple bílý, neutrální (denní) a studeně bílý. Barevný tón teple bílý má barvu oranžově žlutou, s delší vlnovou délkou, která je vhodná pro relaxaci. Naopak studeně bílý tón, kratší vlnová délka blížící se barvě modré, se volí při vykonávání zrakově náročnější činnosti. Další údaj pro podání barvy, aby předměty či osoby vypadaly přirozeně a věrně, byl zaveden index podání barva, který má rozsah od 0 do 100. Maximální hodnota se zmenšuje se zhoršováním jakosti podání barev. Hodnoty menší než 80 se nesmějí používat ve vnitřních prostorech.

Ad b) Technické parametry poskytují informace: o měrném výkonu (lm/W); pracovním napětí (síťové napětí 230 V nebo nízké stejnosměrné napětí 12 V); životnosti (v hodinách nebo rocích); počtu spínacích cyklů; stmívatelnosti (pokud je možná); rozměrech (výšce a průměru); typu patice (Edisonovým závitu E27, E14 aj., bajonetové kontakty G); provozní teplotě (riziko popálení); obsah rtuti (množství v mg, pokud ji světelný zdroj obsahuje).

V dalších informacích je uváděno označení výrobce (Osram, Philips aj.) a samotného produktu, země původu, certifikáty a informace o způsobu likvidace obalu i světleného zdroje. Symbol CE znamená, že výrobek vyhovuje směrnicím EU. Výrobky bez tohoto označení nemusí být bezpečné!

Ad c) Energetický štítek je obecně znám z mnohých domácích spotřebičů. Na obálce světelných zdrojů je udáván jen stručný popis, který zařazuje úspornost žárovek podle abecedy do 7 tříd. Od nejúspornějších žárovek mající označení A⁺⁺ dále A⁺, A, B, C, D až po nejméně úspornou variantu E (označení E je uváděno u klasické žárovky).

5. Přehled a charakteristika vybraných světelných zdrojů

1. Klasická žárovka

Obrázek 1 Žárovka klasická

Žárovka rozžhavením wolframového vlákna vyzařuje. Na viditelné světlo se promění méně než 5 % energie a je tak jedním z nejméně účinných světelných zdrojů. Výhodou žárovky je velmi jednoduchá výroba, nízká cena a řada různých provedení včetně speciálních žárovek pro vysoké teploty (např. trouby). Výhodou je také kvalitní vyzařované světlo a okamžité sepnutí. Nevýhodou je mimo nízkou účinnost i relativně nízká doba života. Obvyklé žárovky pro domácnosti mají dobu života 1 000 hodin. Žárovky jsou náchylné na přepětí. Na počátku 21. století se obyčejné žárovky používají už jen především v domácnostech; v kancelářích a průmyslu už je uvidíte pouze zřídka. Pro svoji nízkou účinnost je na trhu EU prodej obyčejných žárovek zakázán.

Výhody:

• kvalitní světlo,
• nízká cena,
• stmívatelné,
• vhodné pro speciální aplikace.

Nevýhody:

• velmi nízká doba života,
• velmi nízká účinnost,
• vysoká teplota povrchu,
• náchylné na přepětí v síti.

Obvyklé patice a typy:

• klasické a svíčkové E27 či E14,
• reflektorové R/PAR E27 či E14,
• do trouby budete potřebovat speciální žárovku určenou do velkých teplot až 300 °C,
• obyčejnou žárovku můžete vyhodit do běžného směsného odpadu.

2. Kompaktní zářivka (tzv. úsporka)

Obrázek 2 Žárovka kompaktní

Světelný princip zářivky je založen na průchodu elektrického proudu v parách rtuti. Technologie se dnes již nezlepšuje, nicméně jejich účinnost je stále relativně dobrá. Kompaktní zářivka potřebuje více místa než jiné druhy světelných zdrojů. Přesto je jejich nabídka široká ve tvaru klasickém, spirálovém nebo trubicovém i jako trochu větších svíčkových žárovek, pro patice E27 i E14. Doba života závisí na použité technologii a může dosahovat 6 000 až 20 000 hodin. Díky technologii zářivek chvilku trvá, než se rozsvítí naplno. Použitelná do míst, kde se potřebuje hodně světla a kde pro zářivku je dost místa

Výhody:

• dobrá účinnost,
• lze vybrat barvu světla.

Nevýhody:

• větší velikost,
• nevhodné pro designová svítidla,
• u levnějších typů pomalý náběh a hůře snášejí časté spínání,
• nevhodné pro náhradu reflektorových žárovek,
• ne všechny typy jsou stmívatelné.

3. Halogenová žárovka

Obrázek 3 Halogenová žárovka

Halogenová žárovka funguje podobně jako obyčejná žárovka – průchodem proudu se rozehřívá vlákno z wolframu a ten vyzařuje teplo a světlo. Halogenová žárovka je vylepšená přidáním směsí halogenových kovů (odtud název), které snižují vypařování wolframu. Halogenová žárovka má oproti obyčejné žárovce o něco vyšší účinnost a dobu života. Ta je nicméně ve srovnání s jinými moderními druhy světelných zdrojů nízká. Nabídka halogenových žárovek nahrazuje obyčejnou žárovku i svíčkovou žárovku pro patici E27 a E14 (doba života se uvádí jako dvojnásobná a účinnost je přibližně o 20 % vyšší). Halogenová žárovka a její různé obměny jsou takřka ve všech reflektorových žárovkách. Doba života halogenových žárovek je obvykle 2 000 hodin, u některých reflektorových 3 000 až 4 000 hodin.

Výhody:

• kvalitní světlo,
• spíná okamžitě,
• jednoduchá náhrada za žárovku,
• stmívatelné.

Nevýhody:

• cena,
• nízká doba života,
• nízká účinnost,
• vysoká teplota povrchu.

4. Zářivky

Obrázek 4 Zářivky

Na obrázku jsou nejrůznější druhy zářivek. Nahoře jsou dvě kompaktní zářivky, horní určena pro provoz s elektronickým předřadníkem (patice 2G10), druhá shora má v patici nástrčkové (G23) zapalovač. Dole dvě lineární zářivky různých průměrů (T8, T5). Zápalka je pro porovnání velikosti.

Zářivka je nízkotlaká rtuťová výbojka. Tvoří ji zářivkové těleso, jehož základem je nejčastěji dlouhá skleněná trubice se žhavícími elektrodami, naplněná rtuťovými parami a argonem. V nich nastává doutnavý výboj, který ale září převážně v neviditelné ultrafialové oblasti. Toto záření dopadá na stěny trubice, které jsou obvykle pokryty luminoforem. Tato látka absorbuje ultrafialové záření a sama září ve viditelné oblasti. Zářivka tak svítí.

Druhů lineárních zářivek je velké množství, nicméně je lze zhruba rozdělit do tří skupin podle tloušťky. Zjednodušeně platí, že čím tlustší, tím technologicky starší. Nejstarší skupina zářivek má tloušťku 38 mm a označují se T12 (číslo označuje osminy palce). Nejčastější jsou T8 (průměr trubice 26 mm) a nejmladší jsou T5 (průměr 16 mm). Zářivky pro svůj start a svícení vyžadují upravené napájení, potřebují tedy předřadník. Doby života a další parametry závisí na předřadníku i na typu zářivky. Lineární zářivky se používají ve všech oblastech osvětlování, kde je potřeba levně osvětlit rozsáhlé prostory: administrativní budovy, služby, hotely, galerie, průmysl, méně často také ve veřejném osvětlení a v domácnostech kuchyňské linky.

Výhody:

• dobrý poměr cena/výkon,
• vysoký měrný výkon,
• vysoká životnost – 10 000 hodin i více,
• prověřená a rozšířená technologie,
• výběr z mnoha typů svítidel,
• lze vybrat teplotu chromatičnosti.

Nevýhody:

• větší rozměry,
• nevhodné pro akcentové a směrové osvětlení,
• nevhodné pro venkovní osvětlení,
• stmívání jen se speciálním předřadníkem.

Typické použití:

• průmyslové prostory,
• administrativní a komerční prostory,

5. LED (světelné diody)

Obrázek 5 Led žárovka

Jedná se o dominantní typ světelného zdroje. Princip svícení spočívá v luminiscenci polovodičového PN přechodu, tedy diody (odtud i název Light Emitting Diode = dioda vyzařující světlo). Dnes nejčastěji užívaným polovodičem je galium nitrid (GaN) nebo indium galium nitrid (InGaN). Pro domácí užití se začaly objevovat kompaktní LED světelné zdroje pro obvyklé patice E27, E14 a další. Časté jsou také směrové LED zdroje nahrazující reflektorové žárovky (patice GU4, GU5, GU10). Levnější či starší typy pro náhradu žárovek vzhledem připomínají hřib či klobouk a svítí obvykle jen na jednu stranu. Novější typy již mohou svítit díky různým nápadům výrobců do všech stran a některé typy připomínají obyčejné žárovky (běžný smrtelník je ani nemusí od obyčejných žárovek rozeznat). Spíná okamžitě a dosahuje dlouhé doby života, která může být v závislosti na typu 15 i více tisíc hodin. V obchodech je značné množství typů s velkým rozsahem kvality i ceny.

Výhody:

• dlouhá doba života,
• obvykle vysoká účinnost,
• lze vybrat barvu světla,
• široký výběr provedení,
• okamžité sepnutí.

Nevýhody:

• nekvalitní světlo levnějších typů,
• některé typy svítí pouze směrově,
• ne všechny typy jsou stmívatelné,
• cena.

6. Vysokotlaká sodíková výbojka

Obrázek 6 Vysokotlaká sodíková výbojka

Na obrázku je standardní vysokotlaká sodíková výbojka s čirou válcovou baňkou. Konstrukční provedení je válcové nebo elipsoidní. Sodíkové výbojky jsou dvojího typu: nízkotlaké (zkratka LPS) a vysokotlaké (HPS). Výbojové zdroje světla využívají přeměny elektrické energie na světelnou ve formě elektrického výboje, který hoří v prostředí plynů nebo par kovů. Princip spočívá na průchodu proudu v parách sodíku, v případě nízkotlaké se jedná o sodíkové páry při nízkém tlaku (včetně dalších plynů), u vysokotlaké výbojky je tlak vyšší, a navíc jsou přítomny i páry rtuti a xenonu. Sodíkové výbojky mohou pracovat pouze s předřadníkem upravujícím napájení a zapalující ve výbojce výboj. Elektrický výboj zpravidla hoří ve skleněné trubici mezi alespoň dvěma elektrodami. Oproti ostatním typům zdrojů světla jsou výbojové zdroje světla typické svým pozvolným startem a postupným nabíháním na plný výkon zdroje. K zažehnutí oblouku je zpravidla potřeba vysokonapěťový impuls. Z toho plyne, že výbojkám vadí nevhodné časté zapínání, neboť i z tohoto důvodu je výrazně snižována životnost světelného zdroje. Vysokotlaké sodíkové výbojky vytvářejí tmavě růžovou záři po zapnutí, a růžovo-oranžové světlo po zahřátí. Válcové výbojky se používají ve svítidlech s přesnějším směrováním světelného toku a hodí se tak pro veřejné osvětlení vozovek, chodníků a cyklostezek. Světlo elipsoidních výbojek se hůře směruje a užívají se především pro celkové veřejné osvětlení venkovního prostoru. Vysokotlaké rtuťové výbojky se postupně vyřazují-.

Výhody:

• vysoký měrný výkon při přijatelném podání barev (standardní sortiment má Ra 20 až 25);
• dlouhá doba života světelného zdroje dosahující až 30 tisíc hodin při dobré stabilitě světelného toku během doby života,
• spolehlivý provoz a snadná údržba,
• nezávislost na teplotě okolí (-60 až +40 °C),
• vysoký měrný výkon 60 až 150 lm/W,
• zvládnutá technologie hromadné výroby a z toho vyplývající přijatelná cena,
• kompaktní rozměry výbojky i hořáku, umožňující konstruovat materiálově úsporná svítidla s dobrou účinností.

Nevýhody:

• velmi špatný index podání barev,
  • pouze oranžová barva,
• vyšší zápalné napětí,
  • není možné okamžité znovu zapálení,
• postupný nárůst příkonu v průběhu života,
  • složitější stmívání;

Typické použití:

• v České republice převládá jako druh pro veřejné osvětlení,
• pro průmyslové prostory,
• pro letiště, nádraží,
• pro tunely.

V tabulce 6 pro porovnání se uvádí jmenovitý světelný tok energeticky úsporných světelných zdrojů (kompaktní zářivky, halogenové žárovky, LED žárovky) v lumenech a odpovídající ekvivalentní příkon klasické žárovky ve wattech.

TABULKA 6 Porovnávání světelného toku (lm) světelných zdrojů a ekvivalentní žárovky (W) (Výběr z Nařízení Evropské komise č. 244/2009)

6. Hodnocení osvětlení pracoviště podle různých hledisek

6.1 Osvětlení pracoviště hodnocené podle směru světelného toku svítidel

1. Přímé osvětlení: všechno světlo zdroje se vrhá dolů na pracovní plochu nebo na podlahu. Vznikají při něm tmavé stíny, často oslňuje a strop i horní část stěn jsou tmavé.
2. Polopřímé osvětlení: část světelného toku se odděluje pro osvětlení stropu a stěn. Světlo odrážené od stropu a stěn prosvětluje stíny a oslnění svítidel pozorovaných proti jasnějšímu pozadí je přijatelnější. Hospodárnost polopřímého osvětlení je téměř stejná jako u přímého, tudíž je toto osvětlení nejvýhodnějším typem a je také nejvíce rozšířeno.
3. Smíšené osvětlení: světelný tok se rozptyluje stejnosměrně všemi směry, a je tedy zhruba stejně osvětlena podlaha nebo pracovní plocha i strop a stěny místnosti. Takové rozdělení světla je na místě, kde se nepožaduje vydatněji osvětlit některé místo, ale spíše vyrovnaně prosvětlit prostor, např. chodby, schodiště, sklady.
4. Nepřímé osvětlení: většina světla dopadá na strop a na horní část stěn. Celá místnost je osvětlena dosti rovnoměrně, stíny jsou sotva patrny. Nevýhodou jsou značné ztráty světla při odrazu, kdy strop i horní část stěn musí být čistě bílé nebo jen lehce zbarveny, aby odrážely co nejvíce světla. Navrhuje se tam, kde se neklade důraz na hospodárnost, např. pro zasedací a společenské místnosti.

6.2 Osvětlení na pracovišti podle působení účinnosti svítidel

1. Celkové osvětlení většinou sestává ze svítidel namontovaných na stropě se stejnou vzdáleností mezi sebou a poloviční vzdáleností ke zdi. Celkové osvětlení poskytuje požadovanou intenzitu osvětlení po celé místnosti a úplnou flexibilitu v zařizování interiéru. Celkový vzhled nemusí být atraktivní a spotřeba energie je vyšší než u dvou následujících druhů osvětlení, protože toto osvětlení není přizpůsobeno různým potřebám v místnosti.
2. Odstupňované osvětlení sestává ze svítidel instalovaných na stropě nad každým pracovním stanovištěm a poskytuje nezbytnou intenzitu osvětlení, a navíc má dostatečně širokou distribuci světla pro komunikační prostory. Ve srovnání s celkovým osvětlením je zde spotřeba energie nižší, ale je snížena flexibilita v umístění pracovních míst. Odstupňované osvětlení také zahrnuje dekorativní osvětlení, např. pro vystavení architektonických prvků v určitých oblastech.
3. Místní osvětlení zahrnuje osvětlení, které může být přesouváno spolu s pracovními místy, a navíc jako všeobecné osvětlení pro komunikační prostory. Užití LED osvětlení vhodné díky své menší velikosti.

7. Parametry ovlivňující kvalitu osvětlování vnitřních pracovních prostorů

Intenzita osvětlení

Vztahuje se především na pracovní roviny, která se určuje dle druhu vykonávané zrakové práce. Musí být tím větší, čím jemnější je práce, čím menší detaily je třeba rozeznávat, čím je tmavší materiál, čím je menší osvětlenost nebo barevný kontrast mezi pozorovaným předmětem a okolím, čím kratší je doba expozice, čím je prašnější prostředí a čím je vzdálenost pozorovaných detailů větší.

Intenzita osvětlení (osvětlenost) - E (lx), je hodnota vyjádřena v lumenech (lm) na metr čtverečný. Osvětlenost se úměrně snižuje se zvětšujícím úhlem dopadu na osvětlovanou plochu a nepřímo úměrně s kvadrátem vzdálenosti mezi zdrojem a srovnávací rovinou.

• Rovnoměrnost osvětlení

Vyjadřuje se jako poměr nejmenšího osvětlení (nejslabší intenzita) pracovního místa k osvětlení největšímu (nejsilnější intenzita). Čím je práce jemnější a pro zrak namáhavější, tím má být rovnoměrnost osvětlení pracovišť větší. Pro nesnadné měření jasu stanovují normy jen rovnoměrnost osvětlení: nejhůře osvětlené místo v pracovním prostoru má mít min. 70 % světla ve srovnání s místem nejlépe osvětleným. Naprosto rovnoměrné osvětlení celého interiéru potlačuje plasticitu předmětů a otupuje smysly – není tedy ideální.

• Směr osvětlení

Je určován potřebou plastického vjemu pozorovaného objektu (hrubosti povrchu nebo čtení rysek na měřítku) a snahou zabránit oslnění přímým i odraženým světlem. Na pracovní ploše nemá docházet k výraznému křížení vržených stínů, značně rušivě působí stíny pohybujících se předmětů či částí strojů dopadajících na pracovní plochu. Směr umělého světla se má blížit směru světla denního, nejpříznivější směr je šikmo zleva, shora a poněkud zezadu.

• Plasticita osvětlení

Objekty mají být osvětleny tak, aby byl zvýrazněn jejich tvar a prostorovost. Plastické vidění usnadňuje odhad vzdálenosti a prostorovou orientaci. Požadovaná stínivost, vyvolávající potřebnou plasticitu objektů, se dá regulovat místním osvětlením.

• Barva světla

Psychologicky je žádoucí, aby barva umělého světla, přesněji spektrum světelného zdroje, odpovídaly co nejvíce barvě světla přirozeného. Hodnocení je podle barevného tónu a podání barev. Barva světla nesmí způsobovat větší zkreslení lokálních barevných odstínů. Příjemnost osvětlení obvykle závisí na barvě světla.

• Oslňování

Je žádoucí vyloučit zátěž zraku, kdy oko je vystaveno většímu jasu, než kterému je právě přizpůsobeno. Oslnění narušuje zrakovou pohodu, unavuje zrak, snižuje zrakovou ostrost a rozlišitelnost detailů, oslepuje. Oslnění může být buď přímé (např. světlem žárovky) nebo nepřímé (odrazem světla od stěny či lesklé plochy).

• Stálost osvětlení

Je třeba vyloučit změny intenzity osvětlení způsobované kolísáním napětí, technickými nedostatky, pohybem svítidla, střídáním světla a stínu apod.

• Estetika osvětlení

Osvětlení prostoru má psychicky kladně, příznivě působit na člověka, na jeho náladu. Je třeba využít barvy světla v souvislosti s osvětlovanými barevnými plochami. Světlem lze zdůrazňovat důležité objekty v prostředí nebo jejich plasticitu. Světlé a stinné plochy mají být patřičně vyváženy.

Mimo uvedené požadavky na kvalitu osvětlení je třeba zajistit snadnost údržby osvětlovacího zařízení, dobrou přístupnost k osvětlovacím tělesům, hospodárnost a ekonomii osvětlení, bezpečnost instalace osvětlení.

8. Požadavky na osvětlení pro vnitřní prostory (místnosti). Úkoly a činnosti (Podle ČSN EN 12464-1)

Uvedené požadavky jsou zahrnuty do 56 tabulek, z nichž každá tabulka je členěna podle referenčního čísla s přiřazením prostoru, úkolu a činnosti, určitých světelných parametrů a specifických požadavků (Příklad: Dále vybraná tabulka 5.26, ocitovaná v ČSN EN 12464-1). Každá tabulka má 7 sloupců.

Uspořádání tabulky:

1. sloupec - uvádí seznam referenčních čísel.

2. sloupec - uvádí seznam prostorů, úkolu nebo činnosti.

3. sloupec - uvádí udržovanou osvětlenost (lx) na srovnávací rovině.

4. sloupec - uvádí maximální mezní hodnoty indexu oslnění označením UGR (-).

5. sloupec - uvádí minimální rovnoměrnost osvětlení U₀(-) na srovnávací rovině.

6. sloupec - uvádí minimální indexy podání barev R_a(-).

7. sloupec - uvádí specifické požadavky pro situace uvedené ve sloupci 2.

PŘÍKLAD: Výběr z ČSN EN 12464 -1, kapitoly 5.

TABULKA 5.26: Požadavky na osvětlení pro administrativní práce a kanceláře.

Udržovaná osvětlenost (je hodnota průměrné osvětlenosti, pod kterou nesmí osvětlenost poklesnout, je to průměrná osvětlenost v okamžiku, kdy má být proveden a údržba.

Rušivé oslnění (UGR) tvoří řadu 10, 13, 16, 19, 22, 25, 28, jejíž stupně odpovídají patrným změnám v oslnění.

Rovnoměrnost osvětlení (U₀) udávaná pro: a) bezprostřední okolí úkolu U₀ >= 0,40, b) pozadí úkolu U₀ >= 0,10

Index podání barev (R_a) maximální hodnota je 100.

Požadavky na osvětlení, udávané v citované normě, platí tedy i pro tabulku 5.26, však nejsou stanoveny z hlediska bezpečnosti a zdraví pracovníků při práci. Přesto požadavky na osvětlení uvedené v této normě bezpečnostní požadavky zpravidla splňují. Tato norma neposkytuje konkrétní řešení, neomezuje např. projektanty při využití nových metod nebo při použití inovovaného světelného zařízení.

Závěr

V článku jsou shrnuty základní informace o osvětlování v místě pobytu člověka při práci i v době odpočinku. Dominantní jsou světelné zdroje, jejich charakteristiky a užití. Požadavky na osvětlení jsou určeny uspokojením tří základních lidských potřeb, a sice zrakové pohody, zrakového výkonu a bezpečnosti.

Kvalitní osvětlení potřebuje pro svou práci úplně každý člověk. Je třeba zdůraznit, že špatné osvětlení neznamená jen nedostatek světla v pracovním prostoru (místě), ale také jeho případné přesvícení. Různě velké vnitřní pracovní prostory, každý s různým technologickým vybavením, požadují, aby z hlediska správného osvětlení byla zohledněna kvantita i kvalita světelných zdrojů nebo jejich svítidel s odpovídající osvětleností vnitřních pracovních prostorů. Přiměřené a správně volené osvětlení je zárukou pro účinné a přesné vykonávání zrakových úkolů. Pro zjištění dostatečnosti světla na pracovišti provádí akreditované laboratoře, firmy nebo KHS (Krajské hygienické stanice).

Článek je koncipován tak, aby poskytl v potřebném rozsahu informace o zásadách správného osvětlování umělým světlem vnitřních pracovních prostorů a jejím uživatelům byly tak vytvořeny optimální vizuální podmínky pro plnění pracovních úkolů. Tento požadavek je stanoven i legislativně!

Použitá literatura:

1. Král, M. Metody a techniky užité v ergonomii. 1.vyd. Výzkumný ústav bezpečnosti práce, v.v.i., Praha 2001.

2. Král, M. Ergonomie a její užití v technické praxi. 1.vyd. Institut výchovy bezpečnosti práce, Brno, nakladatel AKS spol. s.r.o., fy VAVA Ostrava, 1994, ISBN 80-85798-35-7.

3. Cikrt, M., Komárek L., Provazník K. Manuál prevence v lékařské praxi, V. Prevence nepříznivého působení faktorů pracovního prostředí a pracovních procesů. vyd. 1. Praha 1997, Fortuna, ISBN 80-707-066-7.

4. Malý, S., Král, M., Hanáková, E. ABC Ergonomie. 1. vyd., PROFESSIONAL PUBLISHING, Výzkumný ústav bezpečnosti práce, v.v.i., Praha, 2010, 386 s. ISBN 978-80-7431-027-0.

5. Nařízení vlády č. 361/2007 Sb., kterým se stanoví podmínky ochrany zdraví při práci, ve znění pozdějších předpisů.

6. ČSN IEC 50(845) (33 0050) Mezinárodní elektrotechnický slovník, kapitola 845: Osvětlení.

7. ČSN EN 12665 (36 0001) Světlo a osvětlení. Základní termíny a kritéria pro stanovení požadavků na osvětlení.

8. ČSN EN 12464–1 a 2 (36 0450) Světlo a osvětlení.

Část 1: Vnitřní pracovní prostory.

Část 2: Venkovní pracovní prostory.

9. ČSN EN 13032–1 a 2 (36 0456) Světlo a osvětlení. Měření a uvádění fotometrických) údajů světelných zdrojů a svítidel.

Část 1: Měření a formát souboru údajů.

Část 2: Způsob uvádění údajů pro vnitřní a venkovní pracovní prostory.

10. ČSN 36 0020–1 Sdružené osvětlení – Část 1: Základní požadavky.

11. ČSN 36 1838 (36 0453) Světlo a osvětlení – Nouzové osvětlení

12. ČSN EN 61231 (36 0040) Mezinárodní systém označování světelný ch zdrojů (ILCOS).