Master's Thesis

Illumination with respect to biological functions

Final Thesis 2.58 MB Appendix 4.62 MB

Author of thesis: Ing. Jiří Němec

Acad. year: 2017/2018

Supervisor: doc. Ing. Petr Baxant, Ph.D.

Reviewer: Ing. Jaroslav Štěpánek, Ph.D.

Abstract:

The paper summarizes the basic light-technical parameters, the principles of visual and non-visual photoreceptions and the effects of light on the organism. Several chapters focus on the mechanism by which light affects hormone levels and the circadian rhytm of the organism. In relation to the lighting system, the impact of electromagnetic radiation, associated with the controls, on the body is also considered. Briefly described are systems based on smart LED light sources or smart switches. The result of the thesis is to choose the solution that best suits the requirements of the contracting authority.

Keywords:

algoritmic lighting; biodynamical lighting; biological effects of light; circadian rhythm; light; lighting; lighting technology; photoreceptions; smart bulbs

Date of defence

04.06.2018

Result of the defence

Defended (thesis was successfully defended)

znamkaBznamka

Grading

B

Process of defence

Student prezentoval výsledky své práce - Osvětlování s ohledem na biologické funkce. Vedoucí práce pan doc. Ing. Petr Baxant, Ph.D seznámil komisi s posudkem oponenta diplomové práce a se svým posudkem. Následně byly předneseny otázky z posudků. Student byl na otázky připraven a řádně odpověděl. Předseda zkušební komise vyzval k rozpravě k diplomové práci. První dotaz vznesl pan Ing. Martin Štefanka, Ph.D. na téma změny teploty chromatičnosti svítidel během dne, student odpověděl a byl doplněn tazatelem. Další otázka od pana Ing. Branislava Bátory, Ph.D. byla směřována na způsoby ovládání svítidel. Student odpověděl a byl doplněn tazatelem. Předseda komise uzavřel obhajobu práce.

Language of thesis

Czech

Faculty

Department

Study programme

Electrical, Electronic, Communication and Control Technology (EEKR-M)

Field of study

Power Electrical Engineering (M-EEN)

Composition of Committee

prof. Ing. Petr Toman, Ph.D. (předseda)
doc. Ing. Petr Mastný, Ph.D. (místopředseda)
doc. Ing. Petr Baxant, Ph.D. (člen)
Ing. Branislav Bátora, Ph.D. (člen)
Ing. David Mezera, Ph.D. (člen)
Ing. Martin Štefanka, Ph.D. (člen)

Supervisor’s report
doc. Ing. Petr Baxant, Ph.D.

Student Bc. Jiří Němec ve své diplomové práci měl za úkol pojednat o možnostech osvětlování se zohledněním biologických aspektů světla. V současné době se světlo hodnotí zejména z pohledu vidění, zrakového úkolu, zrakového výkonu a doplňkově zrakové pohody. Výzkumy z nedávné doby však uvádějí významné biologické vlivy až na úrovni molekulární. Student tento stav poměrně dobře zdokumentoval v rešeršní části práce a uvedl rozsáhlý soubor 62 pramenů a postihl tedy velmi významnou část dané oblasti. Dále se zabýval prozkoumáním stavu techniky, která by umožňovala biologické funkce podporovat, zejména v oblasti regulace intenzity a teploty chromatičnosti světla.
V další části se student zabýval návrhem soustavy s vybranými prvky, provedl počítačový návrh osvětlení, simulaci rozložení jasu v přírodní kruhové stavbě a vybral konkrétní testovací sadu pro digitální řízení osvětlení.
Student během semestru pracoval samostatně a poměrně vyváženě po celou dobou řešení. Nicméně v konečné fázi mu již nezbylo dostatek prostoru pro úplné dořešení testovacího osvětlení.
Na konzultace chodil student připraven a s věcnými částmi řešení. Postup sledoval zadanou osnovu práce. Za velmi hodnotné považuji části popisující biologicky negativní vliv vysokofrekvenčního rádiového záření pocházejícího např. z wi-fi zařízení a mnoha podobných elektrických zdrojů. Na druhou stranu mi chybí návaznost na výběr vhodných komponent pro osvětlení využívající např. IR komunikaci. Za nedokončenou část považuji testování vybraného systému v reálných podmínkách a vyhodnocení jeho kladů a záporů.
V textu jsem našel na několika místech, že je použita pro napájení plochá baterie. To však není pravda, neboť pod tímto pojmem se používá baterie o napětí 4,5V, označení 3R12. Student měl použít pojmu knoflíková lithiová baterie (obvykle typ CR2025, 2016 apod.).
Po formální stránce je práce na velmi dobré úrovni a mohu ji doporučit k obhajobě u státní zkoušky. Points proposed by supervisor: 85
Display more

Grade proposed by supervisor: B

Student Bc. Jiří Němec zpracoval diplomovou práci na téma Osvětlení s ohledem na biologické funkce. Student měl ve své práci za úkol vybrat ideální systém pro osvětlení ekologicky šetrného obydlí. V teoretické části práce se zabýval základními světelně technickými veličinami a také vztahem lidského organismu a světelného záření. V další části práce se zabýval výběrem vhodného svítidla (světelného zdroje) a také ovládacího systému. Dále se student také lehce zabýval negativními vlastnostmi radiových a mikrovlnných komunikací a jejich vlivem na lidský organismus.
Práce je psaná věcně bez gramatických chyb. K práci mám ovšem pár připomínek. Na straně 13 student chybně uvádí, že vrchol křivky V (λ) se nachází na vlnové délce 550 nm a této vlnové délce odpovídá maximální účinnost 680 lm/W. Dále se student zmiňuje o Kruithoffovu diagramu, o kterém správně píše, že jej výzkumy vyvrátily jako chybný, ale že se stále používá.  Student mohl uvést nevýhody nebo v čem spočívá ona chybnost diagramu. V kapitole Vize do budoucnosti student v některých odstavcích uvádí své názory na vztah techniky a člověka v budoucnosti. Přítomnost a smysluplnost těchto osobních názorů v závěrečné práci je diskutabilní a hraničí spíše s filosofií. Student sice v praktické části navrhl vhodný systém a vytvořil optickou simulaci v programu Relux, ale nikde jsem nezaznamenal, že by se zabýval tzv. cirkadiánní osvětleností, případně dobou expozice v prostředí  s Human Centric Lighting. Jelikož se těmito důležitými věcmi nezabýval, je tak diskutabilní, zda navržený systém bude fungovat. Dále mi v práci chyběly vyjmenované požadavky zadavatele, které by byly přehledně srovnané s navrhovanými systémy například ve formě tabulky.
Práce zadání splnila, svým rozsahem odpovídá diplomové práci. Práci hodnotím stupněm B – 80 bodů. Topics for thesis defence:
  1. Použil jste při vypracování německou normu DIN SPEC 67600?
  2. Nainstaloval byste si HCL do Vašeho obydlí?
  3. Proč jste nepoužili pro návrh HCL svítidla, ale jen světelné zdroje s proměnným spektrem?
Points proposed by reviewer: 80
Display more

Grade proposed by reviewer: B