Bachelor's Thesis

Colour temperature control of light sources according to the time of day

Final Thesis 2.08 MB Appendix 95.17 kB Appendix 5.31 kB

Author of thesis: Bc. Lukáš Poláček

Acad. year: 2025/2026

Supervisor: Ing. Zoltán Szabó, Ph.D.

Reviewer: Ing. Radim Kadlec, Ph.D.

Abstract:

The work deals with the design and implementation of devices for controlling the color temperature of light sources according to the time of day, also called Human Centric Lighting. This system mimics natural daytime lighting conditions to promote circadian rhythm, improve sleep quality, increase productivity and reduce stress. The first theoretical part of the work includes the biological effects of different chromaticity temperatures on the human organism and a description of the control of light sources, such as LED control using pulse width modulation. The practical part contains a block diagram of the device, a design of a printed circuit board and a description of the components, how they achieve the result in the form of controlling an autonomous light fixture.

Keywords:

chromaticity, melatonin, pineal gland, serotonin, cortisol, radiometry, photometry, luminophore, declination, LED, PWM, ESP32, real time clock, ceiling light

Date of defence

16.06.2026

Result of the defence

Defended (thesis was successfully defended)

znamkaBznamka

Grading

B

Process of defence

Student prezentuje výsledky a postupy řešení své závěrečné práce. Vedoucí čte posudek vedoucího závěrečné práce. Tajemník čte posudek oponenta závěrečné práce. Student odpovídá na otázky oponenta, uvádí příklad pro západ slunce. Doc. Frýza: Před východem a během západu je stále stejná chromatičnost? Student odpovídá. Jaká jsou pravidla pro volbu šířky cesty v PCB? Student odpovídá, že všude používal stejnou hodnotu, ale neodpovídá na otázku. Na čem šířka závisí? Znáte nějaké pravidlo pro poměr proudu a šířku cesty? Student odpovídá 360 mA, ale neodpovídá napřímo. Lze aplikaci nějak rozšířit, například na úspornost světla? Student stručně komentuje. Dr. Vochyán: Měřil jste proud, jak reaguje zdroj na spínání LED řetězce a proudové smyčky? Student přikyvuje. Dr. Vochyán vysvětluje a doporučuje další postup. Student přikyvuje. Doc. Frýza: Nestíní kabely LED? Student souhlasí. Jak je ošetřen v zimě letní čas? Student zmiňuje UTC a že se přičítá +1 nebo +2 hodiny. Jak často se čas synchronizuje? Student zmiňuje, že každých několik milisekund. Student na dotaz odpovídá, že by šlo snížit frekveci synchronizace.

Language of thesis

Czech

Faculty

Department

Study programme

Electronics and Communication Technologies (BPC-ECT)

Composition of Committee

doc. Ing. Tomáš Frýza, Ph.D. (předseda)
doc. Ing. Ladislav Polák, Ph.D. (místopředseda)
Ing. Jitka Vágnerová, Ph.D. (člen)
Ing. Zoltán Szabó, Ph.D. (člen)
Ing. Josef Vochyán, Ph.D. (člen)

Supervisor’s report
Ing. Zoltán Szabó, Ph.D.

Student splnil všechny body zadání bakalářské práce. V teoretické části prostudoval relevantní literaturu zabývající se světelným znečištěním, vlivem osvětlení na životní prostředí i lidský organismus. Na základě získaných poznatků navrhl zařízení umožňující automatickou změnu barevné teploty světla podle denní doby, které lze integrovat do běžně dostupných světelných zdrojů. Zpracoval návrh elektronického obvodu včetně napájecí části, spínacích obvodů a řídicí elektroniky založené na mikrokontroléru ESP32 a modulu reálného času DS3231. V prostředí Autodesk Eagle navrhl desku plošných spojů, kterou následně realizoval, osadil a oživil. Součástí práce byl také vývoj firmware zajišťujícího automatickou regulaci barevné teploty pomocí PWM řízení jednotlivých LED větví. Během řešení práce student prokázal schopnost samostatně řešit technické problémy. Navržené zařízení úspěšně implementoval do vybraného stropního svítidla a experimentálně ověřil jeho funkčnost v reálném provozu. Výsledkem je plně funkční systém, který automaticky přizpůsobuje teplotu chromatičnosti osvětlení aktuální denní době. Student pracoval samostatně, pravidelně konzultoval dosažené výsledky a k řešení přistupoval aktivně a zodpovědně. Práci proto doporučuji k obhajobě. Points proposed by supervisor: 90

Grade proposed by supervisor: A

Reviewer’s report
Ing. Radim Kadlec, Ph.D.

Cílem bakalářské práce bylo navrhnout zařízení pro automatickou změnu teploty chromatičnosti svítidla a zařízení integrovat do exitujícího svítidla. Zadání práce bylo splněno a student vytvořil funkční zařízení. Práce je přehledně strukturovaná a technické řešení je dostatečně popsáno.
Z formálního hlediska práce obsahuje několik vad. Především chybné číslování obrázků, kde od 3. kapitoly je v textu číslo s vazbou na kapitolu, ale v pod obrázkem je číslování jiné. Toto značně zhoršuje orientaci. Některé obrázky jsou v nedostatečné kvalitě, i když zdroj uvedený v seznamu literatury má kvalitu obrázku dostatečnou. Práce s literaturou je dobrá.
Po obsahové stránce je v práci malé množství nepřesností. V textu na straně 15 je uvedeno, že na Obr. 1.5. je uvedena přesněji vlnová délka viditelného světla, ale na obrázku tato informace není. Také straně 15 jsou prohozeny termíny radiometrie a fotometrie a jsou sloučeny veličiny zářivý tok a světelný tok do jedné veličiny – zářivý světelný tok. Lepšímu zhodnocení výsledku by pomohly fotografie zapnutého svítidla, kde by byl parný rozdíl v barvě světla. Změna barvy není dostatečně zdokumentovaná, je uveden časový interval, během kterého ke změně barvy dojde, ale u intervalu není patrná vazba na teoretický úvod, nebo nějaké zdůvodnění. Teplotu chromatičnosti svítidla je možné vyčíst jen ze štítku na obrázku a na základě toho zjistit parametry.
Přes uvedené vady je práce dostatečně kvalitní a doporučuji ji k obhajobě. Topics for thesis defence:
  1. Jak subjektivně vnímáte změnu teploty chromatičnosti při využití vašeho svítidla během západu nebo východu slunce?
  2. Popište, jak se barva světla u vašeho svítidla mění během dne, uveďte hodnoty času a teploty chromatičnosti.
Points proposed by reviewer: 85

Grade proposed by reviewer: B

Responsibility: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová