Master's Thesis

Effect of correlated color temperature on glare level

Final Thesis 5.46 MB

Author of thesis: Ing. Jakub Jirmann

Acad. year: 2025/2026

Supervisor: Ing. Jan Škoda, Ph.D.

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

Abstract:

This study investigates the effect of correlated color temperature (CCT) on the level of glare. The aim of the thesis is to obtain a representative sample of drivers who will complete a test route and evaluate lighting scenes in terms of glare.
Five lighting scenes were configured in which two parameters were varied – correlated color temperature and luminous output. Each scene was followed by an assessment of glare intensity using a point scale. The study also included the use of eye-tracking and objective measurements of individual scenes to validate the subjective data.
A total of 102 drivers participated in the experiment. The results showed that higher correlated color temperature leads to increased discomfort glare. The research was supplemented with a new glare calculation model that considers the influence of CCT. The model was shown to support the trends observed in the subjective glare evaluations.
The thesis confirms the relevance of the spectral properties of light sources in public lighting design with respect to visual comfort and road traffic safety.

Keywords:

Correlated color temperature (CCT), discomfort glare, LED, light, visual physiology, visual comfort, driver glare, road lighting, eye-tracking, road traffic safety

Date of defence

15.06.2026

Result of the defence

Defended (thesis was successfully defended)

znamkaAznamka

Grading

A

Process of defence

Student seznámil zkušební komisi s výsledky své diplomové práce na téma Vliv náhradní teploty chromatičnosti na míru oslnění. Následně přečetl vedoucí práce Ing. Škoda, Ph.D svůj posudek a doc. Baxant oponentní posudek. Student poté odpověděl na dotazy z posudků ke spokojenosti komise. Na následné doplňující dotazy od ostatních členů komise student odpovídal jistě a správně.

Language of thesis

Czech

Faculty

Department

Study programme

Electrical Power Engineering (MPC-EEN)

Composition of Committee

doc. Ing. Jaroslava Orságová, Ph.D. (předseda)
prof. Ing. Karel Katovský, Ph.D. (místopředseda)
Ing. Jan Morávek, Ph.D. (člen)
Ing. Michal Ptáček, Ph.D. (člen)
Ing. Jan Škoda, Ph.D. (člen)
doc. Ing. Jan Fulneček, Ph.D. (člen)

Supervisor’s report
Ing. Jan Škoda, Ph.D.

Předložená diplomová práce se zabývá vysoce aktuálním tématem hodnocení oslnění ve vztahu k náhradní teplotě chromatičnosti, které v současné světelné technice představuje živě diskutovanou problematiku. Student po celou dobu řešení úkolu projevoval mimořádnou aktivitu a pracoval zcela samostatně. Na pravidelné konzultace přicházel vždy precizně připraven, s jasnou představou o dalším postupu a s kvalitně zpracovanými dílčími daty. Zvláště oceňuji jeho vlastní snahu a kompletní samostatnou organizaci rozsáhlého pokusu, kterého se zúčastnilo více než 100 respondentů. Tento velký statistický vzorek dodává získaným výsledkům vysokou míru validity a činí práci velmi přínosnou pro další výzkum v této oblasti. Vyvrcholením diplomové práce je navržený vlastní empirický vztah, který kreativně modifikuje jeden z možných vztahů pro hodnocení rušivého oslnění na komunikacích a úspěšně do něj promítá vliv náhradní teploty chromatičnosti. Formální, jazyková i grafická úroveň textu splňuje kritéria kladená na vědecké práce. Vzhledem k vynikající odborné hodnotě, rozsahu experimentu a příkladnému přístupu studenta hodnotím práci 97 body a jednoznačně ji doporučuji k obhajobě.

Otázka k obhajobě: Bylo by možné zobrazit histogram věku účastníků rozdělený do více než tří částí? Points proposed by supervisor: 97

Grade proposed by supervisor: A

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

Diplomová práce Bc. Jakuba Jirmanna se zabývá vlivem náhradní teploty chromatičnosti (CCT) světelných zdrojů veřejného osvětlení na míru oslnění řidičů motorových vozidel. Téma je vysoce aktuální v kontextu masivního přechodu veřejného osvětlení na LED zdroje s vyššími hodnotami CCT. Práce navazuje na předchozí diplomovou práci Bc. Přemysla Ševčíka a využívá testovací osvětlovací soustavu v areálu FEKT VUT v Brně.

Splnění zadání a přínos práce
Všechny čtyři body zadání byly splněny v rozsahu výrazně překračujícím standard. Literární rešerše (kap. 2) je podrobná a kriticky zpracovaná. Hlavním přínosem je vlastní experiment se 102 subjekty a 510 absolvovanými okruhy v reálném provozu, což je statisticky průkazný vzorek, který v dosud publikovaných studiích chybí (např. citovaná studie [15] používala pouze 23 subjektů). Cenná je triangulace metod – subjektivní hodnocení, eye-tracking (Tobii Pro Glasses 3) a objektivní měření jasovým analyzátorem LumiDISP. Originálním přínosem je modifikace modelu Bullough o korekční činitel KCCT zohledňující spektrální vlastnosti zdroje, podpořená vysokou Spearmanovou korelací (rs = 0,9) mezi subjektivním a objektivním hodnocením. Výsledky potvrzují trend zvýšeného rušivého oslnění při vyšších hodnotách CCT a jsou v souladu s technickou zprávou CIE 243:2021.

Struktura, literatura a formální stránka
Práce je dobře strukturovaná, jednotlivé kapitoly logicky navazují. Čerpá z 23 zdrojů, převážně z renomovaných časopisů (Lighting Research & Technology) a technických zpráv CIE. Citace jsou konzistentní. Drobné formální nedostatky: nejednotnost v značení scén, „SBLt“ vs „SLBt“ v Tab. 3-1, mírná nekonzistence v indexaci symbolů u rovnic 6.1–6.2.

Kritické připomínky
• Stanovení empirického citlivostního koeficientu 0,1 v rovnici (6.3) pro KCCT není dostatečně odůvodněno. Není zřejmé, zda byl odvozen fitováním na subjektivní data (čímž by se snížila nezávislost validace), nebo má fyzikální základ. Lineární korekce je rovněž diskutabilní – ze závislosti GCM na CCT podle CIE (Obr. 2-3) je vztah v širším rozsahu nelineární.
• Některé dílčí faktory mají nízké statistické zastoupení (zelené oči 19, ženy 19 z 102). Vhodné by bylo doplnit testy signifikance (Mann-Whitney) namísto pouhého porovnávání průměrů a procent.
• Objektivní měření jasovým analyzátorem probíhalo skrze čelní sklo automobilu – spektrální propustnost skla může ovlivnit hodnoty Es a Eb.
• Ascendentní sklon vozovky představuje systematický faktor, který autor zmiňuje, ale neřeší. Rozdílná délka jízd (až 10 min) mohla u některých subjektů ovlivnit hodnocení vlivem únavy.
• Eye-tracking analýza úspěšná pouze pro 94 ze 102 subjektů; chybí podrobnější rozbor systematických příčin výpadku.

Silné stránky
Mimořádný rozsah experimentu (102 subjektů, téměř 1000 najetých kilometrů) a propracovaná logistika přípravy včetně koordinace s technickými sítěmi města Brna. Vlastní iniciativa nad rámec zadání – konstrukce stínící krabice, stacionární model postavy (ATD), využití eye-trackingu. Originální návrh modifikace modelu Bullough s implementací vlivu CCT, podpořený silnou pozitivní korelací mezi subjektivním a objektivním hodnocením.

Celkové hodnocení
Předložená diplomová práce je výjimečně rozsáhlá, metodologicky vyspělá a prakticky využitelná. Výsledky jsou bezprostředně aplikovatelné v dalším výzkumu i v návrhu veřejného osvětlení s ohledem na zrakový komfort a bezpečnost silničního provozu. Uvedené připomínky nesnižují celkovou hodnotu práce a téma by si zasloužilo pokračování.

Předloženou diplomovou práci doporučuji k obhajobě u státní závěrečné zkoušky. Topics for thesis defence:
  1. Jak byl stanoven empirický citlivostní koeficient 0,1 v rovnici (6.3) pro KCCT? Byl odvozen iterativně z dat, nebo má fyzikálně/fyziologické zdůvodnění? Pokud byl odvozen z dat, do jaké míry pak modifikovaný model představuje skutečně nezávislou objektivní verifikaci?
  2. Jak velký vliv má spektrální propustnost čelního skla automobilu na výsledné hodnoty osvětlenosti při měření jasovým analyzátorem? Nebylo by metodologicky čistší provádět objektivní měření přímo v rovině očí pozorovatele bez optické bariéry?
  3. Z výsledků vyplývá, že čtvrtá (4000 K, 100 %) a pátá scéna (2700 K, 100 %) byly hodnoceny obdobně, přestože pátá scéna měla objektivně nejvyšší jas. Subjekty tedy preferovaly nižší CCT i za cenu vyššího jasu. Jak byste tento výsledek interpretoval pro praktický návrh veřejného osvětlení?
Points proposed by reviewer: 95

Grade proposed by reviewer: A

Responsibility: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová