Bachelor's Thesis

Monitoring Artificial Light Sources in Night environment in Terms of Spectral Power Distribution

Final Thesis 4.3 MB

Author of thesis: Michal Mayer

Acad. year: 2025/2026

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

Reviewer: Ing. Filip Novák

Abstract:

This bachelor's thesis deals with the monitoring of artificial lighting with respect to its spectral power distribution. The theoretical part describes the principles of spectroradiometric measuring instruments and the basic quantities used for the evaluation of light sources. The practical part is focused on field measurements of outdoor and indoor lighting using the UPRTEK MK350S spectroradiometer and the subsequent evaluation of CCT, CRI, and U500 parameters. The thesis also includes supplementary measurements of daylight.

Keywords:

spectroradiometry, spectroradiometer, artificial lighting, spectral power distribution, correlated color temperature, CCT, color rendering index, CRI, U500, daylight

Date of defence

17.06.2026

Result of the defence

Defended (thesis was successfully defended)

znamkaAznamka

Grading

A

Process of defence

Student seznámil komisi se svou diplomovou prací na téma Monitorování umělých zdrojů světla v nočním prostředí z hlediska spektrálního složení světla. S posudky seznámili komisi vedoucí práce doc. Baxant a oponent Ing. Novák. Student odpověděl na otázky oponenta. V rozpravě se k práci vyjádřili a položili doplňující dotazy vedoucí práce a Ing. Morávek.

Language of thesis

Czech

Faculty

Department

Study programme

Power Electrical and Electronic Engineering (BPC-SEE)

Composition of Committee

prof. Ing. Petr Toman, Ph.D. (předseda)
doc. Ing. Petr Baxant, Ph.D. (místopředseda)
Ing. Branislav Bátora, Ph.D. (člen)
Ing. Jan Morávek, Ph.D. (člen)
Ing. Martin Paar, Ph.D. (člen)
doc. Ing. Petr Bernat, Ph.D. (člen)

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

Student Michal Mayer zpracovával bakalářskou práci na téma Monitorování umělých zdrojů světla v nočním prostředí z hlediska spektrálního složení světla. Dle zadání práce se měl student zabývat principy spektroradiometrických měřicích přístrojů, popsat základní veličiny vyhodnocované ze spektra a hlavně provést terénní měření se spektroradiometrem. Specifická část zadání se týkala exportu naměřených dat a jejich uložení do databáze a v závěru statistického vyhodnocení naměřených dat a korelace vypočtených veličin.
Mohu konstatovat, že všechny body zadání byly v práci vypořádány. Hlavní část je právě ta praktická, kde student provedl mimořádně rozsáhlý soubor měření a získaná data systematicky zpracoval. Celkem se jedná o měření 451 světelných zdrojů, z toho 264 zdrojů venkovního a 187 zdrojů vnitřního umělého osvětlení, přičemž pro omezení vlivu chybných měření bylo u některých světelných zdrojů provedeno více měření, takže celkový počet provedených měření je 914. Tento rozsah dat výrazně přesahuje běžnou úroveň bakalářské práce a poskytuje statisticky významný soubor pro analýzu spektrálních vlastností běžně používaných světelných zdrojů. Z pohledu vedoucího hodnotím práci Michala Mayera za velmi pečlivou a svědomitou.
Velmi kladně hodnotím systematický přístup ke zpracování dat. Student naměřené hodnoty roztřídil podle technologie světelného zdroje, aplikace svítidla, indexu podání barev, náhradní teploty chromatičnosti a parametru U500. Třídění aplikací svítidel vhodně vychází z příslušných norem ČSN EN, které student doplnil o vlastní kategorie umožňující podrobnější charakterizaci. Zde bych vyzdvihl zejména vyhodnocení doplňkového parametru U500, který charakterizuje zastoupení krátkovlnné složky spektra, a jeho posouzení vůči limitům metodiky Ministerstva životního prostředí i přísnější chilské legislativy. Výsledky, kdy limit U500 11 % není splněn u 75 % měřených zdrojů venkovního osvětlení a požadavek normy ČSN 36 0459 na maximální hodnotu náhradní teploty chromatičnosti 3000 K není splněn u 64 % zdrojů, mají reálný přínos pro hodnocení stavu venkovního osvětlení ve sledovaných lokalitách.
Nad rámec zadání student provedl také doplňkové měření denního světla, které sloužilo jako referenční zdroj pro porovnání vlastností umělého osvětlení. Toto měření dokumentuje vývoj spektrálního složení, náhradní teploty chromatičnosti, parametru U500, indexu podání barev a osvětlenosti v průběhu dne a vhodně doplňuje hlavní soubor měření o přirozený srovnávací standard. Vlastní iniciativu studenta v této oblasti hodnotím velmi pozitivně.
Velmi pozitivně hodnotím také jeho přístup k organizaci práce. Zapůjčené měřicí přístroje si rezervoval s dostatečným předstihem, vracel je v dohodnutých termínech a bez problémů koordinoval jejich využívání s dalšími studenty. Naměřená data student precizně zpracoval, uložil do informačního systému ALANIS a doplnil je o příslušné metadata – datum a čas měření, GPS souřadnice, exportované soubory ze spektroradiometru UPRTEK MK350S, fotografie měřených světelných zdrojů a vypočtenou hodnotu parametru U500. To dokládá schopnost studenta pracovat s prototypovou laboratorní technikou a samostatně využívat informační systém ve stádiu vývoje.
Student pracoval po celou dobu studia velmi svědomitě, dostatečně konzultoval svou činnost a průběžně reflektoval návrhy vedoucího, které vhodně zapracovával do své práce. Aktivitu studenta během semestru hodnotím jako velmi vysokou, s patrnou důsledností a pracovitostí. Prokázal, že se dobře orientuje v problematice spektroradiometrických měření, která zatím není běžnou součástí studia v tomto stupni VŠ, a že zvládne pracovat s náročnou měřicí technikou a navazujícími softwarovými nástroji. Získaná databáze měření může sloužit jako podklad pro další sledování vývoje používaných světelných technologií a pro další výzkum zaměřený na biologické a environmentální účinky světla.
Práce přináší celou řadu nových informací experimentální povahy a objektivních měření, která dokládají využitelnost výsledků vědy a výzkumu na pracovišti UEEN FEKT. Vlastní téma by si zasloužilo pokračování, zejména v oblasti rozšíření měření na další lokality a podrobnější analýzy biologických účinků světla.
Práci doporučuji k obhajobě u státní zkoušky. Points proposed by supervisor: 93

Grade proposed by supervisor: A

Reviewer’s report
Ing. Filip Novák

Student Michal Mayer se ve své bakalářské práci „Monitorování umělých zdrojů světla v nočním prostředí z hlediska spektrálního složení světla“ věnoval měření spektra svítidel a světelných zdrojů venkovních a vnitřních osvětlovacích soustav a statistické analýze takto naměřených dat.
V první, teoretické části práce popisuje především měřicí techniku pro měření optického záření a viditelného světla a také vyhodnocované veličiny; ve druhé, praktické části je pak popsáno měření několika stovek svítidel, rozdělených podle technologie světelného zdroje. V práci je vyhodnocován index podání barev, náhradní teplota chromatičnosti a index U500.

V práci oceňuji kapitolu s porovnáním radiometrů, spektrometrů a radiofotometrů a také velký počet provedených měření.
K práci mám následující připomínky: Místy nevhodné či nepřesné formulace (např. chromatičnostní diagram). Grafy by v práci vypadaly lépe, kdyby neměly ohraničení. Také je při větším počtu bodů v grafu vhodnější jednotlivé datové body zobrazovat křížky či X, zvyšuje to přehlednost (např. obr 4.8, 4.9, 4.10 a dále). Překlad CCD jako zařízení citlivé na elektrický náboj se mi nejeví jako vhodný. U obrázků 1.1 a 1.2 mi chybí uvedení zdroje.
I přes uvedené mírné nedostatky hodnotím práci velmi pozitivně a doporučuji k obhajobě. Topics for thesis defence:
  1. Co to je barevná mapa (s. 15) a barevný model? (s. 18) Myslí tím autor barevný prostor?
  2. Co lze usuzovat z obr, 4.18 a 4.19, pokud se zaměříme především na rozdíl mezi zářivkami a světelnými zdroji na bázi LED?
Points proposed by reviewer: 90

Grade proposed by reviewer: A

Responsibility: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová