Η αύξηση του πληθυσμού και των ανθρωπίνων αναγκών έχει αντίκτυπο στην αύξηση της ανάγκης για ηλεκτρική ενέργεια. Μία εξ αυτών είναι η ανάγκη για φωτισμό. Με τον έλεγχο ενός συστήματος φωτισμού θα μπορούσε να επιτευχθεί ελάχιστη κατανάλωση ενέργειας και βέλτιστη ανάγκη φωτισμού.
Η εξοικονόμηση ηλεκτρικής ενέργειας συμπεριλαμβανομένου και των συστημάτων φωτισμού είναι απαραίτητη. Ο σκοπός της συγκεκριμένης Διπλωματικής Εργασίας είναι η σχεδίαση και η κατασκευή φορητού δοσίμετρου φωτισμού με την χρήση μικροελεγκτή Arduino και η συσχέτιση των αποτελεσμάτων των πειραμάτων που εκτελέστηκαν υπό διάφορες συνθήκες φωτισμού και περιβάλλοντος με την έννοια του ανθρωπομορφοκεντρικού φωτισμού και του κιρκάδιου ρυθμού.
Η ανάπτυξη της παρούσας Διπλωματικής Εργασίας συνίσταται σε επτά Κεφάλαια ως εξής: Στο Κεφάλαιο 1 περιγράφεται το αίσθημα της όρασης, το οποίο προκαλείται από την ενεργοποίηση των φωτοανιχνευτών του ανθρώπινου οφθαλμού, τα κωνία και τα ραβδία. Σε πολύ χαμηλά επίπεδα φωτισμού (έναστρος ουρανός) ενεργά είναι μόνο τα ραβδία και η απόκριση του ανθρώπινου οφθαλμού περιγράφεται από τη σκοτοπική καμπύλη φασματικής ευαισθησίας του ανθρώπινου. Σε υψηλά επίπεδα φωτισμού (φως ημέρας) μόνο τα κωνία είναι ενεργοποιημένα και η απόκριση του ανθρώπινου οφθαλμού περιγράφεται από τη φωτοπική καμπύλη φασματικής ευαισθησίας του ανθρώπινου. Στην ενδιάμεση περιοχή, τη μεσοπική, η όραση οφείλεται στη συνδυασμένη δράση κωνίων και ραβδίων. Η καμπύλη φασματικής ευαισθησίας στη περιοχή αυτή εξαρτάται από τα επίπεδα λαμπρότητας. Το Κεφάλαιο 2 αφιερώνεται στην φωτομετρία και παρουσιάζονται εκτενώς οι βασικές έννοιες που την αποτελούν.
Συγκεκριμένα, γίνεται αναφορά του φάσματος του ορατού φωτός, με τα αντίστοιχα μήκη κύματος χρωμάτων αυτού, του συστήματος CIE 1931, η οποία όρισε τα τρία βασικά χρωματικά ερεθίσματα στο ευρύ επιστημονικό κοινό, του διαγράμματος X, Y, Z CIE 1931 και των πρότυπων φωτεινών πηγών που όρισε η CIE 1931. Επιπλέον, αναφέρεται στην θερμοκρασία χρώματος φωτός (CCT), η οποία περιγράφει
το χρώμα μίας φωτεινής πηγής και εισάγεται η έννοια του φασματογράφου. Στο Κεφάλαιο 3 περιγράφεται ο κιρκάδιος ρυθμός και οι παράγοντες αποσυγχρονισμού του. Στο Κεφάλαιο 4 αναπτύσσονται εκτενώς τα διάφορα διαθέσιμα στο εμπόριο είδη Arduino. Περιγράφονται τα διάφορα είδη hardware Arduino, Arduino boards, shields και το software που χρησιμοποιεί, το οποίο είναι φιλικό προς τον χρήστη περιβάλλον. Στο Κεφάλαιο 5 παρουσιάζονται διάφορα είδη αισθητήρων φωτισμού που χρησιμοποιήθηκαν και τα αποτελέσματα που εξήχθησαν από τα πειράματα που εκτελέστηκαν. Στο
Κεφάλαιο 6 παρουσιάζεται η διαδικασία σχεδίασης και κατασκευής του φορητού δοσίμετρου φωτισμού. Αναλύονται τρία είδη φασματογράφων, τα οποία το καθένα αποτελεί μία ξεχωριστή συσκευή φορητού δοσίμετρου φωτισμού και παρουσιάζονται τα διάφορα πειράματα που υλοποιήθηκαν. Ακόμη, αναπτύσσεται η τέταρτη κατασκευή που αφορά την φορητή συσκευή μέτρησης έντασης φωτισμού και θερμοκρασίας χρώματος φωτός. Πραγματοποιούνται διάφορα στιγμιαία πειράματα και δύο επιπλέον πειράματα με συγκεκριμένη χρονική διάρκεια σε δύο διαφορετικά περιβάλλοντα εργασίας. Στα σχετικά αποτελέσματα εξάγονται χρήσιμες πληροφορίες και χρησιμοποιούνται οι ανάλογες διερευνήσεις. Τέλος, στο Κεφάλαιο 7 συγκεντρώνονται με λεπτομερή τρόπο και αναλύονται τα συμπεράσματα της εργασίας, τα οποία προέκυψαν με βάση τα αποτελέσματα των παραπάνω πειραμάτων και διερευνήσεων.

The increase in population and human needs has impacted the rising demand for electrical energy, one of which is the need for lighting. By controlling a lighting system, it is possible to achieve minimal energy consumption and optimal lighting needs. Energy savings, including lighting systems, are essential. The purpose of this thesis is the design and construction of a portable light dosimeter using an Arduino microcontroller, and the correlation of the results of various experiments conducted under different lighting and environmental conditions with the concept of human-centric lighting and circadian rhythm.
The development of this thesis consists of seven chapters as follows: Chapter 1 describes the sense of vision, which is caused by the activation of the photoreceptors in the human eye, the cones, and rods. At very low lighting levels (starlit sky), only the rods are active, and the human eye's response is described by the scotopic spectral sensitivity curve. At high lighting levels (daylight), only the cones are activated, and the response of the human eye is described by the photopic spectral sensitivity curve. In the intermediate region, the mesopic range, vision is due to the combined action of cones and rods. The spectral sensitivity curve in this region depends on the brightness levels. Chapter 2 is dedicated to photometry and extensively presents its basic concepts. Specifically, it references the visible light
spectrum, with its corresponding color wavelengths, the CIE 1931 system, which defined the three primary color stimuli to the broader scientific community, the X, Y, Z CIE 1931 diagram, and the standard light sources defined by CIE 1931. Additionally, it mentions the correlated color temperature (CCT) of light, which describes the color of a light source, and introduces the concept of the spectrometer. Chapter 3 describes the circadian rhythm and its desynchronization factors. Chapter 4 extensively discusses the various commercially available types of Arduino. It describes the different
types of Arduino hardware, Arduino boards, shields, and the user-friendly software it uses. Chapter 5 presents various types of light sensors that were used and the results derived from the experiments conducted. Chapter 6 presents the design and construction process of the portable light dosimeter. It analyzes three types of spectrometers, each constituting a separate portable light dosimeter device, and
describes the various experiments that were conducted. Additionally, it details the fourth construction, which involves the portable device for measuring light intensity and color temperature of light. Various instantaneous experiments and two additional time-specific experiments were conducted in two different working environments. The relevant results yield useful information and appropriate investigations are
utilized. Finally, Chapter 7 gathers and thoroughly analyzes the conclusions of the study, which are based on the results of the aforementioned experiments and investigations.