Úhel paprsku – Úhlová šířka světelného výstupu ze svítidla – Fotometrie

Úhel paprsku

Úhel paprsku je základní pojem v návrhu osvětlení a fotometrii. Označuje úhlové rozptýlení světla vyzařovaného svítidlem, měřené mezi dvěma směry od osy paprsku, kde svítivost klesne na 50 % své maximální hodnoty (Full Width at Half Maximum, FWHM). Vyjadřuje se ve stupních (°) a určuje, jak soustředěné nebo rozptýlené světlo vypadá. Úzké úhly (<30°) vytvářejí soustředěné paprsky pro akcentaci nebo osvětlování exponátů, zatímco široké úhly (>60°) poskytují obecné, rovnoměrné osvětlení.

Úhel paprsku se určuje fotometrickou zkouškou pomocí goniometrického fotometru. Výsledky se znázorňují v polárních diagramech a dokumentují v IES souborech, které jsou základem pro výpočty osvětlení v architektuře, průmyslu i letectví. Například svítidlo s úhlem paprsku 20° promítá malou, intenzivní světelnou skvrnu – ideální pro zvýraznění uměleckého díla nebo značení, zatímco 120° paprsek jemně osvětlí celou místnost či otevřený prostor.

V regulovaných prostředích, jako jsou letiště, je volba úhlu paprsku zásadní: mezinárodní normy (např. ICAO Annex 14) stanovují přesné úhlové rozložení pro dráhová, pojížděcí a přibližovací světla, aby poskytovala optimální navádění pilotům a zajišťovala bezpečnost. Správný úhel paprsku zajišťuje soulad s předpisy, zabraňuje oslnění a minimalizuje světelné znečištění.

Úhel pole

Úhel pole popisuje celkové viditelné rozptýlení světelného paprsku, definované jako úhel mezi směry, kde svítivost klesá na 10 % špičkové hodnoty. Úhel pole zahrnuje okrajové „rozlití“ světla mimo hlavní paprsek, což je důležité v aplikacích, kde záleží na jádru i přechodových zónách osvětlení.

Například ve scénickém osvětlení úhel pole zajišťuje, že herec bude plně osvětlen i při pohybu. V architektonickém a leteckém osvětlení úhel pole pomáhá předpovědět, kolik světla dopadne na sousední povrchy či ranveje a zajistit rovnoměrnost i splnění norem. Úhel pole je vždy roven nebo větší než úhel paprsku a oba se uvádějí v fotometrických grafech i technických listech výrobků.

CBCP (Center Beam Candlepower)

Center Beam Candlepower (CBCP) je špičková svítivost (v kandelách, cd) vyzařovaná podél středové osy (0°) paprsku. CBCP udává maximální jas dopadající na cílovou oblast – zásadní pro aplikace vyžadující soustředěné a intenzivní osvětlení.

CBCP se měří při fotometrických zkouškách a je obzvlášť důležité pro reflektory, pátrací světla a přibližovací světlomety v letectví, kde intenzivní paprsky musí proniknout nepřízní počasí nebo pokrýt velké vzdálenosti. Svítidlo s úzkým paprskem a vysokým CBCP soustředí světlo na malou plochu, zatímco široké svítidlo se stejným světelným tokem bude mít nižší CBCP. CBCP je klíčovým kritériem výběru pro přesné, úkolově orientované osvětlení.

Svítivost

Svítivost udává množství viditelného světla vyzařovaného v určitém směru, měří se v kandelách (cd). Popisuje, kolik světla je posláno pod zvoleným úhlem, a tvoří základ všech výpočtů směrového osvětlení. Na rozdíl od světelného toku (lumenů), který sčítá světlo ve všech směrech, svítivost se zaměřuje na konkrétní směr.

Data o svítivosti se měří goniometrickým fotometrem a zobrazují se v polárních diagramech a IES souborech. Jsou nezbytná pro výpočty osvětlenosti (lux) na povrchu, modelování oslnění a ověřování souladu s leteckými a architektonickými normami.

Osvětlenost

Osvětlenost vyjadřuje množství světelného toku (lumenů), který dopadá na plochu jednotky, udává se v luxech (lx) nebo footcandles (fc). Odpovídá na otázku: „Jak jasně je tento povrch osvětlen?“ Základní vzorec:

E (lux) = I (cd) / d²

kde I je svítivost a d je vzdálenost od zdroje. Výpočty osvětlenosti, často prováděné simulačními programy, zajišťují, že osvětlení splňuje požadovaný jas pro bezpečnost, pohodlí i splnění předpisů – například na letištích, v pracovních prostorách a veřejných místech.

Rozložení světla

Rozložení světla charakterizuje, jak je světlo prostorově vyzařováno ze svítidla. Znázorňuje se v polárních diagramech nebo jako „světelné kužely“, které ukazují intenzitu v různých úhlech. Rozložení světla určuje optika svítidla – reflektory, čočky a difuzory.

Výrobci klasifikují rozložení jako úzké, střední, široké nebo asymetrické, podle použití. V letectví jsou přesné rozptylové diagramy stanoveny ICAO/FAA, aby světlo směřovalo na dráhy a nezpůsobovalo oslnění. V architektuře informuje o umístění a nasměrování svítidel pro rovnoměrné pokrytí či efektní akcenty.

Goniometrický fotometr

Goniometrický fotometr je přístroj používaný pro fotometrické zkoušky – měření, jak zdroj světla rozděluje intenzitu do různých směrů. Otáčením svítidla nebo detektoru zaznamenává data o intenzitě, která se používají pro výpočet úhlu paprsku, úhlu pole, CBCP a tvorbu IES souborů.

Moderní goniometrické fotometry jsou automatizované, což zajišťuje přesné a opakovatelné výsledky. V regulovaných odvětvích je goniometrické měření povinné pro ověření, že svítidla splňují výkonové i bezpečnostní normy.

IES soubor

IES soubor je standardizovaný digitální formát (.ies) pro popis fotometrických vlastností svítidla. Vzniká z dat goniometrického fotometru a obsahuje rozložení světla, intenzitu v různých úhlech, celkový světelný tok a další klíčové parametry.

Návrháři osvětlení importují IES soubory do simulačních programů (například DIALux nebo AGi32) pro modelování reálného výkonu, ověření souladu s normami a porovnání svítidel. Pro letecké, průmyslové i architektonické projekty jsou IES soubory klíčové pro schválení a efektivní návrh osvětlení.

Akcentní osvětlení

Akcentní osvětlení využívá soustředěné paprsky (úzké úhly 10°–30°) pro zvýraznění konkrétních prvků, objektů nebo architektonických detailů. Vytváří vizuální zájem a kontrast, přitahuje pozornost k umění, zboží či značení. Účinnost akcentního osvětlení závisí na pečlivém výběru paprsku a směrování, aby se zabránilo nežádoucímu rozlití světla.

Akcentní osvětlení se v letectví používá také pro značení či speciální orientační body. Přesné fotometrické plánování zajišťuje zamýšlený vizuální efekt.

Ambientní osvětlení

Ambientní osvětlení poskytuje celkové osvětlení pro viditelnost a pohodlí. Využívá široké úhly paprsku (obvykle 60° a více) a rozptýlené rozložení pro minimalizaci stínů a vytvoření rovnoměrného prostředí. Návrh ambientního osvětlení zohledňuje velikost místnosti, výšku stropu a odrazivost povrchů, aby bylo dosaženo požadované atmosféry i splnění norem pro jas.

Pracovní osvětlení

Pracovní osvětlení poskytuje cílené světlo pro konkrétní činnosti – čtení, práci, obsluhu strojů – a používá střední úhly paprsku (30°–60°) pro rovnováhu mezi intenzitou a pokrytím. V letectví se pracovní osvětlení používá v řídicích věžích a údržbářských zónách, v domácnostech a kancelářích například jako stolní lampy nebo podskříňová svítidla. Výpočet požadované osvětlenosti a volba správných úhlů paprsku zajistí vizuální pohodlí i výkon.

Montážní výška

Montážní výška je vertikální vzdálenost od svítidla k osvětlené ploše. Určuje průměr paprsku i výslednou osvětlenost. Vzorec pro rozptyl paprsku:

Průměr paprsku = 2 × montážní výška × tan(úhel paprsku ÷ 2)

Montážní výška v kombinaci s úhlem paprsku je zásadní pro dosažení správného rozložení světla, zejména ve velkých prostorech nebo tam, kde platí přísné normy (např. dráhy).

Osvětlení krajiny

Osvětlení krajiny osvětluje venkovní prvky – zahrady, chodníky, fasády – pro bezpečnost, ochranu i estetiku. Kombinuje úzké paprsky pro akcentaci se širokými pro celkové pokrytí, s pečlivým umístěním svítidel pro vyloučení oslnění a světelného znečištění. Důležitá je shoda s místními předpisy (např. dark sky) a fotometrické plánování.

Asymetrická optika

Asymetrická optika je navržena pro nerovnoměrné rozložení světla, zvýhodňující jeden směr. Toho se dosahuje speciálními reflektory nebo čočkami a používá se při osvětlení stěn, cest nebo silnic, kde je žádoucí rovnoměrné pokrytí z jedné strany. V letectví asymetrická optika navádí světlo podél drah bez oslnění pilotů.

Závěr

Pochopení úhlu paprsku a souvisejících fotometrických pojmů – úhel pole, CBCP, svítivost, osvětlenost, rozložení světla a další – je zásadní pro efektivní návrh osvětlení v jakémkoli kontextu. Tyto parametry určují výběr, umístění a směrování svítidel, zajišťují vizuální pohodlí, výkon při úkolech, splnění norem i energetickou účinnost v architektonických, průmyslových a leteckých projektech.

Pro odborníky v oblasti osvětlení umožňuje zvládnutí těchto pojmů a nástrojů – jako jsou IES soubory a goniometrické fotometry – přesnou specifikaci a úspěšnou realizaci projektů.

Viz také

• Fotometrie
• Oslnění
• Osvětlení dráhy
• IES soubor
• Osvětlenost
• Normy leteckého osvětlení
• Simulační software pro osvětlení