Vyzařovací diagram – vzor rozložení světelné intenzity

Vyzařovací diagram je základní popis toho, jak světelný zdroj rozkládá svou intenzitu v prostoru. Ve fotometrii a světelné technice je pochopení vyzařovacích diagramů klíčové pro návrh osvětlení, které je bezpečné, účinné a splňuje normy. Tento slovníkový pojem vysvětluje princip vyzařovacího diagramu, typy rozložení světla, fotometrické měření a praktické využití v architektuře, průmyslu i letectví.

Co je vyzařovací diagram?

Vyzařovací diagram určuje prostorové rozložení intenzity světla (měřené v kandelách, cd) vyzařované svítidlem nebo světelným zařízením. Matematicky popisuje, jak silně zdroj svítí do jednotlivých směrů – nejen viditelnou skvrnu či tvar světla na povrchu.

Diagram je nejčastěji zobrazován pomocí fotometrických diagramů, zejména polárních grafů, kde délka čáry pod určitým úhlem od středu představuje intenzitu v daném směru. Výsledkem je jedinečný „otisk prstu“ pro každý typ svítidla, který odhaluje, zda je světlo úzce směrované, široké, symetrické či asymetrické.

Hlavní charakteristiky:

• Úhel paprsku: Úhlová šířka, kde je intenzita alespoň 50 % maximální hodnoty.
• Úhel pole: Úhlová šířka, kde intenzita klesne na 10 % maxima.
• Symetrie: Zda je světlo rozloženo rovnoměrně do všech směrů, nebo cíleně do určitého směru.

Význam v návrhu osvětlení

Vyzařovací diagram určuje, jak dobře svítidlo splní požadavky na vizuální komfort, bezpečnost, energetickou účinnost i shodu s normami, jako jsou požadavky Illuminating Engineering Society (IES), Mezinárodní komise pro osvětlování (CIE), nebo Mezinárodní organizace pro civilní letectví (ICAO). V moderní praxi jsou přesná data o vyzařovacím diagramu – často ve standardizovaných digitálních formátech – nezbytná pro simulace, návrh i certifikaci osvětlení.

Vzory rozložení světla: typy IESNA a NEMA

Vzory rozložení světla pomáhají odborníkům na osvětlení zvolit správné svítidlo pro danou aplikaci, aby dosáhli optimálního výkonu a splnili požadavky norem.

Typy rozložení IESNA (I–V)

Illuminating Engineering Society of North America (IESNA) rozděluje svítidla podle horizontálního rozptylu světla (vzhledem k montážní výšce) pro pouliční a plošné osvětlení. Každý typ se hodí pro specifické účely:

Technická poznámka:
Typy III a IV minimalizují tmavá místa a maximalizují užitečné pokrytí, zatímco typ V poskytuje rovnoměrné osvětlení do všech směrů – ideální pro centrální instalace na otevřených plochách.

Letecký kontext

V letectví jsou analogické typy rozložení specifikovány pro osvětlení drah, pojížděcích drah a nájezdů. Vyzařovací diagramy jsou přísně kontrolovány pro zajištění viditelnosti pilotů bez oslnění nebo světelného znečištění dle ICAO Annex 14 a národních norem.

Typy rozptylu NEMA (1–7)

National Electrical Manufacturers Association (NEMA) rozděluje vyzařovací diagramy podle úhlového rozptylu (ve stupních) při poklesu intenzity na 10 % maxima – využívá se pro reflektory, záplavová a směrová svítidla.

Doporučení pro výběr:
Typy NEMA volte pro aplikace vyžadující cílené paprsky nebo akcentní osvětlení (např. sport, architektonické prvky), typy IESNA pro plošné osvětlení.

Svítivost a fotometrické rozložení

Svítivost (kandela, cd) vyjadřuje světelný výkon ve specifickém směru. Fotometrické rozložení je kompletní mapa intenzity v závislosti na úhlu – základ světelných výpočtů.

Fotometrické datové soubory

Výrobci poskytují digitální fotometrické soubory – například IES (.ies) nebo EULUMDAT (.ldt) – obsahující naměřené hodnoty intenzity v definovaných úhlech. Tyto soubory jsou nezbytné pro:

• Simulaci rozložení světla v softwaru (např. DIALux, AGi32)
• Ověření shody s předpisy (např. ICAO pro letectví, místní normy)
• Výpočet osvětlenosti, rovnoměrnosti, oslnění a přesvitu

Příklad z letectví:
ICAO Annex 14 stanovuje minimální a maximální požadavky na intenzitu letištních světel v konkrétních úhlových sektorech. Certifikovaná fotometrická data zajišťují shodu a bezpečnou navigaci.

Pokročilé tvarování paprsku

Optické prvky jako reflektory, čočkové soustavy a difuzory umožňují upravit fotometrické rozložení, a tím vytvořit specifický vyzařovací diagram pro architektonické i technické nároky.

Symetrické vs. asymetrické rozložení světla

Symetrické rozložení

Symetrický vyzařovací diagram rozptyluje světlo rovnoměrně do všech směrů kolem své osy.

• Fotometrické křivky v hlavních rovinách (např. C0–C180 a C90–C270) jsou téměř totožné.
• Využití: Otevřená prostranství, vysoké haly, náměstí, část osvětlení letištních ploch.
• Výhody: Rovnoměrné osvětlení, jednoduchá instalace, minimální nutnost směrování.
• Nevýhody: Potenciálně zbytečné světlo mimo požadovanou oblast.

Asymetrické rozložení

Asymetrický diagram úmyslně směřuje více světla do preferovaného směru.

• Fotometrické křivky se v hlavních rovinách liší, s výrazným „hodem“.
• Využití: Silnice (nasvětlení vozovky), nasvěcování stěn, okrajové osvětlení, nájezdová/ranvejová světla v letectví.
• Výhody: Vyšší účinnost, omezení oslnění a přesvitu, shoda s požadavky na tmavou oblohu.
• Nevýhody: Vyžaduje přesné směrování a návrh.

Určení symetrie

• Porovnejte fotometrické křivky (C0–C180 vs. C90–C270): shodné = symetrie; rozdílné = asymetrie.
• Zaměřte se na aplikaci: Směrové úkoly potřebují asymetrii.

Regulace ICAO:
Letištní svítidla často vyžadují asymetrii (např. směrový hod vpřed u nájezdových světel), přičemž tvary paprsku jsou přesně definovány v normách.

Čtení fotometrických křivek a diagramů

Fotometrické křivky graficky ukazují, jak je světlo rozloženo kolem svítidla.

C-rovinny a referenční osy

• C0–C180: Podél hlavní osy svítidla.
• C90–C270: Kolmo k hlavní ose.
• Intenzita je měřena v pravidelných úhlových krocích v každé rovině.

Polární diagramy

Polární graf zobrazuje intenzitu jako poloměr v každém úhlu od středu:

• Kruhový graf: Symetrické, rovnoměrné rozložení.
• Protažený lalok: Úzký, směrovaný paprsek.
• Vychýlený výstupek: Asymetrie, směrované svícení.

Výpočet úhlu paprsku a pole

• Úhel paprsku: Úhlová šířka nad 50 % maximální intenzity.
• Úhel pole: Úhlová šířka nad 10 % maxima.

Příklad:

Pokud je maximum 1200 cd, najděte úhly, kde intenzita klesne na 600 cd (50 %); úhel mezi těmito body je úhel paprsku.

Letecký příklad

Nájezdová světla musí mít přísně kontrolované vertikální i horizontální úhly paprsku podle ICAO Annex 14, aby byla zajištěna maximální viditelnost pro piloty a minimalizováno oslnění na zemi.

Aplikace a využití

Venkovní prostředí

• Typ I/II: Lineární chodníky, úzké silnice.
• Typ III: Širší ulice, parkoviště.
• Typ IV: Okraje areálů, hrany budov.
• Typ V: Otevřená náměstí, křižovatky.
• Asymetrické: Silnice, fasády, sportoviště, shoda s tmavou oblohou.

Letectví

• Okrajová/pojizdná dráhová světla: Lineární nebo asymetrické diagramy pro navádění.
• Nájezdová/prahová světla: Asymetrické, směrové paprsky pro maximální viditelnost pilotům.
• Osvětlení stojánek: Symetrické nebo polosymetrické pro rovnoměrné nasvětlení plochy.

Vnitřní prostředí

• Symetrické: Kanceláře, sklady, učebny, průmyslové haly.
• Asymetrické: Nasvěcování stěn, výstavní expozice, akcentní osvětlení, galerie/muzea.

Srovnávací tabulka

Kontrolní seznam pro výběr vyzařovacího diagramu

1. Přizpůsobte rozložení aplikaci: Zvolte diagram (typ IESNA/NEMA, symetrii), který odpovídá úkolu a prostředí.
2. Prostudujte fotometrické soubory: Zkontrolujte polární diagramy a digitální data (IES/LDT) pro shodu a vhodnost.
3. Posuďte montáž a velikost plochy: Ověřte pokrytí pomocí izočárových diagramů při zamýšlené výšce montáže.
4. Omezte oslnění a přesvit: Zvolte asymetrické diagramy a/nebo clonění pro silnice, okraje a letectví, abyste minimalizovali přesvit a světelné znečištění.
5. Optimalizujte spotřebu energie: Cílené paprsky zvyšují účinnost a snižují ztráty.
6. Simulujte před instalací: Použijte světelný software pro kontrolu osvětlenosti, rovnoměrnosti a indexů oslnění.
7. Držte se norem: Zajistěte shodu s IES, CIE, ICAO a místními předpisy.
8. Ověřte symetrii: Ujistěte se, že rozložení svítidla odpovídá aplikaci (použijte data výrobce nebo laboratorní zprávy).

Další zdroje

• IES Lighting Handbook
• ICAO Annex 14, Vol. 1 – Návrh a provoz letišť
• CIE technické zprávy o fotometrii
• Fotometrické listy výrobců a simulační soubory (IES/LDT)
• Simulační software DIALux, AGi32

Shrnutí:
Vyzařovací diagram je určující charakteristika výkonu svítidla a je zásadní pro dodání správného světla, na správné místo, ve správné intenzitě. Ať už specifikujete letištní osvětlení pro leteckou bezpečnost, navrhujete pouliční nebo architektonické osvětlení, či optimalizujete průmyslové a vnitřní prostory, pochopení a využití dat o vyzařovacím diagramu je klíčem k úspěchu každého světelného projektu.