Footlambert (fL): Letecký fotometrický slovníček

Úvod

Footlambert (fL) je ne-SI jednotka jasu, která má historický i praktický význam v letectví pro měření a specifikaci jasu kokpitových displejů, simulátorů a letištního osvětlení. Přestože se celosvětové letectví přesouvá k SI jednotkám (zejména kandelám na metr čtvereční, tzv. nitům), footlamberty zůstávají běžné v amerických regulačních dokumentech, starších letadlech a smíšených prostředích. Pochopení vědecké definice, správného použití a převodu footlambertu je zásadní pro shodu, bezpečnost a efektivní provoz.

Vědecká definice

Footlambert je definován jako jas povrchu, který vyzařuje nebo odráží jednu kandelu na čtvereční stopu, děleno π:

[ 1~\mathrm{fL} = \frac{1}{\pi}~\mathrm{cd/ft^2} ]

Tato definice vychází z fyziky difuzních (Lambertovských) povrchů, které vyzařují nebo odrážejí světlo rovnoměrně do všech směrů. Faktor 1/π zajišťuje, že měřený jas odpovídá vnímanému jasu z jakéhokoliv úhlu pohledu, což je zásadní parametr pro letecké displeje a osvětlení.

Klíčové vztahy:

• 1 fL = 0,3183 cd/ft² (protože 1/π ≈ 0,3183)
• 1 fL = 3,426 cd/m² (nity)
• 1 fL = 0,001076 lambertu (L)
• 1 fL = 0,0003426 stilbů (sb)

Tyto převody jsou standardizovány v dokumentech NIST, ICAO a CIE a jsou nezbytné pro převod požadavků ze starších norem na moderní SI jednotky.

Průmyslové a alternativní definice

V letectví a širším audiovizuálním průmyslu je footlambert někdy neformálně (a nesprávně) počítán jako „lumeny projektoru dělené plochou plátna (ve čtverečních stopách)“, což dává lumeny na čtvereční stopu (osvětlení, nikoli jas). Tento rychlý postup ovšem ignoruje odrazivost a faktor 1/π, které jsou zásadní pro měření toho, co pilot nebo uživatel skutečně vidí.

Tabulka: Vědecká vs. praktická definice

Pro regulační a bezpečnostně kritické použití v letectví vždy používejte vědeckou definici a správnou měřicí techniku.

Fotometrické veličiny v letectví

• Světelný tok (Φ): Celkový viditelný světelný výkon, měřený v lumenech (lm).
• Svítivost (I): Světelný výkon na prostorový úhel, měřený v kandelách (cd).
• Osvětlení (E): Světlo dopadající na povrch, měřeno v luxech (lm/m²) nebo foot-candle (lm/ft²).
• Jas (L): Světlo opouštějící povrch na jednotku plochy a směr, měřeno v cd/m² (nit) nebo fL.

Převod footlambert–SI

[ 1~\mathrm{fL} = 3,426~\mathrm{cd/m}^2 ] [ 1~\mathrm{fL} = 0,3183~\mathrm{cd/ft}^2 ]

Příklad:
Požadavek na jas kokpitového displeje 30 fL odpovídá:

[ 30~\mathrm{fL} \times 3,426 = 102,78~\mathrm{cd/m}^2 ]

Faktor 1/π a lambertovské povrchy

1/π v definici footlambertu vychází z fyziky dokonale difuzních reflektorů (lambertovských povrchů):

[ L = E \times \rho / \pi ]

• L: Jas (fL nebo cd/m²)
• E: Osvětlení (fc nebo lux)
• ρ: Odrazivost (0 ≤ ρ ≤ 1)

U povrchů, které nejsou dokonale difuzní (např. sklo, lesklé displeje), je nutné provést přímé měření jasu, protože výpočty z osvětlení nemusí být přesné.

Letecké aplikace

Displeje a přístroje v kokpitu

Footlambert se stále používá ke stanovení minimálního a maximálního jasu kokpitových displejů a varovných indikátorů, zejména v amerických a starších standardech. Zajištění čitelnosti displejů za všech světelných podmínek je zásadní pro bezpečnost letu.

Letecké simulátory a tréninková zařízení

Výrobci a provozovatelé simulátorů se často setkávají s požadavky na hodnoty fL v kvalifikačních standardech zařízení. Přesné měření jasu obrazovky (nejen výkon projektoru nebo plocha plátna) je klíčové pro realistický výcvik i splnění předpisů.

Letištní osvětlení a značení

Ačkoliv jsou nyní SI jednotky celosvětovým standardem, mnohé specifikace FAA a amerických letišť stále odkazují na footlamberty pro osvětlené značky a světla. Převod na cd/m² je běžný pro mezinárodní provoz a nákup zařízení.

Typické požadavky na jas v letectví

*Hodnoty se mohou lišit podle úřadu a kontextu.

Nejlepší postupy měření

• Přímé měření jasu: Použijte kalibrovaný jasoměr v místě očí pilota pro displeje, simulátory a značení.
• Výpočet z osvětlení: Platí pouze pro difuzní povrchy se známou odrazivostí; jinak je nutné přímé měření.
• Upřesněte jednotky: Vždy uvádějte, zda je měření nebo požadavek ve fL, cd/m² nebo jiné jednotce, a používejte standardní převodní faktory.

Vyvarujte se běžných chyb

• Nezaměňujte jas (fL) s osvětlením (lm/ft² nebo foot-candle).
• Vždy používejte vědeckou definici pro shodu a bezpečnost.
• Odkazujte na aktuální regulační dokumenty pro akceptované jednotky a postupy.

Klíčové normy a referenční dokumenty

• ICAO Annex 14: Aerodromy
• FAA AC 150/5345-44
• RTCA DO-160 / EUROCAE ED-14
• SAE ARP4256
• MIL-STD-3009

Přehledová tabulka

Nejlepší praxe

• Vždy používejte správnou jednotku a převod: 1 fL = 3,426 cd/m².
• Pro shodu a kalibraci preferujte přímé měření jasu.
• Zjistěte vlastnosti povrchu—lambertovský či nikoli—a zvolte správnou metodu výpočtu.
• Sledujte aktuální normy ICAO, FAA a výrobců.
• U simulátorů se ujistěte, že „footlambert“ není nesprávně použit pro osvětlení.

Závěr

Footlambert (fL), roven 1/π kandely na čtvereční stopu, zůstává v letectví důležitou jednotkou pro specifikaci a splnění požadavků na jas, zejména v americkém kontextu. Letečtí odborníci musí znát jeho vědecký význam, vyvarovat se zkratkovitých výpočtů a používat správné měřicí techniky, aby zajistili bezpečné, efektivní a normám vyhovující osvětlení i displejové systémy.

Pro podrobnější technické informace nahlédněte do dokumentů ICAO Annex 14, FAA AC 150/5345-44 a RTCA DO-160.