Footcandle (fc)
Footcandle (fc) je jednotka osvětlenosti definovaná jako množství světla dopadajícího na plochu o velikosti jednoho čtverečního stopy z jednotného zdroje jednoh...
6 min čtení
Aviation
Lighting
+3
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
| Kontext | Vzorec | Jednotka | Měří |
|---|---|---|---|
| Vědecká (NIST/CIE) | 1 fL = 1/π cd/ft² | fL | Jas |
| Průmyslová zkratka | Lumeny projektoru / plocha plátna (ft²) | lm/ft² | Osvětlení |
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.
| Veličina | SI jednotka | Americká jednotka | Příklad v letectví |
|---|---|---|---|
| Jas | cd/m² (nit) | fL nebo cd/ft² | Displej v kokpitu, světelné značky |
| Osvětlení | lux (lm/m²) | foot-candle | Osvětlení přístrojové desky |
| Světelný tok | lumen | lumen | Osvětlení okraje pojezdové dráhy |
| Svítivost | kandela | kandela | Maják, zábleskové světlo |
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
| Aplikace | Minimální jas (fL) | Ekvivalent v cd/m² (nity) |
|---|---|---|
| Displej v kokpitu za dne | 30–50 | 103–171 |
| Displej v kokpitu v noci | 0,5–1,5 | 1,7–5,1 |
| Vizuální systém simulátoru (den) | 6–16 | 20–55 |
| Osvětlená letištní značka | 10–20 | 34–69 |
*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
| Veličina | Americká jednotka | SI jednotka | Typická letecká aplikace |
|---|---|---|---|
| Jas | fL, cd/ft² | cd/m² (nit) | Jas kokpitu/displeje |
| Osvětlení | foot-candle | lux (lx) | Osvětlení panelu, letištní osvětlení |
| Světelný tok | lumen | lumen | Osvětlení dráhy/pojezdové dráhy |
| Svítivost | kandela | kandela | Majáky, přibližovací světla |
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.