Distribuce světla – Vzor intenzity světla v prostoru – Fotometrie

Co je distribuce světla?

Distribuce světla je prostorový vzor popisující, jak intenzita světla vyzařuje z osvětlovacího tělesa nebo svítidla do jeho okolí. Zahrnuje jak směr, tak velikost světelného výstupu a je vizualizována pomocí fotometrických technik. Vzor je určován optickým systémem svítidla—reflektory, čočkami, difuzory—a jeho orientací a umístěním.

Osvětlovací inženýři a návrháři analyzují distribuci světla, aby zajistili optimální výkon pro danou aplikaci, ať už jde o osvětlení chodby, parkoviště nebo zdůraznění architektonických prvků. Distribuce se kvantifikuje pomocí grafů svítivosti (v kandelách), které vytvářejí trojrozměrné „křivky distribuce světla“, ukazující oblasti s vysokým a nízkým osvětlením.

Normy organizací jako Illuminating Engineering Society (IES) a Mezinárodní komise pro osvětlení (CIE) určují vhodné distribuce pro různé úkoly. Fotometrické zkoušky v kontrolovaných podmínkách produkují data používaná v technických souborech (např. formát IES LM-63). Porozumění distribuci světla je zásadní pro výběr svítidel, která maximalizují účinnost, splňují bezpečnostní předpisy a poskytují vizuální komfort.

Proč záleží na vzorech distribuce světla

Vzor distribuce světla je zásadní pro efektivitu, bezpečnost a soulad každé světelné instalace:

• Rovnoměrnost: Zabraňuje nebezpečným tmavým místům a nadměrnému oslnění v prostorech, jako jsou silnice, sportoviště a průmyslové areály.
• Účinnost: Směřuje světlo pouze tam, kde je potřeba, šetří energii a snižuje provozní náklady.
• Dopad na životní prostředí: Špatná distribuce způsobuje světelné znečištění (jas oblohy, průnik světla, oslnění), což ovlivňuje obyvatele, zvířata i astronomii. Předpisy, jako jsou směrnice Mezinárodní asociace pro tmavou oblohu, stanovují limity pro vyzařování světla vzhůru.
• Estetika a zážitek: Distribuce může zvýraznit umění, zeleň či architekturu a vytvořit pocit bezpečí a pohodlí.

Výběr správného typu distribuce světla je strategické rozhodnutí—ovlivňuje vizuální výkon, dodržování předpisů, šetrnost k životnímu prostředí i uživatelský zážitek.

Klíčové pojmy ve fotometrii

Fotometrické protokoly

Fotometrický protokol popisuje, jak svítidlo vyzařuje světlo, a slouží jako základ pro návrh osvětlení, simulace a plnění norem. Vzniká pomocí goniometru, který měří svítivost v různých úhlech a vytváří data ve formátech jako IES LM-63 nebo EULUMDAT.

Klíčové prvky:

• Světelný tok (lumeny)
• Rozložení světelné intenzity (kandela/úhel)
• Barevné charakteristiky (CCT, CRI)
• Spotřeba energie (watt)
• Polární graf svítivosti a zónové shrnutí světelného toku

Protokoly mohou uvádět výšku montáže, kritéria rozestupu a mřížky osvětlenosti. Jsou nezbytné pro návrhový software a vyžadovány pro schvalování a ekologické certifikace.

Světelná intenzita

Světelná intenzita (kandela, cd) je měřítkem viditelného světla vyzařovaného v daném směru, vypočítává se jako světelný tok na jednotkový prostorový úhel (lumen/steradián). Na rozdíl od celkového světelného toku (lumeny) intenzita popisuje směrovost.

Je vizualizována v polárních grafech, které ukazují prostorové rozložení světla ze svítidla. Zóny s vysokou intenzitou odpovídají hlavnímu paprsku; oblasti s nižší intenzitou ukazují periferní nebo rozptýlené světlo. Normy často omezují intenzitu v určitých úhlech kvůli omezení oslnění a průniku světla.

Úhel paprsku

Úhel paprsku je úhlová šířka (ve stupních), ve které svítidlo vyzařuje alespoň 50 % maximální intenzity. Určuje, jak úzký nebo široký je světelný paprsek:

• Úzký (10°–25°): Akcentní, bodové osvětlení, zvýraznění
• Široký (60°–120°): Osvětlení velkých ploch

Úhel paprsku ovlivňuje umístění svítidla, montážní výšku i rovnoměrnost. Výrobci uvádějí v technických listech jak úhel paprsku, tak úhel pole, což umožňuje návrhářům sladit svítidlo s úkolem.

Poměr montážní výšky

Poměr montážní výšky porovnává svislou vzdálenost od svítidla k zemi se šířkou osvětlované plochy. Například montážní výška 10 metrů a poměr 2,75 osvětluje šířku 27,5 metru. Nižší poměry znamenají úzkou distribuci (např. IES Typ I), vyšší hodnoty značí širší vzory (Typ IV/V).

Správné poměry montážní výšky zajišťují soulad s normami, účinnost a vizuální bezpečnost.

Polární graf světelné intenzity

Polární graf světelné intenzity znázorňuje rozložení intenzity ze svítidla v různých úhlech. Svítidlo je ve středu; radiální linky ukazují intenzitu (cd) v různých úhlech. Tyto grafy pomáhají odhalit symetrické/asymetrické vzory a jsou nezbytné pro kontrolu oslnění a rozptylu v citlivých aplikacích.

Zónové shrnutí světelného toku

Zónové shrnutí světelného toku udává, kolik procent z celkového světelného výkonu svítidla je vyzařováno v definovaných úhlových zónách (např. 0°–30°, 30°–60°, 60°–90° atd.). To je zásadní pro splnění norem, které omezují vyzařování světla vzhůru a světelné znečištění.

Typy distribuce osvětlení

Typy distribuce IESNA (Typ I–V)

Illuminating Engineering Society of North America (IESNA) definuje pět hlavních typů distribuce světla pro venkovní osvětlení:

• Typ I: Lineární; ideální pro úzké cesty/chodníky.
• Typ II: Širší; pro příjezdové cesty, uličky.
• Typ III: Široký, vpřed; parkoviště, okraje.
• Typ IV: Polokruhový, vpřed; hranice areálů, bezpečnost.
• Typ V: Symetrický; velké otevřené plochy, náměstí.

Typy rozšíření paprsku NEMA

Národní asociace výrobců elektrotechniky (NEMA) klasifikuje svítidla podle úhlu paprsku, kdy intenzita klesne na 10 % maxima:

Typy NEMA jsou klíčové pro reflektory a halogeny—kde je třeba přesné směrování světla.

Srovnání IESNA a NEMA

IESNA se používá pro plošné osvětlení; NEMA pro směrové, cílené úkoly.

Jak číst diagram distribuce osvětlení

Diagram distribuce osvětlení (fotometrická křivka) vizuálně znázorňuje výstup světla v různých směrech:

• Polární graf: Střed je svítidlo; poloměry ukazují intenzitu v úhlech.
• Roviny C0–C180 a C90–C270: Zobrazují podélnou a příčnou symetrii.
• Šířka paprsku: Určuje se tvarem a délkou křivky.

Čtení těchto diagramů pomáhá návrhářům zajistit rovnoměrnost, zabránit tmavým místům a splnit normy osvětlení.

Distribuce světla v praxi

• Silnice: Vyžadují typ II, III nebo IV pro rovnoměrné a bezpečné pokrytí.
• Parkoviště/náměstí: Typ V pro plošné 360° osvětlení.
• Chodníky: Typ I pro úzké, lineární pokrytí.
• Umění/akcentace: Úzké typy NEMA pro cílené paprsky.

Moderní software (DIALux, AGi32) používá fotometrická data pro modelování instalací a ověřování souladu s normami.

Environmentální a regulační hlediska

• Světelné znečištění: Řízeno omezením vyzařování světla vzhůru (zónový světelný tok nad 90°) a oslnění (max. intenzita v určitých úhlech).
• Soulad s tmavou oblohou: Svítidla s minimálním vyzařováním vzhůru a přesnou distribucí snižují jas oblohy.
• Energetické normy: Mnohé vyžadují fotometrickou dokumentaci ke schválení.

Shrnutí

• Distribuce světla popisuje, jak svítidla vyzařují světlo do prostoru, což ovlivňuje pokrytí, rovnoměrnost i vizuální komfort.
• Klíčové metriky: úhel paprsku, poměr montážní výšky, polární graf, zónové shrnutí světelného toku.
• Klasifikace IESNA a NEMA usnadňují výběr svítidel pro konkrétní aplikace.
• Správná distribuce zajišťuje bezpečnost, energetickou účinnost, soulad s normami i ochranu životního prostředí.

Další zdroje

• IES Lighting Handbook
• International Dark-Sky Association
• CIE Publications

Pokud potřebujete poradenství ohledně fotometrické analýzy, výběru svítidel či souladu s normami, kontaktujte naše osvětlovací experty nebo si domluvte ukázku .