Slovníček světelných obrazců, prostorového rozložení světla a fotometrie

Osvětlení je vědou i uměním, zásadní pro viditelnost, bezpečnost a estetiku v prostředích od letišť a silnic po architekturu a průmyslové objekty. Tento slovníček objasňuje základní pojmy a koncepty—světelný obrazec, prostorové rozložení, fotometrii a související témata—a poskytuje základní porozumění odborníkům i nadšencům.

Světelný obrazec

Světelný obrazec je charakteristická geometrická stopa nebo rozložení světla dopadající na cílovou rovinu či povrch, kterou vytváří svítidlo nebo svítilna. Tvar obrazce, pokrytí, gradienty intenzity a směrovost jsou dány kombinací vlastností světelného zdroje, optiky (čočky, reflektory, difuzory) a montážní polohy.

Světelné obrazce jsou základem osvětlovací techniky, protože přímo ovlivňují viditelnost, bezpečnost, energetickou účinnost a dodržování normativních požadavků. Například v letištním osvětlení přesné světelné obrazce zajišťují optimální viditelnost na ranvejích a pojezdových drahách. V architektonickém osvětlení naopak přizpůsobené obrazce zvýrazňují prvky nebo zabraňují úniku světla mimo požadovanou oblast.

Výrobci navrhují svítidla pro konkrétní obrazce—od úzkých bodů po široké záplavy—s využitím pokročilé optiky a fotometrických měření. Výsledné obrazce jsou dokumentovány ve fotometrických zprávách (IES nebo LDT soubory) a používají se v simulačních softwarech pro přesný návrh osvětlení.

Prostorové rozložení

Prostorové rozložení popisuje, jak je světlo vyzařováno a šíří se ve třech rozměrech od světelného zdroje. Kvantifikuje svítivost (v kandelách) v každém úhlu okolo svítidla a tvoří tak komplexní mapu dodávky světla.

Toto rozložení je zásadní v aplikacích jako je osvětlení letištních stojánek (vyžadující široké, rovnoměrné pokrytí) nebo osvětlení okraje ranveje (vyžadující přesně řízené paprsky). Prostorové rozložení se měří pomocí goniometrických fotometrů a znázorňuje se jako polární nebo kartézské diagramy intenzity. Tato data tvoří základ světelných simulací a zajišťují dodržení standardů organizací jako ICAO a IES.

Fotometrie

Fotometrie je věda o měření viditelného světla z hlediska vnímání jasnosti lidským okem. Kvantifikuje svítivost, světelný tok, osvětlení a jas v jednotkách jako kandela (cd), lumen (lm), lux (lx) a nit (cd/m²). Fotometrie se liší od radiometrie tím, že zohledňuje citlivost oka na světlo.

Fotometrická měření umožňují objektivní srovnání svítidel, dodržení předpisů a efektivní návrh osvětlení. V letectví normy ICAO zajišťují, že letištní osvětlení poskytuje požadovanou jasnost, rovnoměrnost a barvu.

Fotometrické vlastnosti se stanovují v laboratořích pomocí integračních koulí (pro celkový tok) a goniometrických fotometrů (pro úhlovou intenzitu). Výsledná data naplňují fotometrické soubory a řídí simulační návrhy.

Svítivost

Svítivost popisuje množství viditelného světla vyzařovaného zdrojem v určitém směru, měřenou v kandelách (cd). Charakterizuje směrový výkon svítidla a určuje, jak osvěcuje své okolí.

Distribuce svítivosti je klíčová při výběru svítidel pro aplikace jako středové osvětlení drah, kde je zásadní viditelnost z určitých přístupových směrů. Měří se goniometrickými fotometry a znázorňuje na polárních grafech, což zajišťuje shodu s požadavky na bezpečnost a omezení oslnění.

Typy rozložení světla

Typy rozložení světla kategorizují svítidla podle tvaru a oblasti jejich světelného vyzařování, nejčastěji pomocí IES typů I–V:

• Typ I: Úzký, lineární obrazec pro chodníky a koridory.
• Typ II: O něco širší, pro uličky a úzké silnice.
• Typ III: Široký, vpřed orientovaný oblouk pro okraje komunikací a řady parkovišť.
• Typ IV: Vpřed orientovaný pro okraje budov a rozsáhlé boční oblasti.
• Typ V: Symetrický, kruhový/čtvercový pro centrální stožáry a otevřená prostranství.

Správný výběr obrazce zajišťuje optimální osvětlení, účinnost a splnění normativních požadavků.

Úhel vyzařování

Úhel vyzařování je úhlová šířka světelného paprsku, kde intenzita klesá na 50 % svého maxima (úplná šířka v polovičním maximu, FWHM). Úzké paprsky (10°–30°) slouží pro akcentní nebo zaměřené osvětlení, široké paprsky (60°–120°) pro obecné osvětlení ploch.

Výběr správného úhlu vyzařování zabraňuje přezáření, oslnění a rozptylu světla. Je obzvlášť důležitý v prostředích jako letiště, kde přesnost znamená bezpečnost.

Rozložení intenzity

Rozložení intenzity mapuje svítivost v závislosti na směru, obvykle na polárním grafu. Ukazuje tvar a pokles paprsku a pomáhá při výběru svítidel pro cílené aplikace, jako je osvětlení přibližovacích drah či veřejné osvětlení.

Data se získávají goniometrickými fotometry a využívají při světelných simulacích pro zajištění souladu s normami a minimalizaci oslnění či nechtěného úniku světla.

Fotometrické rozložení

Fotometrické rozložení je kompletní prostorové uspořádání světla ze svítidla. Je dokumentováno v IES/LDT souborech, kombinuje optický návrh a geometrii a umožňuje přesné simulace i dodržení standardů na jas, rovnoměrnost a oslnění.

Návrháři používají fotometrická rozložení k optimalizaci rozmístění svítidel a minimalizaci spotřeby energie a světelného znečištění.

Křivka rozložení světla (polární křivka)

Křivka rozložení světla (polární křivka) graficky znázorňuje svítivost v různých úhlech. Je nezbytná pro srovnání svítidel a interpretaci testovacích dat, polární křivky pomáhají návrhářům vybrat a umístit svítidla pro požadované pokrytí a splnění norem.

Symetrická svítidla vykazují kruhové/elliptické křivky; asymetrická mají směrové vrcholy.

Goniometrický fotometr

Goniometrický fotometr je laboratorní přístroj měřící úhlové rozložení světla ze svítidla. Otáčením zdroje a/nebo detektoru zachycuje data o intenzitě pro fotometrické soubory nezbytné pro návrh a kontrolu.

Typy A, B a C goniometrických fotometrů umožňují různé měřicí geometrie. Jejich data ověřují, že výrobky splňují normy rozložení a oslnění.

Symetrické a asymetrické rozložení

Symetrické rozložení

Symetrické rozložení vyzařuje světlo rovnoměrně do všech stran kolem centrální osy—ideální pro rovnoměrné plošné osvětlení, například parkovišť nebo skladů. Zajišťuje prostorovou rovnoměrnost, ale může způsobit plýtvání světlem do zbytečných směrů.

Asymetrické rozložení

Asymetrické rozložení směřuje světlo do konkrétních směrů pomocí speciální optiky, aby se zabránilo úniku a maximalizovalo užitečné osvětlení. Je klíčové pro komunikace, okraje a ranveje, zlepšuje účinnost a snižuje světelné znečištění.

Prostorový úhel

Prostorový úhel měří rozsah 3D úhlu, pod kterým zdroj vyzařuje světlo, vyjadřuje se ve steradiánech (sr). Je základem definic jako je kandela (jeden lumen na steradián) a je zásadní při výpočtech intenzity a pokrytí paprsků.

Prostorové úhly pomáhají zajistit, že svítidla splňují předpisy na rozptyl a intenzitu paprsku.

Návrh osvětlení a příklady použití

Návrh osvětlení spojuje fotometrická data, prostorové charakteristiky a obrazce k dosažení vizuálních, funkčních a normových cílů. V letectví musí osvětlení splňovat standardy ICAO pro intenzitu, barvu a oslnění. V městském prostředí správný výběr typu rozložení zabraňuje plýtvání a zvyšuje bezpečnost.

Příklady použití:

Závěr

Porozumění světelným obrazcům, prostorovému rozložení, fotometrii a souvisejícím pojmům je zásadní pro efektivní návrh osvětlení—zajišťuje bezpečnost, účinnost a shodu v různých prostředích od letišť po města.

Pro odborné poradenství k vašemu dalšímu projektu osvětlení nás kontaktujte nebo si domluvte ukázku ještě dnes.