Sugárzási szög – A fénykibocsátás szögbeli szélessége a lámpatestből – Fotometria

Sugárzási szög

A sugárzási szög alapvető fogalom a világítástervezésben és a fotometriában. Azt a szögbeli szórást jelenti, amelyben a lámpatestből kilépő fény terjed, és két olyan irány között mérik, amelyek a sugár középvonalától indulnak, ahol a fénysűrűség a maximális érték 50%-ára csökken (Full Width at Half Maximum, FWHM). Fokban (°) kifejezve a sugárzási szög határozza meg, hogy a fény mennyire koncentrált vagy szórt. A keskeny szögek (<30°) fókuszált fénykúpot adnak kiemelő vagy díszvilágításra, míg a széles szögek (>60°) általános, egyenletes megvilágítást biztosítanak.

A sugárzási szöget fotometriai vizsgálattal, goniophotométerrel határozzák meg. Eredményeit polárdiagramokon ábrázolják, és IES fájlokban dokumentálják, ezek képezik a világítástechnikai számítások alapját építészetben, iparban és repülésben. Például egy 20° sugárzási szögű lámpatest kis, intenzív fényfoltot vetít, ideális műalkotások vagy feliratok kiemelésére, míg egy 120° sugárzási szög lágyan világítja meg az egész helyiséget vagy nyitott teret.

Szabályozott környezetben, például repülőtereken a sugárzási szög kiválasztása kritikus: a nemzetközi szabványok (pl. ICAO 14. melléklet) pontos szögbeli fényeloszlást írnak elő a futópálya, gurulóút és megközelítési világítás esetén, hogy optimális tájékozódást nyújtsanak a pilótáknak és biztosítsák a biztonságot. A helyes sugárzási szög biztosítja a megfelelést, megakadályozza a káprázást és minimalizálja a fényszennyezést.

Mezőszög

A mezőszög a fénykúp teljes, látható szóródását írja le: azok között az irányok között mérik, ahol a fénysűrűség a csúcsérték 10%-ára esik vissza. A mezőszög magában foglalja a fő sugárkúpon túli, perifériás „szórt” fényt is, amely fontos olyan alkalmazásoknál, ahol a megvilágítás magja és az átmeneti zónák egyaránt számítanak.

Például színpadi világításnál a mezőszög biztosítja, hogy a színész mozgás közben is teljes megvilágítást kapjon. Építészeti és repülőtéri világításnál a mezőszög segít előre jelezni, mennyi fény jut a szomszédos felületekre vagy futópályákra, ezzel biztosítva az egyenletességet és a megfelelést. A mezőszög mindig egyenlő vagy nagyobb, mint a sugárzási szög, és mindkettőt feltüntetik a fotometriai ábrákon és termékadatlapokon.

CBCP (Center Beam Candlepower)

A Center Beam Candlepower (CBCP) a fénykúp középvonalán (0°) kibocsátott csúcs fénysűrűség (kandela, cd). A CBCP a célterületre jutó maximális fényerőt mutatja meg – kulcsfontosságú azokban az alkalmazásokban, ahol fókuszált, nagy intenzitású megvilágítás szükséges.

A CBCP-t fotometriai vizsgálat során mérik, és különösen fontos spotlámpák, keresőlámpák, valamint repülőtéri megközelítési fények esetén, ahol nagy intenzitású fénynek kell áthatolnia az időjárási viszonyokon vagy nagy távolságokat kell lefednie. Egy keskeny sugárzási szögű, magas CBCP-vel rendelkező lámpatest kis felületre koncentrálja a fényt, míg egy széles szögű, ugyanannyi fényáramú lámpatestnél a CBCP alacsonyabb lesz. A CBCP elsődleges kiválasztási szempont precíz, feladatra orientált világítás esetén.

Fénysűrűség

A fénysűrűség azt mutatja meg, hogy adott irányban mennyi látható fény távozik a lámpatestből, mértékegysége a kandela (cd). Azt írja le, mennyi fényt bocsát ki a forrás egy adott szögben, ez képezi minden irányított világítási számítás alapját. A fényáram (lumen) a teljes kibocsátást összegzi, míg a fénysűrűség egy konkrét irányra koncentrál.

A fénysűrűségi adatokat goniophotométerrel mérik, és polárdiagramokon, IES fájlokban adják meg. Nélkülözhetetlen a megvilágítás (lux) számításához, a káprázás modellezéséhez és a repülési, illetve építészeti szabványoknak való megfelelőség igazolásához.

Megvilágítás

A megvilágítás azt méri, hogy egy adott felületre mennyi fényáram (lumen) érkezik egységnyi területre, ezt luxban (lx) vagy footcandleben (fc) adják meg. A kérdés tehát: „Mennyire világos ez a felület?” Az alapképlet:

E (lux) = I (cd) / d²

ahol I a fénysűrűség, d pedig a forrástól mért távolság. A megvilágítás számítása – gyakran szimulációs szoftverrel – biztosítja, hogy a világítás megfeleljen a szükséges fényerő követelményeknek a biztonság, kényelem és szabályozás szempontjából – például repülőtereken, munkahelyeken és köztereken.

Fényeloszlás

A fényeloszlás azt írja le, hogy a fény térben hogyan oszlik el egy lámpatestből. Polárdiagramokon vagy „fénykúpok” formájában ábrázolják, amelyek megmutatják az intenzitást különböző szögekben. A fényeloszlást a lámpatest optikája határozza meg – tükrök, lencsék és diffúzorok.

A gyártók a fényeloszlást keskeny, közepes, széles vagy aszimmetrikus kategóriába sorolják, az alkalmazástól függően. A repülésben az ICAO/FAA pontos fényeloszlási mintákat ír elő a futópályák mentén történő fényvezetéshez és a káprázás elkerüléséhez. Az építészetben a fényeloszlás segíti a lámpatestek elhelyezését, irányítását az egyenletes fedés vagy drámai hatás érdekében.

Goniophotométer

A goniophotométer olyan mérőműszer, amellyel a fotometriai vizsgálatot végzik – vagyis azt mérik, hogy egy fényforrás milyen intenzitással világít különböző szögekben. A lámpatest vagy a detektor elforgatásával rögzítik az intenzitásadatokat, amelyeket aztán a sugárzási szög, mezőszög, CBCP kiszámítására és IES fájlok készítésére használnak.

A modern goniophotométerek automatizáltak, így pontos és ismételhető eredményt adnak. Szabályozott iparágakban a goniophotometriás vizsgálat kötelező a lámpatestek teljesítményének és biztonságának igazolására.

IES fájl

Az IES fájl egy szabványos digitális formátum (.ies), amely egy lámpatest fotometriai tulajdonságait írja le. Goniophotométeres mérésből készül, tartalmazza a fényeloszlást, az intenzitást különböző szögekben, a teljes fényáramot és egyéb fontos paramétereket.

A világítástervezők IES fájlokat importálnak szimulációs szoftverekbe (mint például a DIALux vagy AGi32), hogy modellezzék a valós teljesítményt, ellenőrizzék a megfelelést és összehasonlítsák a lámpatesteket. Repülőtéri, ipari és építészeti projektekben az IES fájlok elengedhetetlenek a szabályozói jóváhagyáshoz és a hatékony világítástervezéshez.

Kiemelő világítás

A kiemelő világítás fókuszált fénykúpot (keskeny sugárzási szög, 10°–30°) használ egyes elemek, tárgyak vagy építészeti részletek kiemelésére. Vizuális hangsúlyt és kontrasztot teremt, felhívja a figyelmet műalkotásokra, árura vagy feliratokra. A kiemelő világítás hatékonysága a megfelelő sugárzási szög megválasztásán és a pontos beállításon múlik, hogy elkerüljük a nem kívánt szórt fényt.

A kiemelő világítás a repülésben is használatos például feliratok vagy speciális jelölők kiemelésére. A pontos fotometriai tervezés biztosítja a kívánt vizuális hatást.

Általános világítás

Az általános világítás általános fényt biztosít az általános tájékozódáshoz és kényelemhez. Széles sugárzási szöget használ (általában 60° vagy több) és szórt fényeloszlást, hogy csökkentse az árnyékokat és egyenletes környezetet teremtsen. Az általános világítás tervezése figyelembe veszi a helyiség méretét, a mennyezet magasságát és a felületek fényvisszaverő képességét a kívánt hangulat és a szabványos fényerő eléréséhez.

Munkavilágítás

A munkavilágítás célzott fényt biztosít konkrét tevékenységekhez – olvasás, munka, gépkezelés –, közepes sugárzási szöggel (30°–60°), hogy egyensúlyt teremtsen az intenzitás és a lefedettség között. A repülésben munkavilágítást alkalmaznak például irányító tornyokban vagy karbantartói területeken, míg otthonokban és irodákban asztali lámpaként vagy szekrény alatti világításként jelenik meg. A szükséges megvilágítás kiszámítása és a megfelelő sugárzási szög kiválasztása biztosítja a vizuális kényelmet és hatékonyságot.

Felszerelési magasság

A felszerelési magasság a lámpatest és a megvilágított felület közötti függőleges távolság. Ez határozza meg a fénykúp átmérőjét és a keletkező megvilágítást. A sugárkúp átmérője számítható:

Sugárkúp átmérő = 2 × felszerelési magasság × tan(sugárzási szög ÷ 2)

A felszerelési magasság a sugárzási szöggel együtt kulcsfontosságú a megfelelő fényeloszlás eléréséhez, különösen nagy terekben vagy ahol szabványoknak kell megfelelni (pl. futópályák).

Tájvilágítás

A tájvilágítás a kültéri elemeket – kertek, sétányok, homlokzatok – világítja meg biztonsági, esztétikai és kényelmi célból. Kombinálja a keskeny sugárkúpokat kiemeléshez és a széleseket általános lefedéshez, a lámpatestek elhelyezése pedig a káprázás és a fényszennyezés elkerülését szolgálja. Fontos szempont a helyi előírásoknak (pl. „dark sky” szabályozás) való megfelelés és a fotometriai tervezés.

Aszimmetrikus optika

Az aszimmetrikus optika úgy van kialakítva, hogy a fényt egy irányba, nem egyenletesen oszlassa el. Ezt speciális tükrökkel vagy lencsékkel érik el, például falmosó, útszegély- vagy közvilágításnál, ahol egyoldali, egyenletes lefedés a cél. A repülésben az aszimmetrikus optika a futópályák mentén irányítja a fényt anélkül, hogy káprázást okozna a pilótáknak.

Összefoglalás

A sugárzási szög és a kapcsolódó fotometriai fogalmak – mezőszög, CBCP, fénysűrűség, megvilágítás, fényeloszlás és még sok más – megértése elengedhetetlen a hatékony világítástervezéshez bármilyen környezetben. Ezek a paraméterek segítik a lámpatest kiválasztását, elhelyezését és irányítását, biztosítva a vizuális kényelmet, a feladathoz igazodó teljesítményt, a megfelelést és az energiahatékonyságot az építészeti, ipari és repülési alkalmazásokban.

A világítástechnikai szakemberek számára e fogalmak és eszközök – például az IES fájlok és a goniophotométerek – ismerete lehetővé teszi a precíz specifikációt és a sikeres projektmegvalósítást.

Lásd még

• Fotometria
• Káprázás
• Futópálya világítás
• IES fájl
• Megvilágítás
• Repülőtéri világítási szabványok
• Világítási szimulációs szoftver