Kąt Rozsyłu Światła – Kątowa Szerokość Strumienia Świetlnego z Oprawy – Fotometria

Kąt rozsyłu światła

Kąt rozsyłu światła to podstawowe pojęcie w projektowaniu oświetlenia i fotometrii. Odnosi się do kątowego rozkładu światła emitowanego z oprawy, mierzonego pomiędzy dwoma kierunkami od osi wiązki, gdzie natężenie światła spada do 50% swojej maksymalnej wartości (Full Width at Half Maximum, FWHM). Wyrażony w stopniach (°), kąt rozsyłu decyduje o tym, czy światło będzie skupione, czy rozproszone. Wąskie kąty (<30°) dają skupione wiązki do akcentowania lub ekspozycji, natomiast szerokie kąty (>60°) zapewniają ogólne, równomierne oświetlenie.

Kąt rozsyłu światła określa się poprzez testy fotometryczne z użyciem goniometru fotometrycznego. Wyniki prezentowane są na diagramach polarnych i w plikach IES, stanowiąc podstawę obliczeń oświetleniowych w architekturze, przemyśle i lotnictwie. Przykładowo, oprawa o kącie rozsyłu 20° utworzy małą, intensywną plamę światła, idealną do podkreślenia dzieł sztuki lub oznakowania, podczas gdy kąt 120° łagodnie oświetli całe pomieszczenie lub otwartą przestrzeń.

W środowiskach regulowanych, takich jak lotniska, wybór kąta rozsyłu jest kluczowy: międzynarodowe normy (np. ICAO Załącznik 14) określają dokładne rozkłady kątowe dla oświetlenia pasa, drogi kołowania i podejścia, aby zapewnić optymalne naprowadzanie pilotów i bezpieczeństwo. Odpowiedni kąt rozsyłu to zgodność z normami, minimalizacja olśnienia i ograniczenie zanieczyszczenia światłem.

Kąt pola

Kąt pola opisuje całkowity widoczny rozkład wiązki światła, zdefiniowany jako kąt między kierunkami, w których natężenie spada do 10% wartości szczytowej. Kąt pola obejmuje obwodowe „rozlane” światło poza główną wiązką, co ma znaczenie w zastosowaniach, gdzie istotny jest zarówno rdzeń, jak i strefy przejściowe oświetlenia.

Na przykład, w oświetleniu scenicznym kąt pola zapewnia pełne oświetlenie aktora nawet podczas ruchu. W architekturze i oświetleniu lotniskowym kąt pola pozwala przewidzieć, ile światła dotrze do sąsiednich powierzchni lub pasów, gwarantując równomierność i zgodność. Kąt pola jest zawsze równy lub większy od kąta rozsyłu i oba parametry przedstawia się na wykresach fotometrycznych i w kartach katalogowych.

CBCP (Center Beam Candlepower)

Center Beam Candlepower (CBCP) to maksymalne natężenie światła (w kandela, cd) emitowane wzdłuż osi centralnej wiązki (0°). CBCP określa najwyższą jasność dostarczaną na cel – ma to kluczowe znaczenie tam, gdzie potrzebne jest skupione, intensywne światło.

CBCP mierzy się podczas testów fotometrycznych i jest szczególnie ważne w reflektorach, szperaczach oraz oświetleniu podejścia w lotnictwie, gdzie intensywne wiązki muszą przebijać się przez niekorzystne warunki pogodowe lub oświetlać duże odległości. Oprawa o wąskim kącie i wysokim CBCP skupia światło na małym obszarze, natomiast szerokokątna oprawa o tej samej ilości lumenów będzie mieć niższy CBCP. CBCP to kluczowe kryterium wyboru do precyzyjnego, zadaniowego oświetlenia.

Natężenie światła

Natężenie światła określa ilość widzialnego światła emitowanego w danym kierunku, mierzoną w kandelach (cd). Opisuje, ile światła jest wysyłane pod określonym kątem, stanowiąc podstawę wszystkich obliczeń oświetlenia kierunkowego. W odróżnieniu od strumienia świetlnego (lumen), który sumuje emisję we wszystkich kierunkach, natężenie odnosi się do wybranego kierunku.

Dane o natężeniu światła uzyskuje się za pomocą goniometru fotometrycznego i prezentuje na diagramach polarnych oraz w plikach IES. Są one niezbędne do obliczania iluminacji (lux) na powierzchni, modelowania olśnienia oraz sprawdzania zgodności z normami lotniczymi i architektonicznymi.

Iluminacja

Iluminacja mierzy ilość strumienia świetlnego (lumenów) padającego na powierzchnię w przeliczeniu na jednostkę powierzchni, wyrażoną w luksach (lx) lub stopach świec (fc). Odpowiada na pytanie: „Jak jasno jest oświetlona ta powierzchnia?” Podstawowy wzór:

E (lux) = I (cd) / d²

gdzie I to natężenie światła, a d to odległość od źródła. Obliczenia iluminacji, często wykonywane w oprogramowaniu symulacyjnym, pozwalają zapewnić wymaganą jasność dla bezpieczeństwa, komfortu i zgodności z przepisami – zarówno na lotniskach, w miejscach pracy, jak i w przestrzeni publicznej.

Rozsył światła

Rozsył światła opisuje, jak światło jest emitowane przestrzennie przez oprawę. Jest przedstawiany na diagramach polarnych lub jako „stożki światła”, pokazując natężenie pod różnymi kątami. Rozsył światła zależy od optyki oprawy – reflektorów, soczewek i dyfuzorów.

Producenci klasyfikują rozsył jako wąski, średni, szeroki lub asymetryczny, w zależności od zastosowania. W lotnictwie precyzyjne rozkłady są wymagane przez ICAO/FAA, aby kierować światło wzdłuż pasa i unikać olśnienia. W architekturze rozsył światła wpływa na rozmieszczenie i ukierunkowanie opraw dla równomiernego pokrycia lub efektów dekoracyjnych.

Goniometr fotometryczny

Goniometr fotometryczny to przyrząd służący do badań fotometrycznych – pomiaru rozkładu natężenia światła pod różnymi kątami. Poprzez obrót oprawy lub detektora rejestruje dane, które służą do wyznaczenia kąta rozsyłu, kąta pola, CBCP i tworzenia plików IES.

Nowoczesne goniometry są zautomatyzowane, co gwarantuje precyzyjne i powtarzalne wyniki. W branżach regulowanych badania goniometryczne są wymagane do certyfikacji opraw pod kątem wydajności i bezpieczeństwa.

Plik IES

Plik IES to standaryzowany cyfrowy format (.ies) opisujący właściwości fotometryczne oprawy. Powstaje na podstawie danych z goniometru i zawiera rozsył światła, natężenie pod różnymi kątami, całkowity strumień i inne kluczowe parametry.

Projektanci oświetlenia importują pliki IES do oprogramowania symulacyjnego (np. DIALux lub AGi32), aby modelować rzeczywiste warunki, sprawdzać zgodność i porównywać oprawy. W projektach lotniskowych, przemysłowych i architektonicznych pliki IES są niezbędne do uzyskania akceptacji oraz skutecznego projektowania oświetlenia.

Oświetlenie akcentujące

Oświetlenie akcentujące wykorzystuje skupione wiązki (wąskie kąty rozsyłu, 10°–30°) do podkreślania wybranych elementów, obiektów lub detali architektonicznych. Tworzy kontrast i przyciąga uwagę do sztuki, towarów lub oznakowania. Efektywność oświetlenia akcentującego zależy od precyzyjnego doboru kąta i ustawienia, aby uniknąć niepożądanego światła rozproszonego.

Oświetlenie akcentujące stosuje się także w lotnictwie, np. do oznakowania lub specjalnych znaczników. Precyzyjne planowanie fotometryczne zapewnia zamierzony efekt wizualny.

Oświetlenie ogólne

Oświetlenie ogólne zapewnia równomierną iluminację dla ogólnej widoczności i komfortu. Stosuje szerokie kąty rozsyłu (zwykle 60° i więcej) i rozproszony rozsył światła, aby ograniczyć cienie i zapewnić jednolite środowisko. Projekt oświetlenia ogólnego uwzględnia wielkość pomieszczenia, wysokość sufitu i odbijalność powierzchni, aby uzyskać pożądany nastrój i spełnić wymogi dotyczące jasności.

Oświetlenie zadaniowe

Oświetlenie zadaniowe zapewnia dedykowane światło do konkretnych czynności – czytania, pracy, obsługi maszyn – wykorzystując średnie kąty rozsyłu (30°–60°), by zrównoważyć intensywność i pokrycie. W lotnictwie stosuje się je w wieżach kontroli i strefach serwisowych, w domach i biurach jako lampki biurkowe lub oprawy podszafkowe. Obliczanie wymaganej iluminacji i dobór odpowiednich kątów zapewnia komfort wzrokowy i efektywność pracy.

Wysokość montażu

Wysokość montażu to pionowa odległość od oprawy do oświetlanej powierzchni. Decyduje o średnicy wiązki i uzyskanej iluminacji. Wzór na rozpiętość wiązki:

Średnica wiązki = 2 × Wysokość montażu × tan(Kąt rozsyłu ÷ 2)

Wysokość montażu w połączeniu z kątem rozsyłu jest kluczowa do uzyskania właściwego rozkładu światła, zwłaszcza w dużych przestrzeniach lub tam, gdzie obowiązują normy (np. na pasach startowych).

Oświetlenie krajobrazowe

Oświetlenie krajobrazowe rozświetla elementy zewnętrzne – ogrody, ścieżki, elewacje – dla bezpieczeństwa, ochrony i estetyki. Wykorzystuje mieszankę wąskich wiązek do akcentowania i szerokich do ogólnego oświetlenia, z dbałością o rozmieszczenie opraw, by uniknąć olśnienia i zanieczyszczenia światłem. Kluczowe są zgodność z przepisami (np. ochrona ciemnego nieba) i planowanie fotometryczne.

Optyka asymetryczna

Optyka asymetryczna służy do nierównomiernego rozsyłu światła, z przewagą w jednym kierunku. Uzyskuje się to przez zastosowanie specjalnych reflektorów lub soczewek i wykorzystuje np. w oświetleniu ścian, ścieżek czy dróg, gdzie potrzebne jest jednolite pokrycie z jednej strony. W lotnictwie optyka asymetryczna kieruje światło wzdłuż pasa, nie powodując olśnienia pilotów.

Podsumowanie

Zrozumienie kąta rozsyłu światła oraz powiązanych pojęć fotometrycznych – kąta pola, CBCP, natężenia światła, iluminacji, rozsyłu światła i innych – jest niezbędne do skutecznego projektowania oświetlenia w każdym kontekście. Parametry te determinują dobór, rozmieszczenie i ustawienie opraw, zapewniając komfort wizualny, wydajność zadań, zgodność z normami oraz efektywność energetyczną w architekturze, przemyśle i lotnictwie.

Dla profesjonalistów z branży oświetleniowej znajomość tych terminów i narzędzi – takich jak pliki IES czy goniometry – pozwala na precyzyjną specyfikację i osiągnięcie sukcesu projektowego.

Zobacz także

• Fotometria
• Olśnienie
• Oświetlenie pasa startowego
• Plik IES
• Iluminacja
• Normy oświetlenia lotniskowego
• Oprogramowanie do symulacji oświetlenia