"Jak mierzy się rozsył światła?"

"Rozsył światła mierzy się poprzez określenie kąta, w którym natężenie wiązki spada do określonej części (zwykle 50% dla kąta wiązki lub 10% dla kąta pola) swojego maksimum. Odbywa się to za pomocą narzędzi fotometrycznych, takich jak luksomierze, profilery wiązek i diagramy polaryzacyjne, lub wylicza się przy użyciu wzorów trygonometrycznych w oparciu o geometrię i położenie źródła światła."

"Jaka jest różnica między kątem wiązki a kątem pola?"

"Kąt wiązki to szerokość kątowa, w której natężenie wynosi co najmniej 50% maksimum i definiuje skoncentrowaną część wiązki. Kąt pola jest szerszy, obejmuje obszar, gdzie natężenie spada do 10% maksimum — przydatny do oceny światła rozproszonego i całkowitego zasięgu."

"Dlaczego rozsył światła jest ważny w projektowaniu oświetlenia?"

"Rozsył światła określa wielkość i równomierność oświetlanego obszaru, wpływając na dobór, rozmieszczenie i ustawienie opraw. Odpowiedni rozsył światła zapewnia właściwe pokrycie, redukuje olśnienie i umożliwia spełnienie norm bezpieczeństwa i wydajności w takich zastosowaniach jak oświetlenie architektoniczne, drogowe czy lotnicze."

"Jak rozsył światła wpływa na systemy optyczne, takie jak lasery?"

"W laserach i innych systemach optycznych rozsył światła (czyli dywergencja) decyduje o tym, jak szybko wiązka rozszerza się wraz z odległością. Mała dywergencja pozwala wiązkom zachować ostrość i wysokie natężenie na dużych dystansach, co jest kluczowe np. w LIDAR, komunikacji optycznej i precyzyjnych pomiarach."

"Jakie czynniki środowiskowe wpływają na rozsył światła?"

"Rozpraszanie i pochłanianie przez mgłę, kurz, wodę lub inne ośrodki mogą zwiększać rozsył światła i redukować natężenie, zmieniając efektywny obszar oświetlenia i wydajność systemu. Jest to szczególnie istotne w oświetleniu zewnętrznym, podwodnym lub w obrazowaniu biomedycznym."

Rozsył światła

Rozsył światła to szerokość kątowa, przy której natężenie wiązki świetlnej spada do określonej części maksimum, co decyduje o oświetlonym obszarze i równomierności.

Lighting Photometry Optical Engineering Aviation Lighting

Skontaktuj się z nami Umów prezentację

Rozsył światła – szerokość kątowa wiązki – fotometria

Rozsył światła, zwany także szerokością kątową, to podstawowe pojęcie w fotometrii i inżynierii optycznej, opisujące jak szeroko wiązka światła rozchodzi się od swojego źródła. Ten parametr decyduje nie tylko o powierzchni oświetlonej, ale także o natężeniu na jednostkę powierzchni i równomierności rozkładu światła — kluczowych aspektach dla projektantów, inżynierów i naukowców zajmujących się oświetleniem.

Czym jest rozsył światła?

Rozsył światła to szerokość kątowa (w stopniach lub radianach), w której natężenie wiązki spada do określonej części maksymalnej wartości — zazwyczaj 50% (kąt wiązki, FWHM) lub 10% (kąt pola). Ten parametr opisuje, jak bardzo wiązka rozszerza się podczas propagacji, wpływając zarówno na wielkość, jak i jasność oświetlanej powierzchni.

Wąski rozsył światła: Tworzy małą, intensywną plamkę (np. reflektory punktowe, wskaźniki laserowe).
Szeroki rozsył światła: Skutkuje szerokim, mniej intensywnym rozświetleniem (np. naświetlacze, ogólne oświetlenie przestrzeni).

Matematycznie rozsył światła jest przedstawiany jako kąt pomiędzy kierunkami od źródła, gdzie natężenie spada do określonego progu. W optyce, szczególnie w systemach laserowych, nazywa się to „dywergencją” i jest zwykle wyrażane w miliradianach.

Kluczowe powiązane pojęcia

Pojęcie	Definicja	Typowe zastosowanie
Kąt wiązki	Kąt, gdzie natężenie ≥ 50% maksimum (FWHM)	Oświetlenie punktowe, akcentujące
Kąt pola	Kąt, gdzie natężenie ≥ 10% maksimum	Naświetlacze, pokrycie obszaru
Dywergencja wiązki	Szybkość rozszerzania się wiązki, w radianach/milirdianach (szczególnie lasery/optyka)	Komunikacja laserowa, LIDAR
Szerokość/rozmiar wiązki	Liniowa szerokość wiązki w określonej odległości od źródła	Rozmieszczenie opraw, obliczenia powierzchni
Wiązka Gaussowska	Wiązka o rozkładzie natężenia zgodnym z funkcją Gaussa	Większość laserów, precyzyjne systemy optyczne
Wiązka skolimowana	Wiązka o niemal równoległych promieniach (minimalna dywergencja)	Szperacze, systemy podejścia samolotów

Dlaczego rozsył światła jest ważny?

Obszar oświetlenia: Rozsył światła określa powierzchnię oświetlaną na danej odległości. Mały kąt tworzy skoncentrowaną plamkę, szeroki — oświetla duży obszar.
Równomierność: Odpowiednie nakładanie się rozsyłów zapewnia równomierne oświetlenie i redukuje olśnienie lub ciemne strefy, co jest kluczowe dla bezpieczeństwa na drogach, stadionach i lotniskach.
Dobór opraw: Producenci podają rozsyły światła, by projektanci mogli dobrać oprawy do zadania.
Projekt systemu: Rozsył wpływa na wysokość montażu, celowanie i rozmieszczenie opraw dla optymalnego rozkładu.
Wydajność optyczna: W laserach i obrazowaniu rozsył wpływa na rozdzielczość i ostrość.

Systemy klasyfikacji

Klasyfikacja rozsyłu światła NEMA

National Electrical Manufacturers Association (NEMA) dzieli kąty pola (gdzie natężenie spada do 10%) na standardowe typy:

Typ NEMA	Kąt pola (°)	Opis	Typowe zastosowania
1	<10	Bardzo wąski	Sygnały, reflektory o wysokiej intensywności
2	10–18	Wąski	Oświetlenie akcentujące, ekspozycyjne
3	18–29	Średniowąski	Oświetlenie zadaniowe, przejścia
4	29–46	Średni	Ogólne oświetlenie przestrzeni
5	46–70	Średnioszeroki	Parking, boiska sportowe
6	70–100	Szeroki	Na zewnątrz, duże przestrzenie
7	>100	Bardzo szeroki	Naświetlacze, oświetlenie bezpieczeństwa

Typy rozsyłu światła IES

Illuminating Engineering Society (IES) klasyfikuje wzory rozsyłu opraw zewnętrznych:

Typ IES	Wzór rozsyłu	Typowe zastosowanie
I	Wąski, liniowy	Chodniki, ścieżki
II	Nieco szerszy, boczny	Boczne ulice
III	Prostokątny, do przodu	Parkingi, obrzeża
IV	Półkolisty, do przodu	Elewacje budynków, szerokie przejścia
V	Okrągły, dookólny	Skrzyżowania, otwarte przestrzenie

Pomiar rozsyłu światła

Obliczenia wzorami

Aby przeliczyć kąt wiązki na szerokość wiązki w określonej odległości:

Rozsył światła = 2 × tan(kąt wiązki ÷ 2) × odległość

Przykład:
Kąt wiązki 30° w odległości 10 ft:

Rozsył ≈ 2 × tan(15°) × 10 ≈ 5,36 ft

Dla małych kątów (<60°):
Rozsył ≈ Kąt wiązki (°) × 0,018 × odległość (ft)

Pomiar fotometryczny

Luksomierze: Mierzą natężenie w różnych punktach; określa się kąty, gdzie natężenie spada do 50% lub 10% maksimum.
Profilery wiązek: Stosowane do laserów, mapują dwuwymiarowy rozkład natężenia i dywergencję.
Diagramy polaryzacyjne: Pokazują natężenie w funkcji kąta; kąty wiązki i pola odczytuje się, gdzie natężenie przekracza odpowiedni próg.

Dane często zapisuje się w plikach IES lub EULUMDAT do symulacji i spełnienia norm.

Dywergencja wiązki (optyka)

W systemach laserowych/optycznych dywergencję wyraża się w radianach lub miliradianach. Dla wiązki Gaussowskiej:

θ = λ / (π × w₀)

Gdzie λ to długość fali, a w₀ to promień w talii wiązki.

Przykład:
Laser 1064 nm, talia 1 mm: θ ≈ 0,34 mrad

Niska dywergencja umożliwia dalekosiężne, skupione wiązki (LIDAR, łączność optyczna).

Wpływ środowiska i ośrodka

Rozpraszanie: Przez mgłę, kurz lub wodę zwiększa rozsył światła i obniża kierunkowość.
Pochłanianie: Zmniejsza natężenie, kumulując się wraz z odległością.
BSF/PSF: Beam Spread Function i Point Spread Function opisują poszerzanie wiązki w mętnym ośrodku, istotne w zastosowaniach podwodnych, atmosferycznych czy biomedycznych.

Normy i źródła

CIE i IES: Normy fotometryczne pomiaru i raportowania.
NEMA: Określa typy kątowe opraw oświetleniowych.
ICAO (Załącznik 14): Wyznacza parametry rozsyłu światła dla oświetlenia lotniczego.
ANSI/IES: Metody badań fotometrycznych i raportowania danych.

Zaawansowane zastosowania

Lotnictwo: Zapewnia widoczność dróg startowych i kołowania z wymaganych kierunków podejścia wg przepisów ICAO.
Oświetlenie architektoniczne/sceniczne: Dedykowane rozsyły światła dla efektów i precyzji.
Laser/LIDAR: Ściśle kontrolowana dywergencja do pomiarów i komunikacji.
Teledetekcja/obrazowanie podwodne: Uwaga na poszerzanie wiązki i spadek natężenia przez medium.

Podsumowanie

Rozsył światła to fundament fotometrii i projektowania systemów optycznych, definiujący rozkład światła, jakość oświetlenia obszaru i wydajność systemów w rzeczywistych warunkach. Niezależnie czy dobierasz oprawy, projektujesz oświetlenie lotniskowe czy komunikację optyczną, zrozumienie i kontrola rozsyłu światła gwarantują bezpieczeństwo, efektywność i zgodność z normami.

Dalsza lektura

CIE 013.3-1995: Metoda pomiaru i specyfikacji oddawania barw źródeł światła
ANSI/IES LM-63, LM-79: Badania fotometryczne i raportowanie
ICAO Załącznik 14: Projektowanie i eksploatacja lotnisk
IES Lighting Handbook

Najczęściej Zadawane Pytania

Jak mierzy się rozsył światła?: Rozsył światła mierzy się poprzez określenie kąta, w którym natężenie wiązki spada do określonej części (zwykle 50% dla kąta wiązki lub 10% dla kąta pola) swojego maksimum. Odbywa się to za pomocą narzędzi fotometrycznych, takich jak luksomierze, profilery wiązek i diagramy polaryzacyjne, lub wylicza się przy użyciu wzorów trygonometrycznych w oparciu o geometrię i położenie źródła światła.
Jaka jest różnica między kątem wiązki a kątem pola?: Kąt wiązki to szerokość kątowa, w której natężenie wynosi co najmniej 50% maksimum i definiuje skoncentrowaną część wiązki. Kąt pola jest szerszy, obejmuje obszar, gdzie natężenie spada do 10% maksimum — przydatny do oceny światła rozproszonego i całkowitego zasięgu.
Dlaczego rozsył światła jest ważny w projektowaniu oświetlenia?: Rozsył światła określa wielkość i równomierność oświetlanego obszaru, wpływając na dobór, rozmieszczenie i ustawienie opraw. Odpowiedni rozsył światła zapewnia właściwe pokrycie, redukuje olśnienie i umożliwia spełnienie norm bezpieczeństwa i wydajności w takich zastosowaniach jak oświetlenie architektoniczne, drogowe czy lotnicze.
Jak rozsył światła wpływa na systemy optyczne, takie jak lasery?: W laserach i innych systemach optycznych rozsył światła (czyli dywergencja) decyduje o tym, jak szybko wiązka rozszerza się wraz z odległością. Mała dywergencja pozwala wiązkom zachować ostrość i wysokie natężenie na dużych dystansach, co jest kluczowe np. w LIDAR, komunikacji optycznej i precyzyjnych pomiarach.
Jakie czynniki środowiskowe wpływają na rozsył światła?: Rozpraszanie i pochłanianie przez mgłę, kurz, wodę lub inne ośrodki mogą zwiększać rozsył światła i redukować natężenie, zmieniając efektywny obszar oświetlenia i wydajność systemu. Jest to szczególnie istotne w oświetleniu zewnętrznym, podwodnym lub w obrazowaniu biomedycznym.

Osiągnij optymalną wydajność oświetlenia

Projektuj systemy oświetleniowe i optyczne z precyzją, wykorzystując analizę rozsyłu światła. Zwiększ bezpieczeństwo, efektywność i zgodność w każdej aplikacji – od oświetlenia architektonicznego po lotnicze.

Skontaktuj się z nami Umów prezentację

Dowiedz się więcej