Uhol lúča – Uhlová šírka výstupu svetla zo svietidla – Fotometria

Uhol lúča

Uhol lúča je základný pojem v návrhu osvetlenia a fotometrii. Označuje uhlové rozloženie svetla vyžarovaného zo svietidla, merané medzi dvoma smermi od stredovej osi lúča, kde svietivosť klesne na 50 % svojej maximálnej hodnoty (Full Width at Half Maximum, FWHM). Vyjadruje sa v stupňoch (°) a určuje, ako koncentrované alebo rozptýlené svetlo pôsobí. Úzke uhly (<30°) vytvárajú sústredené lúče na akcentačné alebo výstavné účely, kým široké uhly (>60°) poskytujú všeobecné, rovnomerné osvetlenie.

Uhol lúča sa určuje fotometrickým meraním pomocou goniometra. Výsledky sú vizualizované v polárnych diagramoch a zaznamenané v IES súboroch, ktoré tvoria základ pre výpočty osvetlenia v architektúre, priemysle a letectve. Napríklad svietidlo s uhlom lúča 20° premietne malý, intenzívny svetelný bod, ideálny na zvýraznenie umeleckých diel alebo označení, zatiaľ čo 120° lúč jemne osvetlí celú miestnosť alebo otvorený priestor.

V regulovaných prostrediach, ako sú letiská, je výber uhla lúča kľúčový: medzinárodné normy (napr. ICAO príloha 14) určujú presné uhlové rozloženia pre dráhové, pojazdové a priblížené osvetlenie, aby poskytli optimálne navádzanie pre pilotov a zaistili bezpečnosť. Správny uhol lúča zaručuje súlad s normami, zabraňuje oslneniu a minimalizuje svetelné znečistenie.

Uhol poľa

Uhol poľa popisuje celkový viditeľný rozptyl svetelného lúča, definovaný ako uhol medzi smermi, kde svietivosť klesne na 10 % maxima. Uhol poľa zahŕňa aj periférne „rozliate“ svetlo mimo hlavného lúča, čo je dôležité pri aplikáciách, kde sú podstatné jadrové aj prechodové zóny osvetlenia.

Napríklad pri javiskovom osvetlení uhol poľa zaručuje, že herec bude plne osvetlený aj počas pohybu. V architektonickom a leteckom osvetlení uhol poľa pomáha predpovedať, koľko svetla zasiahne priľahlé povrchy alebo dráhy a zabezpečí rovnomernosť a súlad s normami. Uhol poľa je vždy rovný alebo väčší ako uhol lúča a oba sú prezentované v fotometrických grafoch a technických listoch produktov.

CBCP (Center Beam Candlepower)

Center Beam Candlepower (CBCP) je špičková svietivosť (v kandelách, cd) vyžarovaná pozdĺž stredovej osi (0°) lúča. CBCP kvantifikuje maximálny jas dodaný na cieľovú plochu – zásadné pre aplikácie vyžadujúce sústredené, intenzívne osvetlenie.

CBCP sa meria pri fotometrických testoch a je obzvlášť dôležitý pri reflektoroch, vyhľadávacích svetlách a leteckých priblížených svetlách, kde musí lúč vysokou intenzitou preniknúť cez nepriaznivé počasie alebo pokryť veľké vzdialenosti. Svietidlo s úzkym lúčom a vysokým CBCP sústreďuje svetlo na malý bod, zatiaľ čo široké svietidlo s rovnakým svetelným tokom bude mať nižší CBCP. CBCP je hlavným kritériom pri výbere presného, úlohového osvetlenia.

Svietivosť

Svietivosť kvantifikuje množstvo viditeľného svetla vyžarovaného v určitom smere, merané v kandelách (cd). Popisuje, koľko svetla je vyslané pod daným uhlom a tvorí základ všetkých výpočtov smerového osvetlenia. Na rozdiel od svetelného toku (lúmenov), ktorý sumarizuje výstup vo všetkých smeroch, svietivosť sa zameriava na konkrétny smer.

Údaje o svietivosti sa merajú goniometrom a prezentujú sa v polárnych diagramoch a IES súboroch. Sú nevyhnutné pre výpočet osvetlenosti (lux) na povrchu, modelovanie oslnenia a overenie súladu s architektonickými a leteckými normami.

Osvetlenosť

Osvetlenosť meria množstvo svetelného toku (lúmenov) dopadajúceho na povrch na jednotku plochy, vyjadrené v luxoch (lx) alebo footcandloch (fc). Odpovedá na otázku: „Ako jasne je tento povrch osvetlený?“ Základný vzorec:

E (lux) = I (cd) / d²

kde I je svietivosť a d je vzdialenosť od zdroja. Výpočty osvetlenosti, často vykonávané pomocou simulačného softvéru, zabezpečujú, že osvetlenie spĺňa požadovaný jas pre bezpečnosť, pohodlie a regulačné normy – napríklad na letiskách, pracoviskách a verejných priestranstvách.

Rozloženie svetla

Rozloženie svetla charakterizuje, ako je svetlo zo svietidla priestorovo rozdelené. Vizualizuje sa v polárnych diagramoch alebo ako „svetelné kužele“, ktoré ukazujú intenzitu pri rôznych uhloch. Rozloženie svetla určuje optika svietidla – reflektory, šošovky a difúzory.

Výrobcovia rozdeľujú rozloženie na úzke, stredné, široké alebo asymetrické v závislosti od aplikácie. V letectve sú presné rozloženia požadované normami ICAO/FAA na usmernenie svetla pozdĺž dráh a zabránenie oslneniu. V architektúre informuje o umiestnení a nasmerovaní svietidiel pre rovnomerné pokrytie alebo efektné zvýraznenie.

Goniometer

Goniometer je prístroj používaný na fotometrické testy – meranie rozloženia svietivosti v rôznych uhloch. Otočením svietidla alebo detektora zaznamenáva údaje o intenzite, ktoré sa používajú na výpočet uhla lúča, uhla poľa, CBCP a tvorbu IES súborov.

Moderné goniometre sú automatizované, čo zaručuje presné a opakovateľné výsledky. V regulovaných odvetviach je goniometrické meranie povinné na certifikáciu zhody svietidiel s výkonnostnými a bezpečnostnými normami.

IES súbor

IES súbor je štandardizovaný digitálny formát (.ies) používaný na popis fotometrických vlastností svietidla. Vzniká z údajov goniometra a obsahuje rozloženie svetla, intenzity pri rôznych uhloch, celkové lúmeny a ďalšie kľúčové parametre.

Návrhári osvetlenia importujú IES súbory do simulačného softvéru (ako DIALux alebo AGi32), aby modelovali reálny výkon, overili súlad s normami a porovnali svietidlá. Pre letecké, priemyselné a architektonické projekty sú IES súbory nevyhnutné pre schválenie a efektívny návrh osvetlenia.

Akcentačné osvetlenie

Akcentačné osvetlenie používa sústredené lúče (úzke uhly lúča, 10°–30°) na zvýraznenie konkrétnych prvkov, predmetov alebo architektonických detailov. Vytvára vizuálny záujem a kontrast, upriamuje pozornosť na umenie, tovar či značenie. Efektivita akcentačného osvetlenia závisí od správneho výberu a nasmerovania lúča, aby sa predišlo nechcenému rozliatiu svetla.

Akcentačné osvetlenie sa využíva aj v letectve na značenie alebo špeciálne značky. Presné fotometrické plánovanie zaručuje požadovaný vizuálny efekt.

Celkové osvetlenie

Celkové osvetlenie poskytuje všeobecné osvetlenie pre celkovú viditeľnosť a pohodlie. Používa široké uhly lúča (zvyčajne 60° a viac) a rozptýlené rozloženie na minimalizáciu tieňov a vytvorenie rovnomerného prostredia. Návrh celkového osvetlenia zohľadňuje veľkosť miestnosti, výšku stropu a odrazivosť povrchov, aby sa dosiahla požadovaná atmosféra a splnili normy na jas.

Pracovné osvetlenie

Pracovné osvetlenie poskytuje cielené osvetlenie pre konkrétne činnosti – čítanie, prácu, obsluhu strojov – pomocou stredných uhlov lúča (30°–60°), ktoré vyvažujú intenzitu a pokrytie. V letectve sa pracovné osvetlenie využíva v riadiacich vežiach a údržbárskych priestoroch, v domácnostiach a kanceláriách napríklad ako stolové lampy alebo podskrinkové svietidlá. Výpočet požadovanej osvetlenosti a použitie správnych uhlov lúča zabezpečujú vizuálne pohodlie a výkon.

Montážna výška

Montážna výška je zvislá vzdialenosť od svietidla k osvetľovanému povrchu. Určuje priemer lúča a výslednú osvetlenosť. Vzorec pre rozptyl lúča:

Priemer lúča = 2 × Montážna výška × tan(Uhol lúča ÷ 2)

Montážna výška v kombinácii s uhlom lúča je kľúčová na dosiahnutie správneho rozloženia svetla, najmä vo veľkých priestoroch alebo tam, kde platia regulačné normy (napr. dráhy).

Osvetlenie krajiny

Osvetlenie krajiny osvetľuje vonkajšie prvky – záhrady, chodníky, fasády – pre bezpečnosť, ochranu a estetiku. Používa kombináciu úzkych lúčov na akcentovanie a širokých na všeobecné pokrytie, pričom dôležité je umiestnenie svietidiel na zabránenie oslneniu a svetelnému znečisteniu. Kľúčové sú súlad s miestnymi predpismi (napr. dark sky) a fotometrické plánovanie.

Asymetrická optika

Asymetrická optika je navrhnutá na nerovnomerné rozloženie svetla, uprednostňujúc jeden smer. Toto sa dosahuje špeciálnymi reflektormi alebo šošovkami a využíva sa pri osvetlení stien, chodníkov či ciest, kde je potrebné rovnomerné pokrytie z jednej strany. V letectve asymetrická optika smeruje svetlo pozdĺž dráh bez oslnenia pilotov.

Záver

Porozumenie uhlu lúča a súvisiacim fotometrickým pojmom – uhol poľa, CBCP, svietivosť, osvetlenosť, rozloženie svetla a ďalšie – je nevyhnutné pre efektívny návrh osvetlenia v akejkoľvek oblasti. Tieto parametre riadia výber, umiestnenie a nasmerovanie svietidiel, čím zabezpečujú vizuálne pohodlie, výkon pri úlohách, súlad s normami a energetickú efektívnosť v architektúre, priemysle aj letectve.

Pre osvetľovacích profesionálov je zvládnutie týchto pojmov a nástrojov – ako IES súbory a goniometre – základom pre presné špecifikácie a úspešné projekty.

Pozri tiež

• Fotometria
• Oslnění
• Osvetlenie dráhy
• IES súbor
• Osvetlenosť
• Normy leteckého osvetlenia
• Simulačný softvér pre osvetlenie