Světelné charakteristiky svítidel

Ing. Jiří Novotný, FCC Public s. r. o.

Používání umělých světelných zdrojů pro osvětlení bylo snad od počátku provázeno snahami o usměrňování světelného toku užitečným směrem a o clonění svíticích těles s velkým jasem. Cesta k číselnému vyjádření výkonu světelného zdroje, svítidla, velikosti osvětlení povrchů nebo velikosti oslnění však byla ještě dlouhá. Bylo logické, že při vzniku prvních plynových a elektrických světelných zdrojů v 19. století byla za základní jednotku světelného výkonu použita svíčka [1], nejrozšířenější tehdejší zdroj. Ostatně název současné jednotky svítivosti kandela (cd) tuto historii stále připomíná. Základní pojmy a termíny fotometrie byly zmíněny v [2]. V tomto příspěvku uvedeme terminologii týkající se především všeobecných světelných parametrů svítidel pro přímé osvětlení, tj. takových, které usměrňují světelný tok do prostorového úhlu menšího než 2p (podle ČSN IEC 50(845) dopadá na nekonečně velkou rovinu kolmou k optické ose téměř 100 % světelného toku těchto svítidel).

Teoretická fotometrie i měření se vyvíjely souběžně. Asi nejednodušší bylo měření svítivosti srovnávací vizuální metodou na fotometrické lavici. První čáry rozložení svítivosti rotačně souměrných svítidel zřejmě vznikaly měřením osvětlenosti v dostatečné vzdálenosti při natáčení svítidla postupně v několika meridionálních rovinách a zprůměrováním hodnot svítivosti vypočtených podle čtvercového zákona (I = E r², kde r je vzdálenost od optického středu svítidla, tj. v podstatě od středu světelného zdroje) pro stejné úhly měřené od optické osy (zpravidla osy souměrnosti) svítidla. O přesnosti a dalším využití těchto diagramů znázorňovaných v polárních souřadnicích se nehovořilo ([1], [3]).

V současné době je za nejkvalifikovanější způsob popisu rozložení svítivosti nutné považovat tabulky naměřených hodnot svítivosti podle ČSN EN 13032-1, ČSN EN 13032-2 a ČSN EN 13032-3. Pro charakterizování rozložení svítivosti svítidel a reflektorových světelných zdrojů při zběžném popisu v obchodních prospektech a katalozích se často používají dva základní parametry: úhel poloviční svítivosti (poloviční divergence) a úhel clonění, u širokoúhlých světlometů (často s jednou nebo s dvěma rovinami souměrnosti) se může udat úhel (popř. úhly) desetinové svítivosti (desetinová divergence). Pro prostorový úhel vymezený desetinovou svítivostí se také udává účinnost světlometu, kterou lze použít k předběžnému stanovení jejich počtu pro osvětlení zadané velké plochy.

Rozhodně není správné místo úhlu poloviční svítivosti používat termín vyzařovací úhel, který charakterizuje spíše konstrukční uspořádání svíticího tělesa zdroje a reflektoru (nebo stínidla) svítidla, jak je patrné na obr. 1. U rotačního svítidla zpravidla platí 2× úhel clonění + vyzařovací úhel = 180°. O tom, že rozložení svítivosti nelze charakterizovat vyzařovacím úhlem, svědčí obr. 2 a obr. 3.

Na obr. 2a jsou znázorněny tři parabolické zrcadlové reflektory stejného průměru s různou ohniskovou vzdáleností. Ve společném ohnisku je znázorněn velmi malý kulový světelný zdroj s rovnoměrným jasem. Vyzařovací úhly jsou přibližně 120°, 180° a 240°. Maximální svítivost je u všech tří stejná, avšak divergence (zde i maximální úhel rozbíhavosti paprsků světlometu) se zvětšujícím se vyzařovacím úhlem klesá (viz obr. 2b [4]).

Na obr. 3a je svítidlo s difuzním reflektorem s vyznačenými třemi polohami kulového světelného zdroje s rovnoměrným jasem. Na obr. 3b jsou zakresleny křivky svítivosti odpovídající označeným třem polohám zdroje. Z tohoto obrázku je zřejmé, že u svítidel s difuzními reflektory vyzařovací úhel přibližně charakterizuje rozložení svítivosti [5]; tento parametr se však u těchto širokoúhlých svítidel téměř nevyužívá.

Úhel poloviční svítivosti dobře charakterizuje rozložení svítivosti především úzkoúhlých svítidel, laserů a elektrolumivyzarovací niscenčních diod, tj. zdrojů světla s velmi malou úhlovou šířkou vyzařovaného světelného svazku.

Podnětem k sepsání tohoto terminologického exkursu jsou časté prohřešky prodejců světelné techniky proti zmíněné terminologii. Ty se bohužel vyskytují i v katalozích renomovaných výrobců. Uvádíme proto v tab. 1 některé termíny podle ČSN IEC 50(845).

Tab. 1. Vybrané termíny z ČSN IEC 50(845)

Literatura:
[1] MIKEŠ, J.: Elektrický vodotrysk – fontaine lumineuse. Světlo, 2007, roč. 10, č. 1, s. 46.
[2] NOVOTNÝ, J.: Základní pojmy ze světelné techniky. Světlo, 2007, roč. 10, č. 2, s. 70.
[3] LNĚNIČKOVÁ, J.: Historická svítidla pro výklady I. část, II. část. Světlo, 2007, roč. 10, č. 2, s. 64, č. 3, s. 50.
[4] Elektrotechnika VI, Elektrické světlo. 2. vydání, Vědecko-technické nakladatelství, Praha, 1950, s. 55–57.
[5] Beleuchtungstechnik – Grundlagen. 3. vollständig überarbeite Auflage. HUSSMEDIEN GmbH Berlin, 2006, s. 316, 317.

Obr. 1. Základní ukazatele rozložení svítivosti svítidel (popř. světelných zdrojů)
Obr. 2. Rozložení svítivosti a úhly vyzařování parabolických reflektorů s kulovým světelným zdrojem o konstantním jasu
Obr. 3. Geometrie a rozložení svítivosti svítidla s difuzním reflektorem s kulovým světelným zdrojem o konstantním jasu

Celý příspěvek lze ve formátu PDF stáhnout zde