Základní veličiny osvětlení – srozumitelně!

Začnete s někým mluvit o průmyslovém osvětlení, a hned budete čelit spoustě fyzikálních veličin, které si už ze školy nepamatujete nebo se vám aspoň pletou. Bude ovšem užitečné osvěžit si je a zapamatovat. Narazíte na ně v návrzích osvětlení, v příslušných normách a předpisech a následně pak každý den, jen co cvaknete vypínačem.

Ilustrační obrázek fotometrické veličiny

 

Fyzikální veličiny významné pro průmyslové osvětlení můžeme rozdělit na

  • týkající se prostředí a
  • týkající se zdrojů světla.

Vzájemně se prolínají a my si je tu popíšeme.

Světelný tok

Světelný tok vyjadřuje množství energie, kterou zdroj vyzáří ve formě světelného záření za časovou jednotku. Veličina se označuje Փ a měří se v lumenech (lm). Při posuzování projektů přímo na světelný tok nenarazíte, skládačka by ale bez něj nebyla kompletní.

Další informace:
Světelný tok

Osvětlenost

Osvětlenost neboli intenzita osvětlení je fotometrická veličina, která vyjadřuje množství světla dopadajícího na určitou plochu. Označuje se E a měří se v luxech (lx). Osvětlenost má hodnotu 1 lux, když na 1 čtvereční metr rovnoměrně dopadá světelný tok o hodnotě 1 lumenu. Lidské oko se dokáže přizpůsobit intenzitě osvětlení v řádu desetitisíců luxů (osvětlenost za slunného dne může přesáhnout 80.000 lx), na druhé straně rozpozná plochy osvětlené pouhými nanoluxy (miliardtinami luxu).

V praxi rozlišujeme

  • střední osvětlenost, což je průměrná osvětlenost na dané ploše (Em),
  • maximální osvětlenost, což je nejvyšší dosažená hodnota (Emax) a
  • minimální osvětlenost, což je nejnižší dosažená hodnota (Emin).

Poměr střední a minimální osvětlenosti vyjadřuje rovnoměrnost osvětlenosti na dané ploše (U). Čím lepší je, tím menší (hladší) jsou přechody mezi osvětleností v různých místech plochy, místnosti či haly. Střední osvětlenosti rovná jedné říká, že celá plocha je osvětlena úplně stejně. Ideálu nelze v praxi dosáhnout, protože zdroje světla mají v různých směrech různou svítivost a plochy navíc zastiňují různé překážky.

Rovnoměrnost osvětlení zvýšíme použitím většího počtu méně výkonných zdrojů světla. Čím je nasvětlovaný prostor členitější a výška zavěšení zdrojů nižší, tím je třeba většího počtu slabších svítidel. Rovnoměrné osvětlení má velký vliv na zrakovou pohodu pracovníků. Pro různé pracovní aktivity se vyžadují různé hodnoty rovnoměrnosti.

Další informace: 
Intenzita osvětlení

Jas

Velmi důležitou veličinou je jas. Vyjadřuje množství světla, které vyjde, projde nebo se odrazí od povrchu pod určitým úhlem. Značí se symbolem L a udává se v kandelách na metr čtvereční (cd/m2). Při návrhu umělého osvětlení je jas důležitý především pro posouzení oslnění, tj. zrakové pohody.

Další informace:
Jas

Oslnění

Oslnění pracuje s jasem zdroje (resp. osvětlené plochy) a s úhlem, pod kterým je zdroj či plocha pozorována. Hodnota se vyjadřuje pomocí systému UGR (Unified Glare Rating) a počítá složitými vzorci v programech pro návrh osvětlení. Nám stačí vědět, že oslnění roste

  • s množstvím světla vyzářeným, odraženým nebo prostupujícím zdrojem nebo
  • se zvětšujícím se úhlem, pod kterým se na zdroj či osvětlenou plochu díváme.

Další informace: 
Oslnění

Svítivost

Svítivost udává prostorovou hustotu světelného toku zdroje v různých směrech. Lze ji měřit pouze na bodovém zdroji, tj. zdroji, jehož rozměry jsou zanedbatelné ve srovnání s jeho vzdáleností od bodu měření. Veličina se označuje písmenem I a měří se v kandelách (cd). (Starší jednotkou svítivosti byla 1 svíčka. Romantické, že?)

Další informace: 
Svítivost

Index rozpoznávání barev

Index rozpoznávání barev nebo také index podání barev či index barevné věrnosti vyjadřuje věrnost barevného vjemu při osvětlení objektu posuzovaným zdrojem v porovnání s osvětlením ideálním zářičem – přirozeným denním světlem za slunečného dne. Index se označuje Ra nebo CRI. Zdroje s malou hodnotou indexu (např. rtuťové nebo nízkotlaké sodíkové výbojky) ztěžují lidskému oku rozpoznání barev, které spolu ve světelném spektru sousedí. Špatně pak odlišujeme oranžovou barvu od červené, zelenou od modré atp. Ve světle zdrojů s indexem R= 0 nelze barvy odlišit vůbec. Zdroj s indexem R= 100 poskytuje ideální osvětlení pro dokonale věrné posouzení barev.

Další informace: 
Index podání barev

Barevná teplota zdroje

Barevná teplota zdroje, správně náhradní teplota chromatičnosti, udává, jak moc je bílá opravdu bílá. Bílou plochu vnímáme jako bílou, jestliže si myslíme, že by bílou měla být, ačkoliv je zalita třeba nažloutlým světlem. Barevná teplota zdroje tedy porovnává odstín bílého světla zkoumaného zdroje s bílým světlem ideálního, referenčního zdroje. Teplota se označuje zkratkou CCT (Correlated Color Temperature) a vyjadřuje v Kelvinech.

Zjednodušeně jde o poměr červené a modré složky spektra v bílém světle posuzovaného zdroje. Čím více je v něm modré složky a méně červené složky, tím studenější se nám světlo zdá a naopak. Teplé světlo klasické žárovky obsahuje malé množství modré a velké množství červené složky a jeho náhradní teplota chromatičnosti je cca 2700 K. Svářecí oblouk naopak vyzařuje velmi studené světlo s opačným poměrem modré a červené složky a jeho náhradní teplota chromatičnosti dosahuje cca 12 000 K.

Pro představu uvádíme typické chromatické teploty dalších světelných zdrojů:

  • 600 K: červená dioda
  • 1900 K: svíčka
  • 2300 K: ztlumená klasická žárovka
  • 2700 K: klasická žárovka, Slunce při východu a západu
  • 3000 K: studiové osvětlení
  • 3400 K: halogenová žárovka
  • 4200 K: zářivka
  • 5000 K: obvyklé denní světlo
  • 5500 K: fotografické blesky a výbojky; obvyklá barevná teplota používaná v profesionální fotografii
  • 5780 K: povrchová teplota Slunce, kvůli zemské atmosféře ji ale zkresleně vnímáme jako žlutou
  • 6000 K: jasné polední světlo
  • 6500 K: standardizované denní světlo
  • 7000 K: denní světlo při lehce zamračené obloze
  • 8000 K: venkovní světlo za oblačného mlhavého dne (zabarvení vzniká vlivem mraků), světlo blesků při bouřce
  • 10 000 K: silně zamračená nebo obloha s kusy čistého nebe při zakrytém Slunci
  • 12 000 K: modrá obloha v zenitu, světlo svářecího elektrického oblouku
  • 14 000 K: světlo UV trubic v soláriu
  • 20 000 K: světlo sterilizační UV-C lampy

Nad návrhy umělého osvětlení je dobré si uvědomit, že naše oči se světelným podmínkám dalekosáhle přizpůsobují, a trochu nás přitom podvádějí. Např. nevytopená hala osvětlená zdrojem “teplého” světla se nám bude jevit teplejší než při osvětlení namodralým, studeným světlem.

Vzhledem k nastavení lidského oka se v pracovních prostorách doporučuje používat osvětlení o teplotě chromatičnosti v rozmezí 4000–6000 K.

Více k této problematice:
Daylight: Is it in the eye of the beholder?
Human eye sensitivity and photometric quantities

Kódování indexu a teploty v označení světelného zdroje

Hodnoty indexu rozpoznávání barev a barevné teploty se u tradičních světelných zdrojů vyjadřují trojciferným číslem. První číslo udává index rozpoznávání barev (vynásobte deseti), poslední dvojčíslí teplotu zdroje (vynásobte stem).

  • Zářivka označená “54W/840” má příkon 54 W, index rozpoznávání barev Ra=80 a teplotu zdroje 4000 K.


Další informace:

Barevná teplota
Color temperature

Vrhli jsme na veličiny dostatečný jas?

Věříme, že ano. Konečně, nejde o nic složitého. V příštím článku si ukážeme, jak se popsané základní veličiny promítají do návrhu osvětlení a odhalíme, že v projektech osvětlení narazíte na další. I ony mají vliv na světelný komfort ve vašich průmyslových prostorách.

Jsme Vám k dispozici, volejte +420 222 312 917! Kontaktní údaje