Co je činitel oslnění RUG (UGR)?

R_UG je hodnota používaná pro hodnocení nepříjemného přímého oslnění od svítidel ve vnitřním prostoru. Vypočítává se metodou UGR – Unified Glare Rating a nemá žádnou fyzikální jednotku. Čím je výsledná hodnota nižší, tím menší je pravděpodobnost nepříjemného oslnění.

V praxi se stále velmi často používá jednodušší označení například „UGR ≤ 19“. Současná norma EN 12464-1:2021 ale terminologii zpřesnila: UGR označuje metodu hodnocení, R_UG výslednou hodnotu a R_UGL její mezní hodnotu pro konkrétní zrakový úkol.

Co je RUG a UGR?

UGR – Unified Glare Rating je mezinárodně používaná metoda pro hodnocení nepříjemného přímého oslnění od svítidel ve vnitřních prostorech.

Metodu vytvořila Mezinárodní komise pro osvětlování CIE a její základní princip je popsán v dokumentu CIE 117:1995 – Discomfort Glare in Interior Lighting.

Výsledkem výpočtu je bezrozměrná hodnota, která vyjadřuje pravděpodobnou míru zrakového diskomfortu způsobeného svítidly v zorném poli pozorovatele.

Platí jednoduchý princip:

nižší R_UG → menší riziko nepříjemného oslnění

Hodnota ale není procento. RUG 19 například neznamená „19 % oslnění“.

UGR, RUG a RUGL – jaký je mezi nimi rozdíl?

V praxi se tyto pojmy často používají jako synonyma, současná EN 12464-1:2021 je ale rozlišuje přesněji.

• UGR – Unified Glare Rating, tedy metoda jednotného hodnocení oslnění.
• R_UG – konkrétní hodnota získaná metodou UGR.
• R_UGL – mezní hodnota RUG, kterou daný zrakový úkol nemá překročit.

Proto je například technicky přesnější napsat:

R_UG ≤ R_UGL = 19

V katalozích svítidel, projekčním softwaru i běžné světlařské terminologii se ale stále velmi často setkáme s tradičním zápisem:

UGR ≤ 19

Oba způsoby zápisu proto ve světelné technice pravděpodobně ještě dlouho uvidíme vedle sebe.

Co je oslnění?

Oslnění vzniká při nevhodném rozložení jasů neboli luminancí v zorném poli nebo při příliš velkých rozdílech mezi nimi.

Typickým příkladem je velmi jasná světelná plocha svítidla v jinak tmavším prostředí.

Lidské oko se musí současně přizpůsobovat:

• jasnému svítidlu,
• tmavším stěnám,
• pracovní ploše,
• monitoru,
• a dalším objektům v zorném poli.

Příliš vysoké rozdíly mohou způsobovat zrakový diskomfort a v některých případech také zhoršit schopnost rozeznávat detaily.

Nepříjemné a omezující oslnění

Je důležité rozlišovat dva související jevy.

Nepříjemné oslnění – discomfort glare

Vyvolává pocit nepohody nebo rušení, aniž by nutně výrazně snížilo schopnost vidět.

Právě tento typ oslnění hodnotí metoda UGR.

Omezující oslnění – disability glare

Skutečně snižuje schopnost rozeznávat detaily a kontrasty. V oku vzniká rozptýlené světlo, které vytváří tzv. závojovou luminanci a snižuje kontrast obrazu na sítnici.

UGR tedy není univerzálním číslem pro všechny možné druhy oslnění.

Jak se RUG vypočítává?

Základní vztah CIE lze zapsat:

R_UG = 8 log₁₀ [(0,25 / L_B) × Σ (L_i² × Ω_i / p_i²)]

kde:

• L_B – jas pozadí v cd/m²,
• L_i – průměrný jas svítící plochy konkrétního svítidla směrem k oku pozorovatele v cd/m²,
• Ω_i – prostorový úhel, pod kterým pozorovatel svítidlo vidí, v steradiánech,
• p_i – Guthův polohový index zohledňující polohu svítidla vzhledem ke směru pohledu,
• Σ – součet příspěvků všech relevantních svítidel v zorném poli.

Co ovlivňuje hodnotu RUG?

Z rovnice vyplývají čtyři hlavní vlivy:

1. jas svítící plochy,
2. její velikost v zorném poli,
3. poloha vůči směru pohledu,
4. jas okolního prostředí.

Výsledkem je tedy kombinace svítidla + místnosti + rozmístění + pozorovatele.

1. Jas svítidla

Velmi důležitým parametrem je luminance neboli jas svítící plochy ve směru k pozorovateli.

Čím vyšší luminance, tím větší může být příspěvek k oslnění.

Ve vzorci UGR se navíc jas svítidla objevuje jako:

L²

To znamená, že vysoká luminance má na výsledný index výrazný vliv.

Proto může být například malá plocha velmi jasných necloněných LED vizuálně nepříjemnější než větší rovnoměrně svítící difuzor se stejným celkovým světelným tokem.

2. Velikost svítidla v zorném poli

UGR zohledňuje také prostorový úhel Ω, tedy jak velkou část zorného pole svítidlo z pohledu pozorovatele zabírá.

Nejde proto pouze o jeho skutečné fyzické rozměry.

Stejné svítidlo:

• blízko pozorovatele zabírá větší prostorový úhel,
• ve větší vzdálenosti zabírá menší prostorový úhel.

Velikost oslňující plochy pozorovaná z konkrétního místa tak přímo vstupuje do výpočtu.

3. Poloha svítidla vůči pohledu

Zdroj světla přímo v hlavním směru pohledu bývá rušivější než stejně jasný zdroj umístěný více stranou.

UGR tuto skutečnost zohledňuje pomocí Guthova polohového indexu p.

Proto se může hodnota RUG změnit i tehdy, když:

• nezměníme žádné svítidlo,
• nezměníme jeho výkon,
• ale pouze otočíme pracovní stůl nebo změníme směr pohledu uživatele.

4. Jas pozadí

Do výpočtu vstupuje také jas okolního pozadí L_B.

Velmi jasné svítidlo v tmavé místnosti vytváří větší kontrast než stejné svítidlo v prostoru se světlými a dobře osvětlenými stěnami a stropem.

Proto mohou hodnotu RUG ovlivnit také:

• odrazivost stropu,
• odrazivost stěn,
• množství nepřímého světla,
• a celkové rozložení luminancí v místnosti.

To neznamená, že stačí prostor pouze více osvětlit. Důležitá je vyvážená distribuce jasů v celém zorném poli.

Co znamenají hodnoty 16, 19, 22, 25 a 28?

EN 12464-1:2021 používá mezní hodnoty R_UGL v řadě:

16 → 19 → 22 → 25 → 28

Nižší číslo znamená přísnější požadavek na omezení oslnění.

Jednotlivé kroky po třech nejsou náhodné. Odpovídají přibližně rozpoznatelné změně v subjektivním hodnocení oslnění.

Konkrétní limit vždy závisí na typu prostoru a zrakovém úkolu.

Například podle EN 12464-1:2021 se u kanceláří setkáme mimo jiné s těmito požadavky:

• technické kreslení – R_UGL 16,
• psaní, čtení, práce na počítači a zpracování dat – R_UGL 19,
• CAD pracoviště – R_UGL 19,
• recepční pult – R_UGL 22,
• archiv – R_UGL 25.

Co znamená UGR ≤ 19?

Zápis UGR ≤ 19 nebo přesněji požadavek R_UGL = 19 znamená, že příslušné hodnocení oslnění nemá překročit mezní hodnotu 19.

Tento požadavek je velmi známý především z kancelářského osvětlení.

Například pro běžné:

• psaní,
• čtení,
• práci s počítačem,
• psaní na klávesnici,
• a zpracování dat

uvádí EN 12464-1:2021 vedle udržované osvětlenosti 500 lx také mezní hodnotu R_UGL 19.

UGR 19 ale není univerzálním požadavkem pro každý interiér. Jiný zrakový úkol může mít limit 16, 22, 25 nebo jinou hodnotu stanovenou příslušnou normou.

UGR není pouze vlastnost svítidla

Na světlech se často setkáme s marketingovým údajem:

UGR < 19

Ten může být užitečný pro předběžný výběr, ale je důležité rozumět jeho omezení.

Výsledné RUG není samostatnou neměnnou vlastností svítidla.

Stejné svítidlo může dosáhnout rozdílných hodnot podle:

• rozměrů místnosti,
• výšky montáže,
• rozestupu svítidel,
• jejich počtu,
• odrazivosti stropu a stěn,
• orientace svítidel,
• pozice pozorovatele,
• a směru jeho pohledu.

Proč záleží na poloze pozorovatele?

CIE metoda výslovně počítá s polohou a směrem pohledu pozorovatele.

Pokud se člověk přesune nebo otočí, změní se:

• úhel, pod kterým jednotlivá svítidla vidí,
• jejich zdánlivá velikost,
• jejich luminance směrem k oku,
• a Guthův polohový index.

Proto může být například pracovní stůl orientovaný kolmo k řadě svítidel z hlediska oslnění vhodnější než jiné uspořádání.

Právě z tohoto důvodu je potřeba při profesionálním návrhu řešit současně svítidla i rozmístění pracovních míst.

Jak RUG ovlivňuje místnost?

Velkou roli mají odrazivé vlastnosti místnosti.

Například bílý strop a světlé stěny odrážejí více světla a zvyšují jas pozadí v zorném poli.

Naopak velmi tmavý interiér může vytvořit výrazný kontrast mezi:

• jasnou svítící plochou,
• a tmavým okolím.

UGR tabulky proto pracují také s odrazivostí stropu, stěn a podlahy.

To je další důvod, proč jeden univerzální údaj uvedený u svítidla nemůže přesně charakterizovat všechny možné instalace.

Jak konstrukce svítidla omezuje oslnění?

Na výsledné oslnění má velký vliv způsob, jakým je světelný tok rozdělen na svítící ploše a do prostoru.

Pomoci může například:

• větší svítící plocha s nižší luminancí,
• vhodně navržený difuzor,
• mikroprizmatická optika,
• mřížka nebo lamely,
• hlouběji zapuštěný světelný zdroj,
• omezení světla vyzařovaného pod kritickými úhly,
• nebo kombinace přímého a nepřímého osvětlení.

Nelze ale jednoduše říci, že matný difuzor automaticky znamená nízké RUG.

Rozhodující je skutečná luminance, plocha a prostorová distribuce světla směrem k pozorovateli.

RUG není totéž co luxy

Luxy a RUG hodnotí úplně jiné vlastnosti osvětlení.

Osvětlenost v luxech říká, kolik světla dopadá na určitou plochu.

RUG hodnotí pravděpodobnost nepříjemného oslnění způsobeného svítidly v zorném poli.

Můžeme tedy mít místnost s:

• správnými 500 lx, ale nepříjemným oslněním,
• nízkým RUG, ale nedostatečným množstvím světla,
• nebo správně navržené osvětlení splňující obě podmínky současně.

Proto se při návrhu pracoviště hodnotí společně například:

• udržovaná osvětlenost Ē_m,
• rovnoměrnost U₀,
• R_UGL,
• podání barev,
• jas stěn a stropu,
• a další parametry vizuálního prostředí.

RUG a odrazy na monitoru

UGR hodnotí především přímé nepříjemné oslnění od svítidel.

Odlišným problémem jsou rušivé odrazy jasných svítidel na monitoru nebo jiné lesklé pracovní ploše.

Svítidlo může být:

• mimo hlavní zorné pole uživatele,
• a přesto se výrazně odrážet v obrazovce.

Proto EN 12464-1 řeší u pracovišť s obrazovkami také mezní luminance svítidel v kritických směrech.

Při návrhu kanceláře je tedy potřeba řešit jak přímé oslnění, tak případné odrazy na displejích.

Co je tabulková metoda UGR?

Pro praktické hodnocení se používá tzv. UGR tabulková metoda podle CIE 117 a CIE 190.

Výrobce svítidla může z jeho fotometrických dat vytvořit tabulku hodnot pro standardizované kombinace:

• velikosti místnosti,
• výšky svítidel nad okem pozorovatele,
• rozestupů svítidel,
• směru pohledu,
• a odrazivostí stropu, stěn a podlahy.

Často uváděný referenční údaj svítidla vychází například ze standardní místnosti 4H × 8H s definovanými odrazivostmi.

Výpočet v Reluxu a DIALuxu

Hodnocení oslnění lze provést také pomocí profesionálního světelně-technického softwaru, například Relux nebo DIALux.

Program pracuje s fotometrickými daty konkrétních svítidel, například ze souborů EULUMDAT nebo IES.

Do modelu lze zadat například:

• rozměry místnosti,
• výšku stropu,
• odrazivost povrchů,
• pozice svítidel,
• pracovní roviny,
• a odpovídající polohy pozorovatelů.

Výsledkem může být vedle luxů a rovnoměrnosti také hodnocení oslnění.

Omezení UGR u moderních LED svítidel

Klasická metoda UGR pracuje s průměrnou luminancí celé svítící plochy.

U tradičního rovnoměrně svítícího difuzoru to může fungovat dobře.

Moderní LED svítidla ale mohou mít velmi nerovnoměrnou luminanci – například:

• viditelné jednotlivé LED body,
• úzké velmi jasné pruhy,
• mikrooptiky,
• malé čočky s vysokou luminancí,
• nebo kombinaci jasných a tmavých oblastí.

CIE proto v dokumentu CIE 232:2019 upozorňuje, že klasická UGR metoda může u zdrojů s výrazně nerovnoměrnou luminancí podhodnocovat skutečně vnímaný diskomfort.

Pro takové případy existují zpřesněné metody využívající například HDR snímky luminance svítící plochy.

Je to důležitá připomínka, proč ani velmi dobře vypadající číselná hodnota nemá nahrazovat kvalitní optický návrh svítidla.

UGR a denní světlo

UGR bylo vytvořeno především pro hodnocení elektrického osvětlení v interiéru.

Pro oslnění způsobené okny a denním světlem existují jiné modely, protože:

• Slunce může mít extrémně vysokou luminanci,
• velikost a jas okna se během dne mění,
• mění se poloha Slunce,
• a světelné podmínky jsou výrazně dynamičtější.

Proto není vhodné jednoduše vypočítat klasické UGR pro stropní svítidla a předpokládat, že tím máme vyřešené také oslnění od oken.

Jak lze oslnění snížit?

Při návrhu osvětlení existuje několik možností:

• snížit luminanci svítící plochy – například zvětšením účinné svítící plochy,
• použít vhodnou optiku nebo difuzor,
• omezit přímý pohled na velmi jasné LED,
• upravit rozmístění svítidel,
• změnit orientaci pracovních stolů,
• omezit vysoké svítivosti v kritických úhlech,
• zvýšit podíl nepřímého světla,
• pracovat s dostatečně světlými stěnami a stropem,
• a rozdělit potřebný světelný tok mezi více vhodně rozmístěných svítidel.

Není tedy vždy správným řešením pouze použít svítidlo označené „UGR < 19“.

Kvalitní řešení vzniká kombinací optiky svítidla, jeho rozmístění a správně navrženého prostoru.

RUG při návrhu osvětlení lampax

U svítidel lampax nepovažujeme univerzální číslo typu „UGR 19“ za vlastnost, kterou lze bez kontextu místnosti přiřadit každému svítidlu.

Pro profesionální návrh pracujeme se skutečnými fotometrickými daty svítidla a konkrétní geometrií prostoru.

Při světelně-technickém výpočtu v Reluxu lze současně posoudit například:

• udržovanou osvětlenost,
• rovnoměrnost osvětlení,
• rozložení světla,
• hodnoty na pracovních plochách,
• a při odpovídajícím návrhu také riziko nepříjemného oslnění.

To je důležité zejména u kanceláří, komerčních prostorů nebo jiných projektů, kde musí osvětlení splnit konkrétní požadavky ČSN EN 12464-1.

Samotný počet lumenů totiž nestačí. Svítidlo může mít vysoký světelný tok, ale pokud je příliš vysoká luminance jeho svítící plochy v kritickém směru, může být výsledné osvětlení nepříjemné.

Stejně tak lze nevhodným rozmístěním pokazit i svítidlo s kvalitně navrženou optikou. Proto má smysl hodnotit celou osvětlovací soustavu, nikoliv pouze výrobek izolovaně.