Co je rovnoměrnost osvětlení?

Rovnoměrnost osvětlení vyjadřuje, jak rovnoměrně jsou luxy rozloženy po určité ploše. Označuje se U₀ a vypočítá se jako poměr nejnižší naměřené nebo vypočtené osvětlenosti k průměrné osvětlenosti na stejné ploše.

Dvě místnosti tak mohou mít stejnou průměrnou osvětlenost například 500 lx, ale úplně jinou kvalitu rozložení světla. V jedné může nejslabší místo dosahovat 450 lx, zatímco v druhé pouze 150 lx. Právě tento rozdíl popisuje rovnoměrnost osvětlení.

Co je rovnoměrnost osvětlení?

Rovnoměrnost osvětlení je světelně-technický parametr popisující prostorové rozdíly osvětlenosti na definované ploše.

Mezinárodní komise pro osvětlování CIE ji definuje jako poměr minimální osvětlenosti k průměrné osvětlenosti na ploše.

Rovnoměrnost se může hodnotit například:

• na pracovním stole,
• na podlaze kanceláře,
• na kuchyňské pracovní ploše,
• na školní tabuli,
• na ploše výrobního pracoviště,
• na sportovní ploše,
• nebo na jiné přesně definované výpočtové rovině.

Nejde tedy o vlastnost samotného svítidla. Rovnoměrnost je výsledkem celé osvětlovací soustavy v konkrétním prostoru.

Jak se rovnoměrnost osvětlení počítá?

Pro běžné hodnocení osvětlenosti se používá vztah:

V českých a evropských technických dokumentech se můžete u průměrné osvětlenosti setkat také s označením E_m nebo Ē. Princip výpočtu je stejný.

Rovnoměrnost nemá jednotku. Výsledkem je číslo v rozsahu od 0 do 1.

Správně se píše U₀, kde je dolní index číslice nula, nikoliv písmeno „o“.

Praktický příklad výpočtu U₀

Představme si pracovní plochu, na které jsme v několika bodech získali tyto hodnoty:

Pro jednoduchý příklad budeme uvažovat průměrnou osvětlenost přibližně 500 lx a nejnižší hodnotu 450 lx.

Nejslabší osvětlené místo tedy dosahuje 90 % průměrné osvětlenosti. Jde o velmi rovnoměrně osvětlenou plochu.

Pokud bychom při stejném průměru 500 lx naměřili minimum pouze 200 lx:

Průměrná osvětlenost by byla stále 500 lx, ale rozdíly mezi jednotlivými místy by byly výrazně větší.

Co znamenají hodnoty rovnoměrnosti od 0 do 1?

Vyšší číslo tedy znamená menší rozdíly osvětlenosti na hodnocené ploše.

Proč nestačí znát průměrnou osvětlenost?

Průměrná hodnota může někdy vytvářet falešný pocit, že je světla dostatek úplně všude.

Představme si dva návrhy:

Obě varianty vykazují průměrných 500 lx, ale druhá obsahuje místa s velmi nízkou osvětleností.

Proč se ve vzorci nepoužívá maximální osvětlenost?

U standardní veličiny U₀ se porovnává minimum s průměrem, nikoliv minimum s maximem.

Poměr minima a maxima se používá v některých jiných oblastech světelné techniky a může být označován jiným symbolem. Setkat se s ním lze například u některých metod hodnocení sportovního nebo venkovního osvětlení.

Proto je při čtení technického projektu vždy potřeba zkontrolovat, jaký typ rovnoměrnosti dané číslo skutečně vyjadřuje.

Rovnoměrnost vždy patří ke konkrétní ploše

Hodnota U₀ sama o sobě nemá smysl bez informace, pro jakou oblast byla vypočtena.

Například v kanceláři lze samostatně hodnotit:

• pracovní plochu,
• bezprostřední okolí pracovního úkolu,
• zbytek prostoru,
• podlahu,
• stěny,
• nebo jinou definovanou plochu.

Každá z těchto ploch může mít jinou průměrnou osvětlenost, jiné minimum a tedy i jinou rovnoměrnost.

Proč záleží na výpočtové síti?

Rovnoměrnost se stanovuje z jednotlivých hodnot osvětlenosti v luxech. Plocha se proto při výpočtu nebo měření rozdělí na síť bodů.

V každém bodě se stanoví osvětlenost. Ze všech hodnot se následně vypočítá průměr a najde nejnižší hodnota.

Pokud by byla síť příliš řídká, mohl by výpočet přehlédnout lokální tmavší místo mezi jednotlivými body. Proto normy definují také pravidla pro rozmístění výpočtových bodů.

Norma EN 12464-1:2021 například požaduje pro výpočet průměrné osvětlenosti a rovnoměrnosti definovanou výpočtovou síť s přibližně čtvercovými buňkami.

Co rovnoměrnost osvětlení ovlivňuje?

Rovnoměrnost není určena pouze výkonem svítidla. Ovlivňuje ji celý návrh osvětlení.

Mezi hlavní faktory patří:

• počet svítidel,
• jejich rozestupy,
• výška nad hodnocenou plochou,
• distribuce světla svítidla,
• velikost a tvar svítící plochy,
• geometrie místnosti,
• odrazivost stropu, stěn a podlahy,
• nábytek a další překážky,
• stínění,
• a případné další zdroje světla.

Proto není možné určit rovnoměrnost pouze z údaje o světelném toku v lumenech.

Vliv rozmístění a výšky svítidel

Rozestup svítidel má na rovnoměrnost velmi výrazný vliv.

Pokud jsou dvě svítidla příliš daleko od sebe, mohou vznikat:

Při vhodně zvoleném rozestupu se jejich světelné distribuce více překrývají a výsledná plocha může být rovnoměrnější.

Roli hraje také montážní výška. Svítidlo umístěné výše zpravidla osvětluje širší plochu a světlo jednotlivých svítidel se může více překrývat. Současně ale s rostoucí vzdáleností klesá dosažená osvětlenost.

Vliv polárního diagramu svítidla

Dvě svítidla se stejným světelným tokem mohou mít úplně jinou rovnoměrnost, protože světlo distribuují do prostoru jiným způsobem.

Rozložení svítivosti konkrétního svítidla popisuje jeho polární diagram.

Široce vyzařující svítidlo může například lépe pokrýt velkou plochu, zatímco úzce směrované svítidlo může vytvořit vyšší osvětlenost přímo pod sebou, ale větší rozdíly mimo hlavní světelný svazek.

Nelze však říct, že široká optika vždy znamená lepší rovnoměrnost. Výsledek závisí na celé kombinaci optiky, montážní výšky a rozmístění.

Vliv stěn a odraženého světla

Na výslednou rovnoměrnost nepůsobí pouze přímé světlo ze svítidel.

Světlo se odráží také od:

• stropu,
• stěn,
• podlahy,
• nábytku,
• a dalších povrchů.

Světlý interiér s vysokou odrazivostí povrchů může část světla vracet zpět do tmavších oblastí a tím výsledné rozložení změnit.

Naopak velmi tmavé povrchy velkou část dopadajícího světla pohltí.

Proto profesionální výpočet v Reluxu pracuje také s odrazivostí jednotlivých povrchů.

Jaké hodnoty rovnoměrnosti požadují normy?

Požadovaná rovnoměrnost závisí na typu prostoru a činnosti. Neexistuje tedy jedna univerzální hodnota U₀, která by platila všude.

Pro vnitřní pracoviště se v Česku používá ČSN EN 12464-1, která vychází z EN 12464-1:2021.

Norma stanovuje konkrétní požadavky podle zrakového úkolu nebo činnosti. Například pro běžnou kancelářskou práci, jako je psaní, čtení a zpracování dat, se používá:

To znamená, že při průměrné udržované osvětlenosti 500 lx nesmí být minimum na této hodnocené ploše nižší než:

EN 12464-1:2021 zároveň stanovuje pro elektrické osvětlení:

• bezprostřední okolí pracovní oblasti: U₀ ≥ 0,40,
• oblast pozadí: U₀ ≥ 0,10,
• stěny a strop: U₀ ≥ 0,10.

Požadovaná hodnota přímo na pracovní nebo činnostní oblasti se ale mění podle konkrétního úkolu. Například některé přesnější práce vyžadují vyšší rovnoměrnost než běžné komunikace.

Rovnoměrnost a denní světlo

U denního světla je situace specifická, protože jeho intenzita a směr se neustále mění podle:

• času,
• počasí,
• ročního období,
• orientace oken,
• a okolní zástavby.

EN 12464-1:2021 proto uvedené požadavky na rovnoměrnost U₀ stanovuje pro elektrické osvětlení. Hodnoty uniformity se při dostupném denním světle neposuzují stejným způsobem, protože jeho distribuce se průběžně mění.

To neznamená, že rozložení denního světla není důležité. Jen se pro jeho hodnocení používají také jiné metody a parametry.

Jak se rovnoměrnost osvětlení měří?

Princip měření je podobný jako při výpočtu.

Pomocí luxmetru změříme osvětlenost v definované síti bodů na hodnocené ploše.

Luxmetr musí být při měření umístěn ve stejné poloze a orientaci jako hodnocená rovina a měřicí osoba by neměla čidlo vlastním tělem stínit.

Pro profesionální ověření je důležité dodržet také odpovídající počet a rozmístění měřicích bodů.

Jak se rovnoměrnost počítá v Reluxu?

U nového projektu není nutné čekat, až se svítidla namontují. Rovnoměrnost lze předem vypočítat pomocí světelně-technického softwaru.

V Reluxu vytvoříme:

• geometrii místnosti,
• výpočtovou plochu,
• rozmístění svítidel,
• jejich montážní výšku,
• odrazivost povrchů,
• a vložíme skutečná fotometrická data svítidel.

Ta mohou být dodána například ve formátu EULUMDAT – LDT.

Program následně vypočítá osvětlenost v jednotlivých bodech a zobrazí například:

• E_avg – průměrnou osvětlenost,
• E_min – minimální osvětlenost,
• E_max – maximální osvětlenost,
• U₀ – rovnoměrnost,
• barevnou mapu luxů,
• a izolinie osvětlenosti.

Velkou výhodou je možnost návrh upravit ještě před instalací. Pokud je například mezi dvěma svítidly tmavá oblast, můžeme změnit jejich rozestup, výkon nebo typ a výpočet zopakovat.

Znamená U₀ = 1 nejlepší osvětlení?

Ne nutně. Rovnoměrnost je pouze jedním z parametrů kvality osvětlení.

Představme si prostor s:

Osvětlení je velmi rovnoměrné, ale pokud jde například o kancelářský pracovní stůl požadující kolem 500 lx, je světla jednoduše málo.

Naopak světelný prostor nemusí být vizuálně příjemný ani tehdy, pokud má všude téměř stejný počet luxů. Určité rozdíly světla a stínu pomáhají vytvářet:

• prostorovou orientaci,
• modelaci předmětů,
• hierarchii interiéru,
• a příjemnou světelnou atmosféru.

Jak rovnoměrnost osvětlení řešíme v lampax

U svítidel lampax proto při návrhu nepracujeme pouze s údaji o lumenech.

Jednotlivá svítidla necháváme fotometricky měřit a jejich skutečná prostorová distribuce světla je uložena v datových souborech používaných pro profesionální výpočet.

Díky tomu můžeme předem ověřit:

• průměrnou osvětlenost místnosti,
• nejnižší osvětlenost,
• rovnoměrnost U₀,
• vhodný počet svítidel,
• jejich rozestupy,
• a správný světelný výkon jednotlivých modelů.

Typický problém může vzniknout například tehdy, když jedno výkonné svítidlo vytvoří vysoký počet luxů přímo pod sebou, ale okrajové části velké místnosti zůstanou tmavší.

V takové situaci nemusí být nejlepším řešením další zvýšení výkonu jednoho svítidla. Lepšího výsledku může někdy dosáhnout větší počet vhodně rozmístěných svítidel s nižším výkonem.

Právě proto nabízíme výpočet osvětlení zdarma, při kterém můžeme ještě před výrobou a instalací porovnat různé varianty svítidel a jejich rozmístění.

Jednodušší princip výpočtu vysvětlujeme také v článku Výpočet osvětlení místnosti, který zvládnete sami.