ELEKTRICKÉ SVĚTLO 1 - Magisterský program Inteligentní budovy

ČESKÉ VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V PRAZE
FAKULTA ELEKTROTECHNICKÁ
magisterský studijní program
Inteligentní budovy
ELEKTRICKÉ SVĚTLO
1
Prof. Ing. Jiří Habel, DrSc.
Ing. Petr Žák, Ph.D.
Praha
2011

Předmluva
Předkládaný učební text je určen studentům 1.roč. magisterského učebního programu
„Inteligentní budovy“ – zaměření elektrotechnické / informatické jako pomůcka ke studiu
předmětu Elektrické světlo 1.
Ve skriptu jsou probrány důležité poznatky z fyziologie zrakového systému a procesu vidění
a dále základní světelně technické veličiny i jejich souvislosti. Pozornost je zaměřena též na
měření svítivosti, světelného toku, osvětlenosti i jasů. Čtenář se seznámí s hlavními druhy a
vlastnostmi světelných zdrojů a svítidel používaných pro všeobecné osvětlování a rovněž
s nejdůležitějšími zásadami návrhu osvětlovacích soustav a řízení jejich provozu, s principy
světelně technických výpočtů i s posuzováním energetické náročnosti umělého osvětlení. Proti
původnímu vydání z roku 2009 je učební text v několika kapitolách upraven a doplněn.
Předložená učební pomůcka není jistě bez nedostatků. Proto budeme všem čtenářům vděčni
za veškeré jejich připomínky jak k obsahu, tak i ke způsobu zpracování látky.
V Praze, v říjnu roku 2011
Autoři

Obsah
Předmluva........................................................................................................................................ 2
Úvod ................................................................................................................................................ 6
1. ELEKTROMAGNETICKÉ ZÁŘENÍ.................................................................................... 7
1.1 Viditelné záření a světlo ................................................................................................... 9
1.2 Ultrafialové záření .......................................................................................................... 11
1.3 Infračervené záření ......................................................................................................... 12
2. ZRAKOVÝ ORGÁN A VIDĚNÍ ......................................................................................... 13
2.1 Zrakový systém............................................................................................................... 13
2.2 Akomodace oka .............................................................................................................. 16
2.3 Adaptační mechanismy................................................................................................... 17
2.4 Zorné pole...................................................................................................................... 18
2.5 Rozlišovací schopnost .................................................................................................... 20
2.6 Spektrální citlivost zraku................................................................................................ 22
2.7 Zraková pohoda .............................................................................................................. 23
2.8 Oslnění............................................................................................................................ 23
2.9 Vady optického vybavení oka ........................................................................................ 28
3. ZÁKLADNÍ SVĚTELNĚ TECHNICKÉ VELIČINY A POJMY ....................................... 30
3.1 Světelný tok .................................................................................................................... 30
3.2 Prostorový úhel............................................................................................................... 34
3.3 Svítivost.......................................................................................................................... 36
3.4 Osvětlenost ..................................................................................................................... 37
3.5 Jas svazku světelných paprsků ....................................................................................... 39
3.6 Světlení ........................................................................................................................... 41
3.7 Veličiny charakterizující světelně technické vlastnosti hmot......................................... 41
3.8 Charakteristiky prostorových vlastností osvětlení.......................................................... 45
3.8.1 Světelné pole ........................................................................................................... 45
3.8.2 Světelný vektor........................................................................................................ 46
3.8.3 Střední kulová osvětlenost ...................................................................................... 47
3.8.4 Střední válcová osvětlenost..................................................................................... 48
3.8.5 Střední polokulová osvětlenost ............................................................................... 49
3.8.6 Střední poloválcová osvětlenost.............................................................................. 50
3.8.7 Činitel podání tvaru................................................................................................. 51
4. ZÁKLADY NAUKY O BARVĚ.......................................................................................... 52
4.1 Barva – vlastnost zrakového vjemu................................................................................ 52
4.2 Barevný tón a sytost barvy ............................................................................................. 52
4.3 Barevný podnět .................................................................................................................. 54
4.4 Trichromatické soustavy................................................................................................. 54
4.5 Trojúhelník barev – diagram chromatičnosti.................................................................. 57
4.6 Rovnoměrné kolorimetrické soustavy............................................................................ 58
4.7 Přirozené barevné souřadnice......................................................................................... 62
4.8 Teplota chromatičnosti ................................................................................................... 62
4.9 Princip adičního míšení barev ........................................................................................ 65
4.10 Vzorníky barev............................................................................................................ 65
4.11 Jakost podání barev a chromatičnost světla zdrojů..................................................... 66
4.12 Hodnocení kvality vjemu barev .................................................................................. 68
5. ZÁKLADY MĚŘENÍ SVĚTELNĚ TECHNICKÝCH VELIČIN ................................... 70
5.1 Měření svítivosti............................................................................................................. 72
5.2 Měření čar svítivosti ....................................................................................................... 74
5.3 Měření světelného toku .................................................................................................. 75
5.4 Měření osvětlenosti......................................................................................................... 78
5.5 Měření jasu ..................................................................................................................... 82
3

5.6 Měření integrálních charakteristik světelného pole........................................................ 86
5.7 Nejistoty měření ............................................................................................................. 88
6. SVĚTELNÉ ZDROJE.......................................................................................................... 90
6.1 Druhy elektrických světelných zdrojů............................................................................ 90
6.2 Ukazatele kvality světelných zdrojů............................................................................... 92
6.3 Stabilizace výboje výbojových zdrojů............................................................................ 94
6.4 Luminofory..................................................................................................................... 96
6.5 Doba života světelného zdroje........................................................................................ 96
6.6 Žárovky........................................................................................................................... 97
6.7 Halogenové žárovky....................................................................................................... 99
6.8 Zářivky.......................................................................................................................... 102
6.9 Rtuťové vysokotlaké výbojky....................................................................................... 111
6.10 Halogenidové výbojky.............................................................................................. 113
6.11 Nízkotlaké sodíkové výbojky ................................................................................... 116
6.12 Vysokotlaké sodíkové výbojky................................................................................. 116
6.13 Světlo emitující diody − LED ................................................................................... 120
6.14 Indukční výbojky ...................................................................................................... 122
7. SVÍTIDLA .......................................................................................................................... 124
7.1 Světelně činné a konstrukční části svítidel ................................................................... 124
7.2 Třídění svítidel.............................................................................................................. 126
7.3 Světelná účinnost svítidel ............................................................................................. 128
7.4 Výpočet světelného toku svítidla nebo zdroje.............................................................. 131
8. NEJDŮLEŽITĚJŠÍ ZÁSADY OSVĚTLOVÁNÍ ............................................................... 135
8.1 Hladiny jasů a osvětleností........................................................................................... 136
8.2 Rozložení jasů a rovnoměrnost osvětlenosti v zorném poli ......................................... 139
8.3 Oslnění a jeho hodnocení ............................................................................................. 141
8.4 Jakost podání barev ...................................................................................................... 146
8.5 Směrovost a stínivost osvětlení .................................................................................... 148
8.6 Stálost osvětlení............................................................................................................ 151
8.7 Hospodárnost osvětlení................................................................................................. 152
9. OSVĚTLOVACÍ SOUSTAVY.......................................................................................... 153
9.1 Členění osvětlovacích soustav umělého osvětlení........................................................ 153
9.2 Celkové, odstupňované a kombinované osvětlení........................................................ 154
9.3 Osvětlení přímé, smíšené a nepřímé............................................................................. 155
9.4 Výběr světelných zdrojů, volba svítidel a jejich rozmístění......................................... 157
9.5 Návrh osvětlovací soustavy a světelně technický projekt ............................................ 160
9.6 Údržba osvětlovacích soustav - udržovací činitel ........................................................ 162
9.7 K osvětlování některých typů interiérů ........................................................................ 165
10. PŘEDBĚŽNÝ VÝPOČET PARAMETRŮ OSVĚTLOVACÍCH SOUSTAV ............... 169
10.1 Odhad příkonu osvětlovací soustavy ........................................................................ 170
10.2 Toková metoda výpočtu průměrné osvětlenosti ve vnitřním prostoru ..................... 171
10.3 Střední činitel odrazu plochy .................................................................................... 173
10.4 Ekvivalentní činitel odrazu výstupního otvoru dutiny.............................................. 174
10.5 Toková metoda výpočtu průměrného jasu stropní dutiny a stěn .............................. 175
10.6 Určení průměrné hodnoty střední kulové osvětlenosti ............................................. 177
11. BODOVÁ METODA VÝPOČTU PARAMETRŮ OSVĚTLENÍ .................................. 179
11.1 Integrální charakteristiky v poli svítidla bodového typu .......................................... 181
11.1.1 Světelný vektor a osvětlenost v poli svítidla bodového typu ................................ 181
11.1.2 Střední kulová a válcová osvětlenost v poli bodového zdroje .............................. 183
11.2 Výpočet parametrů v poli svítidel přímkového a plošného typu .............................. 184
11.3 Výpočet nepřímých složek parametrů....................................................................... 185
11.4 Hodnocení úrovně zábrany oslnění v interiérech...................................................... 187
4

12. OVLÁDÁNÍ A ŘÍZENÍ OSVĚTLOVACÍCH SOUSTAV............................................. 195
12.1 Zapnutí a vypnutí osvětlení....................................................................................... 195
12.2 Optimalizace spotřeby elektrické energie................................................................. 195
12.3 Zlepšení komfortu ovládání ...................................................................................... 197
12.4 Biodynamické osvětlení............................................................................................ 198
12.5 Monitoring a diagnostika osvětlovací soustavy........................................................ 198
13. ENERGETICKÁ NÁROČNOST OSVĚTLOVACÍCH SOUSTAV .............................. 199
13.1 Energetická náročnost umělého osvětlení budov...................................................... 199
13.2 Výpočet spotřeby elektrické energie pro osvětlení................................................... 200
13.3 Možnosti úsporných opatření.................................................................................... 204
13.3.1 Volba osvětlovací soustavy................................................................................... 204
13.3.2 Volba technických prostředků............................................................................... 204
13.3.3 Kontrola dimenzování osvětlovací soustavy......................................................... 205
13.3.4 Využití denního světla........................................................................................... 206
13.3.5 Kontrola přítomnosti osob..................................................................................... 206
13.3.6 Zavedení časových režimů .................................................................................... 206
Literatura ..................................................................................................................................... 207
5

Úvod
Zdravé životní prostředí podmiňuje řada důležitých činitelů, k nimž patří jak voda, půda a
vzduch (s jeho určitou teplotou, vlhkostí i obsahem škodlivých látek), tak také světlo. Světlo totiž
nejen zásadně ovlivňuje podmínky zrakového vnímání, ale významnou měrou přispívá i
k vytváření celkové duševní pohody lidí. Prostřednictvím svého zraku získává člověk asi 80 až
90% všech informací o prostředí, které ho obklopuje. Proto se lidé snaží využitím vhodných
technických prostředků dosáhnout co nejlepších podmínek pro práci zraku.
Příjemný psychofyziologický stav, při němž zrak plní své funkce s maximální účinností a při
němž má člověk nejen pocit, že dobře vidí, ale cítí se také psychicky dobře a rovněž prostředí,
v němž se nachází, je mu vzhledově příjemné, se označuje pojmem zraková pohoda.
Činnost lidí zaměřená k dosažení podmínek zrakové pohody, včetně využití různých
technických prostředků, se nazývá osvětlování .
Působením světelného záření vyvolává okolní prostředí v člověku nejen fyziologické, ale i
psychologické reakce, které jsou ovlivněny jak množstvím světelné energie, tak také jejím
prostorovým a časovým rozdělením, druhem světla a jeho barevnou jakostí. Proto je nedílnou
součástí prostředí, které člověka obklopuje, rovněž i prostředí světelné (světelné mikroklima).
Dobré osvětlení v průmyslových podnicích umožňuje výrazně zvýšit produktivitu práce, její
bezpečnost a rovněž jakost výroby. Dokonalejším uličním osvětlením lze snížit počet dopravních
nehod po setmění téměř o jednu třetinu a zabránit tak mnoha hmotným škodám i ztrátám na
lidských životech. Dobré veřejné osvětlení přispívá ke zvýšení všeobecné bezpečnosti osob i
majetku, zvyšuje pravděpodobnost identifikace pachatele trestných činů a některé pachatele od
trestné činnosti přímo odrazuje. Neméně závažnou roli hraje kvalitní osvětlení zdravotnických
zařízení, kulturních a společenských prostorů i domácností. I v odpočinkových prostorech
přispívá dobré osvětlení podstatnou měrou k dokonalejší a rychlejší psychické i fyzické
regeneraci organismu člověka.
Nevhodné osvětlení může být příčinou úrazů nejen při práci a při běžném pohybu po
komunikacích uvnitř budov nebo venku, ale také i při jiných činnostech spojených s rychlými
pohyby, které vyžadují okamžité reakce jak na přijaté zrakové vjemy, tak i na jiné podněty.
Nesprávné osvětlení zrakového úkolu při pracovních činnostech se projevuje nejen zrakovou, ale
i celkovou únavou, kterou organismus signalizuje přetížení. Po určité době se pak obvykle
dostavuje pálení očí, bolest hlavy a další obtíže.
Působením viditelného záření spolu se zářením ultrafialovým a infračerveným může u
některých citlivějších materiálů (tkaniny, obrazy a jiné umělecké předměty, dokumenty aj.)
docházet k jejich rychlejšímu stárnutí, ke ztrátě barevných vlastností (kolority), popřípadě i
k dalším poškozením (narušení jejich struktury a mechanické pevnosti). Na druhé straně správně
řešené osvětlení může umělecká díla, architekturní prvky, popřípadě i celé stavby zvýraznit a
zvýšit jejich působivost.
V souvislosti se zvyšujícími se požadavky na kvalitu, efektivnost i množství vykonávané
práce i se vzrůstajícími úkoly v oblasti zlepšování pracovního a životního prostředí stále stoupají
nároky na úroveň osvětlení a zvětšuje se i rozsah a doba využití prostorů s umělým osvětlením.
Technika osvětlování je proto důležitým prostředkem, kterým lidé ve značné míře mohou
ovlivnit úroveň svého životního prostředí. Při dodržení zásad správného osvětlení lze totiž
v souladu s technickými a ekonomickými možnostmi vytvořit příznivé podmínky pro
požadovanou činnost lidí a pro vznik jejich zrakové pohody.
6

1. ELEKTROMAGNETICKÉ ZÁŘENÍ
Záření je vysílání či přenos energie ve formě elektromagnetických vln nebo hmotných částic.
Libovolné záření lze rozložit na složky se sinusovým průběhem. Každá složka je
charakterizována jediným kmitočtem ν (Hz), popřípadě vlnovou délkou λ . Záření jediného
kmitočtu se označuje názvem monofrekvenční. Seřadí-li se složky záření podle jejich kmitočtů či
vlnových délek, získá se spektrum záření. Přehled různých druhů elektromagnetických záření
sestavený podle kmitočtů a vlnových délek je na obr.1-1.
Obr. 1-1
Spektrum elektromagnetických záření
s orientačním členěním podle kmitočtů a vlnových délek
Vlnová délka λ je obecné závislá na rychlosti šíření záření. Ve vakuu se vlnová délka záření
určuje ze vztahu λ = c o . ν -1 , kde c o je rychlost síření elektromagnetických vln ve vakuu;
c o = 2,998 . 10 8 m.s -1 . Délka vlny se udává v délkových mírách.
Obvykle se užívá : nm (nanometr), µm (mikrometr).
Přitom platí: l m = 10 6 µm = 10 9 nm, resp. l nm = 10 -9 m = 10 -3 µm.
V oblasti záření se pracuje s řadou energetických veličin a pojmů, které vycházejí z energie
přenášené zářením za jednotku času, tzn. z výkonu přenášeného zářením, resp. ze zářivého toku
Φ e (W). Důležitě z těchto veličin jsou uvedeny v tab.1 - 1.
7

Tab. 1-1
Veličina
značka jednotka
Zářivý tok
Φ e (W)
Bodový zdroj
Prostorový úhel
Ω (sr)
Zářivost
I e (W . sr -1 )
Intenzita ozáření
(ozářenost)
E e (W . m -2 )
Zář (v daném směru
a v daném bodě na
ploše vyzařující či
ozářené nebo na
dráze paprsků
záření)
L e (W.m -2 .sr -1 )
Zář (svazku
sbíhavých paprsků)
L e (W.m -2 .sr -1 )
Zář (svazku
rozbíhavých
paprsků)
L e (W.m -2 .sr -1 )
Vyzařování,
intenzita vyzařování
M e (W. m -2 )
Dávka ozáření
H e (J . m -2 )
Přehled veličin z oblasti záření
Definice
energie přenesená zářením za
dW dQe
jednotku času Φ
e
= =
dt dt
zdroj, jehož největší rozměr a z
je prakticky zanedbatelný ve
srovnání se vzdáleností l zdroje
od kontrolního bodu
velikost plochy vyťaté obecnou
kuželovou plochou na povrchu
jednotkové koule (r =1 m), jejíž
střed, vrchol prostorového úhlu je
totožný s vrcholem uvažované
kuželové plochy
Prostorová hustota zářivého toku
vyzařovaného bodovým zdrojem
plošná hustota zářivého toku
dopadlého na plochu dA
E e = dΦ e / dA (W.m -2 ; W, m 2 )
prostorová a plošná hustota
zářivého toku
2
d Φ
e
Le
=
dΩ
. dA
L
e
N
(W.m -2 .sr -1 ; sr, m -2 )
dEeN
= dΩ
(W.m -2 .sr -1 ; W.m -2 , sr)
dI
eγ
Le γ
=
dA . cosγ
(W.m -2 .sr -1 ; W. sr –1 , m -2 , -)
v prostředí nepohlcujícím a
nerozptylujícím lze hovořit o
záři plošky dA zdroje
plošná hustota zářivého toku
dΦ ev vyzařovaného z plošky dA
plošná hustota zářivé energie (či
množství záření) Q e
H e = dQ e / dA (J.m -2 ; J, m 2 )
Poznámka
Φ e = výkon přenášený zářením
obvykle stačí, platí-li
l ≥ 10 . a z nebo alespoň
l ≥ 5 . a z
prostorový úhel dΩ , pod nímž je ze
vzdálenosti l vidět ploška dA , jejíž
normála svírá s osou dΩ úhel β je
roven
dΩ = dA . cosβ . l -2 (sr; m 2 , -, m)
při nerovnoměrném prostorovém
rozložení zářivého toku platí
I e = dΦ e / dΩ (W.sr -1 ; W, sr)
ozářenost E eN v bodě P roviny ρ N
bodovým zdrojem Z , když ZP = l a
ρ N ⊥ Z P se vypočte ze vztahu
E e = I e . l -2 (W.m -2 ; W.sr -1 , m)
dA N je ploška kolmá k ose
prostorového úhlu dΩ , v jehož
mezích se šíří zářivý tok dΦ e
paprsky se sbíhají v mezích
prostorového úhlu dΩ do jeho
vrcholu. dE eN je ozářenost plošky
umístěné do vrcholu dΩ kolmo
k jeho ose
L eγ (I eγ ) je zá (zářivost) plošky dA
ve směru pod úhlem γ od normály
k plošce dA .
M
e
dΦ
ev
= (W.m -2 ; W, m 2 )
dA
protože dH e / dt = E e platí
t
H
e
= ∫ Ee
. dt (J.m -2 ; W.m -2 , s)
0
8

1.1 Viditelné záření a světlo
Záření v rozmezí vlnových délek asi od 380 nm do 770 nm je schopno vyvolat zrakový
vjem a nazývá se proto viditelným zářením. Ve viditelné oblasti spektra budí každé
monofrekvenční záření zcela určitý barevný počitek a proto se toto záření nazývá
monochromatické (viz obr.1-2).
Obr. 1-2
Rozložení barevných tónů ve spektrální oblasti viditelného záření
Ve spektru slunečního záření může oko člověka rozeznat asi 128 barevných tónů. Záření ve
viditelné oblasti spektra jsou většinou důležitá pro život organismů, u rostlin zajišťují tvorbu
chlorofylu a mají praktický význam nejen pro světelnou techniku, ale i v dalších oblastech, např.
v optice, ve fotografii, v elektrotechnice, v chemii atd.
Pod pojmem světelné záření (světlo) se rozumí viditelné záření, které je zhodnoceno
zrakovým orgánem pozorovatele podle citlivosti oka k záření různých vlnových délek.
Světlo je pro člověka důležité nejen jako prostředek pro přenos informací o obklopujícím
prostředí, ale podstatné jsou i další vlivy světla na lidský organismus. Většina biologických
pochodů v těle člověka pravidelně kolísá přibližně ve dvacetičtyřhodinovém (tzv. cirkadiánním)
cyklu, který se vyznačuje aktivní fází ve dne a klidovou fází v noci a vyvinul se na základě
pravidelného střídání světla a tmy v závislosti na otáčení Země kolem Slunce. Řídí se jím např.
tělesná teplota, krevní tlak, tepová frekvence, látkový metabolismus, ladění organismu k práci
nebo k odpočinku, produkce a uvolňování hormonů řídicích funkce organismu a ovlivněny jsou
také imunitní a sexuální funkce.
Na tvorbě biorytmů se podílí epifýza (šišinka), což je část mezimozku zprostředkovávající
některé vlivy světla na organismus člověka. V epifýze se tvoří hormon melatonin, jehož
produkce je ovlivňována světlem, při čemž nejvíce je tento hormon vylučován za tmy. Melatonin
působí ospalost a má další účinky na činnost mozku, např. při nedostatku světla ovlivňuje
zhoršení nálady, popříp. u některých jedinců až vznik deprese.
Z uvedeného je zřejmé, že vnitřní hodiny člověka řídí světlo. Paprsky světla dopadající do očí
člověka jsou indikovány fotoreceptory a po komplikovaném zpracování, třídění a výběru
transformovány a ve formě elektrických impulzů nervovými vlákny vedeny do mozkového
centra. Tam se podle druhu a barvy světla rozliší, který účinek na člověka má být v danou dobu
aktivován, tzn. např. zda má dojít k uvolnění (povolení napětí) nebo k oživení (zvýšení napětí).
Obr.1-3
Poměrná spektrální citlivost cirkadiánního čidla
(křivka „C“) zraku v porovnání s poměrnou
spektrální citlivostí očí průměrného člověka při
denním (křivka V) a nočním (křivka V´) vidění
9

Výsledky řady výzkumů potvrzují, že kromě známých fotoreceptorů, tj. čípků (reagujících
převážně při denním či fotopickém vidění; obr.1-3 křivka V) a tyčinek (reagujících převážně při
tzv. nočním či skotopickém vidění; obr.1-3 křivka V´) je v sítnici ještě třetí druh fotoreceptorů
(obr.1-3 křivka „C“), které jsou čidly cirkadiánního systému. Z obr.1-3 je patrno, že spektrální
citlivost třetího druhu fotoreceptorů je soustředěna do modré oblasti viditelného spektra a její
maximum se nachází v oblasti vlnových délek 460 – 465 nm.
Úroveň odezvy třetího typu receptorů na světlo dopadající do oka člověka byla proto přijata
za míru cirkadiánního vlivu a nazvána činitel cirkadiánního účinku.
Narušení biorytmů přináší člověku různé obtíže, od mírných pocitů deprese a nepohody,
poruch spánku až k závažným zdravotním potížím a onemocněním. S uvedenými obtížemi se
běžně setkávají lidé i při relativně rychlých leteckých cestách spojených s velkým posunem
časového pásma, ale též při práci ve střídavých či nočních směnách; citlivější jedinci i při
změnách letního a zimního času.
Dlouhodobý nedostatek světla negativně ovlivňuje zvláště vyvíjející se organismy, potlačuje
dokonce normální vývoj některých orgánů a ovlivňuje chování jedinců ve skupinách.
K závažným příčinám narušení cirkadiánních rytmů a vzniku depresivních stavů provázených
zmíněnými obtížemi patří dlouhodobý pobyt v prostředí s velmi nízkými hladinami osvětlenosti.
Takové stavy se mohou vyskytovat např. v zimním období i u obyvatelů velkých měst, kteří
pracují v krytých prostorech a dopravují se veřejnou, zejména podpovrchovou, dopravou.
Odborníci odhadují, že v zimě syndromem sezónní deprese, spojeným se snižováním pracovní,
společenské i sexuální aktivity, pocity ospalosti v průběhu dne, zvyšováním tělesné hmotnosti a
dalšími jevy, trpí např. v New Yorku až asi 10% obyvatel. Jsou-li postižení opakovaně vystaveni
vysokým hladinám osvětlenosti (např. 2 h denně hladině 2.500 lx, popříp. pouze půl hodiny
denně, ale hladině 10.000 lx), dochází u většiny z nich k výraznému zlepšení jejich stavu.
Světelného záření se využívá i k léčení některých dalších onemocnění, např. těžkých forem
alergie. Známá je též léčba novorozenecké žloutenky ozařováním světlem halogenidových
výbojek.
Záření ve viditelné oblasti spektra je důležité nejen pro život lidí a zvířat, ale i pro rostliny.
Působením viditelného záření probíhá v zelených částech rostlin za přítomnosti chlorofylu, jako
katalyzátoru, fotosyntéza, tedy chemický proces, při němž vznikají z oxidu uhličitého a z vody
některé organické sloučeniny. Fotosyntéza zabezpečuje základní koloběh látek na Zemi. Bez ní
by na Zemi neexistoval život. Fotosyntetické aktivity viditelného záření umělých světelných
zdrojů se široce využívá v zemědělství, a to nejen při výzkumu pěstování různých rostlin a při
vývoji jejich nových, hospodářsky významných odrůd, ale i při produkčním pěstování plodin ve
sklenících v období nedostatku denního světla.
Viditelné záření významně ovlivňuje fotoperiodicky závislý vývoj rostlin. Změnou délky
světelného dne v průběhu roku je tak např. možné načasovat kvetení skleníkových rostlin
v potřebném termínu.
S viditelným zářením sousedí v oblasti kratších vlnových délek paprsky ultrafialové (UV) a
v oblasti delších vlnových délek záření infračervené (IR). Záření UV, viditelné a IR tvoří tzv.
optické záření.
10

1.2 Ultrafialové záření
Spektrální rozsah ultrafialového (UV) záření je přibližně od 400 nm až asi do l nm. Podle
mezinárodního doporučení CIE se ve zmíněném spektrálním rozsahu rozeznávají tři druhy UV
záření: UV - A 315 až 400 nm, UV - B 280 až 315 nm, UV - C 100 až 280 nm. Zdrojem UV
paprsků je jednak sluneční záření a jednak umělé zdroje, zejména rtuťové výbojky. UV paprsky
procházejí dobře vodou, křemenem, kazivcem, některými skly (např. fosfátovým, draselným,
uviolovým), plexisklem i vzduchem. Ovšem vysoká vrstva vzduchu v atmosféře UV záření
pohlcuje tak, že sluneční paprsky UV působí jen na vysokých horách za slunného dne. Kovy i jen
v tenkých vrstvách a obyčejné sklo, zvláště olovnaté, UV paprsky nepropustí. Proto vnější baňka
rtuťových vysokotlakých výbojek pro osvětlování je z olovnatého skla.
UV záření v oblasti 366 nm má výrazné účinky fotochemické, čehož se využívá při
chemických rozborech a k urychlení chemických reakcí v průmyslových procesech, např.
k fotoanalýze, ionizaci plynů, fotooxydaci, izomerizaci, polymerizaci, v polygrafii při různých
metodách kopírování.
UV záření vzbuzuje luminiscenci luminoforů. Na základě luminiscenčního účinku je
založena tzv. fluorescenční analýza, umožňující vizuální rozlišení různých materiálů, které se při
osvětlení zářením z viditelné oblasti spektra od sebe vzhledově neliší. Osvětlení UV zářením
dovoluje rozlišit více barevných odstínů. Pro fluorescenční analýzu se užívají hlavně dvě čáry
rtuťového výboje, a to 365 nm (tzv. Woodovo světlo) a 254 nm; v některých případech též celá
oblast záření UV - A. Zmíněná analýza je rozšířena nejen v mnoha vědních oborech, ale i v řadě
průmyslových odvětví a v zemědělství (např. k výběru obilí k setbě, při výběru vajec z líhně
apod.).
UV záření zejména vlnové délky 297 nm vyvolává v pokožce fotochemické reakce a rozšíření
cév, projevují se zánětlivým krátkodobým zčervenáním pokožky, tzv. erytémou, která není
provázena ochranným zhnědnutím (pigmentací) pokožky. Erytemální účinky jsou zvlášť
nebezpečné při působení UV záření na sliznice. Optimální pigmentační účinky co do intenzity a
trvanlivosti opálení má UV záření vlnové délky okolo 340 nm.
UV záření okolo 283 nm podporuje v podkožních buňkách tvorbu vitaminu D, urychlujícího
ukládání vápníku v kostech, sekundárně ovlivňuje i další biologické procesy.
Proto se UV záření využívá k léčení některých chorob( např. křivice, zánětu dutin, poruch
výměny látkové, tuberkulózy kůže apod. Jako zdroje UV záření se v těchto případech používají
vysokotlaké výbojky pro horská slunce, např. u nás vyráběného typu RVK 125 W, 250 W, 400
W, které vyzáří asi 26% přivedené energie v oblasti UV záření (a to zejména v okolí čar 365,
311 a 254 nm) a 14% v oblasti viditelného záření.
Záření v pásmu UV - C, zvláště poblíž vlnové délky λ = 184,9 nm, ionizuje vzduch. Až na
výjimečné případy však iozonizační účinky UV záření jsou s ohledem na toxické vlastnosti
ozonu nežádoucí.
Paprsky vlnové délky okolo 265 nm mají biologicky negativní (germicidní) účinky, působí
trvalé změny v mikroorganismech vedoucí k jejich zahubení či alespoň k jejich degeneraci.
Germicidních účinků se využívá jak k přímému ničení virů, bakterií, plísní, kvasinek apod., tak
ke sterilizaci vzduchu, kapalin i pevných látek. Vhodným zdrojem záření UV pro tyto účely jsou
nízkotlaké rtuťové (germicidní) výbojky (GV) vyráběné u nás o výkonu 15 a 30 W, které vyzáří
přibližně 40% přivedené energie v oblasti UV záření a z toho 90% v oblasti vlnové délky
λ = 253,7 nm, tedy v blízkosti maxima germicidních účinků. Ve zdravotnictví se těchto zdrojů
používá ke sterilizaci operačních sálů, pokojů, čekáren, sociálních zařízení, laboratoří, dětských a
novorozeneckých oddělení, skříní pro uskladnění sterilního materiálu apod. V prostorech s větší
koncentrací osob (např. v jeslích, školách, přednáškových sálech apod.) lze ozařováním UV
paprsky omezit šíření kapénkových infekcí. Ve farmaceutickém průmyslu se nejen sterilizuje
prostředí (např. skříně pro plnění injekčních ampulí), ale i některé kapaliny a obaly před
naplněním. V potravinářském průmyslu se kromě běžné sterilizace ovzduší a kapalin využívá UV
11

záření k ochraně před plísní v chladírnách, mlýnech, pekárnách (i k odstranění zatuchlosti
mouky), v konzervárnách při plnění obalů atd.
Rovněž v zemědělství se UV záření uplatňuje jako prostředek sterilizační, preventivní a léčebný
(např. v boji proti kožním plísním) při odchovu mláďat a drůbeže hlavně v prostorech bez
přímého slunečního světla. Ozařování ovlivňuje váhové přírůstky, snůšku a pevnost skořápky
vajec, kvalitu srsti i celkový zdravotní stav zvířat a působí zhoubně i na drobný hmyz.
V rostlinné výrobě jde pak nejen o ochranu např. obilí před plísněmi, ale ozařují se i osiva, čímž
se dociluje jakostnější a vyšší produkce.
1.3 Infračervené záření
Spektrální rozsah infračerveného (IR) záření je přibližně od 780 nm až asi do l mm. Podle
mezinárodního doporučení CIE se v tomto spektrálním rozsahu rozeznávají tři druhy IR záření:
IR - A 780 až 1400 nm, IR - B 1400 až 3000 nm, IR - C 3000 až 10 6 nm.
Infračervené záření se projevuje tepelnými účinky. Jejich zdrojem je nejen sluneční záření, každé
teplé těleso, elektrický oblouk, ale i infražárovky. IR paprsky prostupují snadno vzduchem,
mlhou, krystaly kamenné soli, kazivce a tenkými vrstvami kovů, méně pak křištálem a velmi
málo sklem (zejména obsahuje-li kysličníky železa), vodou a tepelnými izolanty. IR paprsky jsou
nosiči sálavého tepla a slouží k vytápění, ohřívání a sušení. V lékařství se uplatňuji při
diathermii, pro níž jsou vhodné paprsky z oblasti vlnových délek λ = 800 až 900 nm, které
nejlépe pronikají tělem. Dále se IR paprsky používají při infrafotografii, pozorování v noci
(převedením na viditelné světlo např. v infradalekohledu).
12

2. ZRAKOVÝ ORGÁN A VIDĚNÍ
Má-li světelná technika účinně přispívat k vytváření vhodného světelného mikroklimatu
zabezpečujícího v osvětlovaných prostorech zrakovou pohodu, je třeba, aby ti, kteří osvětlovací
soustavy navrhují a řídí jejich realizaci, provoz a údržbu, byli alespoň do určité míry seznámeni
se základy anatomie zraku, jeho fyziologie a procesu vidění, tedy mechanismu vytváření
zrakových počitků a vjemů vznikajících ve vědomí člověka na základě různých světelných
podnětů.
Zrakový systém člověka je při tom soustavou s velmi komplikovanou anatomickou
strukturou. Fyziologie zraku jako nauka o činnosti, funkcích a nejrůznějších projevech zrakového
systému, se v druhé polovině devadesátých let minulého století značně rozvíjela a bylo v ní
dosaženo celé řady nových a z hlediska světelné techniky významných poznatků o procesu
vidění a činnosti zraku. Především již nelze vidění chápat jako okem umožněné vnímání určité
části elektromagnetického záření a ani nelze považovat zrak za zařízení pro pouhý příjem světla.
Z rozboru výsledků mnoha prací [A.13] vyplynulo, že vidění je proces probíhající ve zrakovém
systému a zahrnující jak příjem informace přinášené do oka světelným podnětem, tak její
zpracování, transformaci optických podnětů v nervové vzruchy, které se zrakovým nervem vedou
k mozkovým centrům vidění, kde vzniká zrakový počitek. Syntézou počitků se pak ve vědomí
člověka vytváří vjem umožňující poznání, identifikaci pozorovaného předmětu a jeho určité
zatřídění ve vědomí, a to buď k bezprostřednímu využití při určité činnosti nebo k uchování
v paměti k pozdější aplikaci.
Zrak tedy představuje pro člověka vlastně zařízení pro příjem a zpracování informace o vnějším
prostředí. Nositelem této informace je světlo, světelný podnět. Světlo a osvětlení se takto jeví
jako prostředky umožňující přijetí zmíněné informace a mohou pochopitelně příjem informace
buď usnadnit nebo ztížit. K lepšímu pochopení podstaty zrakového vnímání je třeba se seznámit
se základní anatomickou stavbou zrakového systému.
2.1 Zrakový systém
Zrakový systém tvoří soubor orgánů, které zajišťují příjem, přenos a zpracování informace
přinášené světelným podnětem v komplex nervových podráždění, jejichž výsledkem je zrakový
vjem. Zrakový systém člověka se skládá (viz obr.2-1) zhruba ze tří částí: periferní (oči člověka),
spojovací (zrakové nervy) a centrální (podkorové a korové části mozku).
Obr. 2-1
Zjednodušené schéma zrakového systému
SPO, SLO - sítnice pravého a levého oka
PZN, LZN - pravý a levý zrakový nerv
CH - místo částečného překřížení
nervových vláken (chiasma)
PZT, LZT - pravý a levý zrakový
nervový provazec (tractus opticus)
LG - laterální genikulát (primární
mozkové centrum)
HH - horní hrbolky (colliculi superiores)
ZK - zrakové korové ústředí
13

Oko je smyslový orgán, který zprostředkovává příjem informace o vnějším prostředí
přenášené světlem a v němž se tato informace upravuje v nervová podráždění a do značné míry i
zpracovává. Obě oči člověka jsou symetricky uloženy v lebce v tzv. očnicích.
Tvar oka je přibližné kulový, uzpůsobený pro snadné a rychlé otáčení v očnici. Oční bulva
dospělého člověka má průměr asi 24 mm. Stěnu oka v jeho zadní části (obr.2-2) tvoří tři vrstvy, a
to bělima (sklera), cévnatka (chorioidea) a sítnice (retina). Bělima je neprůhledná, opálově bílá
tkáň. Cévnatku tvoří spleť krevních cév a vlásečnic. Od sítnice je cévnatka oddělena tenkou
elastickou blánou, přes níž cévnatka sítnici vyživuje.
Obr. 2-2 Schematický vodorovný řez pravou oční bulvou dospělého člověka
V přední části oka přechází bělima v průhledný pevný obal zvaný rohovka (kornea), kdežto
cévnatka přechází jednak v tzv. řasnaté tělísko (corpus ciliare), na němž je zavěšena oční čočka
(lens) a jednak v duhovku (iris). Mezi rohovkou a duhovkou je prostor (přední komora) vyplněný
vnitrooční tekutinou. Duhovka tvoří jakousi "mechanickou" optickou clonu oka. Uprostřed
duhovky je přibližně kruhový otvor - zornice (pupila), kudy vstupuje do oka světlo. Průměr
zorničky se mění v závislosti na smrštění či uvolnění hladkých svalů duhovky, a tím se upravuje
hodnota světelného toku vstupujícího do oka. Za zornici se nachází čočka, což je průzračné
dvojvypuklé tělísko polotuhé pružné konzistence, obalené do pružného pouzdra. Po celý život
člověka se při povrchu čočky vyvíjejí nová její vlákna a tak dochází k postupnému zahušťování
střední části čočky a k jejímu neustálému růstu. Mezi 10. a 20. rokem života váží čočka asi 150
mg, mezi 30. a 40. rokem asi 180 mg a po 70. roce dokonce až 240 mg.
Vnitřní prostor (zadní komoru) oka vyplňuje bezbuněčná, čirá, průhledná, bezbarvá, rosolovitá
a pružná hmota - sklivec. V zadní části oka asi 18° od zadního pólu směrem k nosu vystupuje
z oka zrakový nerv, spojující sítnici oka s vyššími zrakovými nervovými centry v mozku.
V místě, kde vstupuje zrakový nerv do sítnice, nejsou žádné nervové buňky, tedy ani
fotoreceptory a toto místo se proto nazývá slepá skvrna. Uprostřed sítnice je jasně hnědá, cév
prostá oblast, tzv. žlutá skvrna, jejíž střední prohloubenou část o průměru asi 1,5 mm tvoří
centrální jamka (fovea).
Neuvažuje-li se cévní zásobení oka a obaly oka, lze zjednodušeně říci, že oko má dva
systémy, a to systém optický a nervový. Optická část, která umožňuje, že se v sítnici vytváří
převrácený, zmenšený a neskutečný obraz vnějšího světa, zahrnuje rohovku, přední komoru,
duhovku se zorničkou, čočku a sklivec. Geometrická osa oka prochází jednak předním a zadním
pólem oční bulvy a také geometrickým středem oční čočky. Středem centrální jamky sítnice a
zmíněným geometrickým středem oční čočky je určena zraková osa oka. Optickou osou oka
bývá pak nazývána myšlená přímka, kolmá na přední a zadní povrch oční čočky.
14

K nervovému systému oka náleží kromě nervového zásobení zejména sítnice, což je
průsvitná, poměrně tenká (asi 0,2 mm) blána s velmi složitou, ale mimořádně pravidelnou
buněčnou skladbou. V sítnici probíhá první zpracování zrakové informace, tj. její příjem,
zakódování do podoby schopné přenosu do vyšších úrovní zrakového systému, ale též již i určitý
výběr užitečné informace.
Na zrakové nervové dráze se rozlišují čtyři úrovně specializovaných nervových buněk (neuronů),
schopných přijímat a odvádět určitá podráždění, či signály :
I. neuron zrakové dráhy tvoří v sítnici buňky citlivé na světlo (fotoreceptory),
tj. čípky, tyčinky a nově objevený třetí typ fotoreceptorů – čidla cirkadiánního systému,
II. zrakovým neuronem jsou bipolární buňky,
III. neuronem jsou rovněž v sítnici umístěné tzv. gangliové buňky, jejichž nervová vlákna
(neurity) tvoří zrakový nerv,
IV. neuron zrakové dráhy představují těla nervových buněk vysílající své neurity
z podkorových jader mozku do mozkové kůry.
V jedenácti vrstvách složité struktury sítnice jsou rozmístěny kromě již zmíněných
fotoreceptorů a bipolárních a gangliových buněk i další důležité nervové buňky (nazývané např.
horizontální, amakrynní, Mülllerovy). Uvedené buňky, s využitím svých komplikovaných
vzájemných kontaktů a propojení zpracovávají, vybírají a dále přes vlákna zrakového nervu
předávají informaci, kterou v podobě časových a prostorových jasových i barevných rozdílů a
změn zachytily fotoreceptory.
V sítnici je asi 6,5 milionu čípků soustředěných více ke středu sítnice a asi 125 milionů
tyčinek hustěji umístěných při kraji sítnice. Centrální jamka, která je místem přímého vidění
s největší rozlišovací schopností (oko zde dokáže rozlišit detaily řádu tisíciny mm) obsahuje
z fotoreceptorů pouze čípky (asi 800.000). Průměr čípků je asi 0,005 až 0,006 mm a tyčinek cca
0,002 mm.
Pravý a levý zrakový nerv probíhají (viz obr. 2.1) po výstupu z očnic na spodině mozku do
místa zkřížení (chiasmatu), kde dochází k částečnému překřížení nervových vláken. Vlákna
z mediální (vnitřní) poloviny sítnice oka zde projdou do zrakového provazce (traktu) opačné
strany. Vlákna zrakového nervu, vycházející z vnější (laterální) poloviny sítnice, procházejí však
chiasmatem nezkřížena a ohýbají se zpět na původní stranu. Proto pravý zrakový trakt (tractus
opticus) vede signály z pravých polovin obou sítnic a levý trakt z levých polovin.
Tato vlákna jsou neurity (vláknitými výběžky) gangliových buněk sítnice a končí
v podkorových jádrech mozku, a to asi z 80% v primárním mozkovém centru v tzv. laterálním
genikulátu a zbytek jednak v tzv. pretektálním jádře, spojeném krátkými vlákny se systémem
regulace zorničky (pupilární reflex na světlo), dále v tzv. horních hrbolcích (colliculi superiores)
čtverohrbolí, kde dochází k propojení s jádry systému regulace pohybů očí a hlavy a konečně
v sekundárních zrakových centrech v krytu středního mozku. Z laterálního genikulátu vysílají
těla nervových buněk IV. neuronu zrakové dráhy svá vlákna do kůry spánkového, temenního a
zejména záhlavního laloku, tzv. koncového mozku, a tvoří tam hlavní část bílé hmoty mozkové.
Ve vlastní šedé kůře mozkové vytvářejí skupiny vláken IV. zrakového neuronu bílé pásy a
proto se tato oblast zrakové mozkové kůry nazývá pruhovaná oblast. Hlavní část této oblasti leží
na vnitřní straně záhlavního laloku. Hlubokou, tzv. ostruhovitou, brázdou je rozdělena na dolní a
horní partii, které topologicky reprezentují horní a dolní kvadrant levé (v levé mozkové
hemisféře) a pravé (v pravé hemisféře mozku) poloviny periferní části sítnice obou očí. Foveální
část sítnice se naproti tomu promítá do kůry zadních pólů záhlavního laloku, kde je velmi bohatě
zastoupena, což dokládá velký funkční význam centrální jamky sítnice.
Spojení mezi nervovými buňkami zrakového systému jsou na různých úrovních velmi složitá,
různorodá a vykazují i četné zpětné vazby, a to i mezi centrální částí a nervovými buňkami
sítnice. Do oblasti zrakové mozkové kůry přicházejí také nervová vlákna i z podkorových center
jiných senzorů a jiných mimozrakových oblastí kůry. Existují rovněž komplikovaná spojení mezi
oběma hemisférami mozku. Takováto vzájemná složitá propojení a vazby v centrální nervové
15

soustavě jen potvrzují skutečnost, že osvětlení ovlivňuje nejen samotné zrakové vnímání, ale také
celou řadu dalších fyziologických a biologických funkcí a projevů organismu člověka a jeho
celkový psychický stav, což ve svých důsledcích podmiňuje úroveň a kvalitu pracovního výkonu
člověka.
Podrobné výzkumy procesu zpracování a přenosu zrakové informace spojené s detailní
analýzou informací přenášených jednotlivými nervovými vlákny ve formě frekvenčně
modulovaných impulsů prokázaly, že základní funkční jednotkou sítnice není jeden fotoreceptor,
ale tzv. vjemové pole, což je část plochy sítnice přibližně kruhového tvaru, z níž lze podráždit
jedno vlákno zrakového nervu, tj. jednu gangliovou buňku sítnice. Velikost vjemových polí se
mění v závislosti jak na jasu světelného podnětu, tak i na stavu adaptace sítnice. Vjemová pole
jsou jednotky funkční a mohou se částečně i překrývat. V sítnici člověka existuje mnoho typů
vjemových polí. U některých reaguje více střed pole na začátek podnětu a okraje na konec
podnětu. U jiných polí je reakce opačná. Další pole vykazují oba typy reakcí.
Gangliové buňky reagují buď po celou dobu trvání podnětu a zprostředkovávají pak
informaci o kontrastech jasů či barev a o drobných detailech (což je důležité z hlediska
rozlišovací schopnosti), nebo jde o přechodné, krátké reakce na změny osvětlení, tedy o
zprostředkování informace o časových změnách světelného podnětu (což je důležité z hlediska
procesu adaptace).
Vjemová pole se liší i podle umístění v sítnici. V okrajové části sítnice je s jednou gangliovou
buňkou spojeno až několik tisíc receptorů. V oblasti centrální jamky, kde jsou čípky hustě
nahromaděny, bývá jeden receptor (čípek) spojen s jednou gangliovou buňkou, což jistě
podmiňuje rozlišovací schopnost zraku, která je v této části největší. Ale i v této oblasti vedou
nervová vlákna informaci do značné míry zpracovanou, zahrnující údaje o jasových rozdílech,
barvách předmětů, jejich pohybech atd..
V sítnici člověka existuje mnoho různých funkčních druhů a typů vjemových polí, jejichž
reakce je ovlivňována nejen úrovní osvětlenosti, ale i trváním podnětu, jeho spektrálním
složením i prostorovým a časovým rozložením. Mnohonásobné spoje mezi nejrůznějšími
nervovými buňkami zahrnují i mnohé zpětné vazby, které rovněž významně ovlivňují výsledné
vyhodnocení přijaté informace.
2.2 Akomodace oka
Oko nedovede současně stejně ostře zobrazit na sítnici předměty nacházející se v různých
vzdálenostech. Normální oko hledící do dálky zobrazuje na sítnici ostře předměty umístěné
teoreticky nekonečně daleko od oka, prakticky ve vzdálenosti větší než asi 6 m. Paprsky
přenášející informaci o takto vzdálených předmětech dopadají do oka rovnoběžně. Paprsky, které
přenášejí informaci o předmětech umístěných blíže k oku vstupují do oka tak, že by ostré
zobrazení předmětu zajistily až za sítnicí. Aby se i blízké předměty mohly na sítnici zobrazit
ostře, musí se optický systém oka přizpůsobit – akomodovat.
Akomodace je schopnost oka přizpůsobit lomivost optických prostředí oka vidění do blízka
změnou zakřivení hlavně přední, ale i zadní stěny čočky, vyvolanou různým stahem ciliárního
svalu (řasnatého tělíska). Nejbližší bod, který může plně akomodované oko vidět ostře, se nazývá
blízký bod. Naproti tomu názvem vzdálený bod se označuje nejdále umístěný bod, který dokáže
oko přizpůsobené pro vidění do dálky vidět ještě ostře. S přibývajícím věkem se blízký bod oka
vzdaluje. V 15 letech je tento bod vzdálen asi 9 až 10 cm, ve 30 letech asi 13 cm a v 50 letech už
kolem 50 cm. Tím je dán rozsah akomodace, který se měří v dioptriích (D) a určuje se z rozdílu
převrácených hodnot vzdáleností blízkého a vzdáleného bodu, tj. z výrazu
1 1
akomodační rozsah = − (D; m, m) (2-1)
r r
kde r 1 (r 2 ) je vzdálenost (m) blízkého (vzdáleného) bodu.
1
2
16

U patnáctiletého člověka je tedy akomodační rozsah asi 10 D, zatím co u padesátiletého jen
2 D. Krátkozraká starší osoba může však mít akomodační rozsah také 10 D, ale v rozmezí mezi
10 a 5 cm před okem.
2.3 Adaptační mechanismy
Přizpůsobení oka různým hladinám osvětlenosti se nazývá adaptace. Oko je schopné
přizpůsobit se osvětlenostem svislé roviny proložené zornicí v rozmezí asi od 0,25 lx až do
10 5 lx (avšak je schopné vnímat ještě asi při 2.10 -9 lx). Takto velkým změnám osvětlenosti se oko
přizpůsobuje jednak změnou citlivosti zornice (fotopupilátní reflex), jednak změnou citlivosti
fotoreceptorů sítnice a též změnou velikosti vjemových polí sítnice.
Průměr zornice se maximálně mění asi od 1,8 do 7,5 mm a plocha zornice se může měnit
přibližně v poměru 1:16 až 1:20. Změna průměru zornice trvá asi 360 až 380 ms, ale při náhlých
změnách podnětu i jen 100 ms. Zvýšení hladiny osvětlenosti vede k zúžení zornice a naopak.
Ženy, mladší osoby a lidé se světlou pletí mají zornice relativně širší. S přibývajícím věkem se
průměrná velikost zornic zmenšuje.
Hlavním adaptačním mechanismem je však fotochemický děj (rozklad zrakových pigmentů
ve vnějších segmentech fotoreceptorů působením světla, resp. syntéza pigmentů vlivem tmy).
V sítnici jsou čtyři druhy pigmentů. Tři z nich (chlorolab, erytrolab a cyanolab) jsou vázány na
čípky. Proto existují tři druhy čípků, z nichž každý obsahuje jiný pigment. Čtvrtý pigment,
zrakový purpur (rodopsín), složený z opsínu (bezbarvá bílkovina) a retinalu (nositel barvy), je
vázán na tyčinky.
Rychlost rozpadu pigmentu závisí jak na parametrech předcházejícího osvětlení, jimž se oko
přizpůsobilo, tak na jasu a vlnové délce nového světelného podnětu. Např. rodopsín rychle
bledne účinkem žlutozeleného, modrého, zeleného a žlutého světla a naopak nejpomaleji bledne
vlivem světla červeného. Proto má-li se dosáhnout rychlejší adaptace na šero při zachování
zrakové orientace (kino, divadlo, rtg), používají se červené brýle nebo se místnost osvětlí
červeným světlem. Regenerace fotopigmentů čípků ve tmě je podstatně rychlejší (asi 1,5 minuty)
než u rodopsínu (5 minut).
Při adaptaci oka z nižšího jasu na vyšší (tzv. adaptace na světlo), např. při přechodu ze tmy na
světlo, se vlivem rozkladu fotopigmentů zmenšuje citlivost fotoreceptorů. Děj je dokončen asi do
jedné minuty a pak doznívá asi 10 minut. Adaptace z vyšší hodnoty jasu na nižší (tzv. adaptace
na tmu), např. při přechodu ze světla do tmy, vyžaduje naopak vytvoření zásob fotopigmentů, a
proto pochod trvá od několika minut při vysokých hladinách osvětlenosti až i hodinu při nízkých
hladinách osvětlenosti.
Mnohem dokonalejším adaptačním mechanismem je zmenšování průměru vjemových polí
sítnice při vysokých hladinách osvětlenosti a naopak jejich zvětšování při nízkých hladinách
osvětlenosti. Při dostatečně vysoké hladině osvětlení, tj. např. při denním světle, se z citlivých
buněk sítnice uplatňují čípky. Podle trojkomponentní teorie [A.13] existují tři druhy čípků, které
se vzájemně liší svou spektrální citlivostí k záření různých vlnových délek (jeden druh je citlivý
na záření v modré oblasti spektra, druhý na žlutozelené světlo a třetí na dlouhovlnné červené
světlo), a tím je umožněno barevné vidění. Takové vidění se uskutečňuje při jasech vyšších než
10 cd.m -2 a nazývá se viděním fotopickým.
Druhá skupina na světlo citlivých buněk sítnice, tj. tyčinky, jsou asi tisíckrát citlivější než
čípky a uplatňuji se při hladinách osvětlenosti nižších než 0,001 cd.m -2 . Toto vidění se nazývá
skotopickým. Tyčinky nejsou citlivé na všechny barvy stejně. Nejcitlivější jsou na modrofialovou
barvu, podstatně méně na barvu červenožlutou. Proto se na velkou vzdálenost rozeznává modré
světlo mnohem lépe než světlo červené (Purkyňův jev). V rozmezí od 0.001 cd.m -2 do 10 cd.m -2
se při vidění uplatňují oba druhy citlivých buněk a takové vidění se nazývá mezopickým viděním.
Přechod mezi fotopickým a skotopickým viděním je dalším adaptačním mechanismem.
17

K adaptačním mechanismům patři i důležitá adaptace na barvy, která zajišťuje určitou stálost
vnímání barevných tónů i při poměrně velkých změnách spektrálního složení přírodního a
určitého umělého světla.
Zrak člověka nepracuje staticky. Naše oči se neustále pohybují a obraz na sítnici se mění, a to
s frekvencí asi 5 obrázků za sekundu. Dojem o statičnosti pozorovaného prostředí vzniká díky
kompenzačním mechanismům, které ruší informace o změně způsobené pohybem očí, hlavy či
těla. Jako časové změny pak člověk vnímá jen skutečné probíhající proměny v jeho okolí.
Zrakový vjem nevzniká ani nezaniká současně s popudem, ale s určitým časovým
zpožděním. Rychlost vnímání závisí na jasu předmětů v zorném poli a zvyšuje se s růstem jasu
asi do 300 cd.m -2 . Při jasu 0,15 cd.m -2 je potřebný čas ke vzniku vjemu asi l s, zatímco při jasu
l cd.m -2 asi 0,5 s. Tato okolnost je důležitá zvláště pro osvětlení dopravních cest. Rychlost
vnímání roste také se zvětšováním kontrastu jasů detailu a pozadí. Trvání zrakového vjemu
podstatně ovlivňuje intenzita podráždění a doba trvání světelného popudu.
Např. blesk, který trvá pouze několik µs, vyvolá vjem, trvající asi 0,3 s. Zrakový vjem
vykazuje tedy určitou setrvačnost. Mění-li se intenzita (světelný tok, resp. jas) světelného
podnětu periodicky s větší frekvencí než je frekvence splývání, je zrakový vjem stejný jako při
světelném podnětu s intenzitou rovnou aritmetickému průměru intenzit periodického podnětu
(Talbotův zákon). Frekvenci splývání f s lze v závislosti na adaptačním jasu L a určit ze vztahu
f s = a . log L a + b (Hz; Hz, cd.m -2 , Hz) (2-2)
kde a, b jsou konstanty, jejichž hodnoty jsou rozdílné pro fotopické a skotopické
vidění. Např. pro světelný podnět, při němž se pravidelně střídá světlo a tma,
jsou pro L a = 2 až 300 cd.m -2 konstanty a = 12 Hz , b = 33 Hz .
V centrech nervové soustavy vyvolávají vytříděné, upravené a zpracované informace o
světelných popudech dvě kvalitativně odlišné reakce. Prvá probíhá nezávisle na vědomí člověka
jako reflexní reakce celého organismu na určité dávky radiace (vliv na metabolismus, krevní
skladbu apod.) a současně jako adaptační a akomodační, popřípadě motorické přizpůsobení
zrakového orgánu na světelné vlivy.
Druhý komplex reakcí vyplývá ze zrakového vjemu, uvědomění si situace, a to za spoluúčasti
jiných smyslových orgánů v souvislosti s poznatky z předcházejících dráždění i vzhledem ke
zkušenostem zahrnutým v záznamech paměti. Uvědomění si určité vizuální informace o prostředí
vyvolává také nervové impulsy v asociačních psychických zónách, které souvisí s myšlením,
cítěním, pozorností, představivostí, vzrušením apod. Všechny tyto vlivy určují potom konečný
postoj a reakci člověka na vizuální vjem. Funkce paměťových a pozornostních mechanismů je
proto nezanedbatelnou součástí a podmínkou činnosti zraku a tyto mechanismy patří
k významným fyziologickým adaptačním mechanismům. Přitom bylo prokázáno, že mechanismy
pozornosti jsou rozmístěny na všech úrovních zrakového systému, včetně sítnice.
2.4 Zorné pole
Část prostoru, kterou může pozorovatel postřehnout upřeným pohledem bez pohybu oka a
hlavy se nazývá zorné pole. Přesně člověk vidí v úhlovém rozsahu asi 8° ve vodorovné rovině a
asi 6 o ve svislé rovině. Největší ostrost vidění je v rozsahu asi 1,5°. Pro přesné vidění se
pozorovatel vždy snaží optickou osu oka natočit tak, aby obraz předmětu, který chce ostře vidět,
padl na žlutou skvrnu. Nastavení optických os obou očí do jednoho bodu zajišťuje přesná souhra
očních svalů. Jen tehdy totiž splývají obrazy na obou sítnicích v jeden vnímaný obraz. Není-li
tomu tak, nastává zhoršené vidění, dostavuje se nevolnost, bolesti hlavy, popřípadě závratě.
18

Velikost monokulárního zorného pole pravého a levého oka i jejich společné části, tzv.
binokulárního zorného pole (např. viz obr. 2-3), závisí jak na jasu svazku paprsků dopadajících
do oka (se zmenšujícím se jasem se zorné pole zmenšuje), tak i na chromatičnosti tohoto světla
(největší je pro světlo žluté a modré, menší pro světlo červené a nejmenší pro světlo zelené).
U různých osob se velikost zorného pole liší poměrně málo.
Obr. 2-3
Binokulární a
monokulární zorná pole
pro bílé světlo.
Poloha očí je označena
kroužky.
Změnu velikosti zorného pole v závislosti na chromatičnosti světla umožňuje posoudit obr.2-4.
Obr. 2-4
Monokulární zorné pole pravého oka při
různobarevných světelných podnětech.
Vyšrafovaný kroužek vyznačuje oblast, do níž
se promítá slepá skvrna.
____ zorné pole pro žluté a modré světlo
------ zorné pole pro červené světlo
........ zorné pole pro zelené světlo
Pro posouzení zrakové obtížnosti prováděné práce je vždy důležitý určitý jednorozměrný či
vícerozměrný geometrický útvar (tzv. kritický detail), který si oko reflexním pohybem umísťuje
do centra zorného pole. Kritický detail se pak na sítnici zobrazuje do středu žluté skvrny. Pro
přímé rozlišení kritického detailu je rozhodující jeho bezprostřední okolí, což je část zorného
pole omezená vrcholovým úhlem asi 20°.
Kritický detail s bezprostředním okolím tvoři pozorovaný předmět.
Část zorného pole v okolí pozorovaného předmětu mezi vrcholovými úhly asi od 20° do 60° se
nazývá pozadí.
Zbývající část zorného pole od vrcholového úhlu 60° k okrajům zorného pole tvoří tzv. vzdálené
okolí, které se na rozlišení kritického detailu podílí již jen nepřímo.
19

Část prostoru, kterou pozorovatel může postřehnout při pohybu oka, aniž by pohyboval tělem
a hlavou, se nazývá pohledové pole.
Připojí-li pozorovatel k pohybům oka ještě pohyby hlavou, obsáhne tzv. obhledové pole.
V obhledovém poli leží zmíněné vzdálené okolí pozorovaného předmětu a proto je v něm přesná
orientace možná jen při pohybu očí i hlavy pozorovatele.
2.5 Rozlišovací schopnost
Zrakové rozlišení předmětů, či detailů je založeno na schopnosti zrakového orgánu rozeznat,
že z určitých částí zorného pole vycházejí rozdílné světelné podněty, tj. na schopnosti zhodnotit
jasnost rozlišovaných detailů.
Jasnost je vlastnost zrakového počitku, tedy pojem psychosensorický. Zhruba lze říci, že
fyzikálním protějškem pojmu jasnost je fotometrická veličina jas .
Aby mohl pozorovatel rozlišit předměty pozorované v zorném poli, je třeba, aby předměty
měly dostatečné rozdílné jasy, popřípadě barvy (kontrast jasů či barev) a v případě
trojrozměrných předmětů, aby bylo vhodně vytvořenými stíny zajištěno vyniknutí prostorové
struktury a uspořádání předmětů.
Za předpokladu rovnoměrného jasu L a rozlišovaného detailu a jasu L b jeho okolí, resp. pozadí lze
stupeň rozeznatelnosti detailu charakterizovat kontrastem jasu
L a − L b ∆ L (-; cd.m -2 , cd.m -2 ) (2-3)
C =
=
L b L b
neboť pravděpodobnost zpozorování detailu, resp. rozlišení jeho tvaru narůstá právě se
zvětšováním této veličiny. Nejmenší rozlišitelný rozdíl jasů | L a − L b | min = ∆L min se nazývá
prahem rozlišitelnosti jasu a jemu odpovídající kontrast C min = ∆L min / L b je pak prahovým
kontrastem.
Převrácená hodnota prahového kontrastu se označuje pojmem kontrastní citlivost. Její
velikost závisí nejen na jasu L b bezprostředního okolí rozlišovaného detailu, tj. na adaptačním
jasu, ale také na velikosti kritického detailu udávané např. v úhlových minutách [6]. Pro určitou
velikost detailu s rostoucím adaptačním jasem kontrastní citlivost vzrůstá. Optimálních hodnot se
dosahuje přibližně v oblasti jasů 100 až 5000 cd.m -2 . Při vyšších jasech však kontrastní citlivost
vlivem oslnění klesá.
Pro rozeznávání dvou ploch s rozdílným jasem je důležitá hladina adaptačního jasu. Při
nízkém adaptačním jasu, např. 0,0015 cd.m -2 , je člověk schopen rozlišit plošky s poměrem jasů
1:3. Při vysokých adaptačních jasech, např. 10 4 cd.m -2 , je možné rozeznat plochy s poměrem
jasů pouze 1:1,01. Snadnější je tedy rozlišovat malé kontrasty jasu při vysokém průměrném jasu
zorného pole. Při práci, která vyžaduje rozlišovat malé kontrasty, se požaduje rovnoměrný jas
zorného pole, který by se příliš nelišil od obou srovnávaných jasů. Ale např. pro vlastní zrakový
výkon (čtení, psaní) je potřebné dosáhnout kontrastu co největšího, aby bylo možné rozeznat
například písmo tužky či pera na papíře. Pro delší práci však není vhodné vytvářet prostředí zcela
jasově monotónní, neboť takové prostředí vede po určité době k únavě zraku a působí útlumově.
Občasné určité střídání adaptačního jasu má z tohoto hlediska stimulační účinek.
V praxi (např. v dopravě) je důležitá i rychlost rozlišování. Mnohé pokusy ukázaly [6, 7], že
s růstem hladiny osvětlenosti rychlost rozlišení určitého detailu nejprve výrazně stoupá, postupně
se její nárůst zmenšuje, až se posléze téměř neprojevuje. Při velmi vysokých hladinách
osvětlenosti se totiž zrak unaví a rychlost rozlišování začne klesat.
Důležitým kriteriem pro posouzení rozlišovací schopnosti je zraková ostrost. Touto veličinou
se oceňuje schopnost oka rozeznat vůči danému pozadí dva detaily (např. body, čáry, malé
plošky), které jsou velmi blízko sebe. Číselně je zraková ostrost rovna převráceně hodnotě
nejmenšího úhlu (měřeného v minutách), pod kterým je oko schopno rozlišovat dva zmíněně
detaily jako oddělené, tj. (1 / α min ).
20

Za oko s normální ostrostí se považuje takové, které rozeznává dva body, jejichž vzdálenost je
vidět pod úhlem 1', tj. oko se zrakovou ostrostí (1 / α min ) = 1. Čím menší je tedy vzdálenost
pozorovaných detailů, které oko ještě rozezná, tím větší je zraková ostrost.
Zraková ostrost závisí na podmínkách osvětlení a zejména na adaptačním jasu, tj. na jasu
pozadí. S rostoucím jasem pozadí zraková ostrost stoupá zpočátku rychle a pak od určitých
hodnot jasu (obvykle asi od 100 cd.m -2 , v některých situacích již od 25 cd.m -2 ) roste jen málo.
Na základě výsledků výzkumů o vjemových polích se již dnes odmítá teorie, podle níž
zraková ostrost závisela pouze na vzdálenosti mezi dvěma fotoreceptory, mezi nimiž byl alespoň
jeden receptor neozářený. Ukázalo se totiž, že náš zrak provádí rozbor obrazu promítnutého na
sítnici způsobem, který je analogický Fourierově analýze a že kanály zrakového přenosu vedou
informaci o jednotlivých sinusových složkách. Rozlišovací schopnost je pak obecně určena
sinusovou složkou obrazu, na jejíž frekvenci je zrak nejcitlivější. U normálně vidícího člověka je
rozlišovací schopnost nejlepší při frekvenci asi 6 až 9 period na 1° zorného úhlu. Náš zrak není
schopen rozlišit ani čáry velmi vysoké frekvence, ani čáry velmi nízké frekvence.
Při nízkých hladinách osvětlenosti je rozlišovací schopnost zraku malá, neboť pro zvýšení
pravděpodobnosti zachycení malého počtu kvant se spojuje velký počet receptorů ve vjemové
pole o velkém průměru, čímž se zmenší pravděpodobnost zjištění rozdílu několika málo kvant,
čímž klesá kontrastní citlivost. Při podrobnějším studiu rozložení zrakové ostrosti na sítnici se
ukázalo [7], že zraková ostrost prudce klesá od centrální jamky k okrajům sítnice (viz obr. 2-5).
Obr. 2-5
Rozdělení zrakové ostrosti na sítnici
pro fotopické vidění – plnou čarou
pro skotopické vidění – tečkovaně
(Mezi 10° a 20° nazálního směru je
vyznačena oblast slepé skvrny.)
Prakticky se zraková ostrost zjišťuje s využitím vhodných zkušebních obrazců, na kterých
musí oko z určité vzdálenosti rozeznat jisté detaily. Jde např. o Landoltovy kroužky, což jsou
vytištěné kroužky s průměrem 5 mm, na nichž jsou nepravidelně (např. v osmi různých
polohách) rozloženy mezery. Zmíněné kroužky se pozorují ze vzdálenosti 34,5 cm. Pro různou
velikost přerušení zmíněných kroužků je nutno volit odpovídající hladinu osvětlenosti.
Tím, že člověk pozoruje předměty pravým a levým okem, každým z jiného úhlu, má možnost
prostorového (hloubkového) vidění. Schopnost prostorového vidění je pochopitelně u jednotlivců
velmi odlišná. Někteří rozlišují předměty i ve vzdálenosti 1000 m, jiní mají menší schopnost
prostorového vidění (jen do 300 až 500 m). Většinou se uvádí, že předměty vzdálenější než
1300 m nemůže pozorovatel rozlišit. Ve vzdálenosti 1000 m lze rozlišit předměty vzdálené
navzájem 275 m, zatím co ve vzdálenosti 100 m se již rozliší předměty vzdálené od sebe jen
3,7 m. Ve vzdálenosti 10 m lze vzájemnou vzdálenost rozlišovaných předmětů zmenšit i na
40 mm a při vzdálenosti l m dokonce na 0,4 mm. Stereoskopický mechanismus binokulárního
viděni značně přispívá k rozlišování a k identifikaci trojrozměrných povrchů a struktur, což
souvisí se souborem informací zprostředkovávaných zejména kvalitativními parametry osvětlení.
21

2.6 Spektrální citlivost zraku
Zrakový orgán není stejně citlivý na záření různých vlnových délek. Průběh této závislosti i
hranice viditelnosti jsou u různých osob odlišné. Největší citlivost oka při dobrém osvětlení je
určena citlivostí čípků a nejčastěji se při fotopickém vidění pohybuje okolo
555 nm (viz odst.3.1). Citlivost se obvykle udává v poměrných hodnotách vztažených
k maximální absolutní hodnotě citlivosti.
Spektrální citlivost složitého přijímacího systému zrakového analyzátoru je závislá na
adaptačním jasu [1, 2, 4] . Tato závislost se výrazněji projevuje v podmínkách mezopického
vidění, jak je zřejmé z obr. 2-6 .
Obr. 2-6 Křivky poměrné spektrální citlivosti zraku k záření různých
vlnových délek pro různé adaptační jasy L a
Označení křivek :
1 – L a = 10 -5 cd.m -2 [křivka V′(λ) podle CIE pro skotopické vidění]
2 – L a = 10 -4 cd.m -2
3 – L a = 10 -3 cd.m -2
4 – L a = 10 -2 cd.m -2
5 – L a = 0,1 cd.m -2
6 – L a = 1 cd.m -2
7 – L a = 10 cd.m -2
8 – L a = 100 cd.m -2 [křivka V(λ)podle CIE pro fotopické vidění]
Aby se zajistila jednotnost světelně technických výpočtů s ohledem na různou spektrální
citlivost jednotlivých pozorovatelů, přijala Mezinárodní komise pro osvětlování (CIE) dohodu o
hodnotách spektrální citlivosti tzv. normálního fotometrického pozorovatele. Průběh poměrné
spektrální citlivosti oka normálního fotometrického pozorovatele znázorňují na obr. 2.6
křivka 8 ≡ V(λ) pro fotopické vidění [ČSN IEC 50(845)] a křivka 1 ≡ V′(λ) pro skotopické
vidění. Maximum křivky V′(λ) je posunuto ke kratším vlnovým délkám (asi 507 nm), neboť při
nízkých hladinách jasů se uplatňují převážně tyčinky. Z průběhů čar na obr. 2.6 vyplývá, že při
přechodu od fotopického ke skotopickému vidění se snižuje jasnost červených ploch a naopak
roste jasnost ploch modrých (Purkyňův jev).
Pozn.
Křivka spektrální citlivosti třetího typu receptorů, čidel cirkadiánního systému, vykazuje maximum
v oblasti vlnových délek 460 až 465 nm a jak je zřejmé z průběhů na obr. 1-3 (kapitola 1.
Elektromagnetické záření) je jejich citlivost v porovnání s čarami spektrální citlivosti čípků [křivka V(λ)]
a tyčinek [křivka V′(λ)] více soustředěna do oblasti kratších vlnových délek.
22

2.7 Zraková pohoda
Protože práce zraku velmi úzce souvisí s centrální nervovou soustavou, mají na zrakové
vnímání podstatný vliv i různé rušivé či uklidňující momenty a vlivy obklopujícího prostředí,
např. vzrušení, hněv, nepořádek, chlad, zvýšená teplota, hluk, přílišné pracovní vypětí, na druhé
straně dobrá nálada, radost, příjemné prostředí, klid, pocit z dobře vykonané práce apod. Je proto
vždy důležité vytvořit v daném prostoru podle jeho účelu a předpokládané činnosti lidí vhodné
prostředí, tzv. mikroklima.
Světelné mikroklima je vytvářeno geometrickými rozměry prostoru, typem světelných zdrojů,
druhem a rozmístěním svítidel, hladinami osvětleností a jejich rovnoměrností v různých
rovinách, tedy rozložením jasů v prostoru, dále rozmístěním potřebného zařízení, barevnou
úpravou prostoru a veškerého vybavení a konečně i barevným podáním a plastickým vzhledem
všech předmětů a lidí v prostoru.
Z uvedeného vyplývá, že pod pojmem zrakové pohoda je třeba rozumět příjemný
psychologický stav, při němž celý zrakový systém plní optimálně své funkce a při kterém má
člověk i po delším pobytu nejen pocit, že dobře vidí, ale cítí se také psychicky dobře a prostředí,
v němž se nachází, je mu vzhledově příjemné. Zraková nepohoda tedy nejenže vede k narušení
zrakových funkcí a tím k oční únavě, ale projevuje se nepříznivě v celkové kondici i náladě
člověka a v jeho výkonnosti.
2.8 Oslnění
Vyskytují-li se v zorném poli oka příliš velké jasy nebo jejich rozdíly, popřípadě vzniknou-li
velké prostorové či časové kontrasty jasů, které výrazně překračují meze adaptibility zraku,
vzniká oslnění. Při něm je ztížen až znemožněn přístup a příjem světlem přinášených informací
do oka, a tím je negativně ovlivněna činnost zrakového systému ve všech jeho kanálech a na
všech jeho úrovních - a pochopitelně je narušena i zraková pohoda. Oslnění je tedy nepříznivý
stav zraku, k němuž dochází, je-li sítnice nebo její část vystavena jasu vyššímu, než na který je
oko adaptováno.
Podle příčiny se rozlišuje oslnění přímé, způsobené nadměrným jasem svíticích částí svítidel
nebo hlavních povrchů prostoru (např. stropu a stěn při nepřímém osvětlení), jednak oslnění
odrazem, způsobené odrazy svíticích ploch na lesklých částech pozorovaných předmětů a jejich
bezprostředního okolí. Při náhlé změně adaptačního jasu (např. při náhlém přechodu z tmavšího
do světlejšího prostředí), které se zrakový systém nestačí tak rychle přizpůsobit, dochází
k oslnění přechodovému. Zvláštním případem je oslnění závojové, které vzniká, je-li před
pozorovaným pozadím prostředí s vyšším jasem, např. při pozorování přes osvětlenou záclonu,
při mlze před světlomety, zrcadlení ve skle apod.
Z hlediska světelné techniky je nejdůležitější oslnění kontrastem (relativní oslnění),
způsobené tím, že se v zorném poli vyskytnou jasy (např.vlivem primárních či sekundárních
zdrojů) příliš vysoké v porovnání s jasem, na který je zrak adaptován. Podle
psychofyziologických následků se oslnění kontrastem člení na:
1. oslnění psychologické - pozorovatelné
- rušivé
2. oslnění fyziologické - omezující
- oslepující
Jak je patrné, je pod psychologické oslnění zahrnuto nejen oslněni rušivé, ale i jeho nižší
stupeň označený jako oslnění pozorovatelné [25]. Při psychologickém oslnění oslňující zdroj
v zorném poli odpoutává pozornost pozorovatele od vlastního zrakového úkolu, vzniká
subjektivní pocit zrakové nepohody a nadměrně vzrůstá únava, aniž by si pozorovatel
23

uvědomoval, že je to zaviněno oslněním. Měřitelné změny zrakových funkcí však psychologické
oslnění nevyvolává.
Vyšší stupeň oslnění, tzn. fyziologické omezující oslnění však již zhoršuje činnost zraku,
způsobuje snížení zrakových schopností, neboť se prokazatelné snižuje zraková ostrost a
kontrastní citlivost. Omezující oslnění je objektivně zjistitelně měřením změn zrakových funkcí.
Krajním případem fyziologického oslnění je oslnění oslepující, což je mezní případ, označený též
jako absolutní oslnění, které znemožňuje činnost zraku vůbec, a to dokonce ještě i po nějakou
dobu po zániku příčiny tohoto oslnění.
Oslepující a omezující oslnění by se v osvětlovacích soustavách nemělo vyskytovat vůbec, ale
bránit je nutno i vzniku rušivého oslnění, zvláště v pracovních prostorech. Zábrana oslnění je
důležitou zásadou osvětlovaní a významným ukazatelem kvality osvětlení.
Hodnocení oslnění v interiérech se vesměs zaměřuje na přímé oslnění a je založeno na
výsledcích výzkumu rušivého oslnění. Rušivé oslnění se vyšetřuje statistickým zpracováním
výsledků pozorování a hodnocení situace při nejrůznějších činnostech většího počtu pozorovatelů
v četných modelových laboratorních prostorech. Do roku 2004 se v evropských zemích
k hodnocení oslnění využívaly v zásadě dva způsoby. Prvý způsob hodnocení oslnění byl založen
na výpočtu indexu oslnění, popřípadě činitele oslnění G z různě modifikovaného empirického
vzorce. Při využití druhého postupu se úroveň zábrany oslnění hodnotila podle toho, zda jasy
použitých svítidel nepřekročily ve sledovaných směrech dovolené maximální hodnoty.
U prvého způsobu se při tvorbě empirického vzorce pro výpočet činitele oslnění vycházelo
z úvahy, že stupeň oslnění je tím vyšší, čím, je vyšší jas L z oslňujícího zdroje (ve směru ke
kontrolnímu místu) a čím větší je prostorový úhel Ω , pod nímž je z kontrolního místa vidět
oslňující zdroj a naopak, že stupeň oslnění klesá s rostoucím průměrným jasem L p pozadí
(adaptačním jasem). Pro jeden oslňující zdroj (resp. svítidlo) lze zmíněný vztah zapsat ve tvaru
a
z
c
p
b
L . Ω
G = (-;-, cd.m -2 , sr, cd.m -2 ) (2-4)
d
L . P
kde P je činitel charakterizující vliv polohy oslňujícího zdroje, určovaný nejčastěji podle
Luckieshe a Gutha [25] z diagramu na obr. 2-7.
a, b, c, d jsou empiricky stanovené exponenty. Příklady hodnot těchto exponentů jsou
uvedeny v tab. 2-1.
Tab. 2-1
exponent a b c d
autor
Netušil 1 0,4 0,5 1 *)
Harrison 2 1 0,6 1
Arndt-Bodmann-Muck 1 0,33 0,66 1
Hopkinson 1,6 0,8 1 1,6
S∅rensen 2 1 1 2
*)
exponent činitele polohy K byl v čitateli vztahu p.Netušila a stanovoval se
s využitím zvláštních grafických pomůcek (viz např. zrušenou normu
ČSN 360008).
24

Obr. 2-7
Nomogram Luckieshe a Gutha pro stanovení činitele polohy P v závislosti na umístění
oslňujícího zdroje vůči ose pohledu při uspořádání podle obr. 2-8
Obr. 2-8 Geometrické uspořádání oslňujícího zdroje a oka pozorovatele
l - vzdálenost oka pozorovatele od roviny proložené oslňujícím zdrojem kolmo
k ose pohledu,
h - výška oslňujícího zdroje nad vodorovnou rovinou proloženou osou pohledu,
a - boční vzdálenost oslňujícího zdroje od vertikální roviny proložené osou
pohledu.
Při existenci více oslňujících zdrojů se dílčí hodnoty činitelů oslnění vypočtené pro jednotlivé
zdroje buď prostě sčítají nebo autoři metod na podkladě statistického zpracování předepisují
složitější postupy (např. se výsledný činitel oslnění stanovuje jako odmocnina ze součtu čtverců
dílčích hodnot).
Někteří autoři ještě navíc používají osmi nebo desetinásobného logaritmického vyjádření
činitele oslnění, neboť tímto postupem získané číselné hodnoty činitele, označované obvykle
jako index oslnění (glare index GI), dovolují lépe objektivně vystihnout subjektivní změny pocitu
pozorovatelů o stupni oslnění. Již pouhá změna o jednotku hodnoty činitele oslnění v takto
vzniklé nové stupnici odpovídá totiž u průměrného pozorovatele citelné změně pocitu stupně
oslnění. Je pochopitelné, že dovolené hodnoty činitele či indexu oslnění jsou u každého autora
jiné.
25

V rámci Mezinárodní komise pro osvětlování [25] a rovněž v rámci evropských předpisů
(přijatých i v naší republice [32]) se v současnosti ke stanovení indexu oslnění GI S doporučuje
využívat S∅rensenova vzorce, který pro n oslňujících zdrojů má tvar
GI
S
= UGR
n
1 Lzi
. Ωi
= 8 .log ∑
(-; cd.m -2 , sr, cd.m -2 , -) (2-5)
2
4 L . P
i=
1
p
2
i
S využitím uvedeného vztahu je vytvořen tzv. Jednotný systém hodnocení oslnění (UGR).
V tomto systému se pak již místo indexu oslnění GI S pracuje s činitelem oslnění UGR .
Jas pozadí L p se podle S∅rensena počítá z hladiny nepřímé osvětlenosti E n v rovině oka
pozorovatele z výrazu
1
L p = E n
(cd.m -2 , lx) (2.6)
π
Mezní hodnoty indexu oslnění GI S , resp. činitele oslnění UGR se shodují s hodnotami
používanými v britském systému hodnocení oslnění. Příklady hraničních hodnot UGR (GI S )
pro některé prostory jsou uvedeny v tab. 2-2 .
Tab. 2-2 Mezní hodnoty činitele oslnění UGR
podle mezinárodních a evropských doporučení
Pracoviště UGR (GI S )
pracoviště s počítači 16
kanceláře, dozorny 19
jemná výroba 22
průmyslová
pracoviště
běžná výroba 25
hrubá výroba 28
Druhý systém hodnocení oslnění často používaný před přijetím Jednotného systému
hodnocení oslnění UGR zejména v rámci zemí střední Evropy byl, německý systém omezení
oslnění, aplikovaný i v naší dřívější normě ČSN 360450 „Umělé osvětlení vnitřních prostorů“ a
známý jako Metoda hodnocení oslnění podle jasu svítidel či Söllnerova metoda. Německý
systém omezení oslnění umožňuje hodnotit globálně celou osvětlovací soustavu. Platnost metody
je omezena na hodnocení celkového osvětlení s jedním typem svítidel v pravidelném uspořádání
při převážně vodorovném směru pozorování v prostorech s činitelem odrazu stropu nejméně 0,5
a stěn (resp. zařízení místnosti) alespoň 0,25. Hodnocená osvětlovací soustava se podle
požadavků na kvalitu osvětlení zařadí do určité třídy omezení oslnění a podle jmenovité hodnoty
průměrné hladiny osvětlenosti srovnávací roviny se pak s využitím připravených diagramů
ověřuje, zda jasy použitých svítidel nepřekračují statisticky stanovené maximální hodnoty jasů.
Tím bylo zajištěno, že alespoň polovina respondentů by z hlediska oslnění posuzovanou
osvětlovací soustavu hodnotila jako vyhovující.
Je třeba poznamenat, že i v rámci Jednotného systému hodnocení oslnění UGR je možno
postup obdobný popsané Metodě hodnocení oslnění podle jasu svítidel aplikovat a pro některé
případy jsou již potřebné grafické pomůcky vypracovány.
Při hodnocení fyziologického oslnění se vychází z úvahy, že oslnění vyvolává uvnitř oka
určitý rozptyl světla, jehož vliv lze postihnout hodnotou ekvivalentního závojového jasu. To je
jas, o který je třeba zvýšit původní adaptační jas, aby se za stavu bez fyziologického oslnění
dosáhlo prahu rozlišitelnosti jasu zjištěného při oslnění. Vychází se při tom z předpokladu, že
závislost prahu rozlišitelnosti jasu předmětu na adaptačním jasu je přibližně lineární.
26

Situaci vystihuje obr. 2-9 . Je-li při adaptačním jasu L pl ke spolehlivému rozlišení určitého
předmětu (bod A 1 ) zapotřebí rozdílu ∆L jasu předmětu L 1 a prahu rozlišitelnosti jasu v bodě A,
pak při oslnění lze vliv rozptylu světla uvnitř oka interpretovat tak, jakoby oslněná část sítnice
byla adaptována na vyšší jas L p2 . Předmět, jehož jas je L 1 , je při adaptačním jasu L p2 již
nerozlišitelný, neboť bod A 2 leží pod prahem B rozlišitelnosti jasu. Původní rozlišitelnosti se
dosáhne zvýšením jasu předmětu (bod B1) na hodnotu L 2 , aby byl opět zachován rozdíl jasů ∆L
od prahu rozlišitelnosti, tj. od bodu B. Rozdíl adaptačních jasů (L p2 − L p1 ) se pokládá za měřítko
působení rozptylu světla (vzniku závoje) v očních mediích a je tedy roven ekvivalentnímu
závojovému jasu L qz = L p2 − L p1
Obr. 2-9
Určení ekvivalentního závojového
jasu L qz
Poměr prahu rozlišitelnosti jasu při existenci fyziologického oslnění ∆L minS k prahu
rozlišitelnosti jasu v situaci bez oslnění ∆L min se podle Holladaye nazývá činitel omezujícího
oslněni S H
∆L
L
min p2
L
S
p1
+ Lqz
Lqz
S H = = =
= 1 +
(2-7)
∆L
L L
L
min
p1
p1
Vzhledem k tomu, že hodnoty činitele S H se běžně jen málo liší od 1, doporučila Mezinárodní
komise pro osvětlování CIE pracovat s indexem omezujícího oslnění S M definovaným vztahem
3
Lqz
3
S M = ( SH
− 1 ) . 10 = . 10
(2-8)
L
p1
Holladay experimentálně ověřil, že ekvivalentní závojový jas L qz způsobený bodovým zdrojem
lze stanovit z výrazu
E
Lqz
= c . (cd.m -2 ; -, lx, o , -) (2-9)
n
Θ
kde E je osvětlenost oka zajištěná oslňujícím zdrojem v rovině proložené v místě zornice
kolmo k optické ose oka,
θ je úhel sevřený osou pohledu a spojnici oka s oslňujícím zdrojem ( °),
n je exponent (podle Adriana n = 1,71, běžně se však uvažuje n = 2),
c je činitel závislý na jasu L Z oslňujícího zdroje.
Pro 5.10 3 cd.m -2 ≤ L Z ≤ 10 6 cd.m -2 se hodnota c určí z výrazu
c = 3 . log L Z - 8,54 (-; cd.m -2 ) (2-10)
Pro jasy L Z ≥ 10 6 cd.m -2 je c = 9,46 .
Výsledný ekvivalentní závojový jas L qz od zdrojů oslnění lze určit z empirického vztahu
p1
27

( )
(2 / 3)
⎡
m
(3/ 2) ⎤
L qz =∑ ⎢ L qzi ⎥ (cd.m -2 ; cd.m -2 ) (2-11)
⎣ i=
1 ⎦
kde L qzi je ekvivalentní závojový jas od i-tého oslňujícího zdroje.
Oko je nejcitlivější na oslnění ve směru osy pohledu a v jejím okolí asi do úhlu 14°. V oblasti
úhlů 14° až 27° od osy pohledu je vliv jasů oslňujících zdrojů menší, ale stále citelný. Teprve
vyskytují-li se zdroje oslnění v oblasti větších úhlů od osy pohledu, je jejich vliv z hlediska
fyziologického oslnění malý.
2.9 Vady optického vybavení oka
Kvalita optického systému oka je charakterizována ostrostí zobrazení v úrovni sítnice.
U opticky správně zobrazujícího (emetropického) oka se paprsky rovnoběžně dopadající na
rohovku při klidové akomodaci sbíhají na sítnici do jednoho bodu. V případě, že oko vykazuje
refrakční vadu (ametropii), sbíhají se zmíněné paprsky buď v bodě před sítnicí, kdy jde o
krátkozrakost – myopii, nebo za sítnicí, kdy jde o dalekozrakost - hypermetropii.
Krátkozrakost je nejčastější dioptrickou vadou, postihuje až 30% populace a lze ji
kompenzovat rozptylnými sférickými čočkami (označovanými znaménkem –, např. –3,0 D).
Dalekozrakost postihuje asi 10% populace a kompenzovat je ji možno sférickými čočkami
spojnými (označovanými znaménkem +, např. +3,0 D). V posledních letech se zmíněné optické
vady oka odstraňují také opracováním přední plochy rohovky pulzním zářením ultrafialového
plynového laseru.
Univerzální dioptrická vada projevující se obtížemi při běžném čtení v blízkých
vzdálenostech a postihující všechny lidi starší 45 let, je tzv. stařecká dalekozrakost (presbyopie).
Výrazný pokles akomodačních schopností probíhá asi do 52 let věku. Pak se již v průměru tato
schopnost snižuje jen málo. Presbyopie se obvykle kompenzuje brýlemi na čtení. V některých
případech používají lékaři i speciální techniku „monovision“, při které kontaktními čočkami či
chirurgickým zákrokem korigují jedno oko na dálku a druhé do blízka.
U opticky normálního (emetropického) oka se však často vyskytují i další odchylky
(aberace), a to zvláště chyba sférická, chyba chromatická a fyziologický astigmatismus.
Sférická chyba je způsobena rozdílnou lomivostí střední a okrajových částí čočky, kdy ze
svazku paprsků rovnoběžných s optickou osou oka se paprsky vzdálenější od optické osy lámou
blíže k čočce než paprsky centrální. Na sítnici se takový svazek paprsků nezobrazí jako bod, ale
jako kruh s nejasnými okraji. Ke snížení popsané odchylky přispívá zúžení zornice. Odstranit
sféricku chybu ale není možné. Určité kompenzace lze dosáhnout kvalitou umělého osvětlení.
Chromatická chyba vzniká, dochází-li při lomu světla na oční čočce k rozkladu bílého světla
na jeho spektrální složky, kdy při přechodu do opticky hustšího prostředí se blíže k ose lomí
světlo kratších vlnových délek, než světlo dlouhovlnné. Vzdálenost mezi ohnisky obou krajních
částí spektra je asi 0,6 mm (ohnisko fialového světla je blíže k čočce, než ohnisko světla
červeného). Při pohledu do dálky je takové oko pro modré paprsky krátkozraké (jejich ohnisko
leží před sítnicí) a pro paprsky červené dalekozraké (jejich ohnisko leží za sítnicí). Pro žluté
světlo je chromatická chyba velmi malá. Tato chyba se více projevuje za šera, kdy jsou zornice
rozšířeny a uplatní se i okrajové paprsky. Chromatickou chybu není možné odstranit, lze ji však
vhodným osvětlením zmírnit.
Fyziologický astigmatismus je způsoben nerovnoměrným zakřivením světlolomné plochy
v jednotlivých polednících, neboť žádné oko není osově ideálně symetrické. Častěji je lomivost
ve vertikální rovině větší než v rovině horizontální. Horizontální paprsky se lámou méně,
vertikální paprsky se lámou více a vznikají dvě ohniskové roviny, jedna pro horizontální a druhá
pro vertikální paprsky. Určité korekce lze dosáhnout tzv. cylindrickými brýlovými skly, která
lomí paprsky jen v jedné rovině. Lepších výsledků se však i v tomto případě dosahuje
opracováním přední plochy rohovky laserovým zářením.
28

K vadám optického systému oka patří též onemocnění známé pod názvem šedý zákal
(katarakta). Při něm čočka ztrácí postupně svou průzračnost, čímž se zhoršuje vidění. Častěji se
vyskytuje ve vyšším věku, zejména u pacientů s cukrovkou. Příčinou poškození čočky mohou
být nejen některé oční choroby, ale také nadměrné působení infračerveného nebo ultrafialového
záření. Léčba spočívá v operativním odstranění vadné čočky. Optická funkce čočky se nahradí
buď brýlemi, nebo implantací umělé čočky.
29

3. ZÁKLADNÍ SVĚTELNĚ TECHNICKÉ VELIČINY A POJMY
Vzhledem k tomu, že zrakový orgán člověka nemá schopnost vnímat souhrnné působení
světla za určitou dobu, není pro vlastní vidění důležité celkové množství světelné energie
vyzářené zdroji za určitý čas, ale rozhodující je výkon, tedy zářivý tok zdrojů a zejména jeho
prostorové rozdělení. Ve světelné technice se při hodnocení kvality osvětlení jako prostředku
podmiňujícímu úroveň informace přijímané zrakem sledují důsledky působení záření na zrakový
orgán a zrakový vjem. Proto se ve světelné technice neposuzují energetické veličiny (např. zářivý
tok, zářivost apod.), ale pracuje se s fotometrickými pojmy a veličinami, které respektují
proměnlivou citlivost oka pozorovatele k záření různých vlnových délek. Pro zajištění
jednotnosti světelně technických výpočtů se počítá s hodnotami spektrální citlivosti oka tzv.
normálního fotometrického pozorovatele.
3.1 Světelný tok
Světelně technická veličina, která odpovídá zářivému toku a vyjadřuje schopnost zářivého
toku způsobit zrakový vjem, se nazývá světelný tok.
Jednotkou světelného toku je 1 lumen (lm) .
Světelný tok Φ monofrekvenčního záření, tedy záření jediné vlnové délky λ , které přenáší
určitý zářivý výkon (tj. zářivý tok) Φ e (W), se určí ze vztahu
Φ(λ) = K(λ) · Φ e (λ) = K m · V(λ) · Φ e (λ) = 683 · V(λ) · Φ e (λ) (lm; lm.W -1 , -, W) (3-1)
kde
K(λ) je světelný účinek monofrekvenčního záření rovná poměru světelného toku Φ a
odpovídajícího zářivého toku Φ e
Φ
( )
( λ)
K λ =
Φe
( λ)
(lm·W -1 ; lm, W)
Z hlediska určitého pozorovatele je světelná účinnost záření rovna absolutní hodnotě
citlivosti zraku pozorovatele k záření určité vlnové délky (tj. jeho spektrální citlivosti).
Při fotopickém (denním) vidění dosahuje veličina K(λ) své maximální hodnoty K m pro
záření tzv. základní vlnové délky λ = λ m = 555 nm . U normálního fotometrického
pozorovatele bylo usnesením 16. generální konference „Míry a váhy" v r. 1979 schváleno
pracovat s hodnotou K m = 683 lm.W -1 .
V(λ) je poměrná hodnota světelné účinnosti monofrekvenčního záření, pro kterou platí vztah
K(
λ ) K(
λ )
V ( λ)
= =
(-; lm .W -1 , lm.W -1 ) (3-2)
K
m
683
Z hlediska pozorovatele (obvykle se uvažuje normální fotometrický pozorovatel) je veličina
V(λ) totožná s poměrnou spektrální citlivostí zraku pozorovatele při fotopickém vidění.
Příklad
Monofrekvenčnímu zářivému toku Φ e = 1 W o vlnové délce λ = 650 nm, kdy V(λ) = 0,107, odpovídá
světelný tok Φ = 683 . 1 . 0,107 = 73 lm, zatímco půjde-li o záření vlnové délky λ = 550 nm, kdy
V(λ) = 0,995, bude odpovídající světelný tok podstatně větší : Φ = 683 . 1 . 0,995 = 680 lm .
Stejně jako se pro fotopické vidění definovaly veličiny K(λ), K m a V(λ) definují se pro
skotopické vidění veličiny K'(λ) , K' m = 1700 lm.W -1 při λ= 507 nm a V'(λ). Světelný tok při
skotopickém vidění se pak pro monochromatické záření určuje z rovnice (3-1), v níž se ovšem
veličiny K(λ) , K m a V(λ) nahradí veličinami K'(λ) , K' m a V'(λ).
30

Důležité je si uvědomit, že při uvedené základní vlnové délce 555 nm je absolutní hodnota
spektrální citlivosti lidského zraku jak pro fotopické, tak i pro skotopické vidění shodná a rovná
683 lm.W -1 . Tuto skutečnost dokumentují průběhy absolutních hodnot spektrální citlivosti
zraku normálního fotometrického pozorovatele nakreslené na obr.3-1. Se světelnými toky
udávanými v lumenech se proto pracuje nejen při denním (fotopickém) vidění, ale i při vidění
nočním (skotopickém).
1700
1600
Světelná účinnost záření (lm/W)
1500
1400
1300
1200
1100
1000
900
800
700
600
500
400
300
200
100
K´(λ) - skotopické vidění
max. 1700 lm/W při 507 nm
K´´(λ) - - mezopické vidění
adaptační jas jas 0,1 0,1 cd.m -2 -2
max. 756 lm/W při 532 nm
K(λ) - fotopické vidění
max. 683 lm/W při 555 nm
K´´(λ) - mezopické vidění
adaptační jas 1 cd.m -2
max. 695 lm/W při 545 nm
0
400 420 440 460 480 500 520 540 560 580 600 620 640 660 680 700
vlnová délka (nm)
Obr.3-1 Průběhy absolutních hodnot světelných účinků záření zraku normálního
fotometrického pozorovatele pro vidění fotopické, mezopické a skotopické
Při běžných fotometrických výpočtech se světelný tok počítá pro fotopické vidění. Hodnoty
veličin V(λ) a V'(λ) jsou podle normy ČSN 011710 uvedeny v tab.3-1 a jejich grafy jsou na
obr.3-1a.
Obr. 3-1a
Průběh poměrné světelné účinnosti záření
V(λ) - při denním (fotopickém) vidění
V'(λ) - při nočním (skotopickém) vidění
v oblasti vlnových délek viditelného
záření
31

Tab.3-1
Hodnoty poměrné spektrální citlivosti normálního fotometrického pozorovatele
při denním vidění V(λ) a při vidění nočním V´(λ)
vlnová délka V(λ) V´(λ)
λ (nm) ( - ) ( - )
380 0,0000 0,000589
390 0,0001 0,002209
400 0,0004 0,00929
410 0,0012 0,03484
420 0,0040 0,0966
430 0,0116 0,1998
440 0,023 0,3281
450 0,038 0,455
460 0.060 0,567
470 0,091 0,676
480 0,139 0,793
490 0,208 0,904
500 0,323 0,982
510 0,503 0,997
520 0,710 0,935
530 0,862 0,811
540 0,954 0,650
550 0,995 0,481
560 0,995 0,3288
570 0,952 0,2076
580 0,870 0,1212
590 0,757 0,0655
600 0,631 0,03315
610 0,503 0,01593
620 0,381 0,00737
630 0,265 0,003335
640 0,175 0,001497
650 0,107 0,000677
660 0.061 0,0003129
670 0,032 0,0001480
680 0,017 0,0000715
690 0,0082 0,00003533
700 0,0041 0,00001780
710 0,0021 0,00000914
720 0,00105 0,00000478
730 0,00052 0,000002546
740 0,00425 0,000001379
750 0,00012 0,000000760
760 0,00006 0,000000425
770 0,00003 0,000000241
780 0,000015 0,000000139
32

Z uvedeného, vyplývá, že světelný tok je vlastně zářivý tok zhodnocený zrakovým orgánem
normálního fotometrického pozorovatele, a to obvykle při fotopickém vidění.
Podobně jako jsou pro monofrekvenční záření definovány veličiny K(λ) a V(λ), definují se pro
složené záření pojmy:
světelný účinek záření K = Φ / Φ e (lm .W -1 ; lm , W) (3-3)
poměrná světel. účinnost slož. záření V = K / K m ( - ; lm .W -1 , lm .W -1 ) (3-4)
Světelný tok Φ záření složeného z různých monochromatických záření, jehož zářivý tok Φ e je
dán průběhem Φ e (λ) , se zjistí z rovnice
∞
( λ )
⎛ d Φ e ⎞
Φ = 683 ∫ ⎜ ⎟ . V ( λ ) . dλ
( lm; lm .W -1 , W.m -2 , m) (3-5)
dλ
0 ⎝ ⎠λ
⎛ dΦ
( λ)
⎞
kde výraz ⎜ e ⎟⎠ je spektrální hustota zářivého toku Φe v bodě λ .
⎝ dλ
λ
Rozdělí-li se spektrum vlnových délek viditelného záření na dostatečný počet n malých úseků ∆λ
a odečte-li se ke středním hodnotám vlnových délek λ i jednotlivých úseků ∆λ i hodnoty zářivých
toků Φ e (λ i ) z daného průběhu Φ e (λ) a hodnoty poměrné světelné účinnosti záření V(λ i ) z křivky
průběhu V(λ), lze světelný tok Φ složeného záření Φ e (λ) zjednodušeně určit z rovnice
n
⎛ ∆Φe( λi
) ⎞
Φ = Km∑
⎜ V ( λi
) ∆λi
i
λ
⎟ . . (lm; lm .W -1 , W.m -1 , -, m) (3-6)
= 1⎝
∆ i ⎠
Příklad :
Uvažme, že máme k dispozici zdroj složeného záření, jehož zářivý tok Φ e = 1 W, je
rovnoměrně rozložen (izoenergetické spektrum) po celé oblasti viditelného spektra (tj.
v rozmezí vlnových délek ∆λ = 770 nm – 380 nm = 390 nm).
Spektrální hustota zářivého toku bude v takovém případě konstantní a rovná
⎛ ∆Φ e ( λ ) ⎞
⎜ ⎟ =
⎝ ∆λ
⎠
1 W
390 nm
Vzorec (3-6) pro výpočet světelného toku složeného záření lze pak upravit do tvaru
n
1
Φ = 683 ∑ V(
λ i ) . ∆λi
390
i=
1
Rozdělí-li se uvažovaná část spektra na stejné intervaly po ∆λ = 10 nm, lze ∆λ též vytknout
před sumu a s využitím hodnot veličiny V(λ) v tab. 3-1, zjistit, že
n
∑
i=
1
V (λ )
i
=
10,6857
Světelný tok Φ odpovídající uvažovanému zářivému toku Φ e pak vychází
Φ
=
683
1
390
∆λ
n
∑
i=
1
1
72984
V(
λi ) = 683 10 . 10,6857 = = 187 lm
390
390
33

3.2 Prostorový úhel
Důležitou geometrickou veličinou používanou ve světelně technických výpočtech je
prostorový úhel. Jeho velikost je určena velikostí plochy, vyťaté obecnou kuželovou plochou na
povrchu jednotkové koule, jejíž střed (vrchol prostorového úhlu) je totožný s vrcholem
uvažované kuželové plochy.
Jednotkou prostorového úhlu je steradián (sr), určený jednotkovou plochou ( 1 m 2 ) na povrchu
jednotkové koule (r = 1 m).
Prostorový úhel Ω , pod nímž je ze středu koule o poloměru r vidět plocha A k vyťatá na
povrchu této koule, se stanoví ze vztahu
A k
2
Ω =
(sr ; m 2 , m) (3-7)
r
Největší hodnoty Ω max = 4 π nabývá prostorový úhel pro plochu A k rovnou povrchu celé
koule, kdy je velikost plochy A k rovna A k = 4 π r 2 .
Prostorový úhel dΩ elementu dA obecné plochy A pozorované ze vzdálenosti l z bodu P
(viz obr.3-2) se vypočte z výrazu
dA . cos β
dΩ =
(sr; m 2 , m) (3-8)
2
l
kde β je úhel, který svírá osa prostorového úhlu dΩ , tj.
paprsek l , s normálou N dA plošky dA .
Obr. 3 - 2
Celá plocha A na obr.3-2 je z bodu P vidět pod prostorovým
úhlem Ω , který je roven součtu všech dílčích prostorových úhlů,
v jejíchž mezích lze z bodu P pozorovat všechny dílčí plošky dA, na
které byla plocha A rozdělena. To znamená, že prostorový úhel Ω se
stanoví integrací rovnice (3-8) po ploše A
cos β
Ω = dA (sr; m 2 , m) (3-9)
∫∫
A
Prostorový úhel části povrchu koule o poloměru r nebo kruhové plochy o poloměru c (viz
obr.3-3) pozorované z bodu P se zjistí ze vztahu
2π r v
Ω = = 2 π (1 - cos ϑ) (sr; m, m, -) (3-10)
2
r
Kulový pás určený podle obr.3-4 úhly ϑ 1 a ϑ 2 se z bodu P pozoruje pod prostorovým úhlem,
pro který se využitím rovnice (3-9) odvodí výraz
Ω = 2 π (cos ϑ 1 – cos ϑ 2 ) (sr; -, -) (3-11)
l 2
Obr. 3 - 3 Obr. 3 - 4
Rovinná ploška, jejíž rozměry jsou malé ve srovnání se vzdáleností, z níž se plocha pozoruje,
je vidět pod prostorovým úhlem, který se určí ze vztahu (3-8), do kterého se za veličinu dA
dosadí velikost pozorované plošky. Jde-li v takovém případě o prostorový úhel menší než
34

0,1256 sr , je chyba výpočtu menší než 1%. Pokud v konkrétním případě není zmíněná
podmínka splněna, je nutno buď vypočítat prostorový úhel z obecné rovnice (3-9), tedy integrací
po pozorované rovinné ploše, nebo je možno sledovanou rovinnou plochu rozdělit na několik
menších částí (z nichž každá je z daného bodu vidět pod prostorovým úhlem menším než 0,1256
sr) a pak hledaný prostorový úhel zjistit součtem z výrazu (3-8) určených prostorových úhlů, pod
nimiž se z daného bodu pozorují jednotlivé dílčí plochy.
V praxi se často počítá prostorový úhel, pod nímž se z určité vzdálenosti pozoruje obdélníková plocha.
Stanovme nejprve prostorový úhel, pod nímž je z bodu P vidět obdélník BCDG umístěný podle obr. 3-5
v souřadnicové soustavě x, y, z v rovině rovnoběžné s rovinou xy ve vzdálenosti h od počátku P
soustavy. Důležité při tom je, že se kolmý průmět bodu P do roviny obdélníku BCDG ztotožňuje
s vrcholem B pozorovaného obdélníku. Elementární plošku dA libovolně zvolenou na ploše obdélníku
BCDG pozorujeme z bodu P pod prostorovým úhlem dΩ , pro který platí vztah (3-8), do kterého se
v souladu s obr. 3-5 dosadí
l 2 = x 2 + y 2 + h 2 , cosβ = h / l , dA = dx . dy
Pro elementární prostorový úhel dΩ pak vychází rovnice
h . dx . dy
dΩ =
(3-12)
2 2 2
( x + y + h ) 3
Celý obdélník BCDG je z bodu P vidět pod prostorovým úhlem, který se stanoví integrací předchozí
rovnice po ploše pozorovaného obdélníku
Ω
=
c
d
∫ ∫
h . dx . dy
du . dv (3-13)
=
∫ ∫
2 2 2 3
2 2
( x + y + h ) u = 0 v = 0 ( 1 + u v )
x = 0 y = 0
+
kde jsou zavedeny poměrné proměnné
u = x/h , v = y /h , h.du .dv = dx.dy
a poměrné rozměry obdélníku a = c / h , b = d / h .
a
b
3
Obr. 3 - 5
Po vyřešení rovnice (3-13) vychází pro hledaný prostorový úhel Ω výraz
c . d
a . b
Ω = arctg
= arctg
(sr; m, m, m; -, -) (3-14)
2 2 2
2 2
h.
c + d + h
1+
a + b
Určuje-li prostorový úhel, pod nímž je z bodu P vidět obdélník BCDG, umístěný podle obr.3-6 v rovině
kolmé k úsečce PP o , doplní se sledovaný obdélník o dílčí obdélníky III a IV a rozdělí se na obdélníky I,II
, jak je patrno z obrázku. Poté se podle vzorce (3-14) určí prostorové úhly Ω (IV+I) , Ω (III+II) , Ω (IV) , Ω (III)
pro obdélníky (IV+I), (III+II), IV a III. Hledaný prostorový úhel Ω (I+II) se pak stanoví z rovnice
Ω (I+II) = Ω (IV+I) + Ω (III+II) - Ω (IV) - Ω (III) (3-15)
Obr. 3 – 6 Obr. 3 – 7
Prostorový úhel, pod nímž se z bodu P pozoruje obdélník BCDG umístěný podle obr.3-7 v rovině
kolmé k úsečce PP o , se určí jako součet podle rovnice (3-14) vypočtených prostorových úhlů Ω (I)
, Ω (II) , Ω (III) , Ω (IV) . pod nimiž jsou z bodu P vidět dílčí obdélníky I, II, III, IV
Ω (I+II+III+IV) = Ω (I) + Ω (II) + Ω (III) + Ω (IV) (3-16)
Obdobně se postupuje i v dalších případech.
35

3.3 Svítivost
Při nerovnoměrném rozložení světelného toku zdroje či svítidla do různých směrů prostoru je
třeba kromě hodnoty úhrnného světelného toku znát ještě prostorovou hustotu světelného toku
v různých směrech, tj. s v í t i v o s t zdroje v těchto směrech. Svítivost je možno stanovit pouze
pro bodový zdroj, tj. pro zdroj (svítidlo), jehož svíticí plocha má rozměry prakticky zanedbatelné
ve srovnání se vzdáleností zdroje od kontrolního bodu.
Svítivost I γζ bodového zdroje (svítidla bodového typu) ve směru určeném úhly γ, ζ je rovna
světelnému toku obsaženému v jednotkovém prostorovém úhlu a je tedy definována vztahem
dΦ
I γζ = (cd; lm, sr) (3-17)
d Ω
γζ
kde dΩ γζ je prostorový úhel, jehož osa leží ve směru určeném úhly γ, ζ a v jehož mezích
uvažovaný zdroj vyzařuje tok dΦ .
Střední hodnota svítivosti bodového zdroje se stanoví jako poměr celkového světelného toku
zdroje a prostorového úhlu, do kterého zdroj vyzařuje.
Jednotkou svítivosti je 1 kandela (cd), která patří k základním jednotkám soustavy SI. Podle
usnesení 16. generální konference „Míry a váhy" z roku 1979 je jedna kandela rovna
svítivosti zdroje, který vyzařuje v určitém směru monochromatické záření o frekvenci
540 . 10 12 Hz , při čemž zářivost zdroje v tomto směru je 1/683 W.sr -1 .
Zjistí-li se hodnoty svítivosti zdroje světla ve všech směrech prostoru a nanesou -li se prostorově
od bodu zdroje jako radiusvektory, dostane se spojením všech koncových bodů těchto
radiusvektorů fotometrická plocha svítivosti. Při výpočtech obvykle postačuje znát jen některé
řezy touto plochou, a to rovinami procházejícími bodovým zdrojem. V rovinách řezů se takto
dostanou čáry (křivky) svítivosti v polárních souřadnicích. Počátek diagramu svítivosti se
umísťuje do tzv. světelného středu zdroje či svítidla, tj. do bodu, v němž si lze představit
soustředěn uvažovaný zdroj. Základní či vztažný směr diagramu svítivosti, od něhož se měří
úhly, se umísťuje obvykle do směru normály k hlavní vyzařovací ploše zdroje či svítidla.
Jednotlivé křivky svítivosti se získávají měřením na goniofotometrech a výrobci svítidel, popříp.
zdrojů je uvádějí v dokumentaci (ČSN EN 13032 Světlo a osvětlení – Měření a uvádění
fotometrických údajů světelných zdrojů a svítidel).
Křivky svítivosti lze matematicky obecně popsat vztahem
I γ = I o . f I (γ) (cd; cd, - ) (3-18)
kde I γ je svítivost přečtená z uvažovaného diagramu svítivosti
pod úhlem γ od vztažného směru (viz obr.3-11)
I o je svítivost uvažovaného zdroje ve vztažném směru,
tj. obvykle ve směru kolmém k hlavní vyzařovací ploše
svítidla,
f I (γ) je charakteristická funkce (indikatrix) svítivosti
matematicky popisující uvažovanou křivku svítivosti;
Obr.3-8
nejčastěji se k aproximaci využívá funkcí
Příklad čáry svítivosti cos n γ (kde n = 0, l, 2, 3 a 5); sinγ ;
v polárním diagramu sinγ . cos m γ (kde m = l, 2, 3, 4),
a zejména pak různých lineárních kombinací uvedených funkcí.
Čáry svítivosti se obvykle udávají v určitých rovinách vybraných z některého ze tří typů
svazků různoběžných rovin, jejichž průsečnice (osa svazku) prochází světelným středem svítidla,
resp. zdroje. Nejčastěji se užívá svazku rovin C - γ (obr. 3-9), jehož osa je kolmá k hlavní
vyzařovací ploše svítidla či zdroje.
36

Obr. 3-9
Nejčastěji používaná soustava fotometrických rovin C-γ
Aby křivky svítivosti svítidel udávané v katalozích byly
nezávislé na skutečném světelném toku použitých zdrojů
světla, přepočítávají se hodnoty svítivosti v diagramech na
světelný tok zdroje 1000 lm. Skutečná svítivost I γ svítidla se
zdrojem, jehož tok je Φ , se pak určí vynásobením svítivosti
I´γ přečtené z diagramu svítivosti pro 1000 lm poměrem
Φ/1000.
3.4 Osvětlenost
Osvětlenost (intenzita osvětlení) E rovinné plošky dA , tj. plošná hustota světelného toku dΦ
dopadlého na plošku dA je určena vztahem
dΦ E = dopad
(lx; lm, m 2 ) (3-19)
dA
Osvětlenost plošky dA se často nazývá i osvětleností v bodě, jehož elementární okolí v
uvažované rovině tvoří ploška dA.
Jednotkou osvětlenosti je 1 lux (lx); 1 lx = 1 lm.m -2 .
V literatuře je možno se ještě setkat s metrickou jednotkou phot (ph); l ph = 10 4 lx a dále
s nemetrickou jednotkou footcandle (fc); l fc = 1 lm . ft –2 = 10,764 lx .
Osvětluje-li se bodovým zdrojem Z ze vzdálenosti l ploška
dA tvořící okolí bodu P v rovině ρ (viz obr.3-10) a svírá-li
normála N ρ roviny ρ úhel β s paprskem l , lze s využitím
rovnic (3-19), (3-17) a (3-8) odvodit pro
osvětlenost E Pρ v bodě P roviny ρ bodovým zdrojem výraz
Iγ
E P ρ = . cosβ
2 (lx; cd, m, -) (3-20)
l
kde I γ je svítivost bodového zdroje ve směru paprsku l , tj.
ve směru pod úhlem γ od zvoleného směru vztažné
Obr.3-10 svítivosti I o .
K výpočtu osvětlenosti E Pρ v bodě P
roviny ρ zdrojem Z bodového typu
Z rovnice (3-22) vyplývá, že osvětlenost bodovým zdrojem je nepřímo úměrná čtverci
vzdálenosti osvětlované plochy od zdroje (zákon čtverce vzdálenosti) a přímo úměrná kosinu
úhlu β dopadu světelných paprsků (Lambertův kosinusový zákon). Největší je tedy osvětlenost
plošky dA ve směru normály N ρ (kdy dA ⊥ l a úhel β = 0 ), tj. tzv. normálová osvětlenost E N ,
pro kterou platí
Iγ
EPρ ( β = 0) = EN
= (lx; lx; cd, m) (3-21)
2
l
Z uvedeného vyplývá, že osvětlenost je tedy nejen funkcí bodu, ale i orientovaného směru.
37

Příklad
Má-li bodový zdroj Z ve směru ke kontrolnímu bodu P, např. pod úhlem γ = 20 0 od zvoleného
vztažného směru (I 0 ), svítivost I γ = 1000 cd a leží-li bod P od zdroje Z ve vzdálenosti l = 2 m,
pak zdroj Z v bodě P zajistí podle rovnice (3-23) normálovou osvětlenost
E N = I γ / l 2 = 1000 / 2 2 = 250 lx .
Nejčastěji osvětlovanou rovinou je rovina vodorovná. Předpokládejme, že směr vztažné svítivosti
I 0 je svislý. Vodorovná rovina ρ o je pak ke směru I 0 kolmá. Normála roviny ρ o v takovém
případě svírá s paprskem l úhel β = γ. Vyjděme z předchozího příkladu ( I γ = 1000 cd,
l = 2 m) a uvažme, že okolí bodu P je umístěno právě ve zmíněné rovině ρ o , takže β = γ = 20 0
[cosβ = 0,9397]. Potom osvětlenost E Pρo v bodě P vodorovné roviny ρ o bude, v souladu
s rovnicí (3-20), rovna
Iγ
1000
0
E
Pρ
= cosβ
= cos ( 20 ) = 250 . 0, 9397 = 235 lx .
0 2 2
l
2
Často nás zajímají i osvětlenosti na vertikálních rovinách, např. v místě obrazu zavěšeného na
stěně. Natočme proto v obr.3-14 osvětlované okolí dA bodu P do polohy vertikální roviny ρ v⊥ ,
která je rovnoběžná se směrem I 0 a současně kolmá k rovině určené paprskem l a směrem I 0 .
Normála osvětlované roviny ρ v⊥ pak svírá s paprskem l úhel β = 90 - γ .
Navážeme-li na předcházející příklad (I γ = 1000 cd, l = 2 m), bude
β = 90 - γ = 90 - 20 = 70 0 [cosβ = 0,342]
a osvětlenost E Pρv⊥ v bodě P vertikální roviny ρ v⊥ uvažovaným bodovým zdrojem Z se
podle rovnice (3-20) spočítá ze vztahu
I
γ 1000
0
E
Pρv⊥ = cos β = cos ( 70 ) = 250 . 0, 342 = 85, 5 lx .
2 2
l
2
Výsledky předchozích příkladů dokumentují skutečnost, že osvětlenosti vertikálních rovin jsou,
při běžném umístění svítidel na stropě osvětlovaného prostoru, podstatně nižší než osvětlenosti
v bodech vodorovné roviny.
K získání lepšího přehledu o rozložení hladiny osvětlenosti v bodech pracovní či srovnávací
roviny je možno síť kontrolních bodů v uvažované rovině popsat zjištěnými hodnotami
osvětlenosti, popřípadě ještě pospojovat body stejných osvětleností a nakreslit tedy čáry
nazývané izoluxy. Síť izolux vytváří izoluxní plán. Někdy se využívá i prostorového znázornění
rozložení osvětlenosti v axonometrickém zobrazení.
38

3.5 Jas svazku světelných paprsků
Veličinou, na kterou bezprostředně reaguje zrakový orgán, je jas svazku světelných
paprsků. Vymezí-li se svazek paprsků dvěma otvory dA 1 a dA 2 v libovolně umístěných
stínítkách A 1 a A2 (viz obr.3-11), je jas L OP tohoto svazku ve směru osy OP
(v nerozptylujícím a nepohlcujícím prostředí) roven prostorové a plošné hustotě světelného toku
dΦ přenášeného uvažovaným svazkem paprsků
2
d Φ
LOP
= (cd.m -2 ; lm, sr, m 2 ) (3-22)
dΩ
. dAn
Předpokládá se, že rozměry otvorů dA 1 a dA 2 jsou zanedbatelné ve srovnání se vzdáleností l
mezi stínítky A 1 a A 2 .
Při tom podle rovnice (3-8) platí, že prostorový úhel dΩ 1 , pod nímž je ze středu P otvoru dA 2
vidět otvor dA 1 je roven
dΩ 1 = dA 1 . cosγ . l -2 (3-23)
a dále, že prostorový úhel dΩ 2 , pod nímž je ze středu O otvoru dA 1 vidět otvor dA 2 je
roven
dΩ 2 = dA 2 . cosβ . l -2 (3-24)
Obr. 3-11
Vymezení svazku světelných paprsků
obecně natočenými clonami A 1 a A 2
s elementárními otvory dA 1 a dA 2
Pro jas L OP svazku paprsků sbíhajících se v prostorovém úhlu dΩ 1 z plošky dA 1 do bodu P
vyplývá z rovnice (3-22 a (3-23) výraz
2
d Φ dEN
LOP
=
=
(cd.m -2 ; lm, sr, m 2 ; lx, sr) (3-25)
dΩ
. dA . cos β dΩ
1
2
1
V rovnici (3-25) dE N značí normálovou osvětlenost, tj. osvětlenost průmětu plošky dA 2 do
roviny kolmé k paprsku l . Vztahu (3-25) se užívá k určení jasu zdroje ve směru oka pozorovatele
nebo fotonky (vychází se z něho při objektivním měření jasu), popřípadě ke zjištění jasu
nepřístupných zdrojů či zdrojů neurčitých rozměrů.
Pro jas L OP = L γ svazku paprsků rozbíhajících se z bodu O v prostorovém úhlu dΩ 2 , plyne
z rovnic (3-22) a (3-24) vztah
2
d Φ
dI γ
L OP = Lγ
=
=
(cd.m -2 ; lm, m 2 , sr; cd, m 2 ) (3-26)
dΩ
dA . cos γ dA . cos γ
Obr. 3-12
2 . 1
1
V prostředí, které pohlcuje, vyzařuje či rozptyluje světlo, se mění
světelný tok přenášený svazkem světelných paprsků od bodu k bodu a
úměrně se změnou světelného toku se mění i jas svazku paprsků.
Pouze v homogenním, nepohlcujícím a nerozptylujícím prostředí je
jas svazku světelných paprsků na jeho dráze všude stejný, a tedy
nezávislý na vzdálenosti od zdroje světla. V takovém případě lze pak
připustit zjednodušené nahrazení jasu svazku paprsků jasem
zdroje (svíticí plošky zdroje) v uvažovaném směru a využít druhé části
rovnice (3-26) k určení jasu L γ plošky dA 1 ve směru pod úhlem γ od
normály N dA1 (viz obr.3-12).
39

Jednotkou jasu je 1 kandela na 1 m 2 (cd.m -2 )
[v některých starších publikacích může čtenář nalézt tuto jednotku označenou názvem nit (nt) ].
V zahraniční literatuře se lze setkat i s dalšími jednotkami, např. :
stilb (sb): l sb = l cd.cm -2 = 10 4 cd.m -2 ;
apostilb (asb) : l asb = l lm.m -2 = (1 / π) cd.m -2 = 0,3183 cd.m -2 ;
lambert (La) : l La = l lm.cm -2 = (1 / π) sb = 3183 cd.m -2 ;
footlambert (fL) : l fL = 3,426 cd.m -2 ; l candle . foot -2 = l cd.ft -2 = 10,764 cd.m -2 .
Jas svazku paprsků ať již vycházejících ze zdrojů nebo odrážených od různých ploch je
závislý na stanovišti pozorovatele i na směru jeho pohledu. Z toho je zřejmé, že jas svazku
paprsků je funkcí nejen bodu, ale též orientovaného směru.
Zjistí-li se hodnoty jasu svazku paprsků dopadajících z různých směrů do okolí určitého bodu
prostoru a nanesou-li se tyto hodnoty na odpovídající směry od uvažovaného bodu jako
radiusvektory, dostane se spojením všech koncových bodů radiusvektorů fotometrická plocha
rozložení jasu. Tato plocha jednoznačně charakterizuje rozložení toků v uvažovaném bodě
prostoru, ale její určení je v obecném případě prakticky nezvládnutelné. Řezy fotometrickou
plochou jasu provedené rovinami obsahujícími uvažovaný bod se nazývají čáry (křivky) jasu a
kreslí se obvykle v polárních souřadnicích. Čáry jasu se matematicky popisují obecným vztahem
L γ = L o . f L (γ) (cd.m -2 ; cd.m -2 , -) (3-27)
kde L o je jas svazku paprsků dopadajících do okolí uvažovaného bodu ve směru,
který se zvolil za vztažný směr,
L γ je jas ve směru pod úhlem γ měřeným od vztažného směru,
f L (γ) je charakteristická funkce (indikatrix) jasu, která matematicky popisuje tvar uvažované
čáry jasu. K aproximaci čar jasu se využívá mocnin funkce kosinus, funkce sinus, jejich
součinů a nejčastěji lineárních kombinací těchto funkcí.
Popisuje-1i se rovnicí (3-27) čára jasu svíticí plošky v nepohlcujícím a nerozptylujícím
prostředí, pak L o značí jas okolí uvažovaného bodu svíticí plošky dA 1 (viz obr.3-12) ve vztažném
směru, který se obvykle volí ve směru normály ke svíticí ploše ve sledovaném bodě O a L γ je
jas zmíněné elementární části svítící plošky ve směru pod úhlem γ od vztažného směru.
Vyjádří-li se v rovnici (3-27) jas L γ svíticí plošky ve směru pod úhlem γ vztahem (3-26) a
dosadí-li se v souladu s rovnicí (3-18) za svítivost výraz d I γ = d I 0 . f I (γ) , dostane se rovnice
dIγ
dI . f
( )
( γ )
Lγ
= L . f γ
o I
o L =
=
(3-28)
dA . cos γ . cos γ
1 dA 1
Protože pro vztažný směr (γ = 0) platí L o = (dI o ) / dA , vychází z předchozí rovnice
důležitý vztah mezi charakteristickými funkcemi (indikatrix) svítivosti f I (γ) a jasu f L (γ)
f I (γ) = f L (γ) . cosγ (3-29)
Příklad : Vykazuje-li svíticí plocha o velikosti A 1 = 0,6 x 0,6 = 0,36 m 2 (např. vyzařovací
plocha zářivkového svítidla 4 x 18 W s difúzním krytem) pod úhlem γ = 60 0 [cosγ = 0,5] od
normály svítivost I γ = 450 cd, pak je podle vztahu (3-29) jas L γ této plochy ve zmíněném směru
roven
450 −2
L γ = = 2500 cd.
m
0,36 . 0,5
40

3.6 Světlení
Světlení je definováno jako plošná hustota světelného toku dΦ v vyzařovaného z plošky dA ,
tj. výrazem
dΦ vyzař
M = (lm.m -2 ; lm, m 2 ) (3-30)
dA
Jednotkou světlení je 1 lm.m -2 .
Příklad : Je-li vyzařovaný tok Φ v = 3000 lm rovnoměrně rozložen po svíticí ploše A = 0,36
m 2 , pak je v souladu s výrazem (3-30) průměrná hodnota světlení M této svíticí plochy
M = 3000 / 0,36 = 8330 lm.m -2 .
3.7 Veličiny charakterizující světelně technické vlastnosti hmot
Optické vlastnosti materiálů jsou důležité zejména pro návrh a konstrukci světelně činných
částí různých zařízení s ohledem na možnosti usměrnění světelného toku, jeho rozptylu a
popřípadě omezení jasů v určitých směrech, a to při zachování co nejvyšší účinnosti.
Odraznosti stropu a stěn mají podstatný vliv na kvantitativní, ale i na kvalitativní ukazatele
vnitřního osvětlení i na hospodárnost osvětlovacího zařízení.
Světelný tok Φ dopadající na uvažovanou hmotu se v obecném případě dělí na tři části, a to
na část Φ ρ , která se odrazí, na část Φ τ , která hmotou projde a na část Φ α , kterou látka pohltí.
Platí tedy
Φ = Φ ρ + Φ τ + Φ α (lm; lm, lm, lm) (3-31)
Světelné technické vlastnosti látek charakterizují tři integrální činitele odpovídající zmíněnému
rozdělení světelného toku, a to : integrální činitel odrazu ρ = Φ ρ / Φ ,
integrální činitel prostupu τ = Φ τ / Φ a integrální činitel pohlcení α = Φ α / Φ .
Pro činitele ρ, τ, α vyplývá z rovnice (3-31), jejím vydělením tokem Φ , známá souvislost
ρ + τ + α = 1 (3-32)
Pro neprůsvitné materiály pak platí ρ + α = l a pro materiály pohlcující veškeré záření na ně
dopadlé (černé těleso) α = l .
O prostředí, kterým se šíří světelné paprsky od svítidel na osvětlované plochy, se při praktických
výpočtech obvykle předpokládá, že je nepohlcující (τ = 1) a nerozptylující. Tento předpoklad je
většinou splněn jak ve vnitřních, tak i ve venkovních prostorech. Činitele odrazu, prostupu a
pohlcení nezávisí pouze na vlastnostech látky samotné, ale i na vlnové délce dopadajícího záření.
Proto se kromě integrálních hodnot zmíněných činitelů definují i jejich spektrální hodnoty ρ (λ),
τ (λ), α (λ).
Dopadá-li na sledovanou látku složený zářivý tok Φ e (λ) , pak pro integrální činitel odrazu ρ
látky obecně platí výraz
ρ =
∞
∫
0
⎛ dΦ
⎜
⎝ d
∞
∫
0
e
( λ)
λ
⎛ dΦ
⎜
⎝ d
e
⎞
⎟
⎠
( λ )
λ
λ
. V
⎞
⎟
⎠
λ
( λ) . ρ( λ )
. V
( λ )
. dλ
. dλ
41
(3-33)
Ve jmenovateli rovnice (3-33) je známý výraz pro světelný tok Φ odpovídající zářivému toku
Φ e (λ). Pro integrální činitele τ a α platí obdobné vztahy. Orientační hodnoty integrálních
činitelů ρ, τ, α některých látek jsou v tab.3-2. Pro informaci jsou ještě v tab.3-3 uvedeny
přibližné hodnoty činitelů odrazu některých povrchů a materiálů.

Poznámka:
U filtrů se místo činitele prostupu užívá pojmu optická hustota D , která je definována vztahem
D = - log 10 τ = log 10 (1/τ) .
Z výrazu plyne, že pro τ = 0,01 je D = 2 , pro τ = 0,1 pak D = l a když τ = l , je D = 0 atd.
Tab. 3-2 Přibližné hodnoty činitelů ρ , τ , α některých materiálů
materiál činitel (%)
odrazu ρ prostupu τ pohlcení α
sklo čiré (tlouštka 2 až 4 mm) 6 - 8 90 - 92 2 - 4
sklo matované leptané (tl. 2 až 3 mm) 6 - 11 75 - 91 3 – 19
sklo opálové bílé (tl. 2 až 3 mm) 29 - 52 36 - 66 3 – 10
sklo opalizované (tl. 2 až 3 mm) 13 - 28 59 - 84 3 – 13
mramor bílý lesklý (tl. 7,3 až 10 mm) 30 – 71 3 - 8 24 – 65
hedvábí bílé 28 - 38 61 - 71 asi 1
silon bílý asi 55 asi 17 asi 28
silon šedý průhledný asi 8 asi 79 asi 13
Tab. 3-3
Orientační hodnoty činitele odrazu ρ některých látek
materiál, povrch ρ (%) materiál, povrch ρ (%)
plátovaný 75 - 90 javorové surové, přírodně 40 - 50
hliník leštěný 60 - 72 dubové voskované 30 - 49
matný 55 - 60 dřevo ořechové 10 - 20
stříbro leštěné 85 – 94 mahagonové 15 – 20
platina leštěná 62 mořené tmavé 10 - 30
zlato leštěné 70 bílá 76 – 88
nikl leštěný 53 – 63 světlá 66 – 80
žlutá
chrom leštěný 60 – 70
tmavá 47 – 67
ocel nerez leštěná 55 – 60 světlá 30 – 48
hnědá
smalt bílý 85 – 90
tmavá 14 – 31
žula asi 44 světlá 39 – 63
červená
cihly žluté asi 35
tmavá 17 – 39
cihly červené asi 25 malba (zeď) světlá 36 – 69
zelená
sádra asi 80
tmavá 11 – 35
malta velmi jemná asi 50 světlá 24 – 56
modrá
omítky ušlechtilé, jasné asi 40
tmavá 5 – 25
malta tmavá asi 25 růžová 35 - 61
bílý asi 80 světlá 35 – 67
šedá
středně modrý 60 - 70
tmavá 15 – 35
papír světle žlutý černá 2 - 4
světle zelený 35 - 45
namodralý světlý
42

Povrchy různých látek se ještě dále rozlišují podle rozložení odraženého světelného toku do
různých směrů v prostoru. Nejjednodušší případ odrazu nastane, když se světelný paprsek odrazí
od povrchu pod stejným úhlem, pod kterým na uvažovaný povrch dopadl (viz obr.3-13). Tento
případ odrazu se nazývá zrcadlový odraz.
Obr. 3 –13 Obr. 3 – 14
Znázornění zrcadlového odrazu Řez fotometrickou plochou svítivosti
a přímého prostupu
při difúzním odrazu
Ideální zrcadlový povrch vykazuje jas jen ve směru odraženého světelného paprsku. V praxi
lze poměrně dokonalého zrcadlového odrazu dosáhnout jen na velmi přesně a dokonale
vyleštěných kovových plochách. Výroba takových zrcadel či reflektorů je velmi náročná a drahá.
V případě, že se paprsek světla dopadlý na element povrchu po odrazu rozdělí do celého
poloprostoru tak, že jas elementu uvažované plochy je ve všech směrech stejný, dochází
k rovnoměrně rozptylnénu (difúznímu) odrazu (viz obr.3 - 14). Jas dokonale rozptylně
odrážející plochy nezávisí na úhlu dopadu světelných paprsků. V praxi se ideálním difúzním
plochám svými odraznými vlastnostmi často přibližují např. běžně matně vymalované stěny
interiérů.
Vlastnosti rovnoměrně rozptylně odrážejících ploch :
1) Základní vlastností difúzně odrážejícího povrchu je, že jeho jas je konstantní do všech
směrů, tj. L = konst. a charakteristická funkce jasu f L (γ) = 1 .
2) Z druhé části rovnice (3 - 27) pro jas svítící plošky vyplývá, že svítivost elementu ideálního
rozptylovače je maximální v kolmém směru a svítivost tohoto elementu v každém jiném
směru se určí z Lambertova kosinusového zákona.
Proto je fotometrická plocha svítivosti elementu rovnoměrné rozptylné plochy plochou
kulovou (viz obr.3 - 14) a indikatrix svítivosti je f I (γ) = cosγ .
3) Mezi světlením M difúzního povrchu a jeho konstantním jasem L platí důležitá souvislost
M = π . L (lm.m -2 ; -, cd.m -2 ) (3-34)
4) Uvědomíme-1i si, že mezi osvětleností E a světlením M sledované odrážející plochy,
charakterizované činitelem odrazu ρ , platí obdobný vztah jako mezi dopadlým a odraženým
světelným tokem, tj. M = ρ E , pak z rovnice (3-34) vyplývá pro difúzně odrážející povrch
významná souvislost mezi osvetleností E a jasem L tohoto povrchu
M = ρ . E = π . L (lm.m -2 ; -, lx, -, cd.m -2 ) (3-35)
Uvedený vztah umožňuje například při známé osvětlenosti a činiteli odrazu stanovit jas
difúzně odrážejícího povrchu nebo naopak vypočítat z předem zjištěných hodnot E a L
činitele odrazu ρ .
S ohledem na uvedené vlastnosti se dokonale rozptylně svítící plochy často označují názvem
Lambertovy zářiče.
43

Prakticky ovšem neexistují ani ideální zrcadla ani ideální rozptylovače. Zrcadla určená pro
osvětlovací účely v různém stupni také poněkud světlo rozptylují a naopak matné, mdlé či drsné
povrchy používané k rozptýlení světla vykazují určitý zrcadlový účinek ve směru dokonalého
odrazu. U většiny povrchů vzniká tedy smíšený odraz. Činitel smíšeného odrazu lze vyjádřit
součtem činitele zrcadlového odrazu a činitele difúzního odrazu.
Při světelně technických výpočtech se v co největší míře využívá vlastností ideálně rozptylné
plochy, neboť se tím výpočty podstatně zjednodušují. Pokud se tedy vlastnosti skutečných
svíticích ploch blíží vlastnostem rovnoměrného rozptylovače, považují se tyto za Lambertovy
zářiče. Počítá se tak například se svítícími stropy, transparenty, se svítidly s opálovým sklem
apod. Výhod ideálního rozptylovače se využívá i při výpočtech průměrných jasů matných
osvětlovaných ploch, pokud ovšem nevykazují viditelné zrcadlově odlesky.
Také světelný tok prošlý vrstvou látky může do prostoru vycházet různým způsobem.
U některých látek čirých nebo dokonale průhledných, např. optická skla, tenké vrstvy vody apod.
dochází k přímému prostupu světla, kdy při šikmém dopadu vychází paprsek z uvažované látky
v původním směru pouze rovnoběžně posunut (viz obr. 3 - 13). Přitom může podle dalších
vlastností uvažované látky docházet i k částečným odrazům.
Obr. 3 -15
Náčrt kosinusového rozložení svítivosti
při dokonalém rovnoměrně rozptylném
prostupu světelných paprsků
Mnohé látky však světelné paprsky jimi prošlé částečně nebo
úplně rozptylují. Způsob rozptylu vycházejícího světelného
toku se podobně jako u odrazu znázorňuje fotometrickou
plochou či křivkami svítivosti.
Při dokonalém rovnoměrně rozptylném prostupu světelných
paprsků je tedy fotometrická plocha svítivosti opět plochou
kulovou (viz obr. 3-15) a světelně technické vlastnosti druhé
strany této průsvitné látky jsou pak stejné jako vlastnosti
povrchu vykazujícího rovnoměrně rozptylný odraz.
U většiny látek však dochází k tzv. smíšenému prostupu, tj. v různé míře se u nich projevuje
přímý i rozptylný prostup. Činitel smíšeného prostupu je roven součtu činitelů přímého a
rozptylného prostupu.
Při odrazu světla na povrchu průhledných látek, např.
skla, může dojít k polarizaci světla. Při průchodu
světla sklem (viz obr.3-16) dochází jak k lomu
paprsků, tak také k částečnému odrazu.
Obr. 3 – 16
Platí-li β + γ = 90° , dochází k polarizaci světla
odrazem.
Z výrazu pro index lomu
sin β
n =
sinγ
vyplývá, že k polarizaci odrazem dojde, platí-1i pro
úhel dopadu β = β p vztah
sin β p
n =
= tgβ
o
sin 90 − β
( )
p
p
44

Protože index lomu se pro tutéž látku liší pro záření různých vlnových dílek, je i úhel β p různý
pro tato jednotlivá záření. Proto bílé (nepestré) světlo nemůže být nikdy dokonale polarizované.
V praxi se často využívá tzv. zpětného (vratného) odrazu, což je zvláštní odraz, při němž se
světlo (v poměrně velkém rozsahu úhlu dopadu) odráží přibližně ve stejném směru, v němž
dopadlo. Takových povrchů se užívá pro signalizaci v dopravě (např. odrazky). Podobných
povrchů (pokrytých např. jemnými skleněnými perličkami), které dopadlý svazek rovnoběžných
paprsků odrážejí ve stejném směru zpět, popřípadě je mírně (lomem a odrazem) rozptylují, se
užívá jako projekčních (perličkových) pláten.
Na rozhraní mezi opticky hustším (1) a řidším (2) prostředím (např. sklo - l a vzduch - 2)
nastává lom paprsků jen tehdy, je-li úhel β 1 dopadu paprsků menší než tzv. mezní úhel β m , pro
který platí
1 N2
sin β m = n21
= =
n N
kde n 21 je relativní index lomu prostředí 2 vzhledem k prostředí 1 ;
N 1 , N 2 jsou absolutní indexy lomu ; pro vzduch N 2 ≈ 1 .
12
1
Je-li úhel dopadu větší než mezní, neprochází z hustšího do řidšího prostředí žádné světlo a
dochází k úplnému odrazu. Takový odraz světla na hraničních plochách sklo-vzduch je
předpokladem funkce světlovodu.
Světlovody mají obvykle tvar trubice s leštěným povrchem. Světlo vstupující do světlovodu
ze zdroje dopadá na stěnu světlovodu většinou pod tak velkým úhlem, že dochází k úplnému
odrazu. Světlo se ve světlovodu postupně odráží, až se dostane k výstupní ploše, na kterou
dopadá pod úhlem menším než je mezní úhel, a proto vychází že světlovodu ven.
3.8 Charakteristiky prostorových vlastností osvětlení
Prostorové vlastnosti osvětlení, tj. subjektivní dojem o dostatečnosti prosvětlení prostoru,
směrovost osvětlení a schopnost osvětlení tvořit stíny (stínivost osvětlení) se popisují s využitím
veličin, které umožňují zmíněné vlastnosti osvětlení v daném bodě pole vystihnout souhrnně
jedinou hodnotou. Proto se tyto veličiny nazývají integrální charakteristiky světelného pole.
S jejich využitím se podstatně rozšiřují možnosti objektivního hodnocení kvality osvětlovacích
soustav, a to jak z hlediska objektivního vystižení dojmu o dostatečnosti prosvětlení prostoru, tak
i pokud jde o charakteristiku úrovně vjemu trojrozměrných předmětů.
3.8.1 Světelné pole
Část prostoru, v níž se odehrává určitý fyzikální děj, se všeobecně označuje názvem
fyzikální pole. Podle toho, zda se probíhající děj charakterizuje skalárem nebo vektorem, hovoří
se o skalárním nebo vektorovém poli. Světelným polem se nazývá část prostoru, ve které probíhá
přenos světelně energie. Světelné pole je tedy všude, kde lze výpočtem či měřením prokázat
existenci světla stanovením hodnoty zvolené světelně technické veličiny.
V teorii elektromagnetického pole se k hodnocení přenosu energie používá Poyntingův
vektor. Velikost Poyntingova vektoru udává energií, která projde za jednotku času jednotkovou
plochou kolmou na směr přenosu energie. Orientovaný směr Poyntingova vektoru je shodný
s orientovaným směrem šíření elektromagnetického vlnění.
Ve světelném poli se nesledují elektrické a magnetické síly, ale zkoumá se v konečných
časových intervalech rozdělení toků energie. Ve shodě s klasickými fotometrickými metodami se
při výpočtech ve světelném poli ponechává stranou otázka podstaty světelného záření, přetržitosti
záření a počítá se s plynulou změnou světelných toků mezi sledovanými body pole.
45

3.8.2 Světelný vektor
Poyntingův vektor se v podmínkách světelného pole nahrazuje vektorem hustoty světelného
toku, který se nazývá světelný vektor . Světelný vektor určuje v libovolném bodě pole, nezávisle
na volbě souřadnic, měrný výkon přenosu světelné energie. Jeho velikost je určena energií, která
projde za jednotku času jednotkovou plochou kolmou na směr šíření záření a je tedy rovna
rozdílu normálových osvětleností jedné a druhé strany plochy umístěné v daném bodě kolmo ke
směru šíření záření. Orientovaný směr světelného vektoru je určen směrem přenosu světelné
energie v uvažovaném bodě pole.
ε r v bodě P v poli jediného elementárního, tedy bodového zdroje Z
Světelný vektor 1
(viz obr. 3-17) se co do velikosti rovná plošné hustotě světelného toku dΦ dopadlého na
myšlenou plošku dA N (kolmou k l ), tzn. normálové osvětlenosti E N v bodě P
r dΦ
ε 1 = ε 1 = = EN
(lx; lm, m 2 ; lx) (3-36)
dA
Směr 1
ke kontrolnímu bodu P.
N
ε r je v tomto případě shodný se směrem paprsku l a orientovaný je od zdroje Z
Umístí-li r se do bodu P v poli bodového zdroje Z ploška dA , jejíž normála N dA svírá
s vektorem ε 1 úhel β, pak tok dΦ světelného vektoru 1
ε r ploškou dA se určí ze vztahu
r
dΦ = ε 1 . dA
r = ε 1 . dA . cosβ = E N . dA . cosβ
(lm;lx, m 2 , -) (3-37)
Obr. 3-17
Osvětlenost E P v bodě P plošky dA bodovým zdrojem
Z je rovna průmětu světelného vektoru 1
N′ dA k neosvětlené straně plošky dA
ε r do normály
r
Z rovnice (3-37) plyne, že průmět světelného vektoru ε1
do směru normály N′ dA se rovná
osvětlenosti E P plošky dA v bodě P, či osvětlenosti v bodě P ve směru normály N′ dA
dΦ
ε 1 . cosβ = E N . cosβ = = EP (lx; lx; lm, m 2 ; lx) (3-38)
dA
Světelný vektor v poli několika světelných zdrojů je v každém bodě dán vektorovým součtem
dílčích světelných vektorů charakterizujících pole jednotlivých zdrojů v uvažovaném bodě.
Osvětlují-li všechny zdroje pouze jednu stranu určitého povrchu v daném bodě pole, je
průmět světelného vektoru v tomto bodě do normály k uvažovanému povrchu roven přímo
hodnotě osvětlenosti zmíněného povrchu v okolí sledovaného bodu.
46

3.8.3 Střední kulová osvětlenost
Při subjektivním posuzování, zda je ten který prostor celkově dostatečné osvětlen (či
prosvětlen, popříp. "nasycen světlem"), nestačí hodnotit pouze osvětlenost některých, např.
vodorovných, rovin. K tomu účelu se využívá veličin světelného pole, které udávají střední
hodnoty osvětlenosti povrchů některých ploch zanedbatelných rozměrů (například plochy
kulové, pláště válcové plochy apod.), umístěných jako přijímače záření do uvažovaného bodu
pole. Tyto plochy vlastně nahrazují všechny možné předměty, které se mohou v daném bodě
prostoru ve skutečnosti vyskytovat. Podle tvaru přijímače se pak jednotlivé veličiny nazývají:
střední kulová osvětlenost, střední válcová osvětlenost atd. Uvedené veličiny patří do souboru
skalárních integrálních charakteristik světelného pole.
Ze skalárních integrálních charakteristik světelného pole se nejčastěji užívá střední kulová
(sférická) osvětlenost (E 4π ) , která je určena střední hodnotou osvětlenosti povrchu přijímače ve
tvaru koule se středem v daném bodě (obr. 3.18), jejíž průměr D je zanedbatelný v porovnání se
vzdáleností uvažovaných zdrojů od kontrolního bodu P pole.
Jde o skalární veličinu rovnou jedné čtvrtině součtu všech normálových osvětleností v daném
bodě
n
1
E
4 π = ∑ E N i
(lx; lx) (3−39a)
4 i = 1
Obecně se střední kulová osvětlenost E 4π definuje vztahem
4π
4π
1
1
4 π = ∫ dE = ∫ Lϑς
dΩϑς
(lx; cd.m -2 , sr) (3-39)
4
4
0
0
E N .
Obr. 3-18
K řešení střední hodnoty osvětlenosti povrchu
modelového přijímače ve tvaru koule
Hodnota střední kulové osvětlenosti není závislá na směru dopadu světelných paprsků na kulový
přijímač, takže není funkcí orientovaného směru, ale je pouze funkcí bodu světelného pole.
Příklad:
Je-li svítivost I ϑζ jediného rotačně souměrně vyzařujícího svítidla Z bodového typu ve směru
k bodu P [určeném úhly ϑ, ζ (obr. 3.18)] rovna I ϑζ = 1000 cd , pak je v kontrolním bodě P
umístěném v uvažovaném směru ve vzdálenosti l = 2 m
velikost světelného vektoru rovna normálové osvětlenosti
ε = E N = I ϑζ / l 2 = 1000 / 2 2 = 250 lx
a střední kulová osvětlenost E 4π se stanoví jako čtvrtina normálové osvětlenosti E N ze
vztahu
1 1 Iϑζ
1 1000
E 4π = E N = . = . = 62,5 lx
2
2
4 4 l 4 2
47

Podobně jako se z fotometrické plochy svítivosti určí světelný tok zdroje, stanoví se
z fotometrické plochy jasu prostorová osvětlenost E o . Tuto veličinu zavedl Arndt.
Prostorová osvětlenost E o je skalární veličinou světelného pole definovaná jako algebraický
součet všech normálových osvětleností dE N v uvažovaném bodě pole, tedy výrazem
4π 4π
∫
∫
Eo = dEN
= Lϑς
. dΩϑς
(lx; cd.m -2 , sr) (3-40)
0
0
Při řešení rovnice (3-39), resp. (3-40) se elementární ploška v uvažovaném bodě pole
postupně umísťuje do všech možných poloh tak, že její normála je vždy shodná s osou
prostorového úhlu dΩ ϑζ , v jehož mezích dopadá na plošku svazek paprsků charakterizovaný
jasem L ϑζ .
Z porovnání definičních vztahů (3.40) pro střední prostorovou osvětlenost E o a (3.39) pro
střední kulovou osvětlenost E 4π vyplývá, že obě veličiny jsou v podstatě shodné až na konstantu,
takže platí
1
E4 π = E o (lx; lx) (3-41)
4
Veličiny E o a E 4π jsou úměrné střednímu sférickému jasu L 4π , tj. střednímu jasu
obklopujícímu uvažovaný bod, což vyjadřuje vztah
1
E4 π = Eo π . L4π
4
=
(lx; lx; cd.m-2 ) (3-42)
Již Geršun ukázal, že střední kulová osvětlenost a tedy i prostorová osvětlenost jsou veličiny
úměrné množství světelné energie v jednotkovém objemu v okolí uvažovaného bodu, tzn., že
jsou úměrné objemové hustotě energie w v daném bodě pole
1
E4 π = Eo = c . w (lx; lx; m.s -1 , lm.s.m -3 ) (3-43)
4
kde c je rychlost šíření světla (m.s -1 ).
Uvedené veličiny mohou proto ve sledovaném bodě pole charakterizovat celkovou dostatečnost
osvětlení prostoru.
Hodnotami střední kulové osvětlenosti je vhodné vystihovat subjektivní dojem o celkové
dostatečnosti osvětlení v prostorech, ve kterých rozlišované předměty mají složitý prostorový
tvar, kde ploché předměty nemají pevnou orientaci a kde se předměty pozorují z nejrůznějších
směrů. Střední kulová (popř. prostorová) osvětlenost se využívá v mnoha zemích. Zavedena byla
i do dřívější, nyní již novými evropskými předpisy nahrazené, normy ČSN 360450 pro
osvětlování vnitřních prostorů. V současnosti platí doporučení shrnutá v normě ČSN EN 12464–
1 „Světlo a osvětlení – Osvětlení pracovních prostorů – část 1 : Vnitřní pracovní prostory“, v níž
střední kulová osvětlenost do ukazatelů jakosti osvětlení interiérů není zahrnuta.
3.8.4 Střední válcová osvětlenost
Výsledky řady experimentů potvrdily, že celkový dojem o dostatečnosti osvětlení ve
veřejných a společenských prostorech, v nichž převažují směry pozorování blízké
k vodorovnému, dobře vystihuje střední válcová (cylindrická) osvětlenost, která je rovna střední
hodnotě osvětlenosti pláště elementárního válečku svisle umístěného v uvažovaném bodě pole, tj.
střední hodnotě osvětlenosti všech vertikálních rovin v daném bodě. Má-li tedy v daném prostoru
na zrakový vjem pozorovatele rozhodující vliv výše a rozložení jasů, popřípadě osvětleností na
svislých plochách, lze skutečný přijímač záření nahradit modelovým přijímačem ve tvaru
válečku se svislou osou s neprůsvitnými podstavami a s rozměry (průměr D podstavy, výška h -
48

viz obr. 3-19) zanedbatelnými ve srovnání se vzdáleností uvažovaných zdrojů od kontrolního
bodu P. Celková dostatečnost osvětlení takového prostoru hodnocená v určitém místě, do kterého
se umístí modelový přijímač, se pak posuzuje podle střední hodnoty osvětlenosti povrchu pláště
zmíněného válečku, tzn. podle střední válcové (cylindrické) osvětlenosti E Z , která je rovna
střední hodnotě osvětlenosti všech svislých rovin v uvažovaném bodě světelného pole.
Pro střední válcovou osvětlenost lze odvodit integrální rovnici ve tvaru
4π
4π
1
1
(lx; -, lx) (3-44)
E Z = sinϑ
. L Ω =
∫ ϑς . d ϑς sinϑ
. dE
π
π ∫
N
0
0
Střední válcová osvětlenost E Z závisí na směru dopadu paprsků na válcový přijímač, resp. na
zvolené orientaci osy válečku, je proto skalární funkcí nejen bodu, ale i orientovaného směru.
Obr. 3-19
K definici střední válcové osvětlenosti
Příklad:
Určeme střední válcovou osvětlenost E Z , kterou v kontrolním bodě P ve vzdálenosti l = 2 m
zajistí svítidlo Z bodového typu, je-li ve směru k bodu P [určeném úhly ϑ = 60°, ζ = 0° (obr.
3.19)] jeho svítivost I ϑζ = 1000 cd . Z rovnice (3-44) vyplývá, že střední válcová osvětlenost
E Z v bodě P v poli jediného svítidla bodového typu je rovna
E Z = π
1
sinϑ E N (lx; -, lx) (3-45)
kde E N je normálová osvětlenost v bodě P , která se určí z rovnice
I 1000
E N = ϑζ
= = 250 lx ,
2
l 4
Po dosazení do rovnice (3.45) vychází pro hledanou střední válcovou osvětlenost E Z vztah
E Z = π
1 sinϑ EN = π
1 . 0,866 . 250 ≐ 69 lx
Střední válcová osvětlenost se využívá ve světelně technické praxi mnoha zemí. V některých
státech je tato veličina zahrnuta i do světelně technických předpisů. V doporučeních přijatých
státy EU je E Z jedním z ukazatelů jakosti osvětlení pěších zón a veřejných prostranství. Např.
v Rusku je však zahrnuta i do norem umělého osvětlení veřejných a společenských prostorů.
3.8.5 Střední polokulová osvětlenost
V případech, kdy se zkoumají podmínky osvětlení trojrozměrných detailů rozmístěných na
velké ploše a kdy pro zrakové vnímání není rozhodující osvětlení částí předmětů odvrácených od
pozorovatelů, se doporučuje pro hodnocení prostorových vlastností osvětlení využívat střední
polokulovou (semisférickou) osvětlenost. Jde o skalární integrální charakteristiku světelného
pole, která je rovna střední hodnotě osvětlenosti povrchu elementární půlkoule umístěné do
sledovaného bodu pole. Rozměry modelového přijímače jsou, stejně jako v předchozích
případech, zanedbatelné v porovnání se vzdáleností kontrolního bodu P od jednotlivých zdrojů.
49

Uvažme, že na zmíněný polokulový přijímač dopadá ve směru určeném úhly ϑ, ζ v mezích
prostorového úhlu dΩ ϑς svazek paprsků charakterizovaný jasem L ϑς a že osa o půlkoule svírá
s osou prostorového úhlu dΩ ϑς úhel ϑ (podle obr. 3-20).
Za předpokladu, že osa o přijímače je umístěna do směru ϑ = 0
(obr.3-20), platí [A.35] pro střední polokulovou osvětlenost E hs
(ve starší literatuře se veličina označovala E 2π ) vztah
4π
Obr. 3-20
Střední polokulová osvětlenost je závislá na orientaci osy o
přijímací plochy ve tvaru povrchu půlkoule
1
E hs = ( 1 + cos ϑ ) . Lϑζ
. dΩ
4 ∫
0
ϑζ
(lx; -, cd.m -2 , sr) (3-46)
Střední polokulová osvětlenost závisí na směru dopadu paprsků na polokulový přijímač, resp. na
zvolené orientaci jeho osy a je proto skalární funkcí nejen bodu, ale i orientovaného směru.
Obvykle se základna polokulového přijímače umísťuje do vodorovné roviny. Výjimečně se
uvažuje polokoule s vrcholem obráceným k pozorovateli.
Příklad:
Určeme střední polokulovou osvětlenost E hs , kterou v kontrolním bodě P ve vzdálenosti
l = 2 m zajistí svítidlo Z bodového typu, je-li ve směru k bodu P [určeném úhly ϑ = 60°, ζ = 0°
(obr. 3.20)] jeho svítivost I ϑζ = 1000 cd . Ze vztahu (3.46) pro hledanou střední polokulovou
osvětlenost E hs vyplývá vztah
1 1 I
E hs = (1+cosϑ) EN = (1+cosϑ) ϑζ 1 ( )
1000
= . 1 + 0,5 . ≐ 93,8 lx
4
2
2
4
l 4
2
3.8.6 Střední poloválcová osvětlenost
Ve společenských i v pracovních prostorech, ale například také na pěších zónách ve městech se
setkáváme se situacemi, kdy při hodnocení kvality vjemu trojrozměrných předmětů je zapotřebí
přesněji vymezit směry osvětlováni, resp. pozorování rozlišovaných detailů. V takových
případech nepostačuje pracovat se střední válcovou nebo polokulovou osvětleností a doporučuje
se využít střední poloválcové (hemicylindrické) osvětlenosti E sz . Tato skalární integrální
charakteristika je rovna střední hodnotě osvětlenosti povrchu jedné poloviny pláště válcové
plochy, jejíž rozměry jsou zanedbatelné v porovnání se vzdáleností kontrolního místa od
uvažovaných zdrojů světla resp. svítidel. Je pochopitelné, že střední poloválcová osvětlenost je
současně rovna střední hodnotě osvětleností všech svislých rovin v poloprostoru přilehlém
k půlválci modelového přijímače, neboť jsou to tečné roviny k plášti poloválcováho přijímače.
Orientace modelového přijímače (viz obr.3-21) je určena polohou dvou vektorů, a to vektoru
N r 0 umístěném ve směru podélné osy o přijímací plochy pláště půlválce a vektoru
N r p normály
k obdélníkové základně přijímače ve směru k povrchu půlválce.
Na městských pěších zónách a ve společenských prostorech se uvažuje, že osa o přijímače je
svislá. V pracovních prostorech však může být někdy výhodné uvažovat i jiné umístění
poloválcového přijímače, např. vodorovné, či podle pracovní plochy nakloněné.
50

Umístíme-li do kontrolního bodu P modelový poloválcový
přijímač podle obr.3.21 tak, že vektor N r 0 bude orientován ve
směru ϑ = 0 a vektor N r
ve směru ζ = 0 , platí pro
poloválcovou osvětlenost E sz vztah
2π
1
E sz = sin ϑ
. d
π ∫
0
p
( 1 + cos ζ ) . Lϑζ
Ω ϑζ
(lx; -, -, cd.m -2 , sr) (3-47)
Obr. 3-21
K definici střední poloválcové osvětlenosti
S ohledem na orientaci pláště půlválce ovlivní hodnotu E sz pouze zdroje (svítidla) osvětlující
vnější přijímací plochu pláště půlválce.
Střední poloválcová osvětlenost E sz závisí na zvolené orientaci jak podélné osy o modelového
půlválce, tak i normály N p k obdélníkové základně přijímače a proto je tato skalární funkcí
nejen bodu, ale i dvou orientovaných směrů.
Příklad:
Určeme střední poloválcovou osvětlenost E sz , kterou v kontrolním bodě P ve vzdálenosti
l = 2 m zajistí svítidlo Z bodového typu, je-li ve směru k bodu P [tj. ve směru určeném úhly ϑ,
ζ (viz obr. 3.21)] jeho svítivost I ϑζ = 1000 cd . Při tom předpokládejme, že spojnice Z P
bodů Z a P leží ve svislé rovině kolmé k základně pláště modelového půlválce, kdy je úhel
ζ = 90° a dále, že zmíněná spojnice Z P svírá se svislou osou o půlválce úhel ϑ = 60°.
Uvážíme-li, že ve výrazu (3.47) je součin jasu a prostorového úhlu roven normálové
osvětlenosti E N = I ϑζ / l 2 = 1000 / 2 2 = 250 lx , pak se na podkladě uvedené rovnice
hledaná střední poloválcová osvětlenost E sz vypočítá ze vztahu
E sz = π
1 sinϑ . (1+cosζ) . EN = π
1 0,866 . (1+ 0) . 250 ≐ 68,9 lx .
3.8.7 Činitel podání tvaru
Kvalita vjemu trojrozměrných předmětů je podmíněna směrovostí a stínivostí osvětlení, tzn.
zejména schopností osvětlení vytvářet na trojrozměrných předmětech stíny. Stupeň stínivosti se
dříve oceňoval poměrem přímé složky osvětlenosti k její celkové hladině. Obvykle se
požadovalo, aby zmíněný poměr byl v mezích 0,2 až 0,8.
S využitím veličin světelného pole, tj. s využitím integrálních charakteristik, se stupeň
stínivosti a tudíž i kvalita vjemu trojrozměrných předmětů hodnotí činitelem podání tvaru P ,
který je roven poměru světelného vektoru ε ke střední kulové osvětlenosti E 4π
ε
P = (−; lx, lx) (3-48)
E 4 π
Nejvyššího stupně stínivosti a tudíž nejvyšší hodnoty činitele podání tvaru P se docílí v poli
jediného svítidla bodového typu, kdy ε = E N a E 4π = E N / 4 a tudíž P = 4 .
Naopak v případě zcela difúzního osvětlení, kdy je ε = 0 , je i činitel podání tvaru je P = 0 .
V běžných osvětlovacích soustavách bývá činitel podání tvaru v mezích od 1,3 do 2,5.
51

4. ZÁKLADY NAUKY O BARVĚ
Předmětem nauky o barvě je objektivní hodnocení barvy světla různých světelných zdrojů i
barvy pozorovaných předmětů. Jde o náročný úkol, neboť vnímání barev je složitý fyziologickopsychický
proces.
4.1 Barva – vlastnost zrakového vjemu
V nauce o barvě se barva nechápe jako směs pojidla a barviva, ale pojem barva, respektive
přesněji vjem barvy, označuje vlastnost zrakového počitku či vjemu, která umožňuje pozorovateli
zjistit rozdíl mezi dvěma ploškami zorného pole, které mají stejnou velikost, tvar i strukturu,
přičemž tento rozdíl má stejnou povahu jako rozdíl, který by vznikl změnou spektrálního složení
světla vstupujícího do oka. Pojem barva se užívá v oblasti vjemové (psychosenzorické) pro
vyjádření vlastnosti zrakového vjemu. Vjem barvy závisí na vlastnostech zraku, na stavu jeho
receptorů, na adaptaci zraku, na jeho únavě, na podmínkách pozorování z hlediska jasu a
kontrastu, ale i na psychickém stavu pozorovatele a na jeho psychologii.
Běžně se však pojem barva přenáší i na vlastnost světla a předmětů a hovoří se o barvě světla
nebo o barvě předmětů. Přesněji se však barevné vlastnosti světla označují názvem
chromatičnost a barevné vlastnosti předmětů pak pojmem kolorita. Tyto vlastnosti lze
jednoznačně vyhodnotit fyzikálně podle spektrálního složení barevného podnětu a spektrální
citlivosti zraku k záření různých vlnových délek. Chromatičnost je určena spektrálním složením
záření vysílaného primárním zdrojem. Kolorita je určena spektrálním složením záření zdroje
osvětlujícího sledovaný předmět a spektrální odrazností či propustností materiálu předmětu.
Chromatičnost a kolorita jsou pojmy psychofyzikální, které vystihují schopnost sledovaného
záření vzbudit určitý barevný počitek a kvantitativně jej v určité soustavě vyjadřují na základě
spektrálního složení záření vstupujícího do oka a spektrální citlivosti zraku.
Monofrekvenční složky libovolného záření se ve viditelné oblasti spektra vyznačují tím, že
budí zcela určitý barevný počitek; tj. záření každého kmitočtu přísluší jednoznačně určitá
spektrální barva. Obráceně to však neplatí. Zrakový orgán vnímá záření aditivně a odezvy na
monochromatické složky skládá na určitý zrakový vjem barvy. Nemá však schopnost složené
záření analyzovat.
4.2 Barevný tón a sytost barvy
Kvalitativní odlišnost vjemu jednotlivých spektrálních barev se nazývá barevný tón a
vyjadřuje se názvy fialová, modrá, zelená apod. Přibližné oblasti vlnových délek spektrálních
barev jsou uvedeny
v tab. 4.1. Vnímání určitého barevného tónu je u každého pozorovatele poněkud odlišné a je
podmíněno jednak množstvím energie vyzařované v té které oblasti vlnových délek a jednak
citlivostí oka.
Tab. 4.1
Rozmezí vlnových délek (nm) Barevný tón spektrální barvy
380 – 430 fialová
430 – 465 modrofialová
465 – 490 modrá
490 – 500 modrozelená
500 – 560 zelená
560 – 575 zelenožlutá
575 – 585 žlutá
585 – 620 oranžová
620 – 770 červená
52

Kromě spektrálních barev, které zjišťujeme ve spektru záření slunce (běžně například při
pozorování duhy) či jiných zdrojů, existují tzv. nespektrální barvy. Patří k nim purpurové
barvy. Nejsou součástí spektra, ani slunečního světla, ani záření jiných zdrojů. Vyznačují se též
určitým, tzv. nespektrálním barevným tónem. Purpurové barvy vznikají míšením obou krajních
částí spektra viditelného záření, tj. spektrální barvy fialové a červené.
Barvy se dělí na pestré a nepestré. Pestrá barva představuje takový vjem barvy, který má
barevný tón. K pestrým barvám tedy patří čisté spektrální barvy, purpurové barvy a jejich odstíny
vzniklé míšením, například i míšením s barvou bílou. Názvy pestrých barev (zelená, tmavozelená
apod.) neoznačují fyzikální vlastnost, ale fyziologicky subjektivní vlastnost vázanou na
normálního kolorimetrického pozorovatele. Nepestré barvy jsou vjemy barev, které nemají
barevný tón a tvoří spojitou řadu od bílé přes šedou až po černou. Rozdíl mezi nepestrými
barvami je jen v jejich intenzitě, tj. v hodnotě světelného toku nebo jasu. Spektrální barvy jsou
syté (čisté). Sytost barvy udává podíl čisté spektrální či purpurové barvy v dané barvě na
celkovém barevném počitku. Sytost se zmenší, smísí-li se spektrální barva např. s barvou bílou.
Spektrální barvy mají sytost rovnou jedničce. Bílá, šedá a černá barva mají sytost nulovou.
Vyloučíme-li ze spektra slunečního záření, tedy z bílého světla, oblast odpovídající modrému
barevnému tónu, pak zbývající záření vzbudí vjem barvy, jejíž barevný tón bude žlutý. Podobně
odfiltrujeme-li zelenou oblast spektra z bílého světla, je barevný tón zbývajícího záření
purpurový. Konečně smíšením spektrálních světel, v nichž chybí červená oblast spektra, se získá
světlo modrozeleného (lazurového) barevného tónu. Spektrum viditelného záření lze tedy
rozdělit na tři části, představující v zásadě tři základní barvy: modrou, zelenou a červenou.
Popsané skutečnosti znázorňuje obr. 4-1.
Obr. 4-2
Příklady dvojic
doplňkových barev :
červená – zelená
modrá – oranžová
fialová – žlutá
purpurová –
žlutozelená
Obr. 4-1
Znázornění principu míšení
tří základních barevných podnětů
Je pochopitelné, že smísíme-li základní barvu se světlem ze zbývajících částí spektra, dostaneme
bílé světlo. Dvojice barev, které smíšeny ve vhodném poměru dávají bílé (nepestré) světlo různé
intenzity, se nazývají doplňkové (komplementární) barvy. Příklady doplňkových barevných
tónů k některým barvám jsou sestaveny na obr. 4.2. Bílé světlo lze tedy vytvořit nejen jako směs
všech spektrálních světel, ale i míšením pouze dvou vhodně zvolených světel. Nicméně vjem bílé
barvy je stejný bez ohledu na to, jak bylo vytvořeno.
Podle psychologického působení se barvy dělí na teplé (např. červená, oranžová, žlutá) a
studené (např. modrá, zelená, fialová, modrozelená). Stručný přehled o fyzickém, optickém a
psychologickém vlivu představitelů obou skupin, oranžové a modrozelené barvy, poskytuje při
hladinách osvětlenosti asi do 2000 lx tab. 4.2. Při hladinách osvětlenosti nad 2000 lx začínají
teplé barvy psychologicky působit nepřirozeně, zatím co studené barvy příjemně.
53

Tab. 4.2 Shrnutí vlivů teplých a studených barev na člověka
Vliv na
Účinek barvy
oranžové (teplé) modrozelené
fyzickou aktivitu tlumící (studené) povzbuzující
jasově – optický světlý (aktivní) temný
dojem vystupující odstupující
teplý
studený
citový suchý vlažný
(psychologický)
dojem
zdůrazňující
aktivní (povzbuzující)
uklidňující
pasivní (tlumící)
dráždivý
uklidňující
4.3 Barevný podnět
Záření, charakterizované určitým spektrálním složením a světelným tokem či jasem, které vniká
do oka pozorovatele a budí barevný počitek, se označuje názvem barevný podnět. Spektrální
složení barevného podnětu se popisuje křivkou poměrného spektrálního složení barevného
podnětu, tj. průběhem závislosti poměrné spektrální hustoty zářivého toku ϕ eλ (λ) na vlnové
délce λ . Hodnoty funkce ϕ eλ (λ) jsou vztaženy např. k maximální hodnotě Φ eλmax závislosti
spektrální hustoty Φ eλ (λ) zářivého toku na vlnové délce λ , tj. k veličině
⎛ dΦ
( ) ⎞
Φ max = ⎜ e λ
e λ ⎟
⎝ dλ
⎠ max
Poměrná spektrální hustota ϕ eλ (λ) zářivého toku se v takovém případě stanovuje ze vztahu
⎛ dΦ
eλ
( λ)
⎞
⎜ ⎟
Φ
eλ
( λ ) ⎝ dλ
⎠ λ
ϕ
e λ
( λ)
= =
(4-1)
Φ
eλ
max ⎛ dΦ
e
( λ)
⎞
⎜ ⎟
⎝ dλ
⎠ max
Při hodnocení barevných vlastností předmětů se pracuje s poměrným spektrálním složením
záření odraženého, tj. s veličinou ϕ eλρ (λ) = ϕ eλ (λ) . ρ(λ)
nebo propuštěného, tj. s veličinou ϕ eλτ (λ) = ϕ eλ (λ) . τ(λ)
Z uvedeného vyplývá, že počitek barvy je fyzikálně určen spektrálním složením barevného
podnětu, což je objektivně měřitelná fyzikální realita nezávislá na zrakovém orgánu.
4.4 Trichromatické soustavy
K popisu barev se používá kolorimetrických soustav. Pro přesné charakterizování barev je
zapotřebí tří údajů např. čísel. Proto bývají kolorimetrické soustavy nazývány také
trichromatickými soustavami a jsou založeny na tom, že libovolný barevný podnět lze nahradit
adiční směsí tří vhodně zvolených měrných barevných podnětů (světel).
Obecně jsou měrné barevné podněty tři lineárně nezávislé, ale jinak libovolně zvolené barevné
podněty. Označují se např. Č°, Z°, M° ; R° , G°, B° nebo X° , Y°, Z° apod.
Kolorimetrická množství tří měrných barevných podnětů, jejichž adiční směsí je možno vzbudit
stejný barevný vjem jako uvažovaným barevným podnětem, se nazývají trichromatické složky
a značí se velkými písmeny např. Č, Z, M; R, G, B nebo X, Y, Z apod.
K výpočtu trichromatických složek se využívá kolorimetrických koeficientů (dříve nazývaných
trichromatické členitele), označovaných např. č ( λ) , z( λ) , m( λ)
; r ( λ) , g( λ) , b ( λ)
nebo
x ( λ) , y( λ) , z( λ)
apod., což jsou poměrná kolorimetrická množství měrných barevných
podnětů (světel) dané soustavy, jimiž se popisuje monochromatická složka izoenergetického
54

spektra, tedy spektra charakterizovaného konstantní hodnotu zářivého toku v oblasti sledovaných
vlnových délek, tj.
Φ e (λ) = konst.
Souhrn kolorimetrických koeficientů pro všechny vlnové délky vytváří křivky trichromatických
koeficientů, např. viz obr. 4.3, kde jsou nakresleny křivky kolorimetrických koeficientů pro
soustavu
X, Y, Z. Vybrané číselné hodnoty těchto koeficientů jsou uvedeny v tab. 4.3. V podstatě se tedy
uvažuje existence tří přijímačů záření s poměrnými spektrálními citlivostmi rovnými
odpovídajícím kolorimetrickým koeficientům.
Obr. 4.3 Spektrální průběhy kolorimetrických koeficientů trichromatické soustavy XYZ
Trichromatické složky lze vypočítat násobením z rovnice (4-1) určené poměrné spektrální
hustoty zářivého toku ϕ eλ (λ) barevného podnětu kolorimetrickými koeficienty a integrací
těchto součinů v celé oblasti spektra.
Např. v soustavě XYZ se složky X , Y , Z stanoví z výrazů
∞
ϕ λ
= ( λ) . x( λ) dλ
Y = e ( λ) . y( λ) . dλ
Z e ( λ) . z( λ) . dλ
∫
X e .
0
Obr. 4.4 Prostorové znázornění
podnětů Φ a Φ′ v soustavě XYZ
∞
ϕ λ
∫
0
55
∞
∫
0
= (4-2)
ϕ λ
Tři údaje charakterizující barevný podnět – barevný
tón, sytost barvy a intenzita (světelný tok nebo jas)
barvy – jsou tedy určeny třemi nezávislými složkami
trichromatické soustavy, např. X, Y, Z, které je
možno znázornit v trojrozměrné pravoúhlé soustavě
souřadnic (viz obr. 4.4).
V takto vzniklém tříbarevném prostoru jsou
základní barvy všech intenzit znázorněny osami
souřadnic např. X, Y, Z. Různé barevné tóny (všech
intenzit) jsou vyjádřeny přímkami procházejícími
počátkem 0.
Světelný tok, resp. jas barevného podnětu je však úměrný algebraickému součtu
trichromatických složek (X+Y+Z) a není tedy určen velikostí vektoru Φ.
Barevné podněty Φ a Φ’, které mají stejný barevný tón a stejnou sytost, leží na stejné přímce
procházející počátkem. Jsou-li jejich světelné toky úměrné, Φ' = k . Φ , pak i pro složky platí
X' = k X, Y' = k Y a Z' = k Z.

T ab . 3
H o d no ty k o lo rim etric k ý ch k o ef ic ien tů n orm á lníh o k o lo rim e tr ic k éh o po z or ov a te le
v trich ro m a tic k é s ou s ta v ě X Y Z (p o dle Č S N 0 11 7 18 )
λ (nm ) x ( λ )
y ( λ )
z ( λ )
3 8 0 0 ,0 0 1 4 0 ,0 0 0 0 0 ,00 6 5
3 9 0 0 ,0 0 4 2 0 ,0 0 0 1 0 ,02 0 1
4 0 0 0 ,0 1 4 3 0 ,0 0 0 4 0 ,06 7 9
4 1 0 0 ,0 4 3 5 0 ,0 0 1 2 0 ,20 7 4
4 2 0 0 ,1 3 4 4 0 ,0 0 4 0 0 ,64 5 6
4 3 0 0 ,2 8 3 9 0 ,0 1 1 6 1 ,38 5 6
4 4 0 0 ,3 4 8 3 0 ,0 2 3 0 1 ,74 7 1
4 5 0 0 ,3 3 6 2 0 ,0 3 8 0 1 ,77 2 1
4 6 0 0 ,2 9 0 8 0 ,0 6 0 0 1 ,66 9 2
4 7 0 0 ,1 9 5 4 0 ,0 9 1 0 1 ,28 7 6
4 8 0 0 ,0 9 5 6 0 ,1 3 9 0 0 ,8 1 3
4 9 0 0 ,0 3 2 0 0 ,2 0 8 0 0 ,46 5 2
5 0 0 0 ,0 0 4 9 0 ,3 2 3 0 0 ,27 2 0
5 1 0 0 ,0 0 9 3 0 ,5 0 3 0 0 ,15 8 2
5 2 0 0 ,0 6 3 3 0 ,7 1 0 0 0 ,07 8 2
5 3 0 0 ,1 6 5 5 0 ,8 6 2 0 0 ,04 2 2
5 4 0 0 ,2 9 0 4 0 ,9 5 4 0 0 ,02 0 3
5 5 0 0 ,4 3 3 4 0 ,9 9 5 0 0 ,00 8 7
5 6 0 0 ,5 9 4 5 0 ,9 9 5 0 0 ,00 3 9
5 7 0 0 ,7 6 2 1 0 ,9 5 2 0 0 ,00 2 1
5 8 0 0 ,9 1 6 3 0 ,8 7 0 0 0 ,00 1 7
5 9 0 1 ,0 2 6 3 0 ,7 5 7 0 0 ,00 1 1
6 0 0 1 ,0 6 2 2 0 ,6 3 1 0 0 ,00 0 8
6 1 0 1 ,0 0 2 6 0 ,5 0 3 0 0 ,00 0 3
6 2 0 0 ,8 5 4 4 0 ,3 8 1 0 0 ,00 0 2
6 3 0 0 ,6 4 2 4 0 ,2 6 5 0 0 ,00 0 0
6 4 0 0 ,4 4 7 9 0 ,1 7 5 0 0 ,00 0 0
6 5 0 0 ,2 8 3 5 0 ,1 0 7 0 0 ,00 0 0
6 6 0 0 ,1 6 4 9 0 ,0 6 1 0 0 ,00 0 0
6 7 0 0 ,0 8 7 4 0 ,0 3 2 0 0 ,00 0 0
6 8 0 0 ,0 4 6 8 0 ,0 1 7 0 0 ,00 0 0
6 9 0 0 ,0 2 2 7 0 ,0 0 8 2 0 ,00 0 0
7 0 0 0 ,0 1 1 4 0 ,0 0 4 1 0 ,00 0 0
7 1 0 0 ,0 0 5 8 0 ,0 0 2 1 0 ,00 0 0
7 2 0 0 ,0 0 2 9 0 ,0 0 1 0 0 ,00 0 0
7 3 0 0 ,0 0 1 4 0 ,0 0 0 5 0 ,00 0 0
7 4 0 0 ,0 0 0 7 0 ,0 0 0 3 0 ,00 0 0
7 5 0 0 ,0 0 0 3 0 ,0 0 0 1 0 ,00 0 0
7 6 0 0 ,0 0 0 2 0 ,0 0 0 1 0 ,00 0 0
7 7 0 0 ,0 0 0 1 0 ,0 0 0 0 0 ,00 0 0
Na základě uvedeného lze barevný podnět se světelným tokem Φ v pravoúhlé souřadnicové
soustavě, např. X Y Z, popsat kolorimetrickou rovnicí ve tvaru
r r r r
0 0 0
Φ = X X + Y Y + Z Z
(4-3)
r r r
0 0 0
kde X , Y , Z jsou jednotkové podněty orientované ve směru os ve zvolené pravoúhlé
souřadnicové soustavě.
56

4.5 Trojúhelník barev – diagram chromatičnosti
Prostorové zobrazení je však nepraktické.
Protne-li se prostorová soustava X Y Z rovinou
vytínající na osách stejné úseky (např. rovina, pro níž
též platí vztah X + Y + Z = 1; viz obr. 4-5), dostane
se v kolorimetrickém prostoru trojúhelník barev.
V něm čisté spektrální barvy leží na křivce uzavřené
mezi stranami trojúhelníku a každý bod uvnitř této
křivky popisuje jednu barvu.
Hodnotí-li se barevné podněty pouze z hlediska tónu a
sytosti bez ohledu na jejich jas či světelný tok, pak
k jejich znázornění stačí rovinný diagram. Obvykle se
pracuje s průmětem zmíněné jednotkové roviny
(X + Y + Z = 1) do souřadnicové roviny X Y.
Obr. 4-5
Trichromatické souřadnice (obvykle se značí malými písmeny, tj. např. x, y, z) jsou rovny
podílu trichromatických složek a jejich součtu. Tedy např. v soustavě XYZ pro trichromatické
souřadnice platí
X
Y
Z
x = ; y =
z =
X + Y + Z
X + Y + Z
;
(4-4)
X + Y + Z
Přitom součet trichromatických souřadnic musí být roven 1, tj. např. x + y + z = 1. Běžně proto
stačí pracovat pouze se dvěma souřadnicemi (např. x, y ).
Normální trojúhelník barev (diagram chromatičnosti ) CIE s pravoúhlými souřadnicemi x, y
je nakreslen na obr.4-6.
Obr. 4-6
Diagram chromatičnosti
mezinárodní kolorimetrické
soustavy XYZ
v pravoúhlých souřadnicích x, y.
1 – křivka spektrálních světel
s vyznačenými vlnovými
délkami v nm,
2 – čára teplotních zářičů se
stupnicí v kelvinech (K),
3 – přímka purpurů (spojnice
koncových bodů křivky
spektrálních světel),
W – bod charakterizující
chromatičnost bílého
smluvního světla,
F – příklad bodu chromatičnosti
světla vzniklého míšením
spektrálního světla určeného
náhradní vlnovou délkou λ d
s bílým smluvním světlem W,
K – příklad bodu chromatičnosti
purpurového podnětu, který
smíšen se spektrálním
světlem doplňkové délky λ c
dává bílé smluvní světlo W.
57

V mezinárodni kolorimetrické soustavě (X Y Z) se volí měrná světla fyzikálně
nerealizovatelná, a to proto, že v takovém případě jsou trichromatické složky a tedy i souřadnice
všech reálných barev kladné. Hodnoty kolorimetrických koeficientů (viz tab. 4-3) se považují za
základní čísla, definující soustavu X Y Z, platí pro normálního fotometrického pozorovatele a
používají se [30] při pozorování v zorném úhlu do 4°.
Při pozorování v úhlu větším než 4° (tyto poměry převažuji při pozorování povrchových
barev) se však při výpočtech používá [30] kolorimetrických koeficientů x 10 ( λ) , y10
( λ) , z10
( λ)
tzv. doplňkového kolorimetrického pozorovatele.
Měrná světla soustavy X Y Z byla stanovena tak, aby hodnoty kolorimetrického koeficientu
y ( λ ) byly shodné s hodnotami poměrné spektrální citlivosti V(λ) normálního fotometrického
pozorovatele. Proto je v soustavě X Y Z trichromatická složka Y úměrná světelnému toku,
respektive jasu barevného podnětu. Např. jas daného barevného podnětu se pak v této soustavě
snadno vypočte ze vztahu
L = 683 . Y (cd.m -2 ) (4-5)
kde Y je trichromatická složka určená z rovnic (4-2).
4.6 Rovnoměrné kolorimetrické soustavy
V kolorimetrickém prostoru XYZ i v jeho rovinném řezu, v kolorimetrickém trojúhelníku x y ,
neodpovídají v různých místech stejné lineární vzdálenosti stejným subjektivně vnímaným
rozdílům vjemu barvy. Tam, kde je třeba rozdíly chromatičnosti světel či kolority předmětů
popsat charakteristikami odpovídajícími subjektivnímu vjemu, používá se tzv. rovnoměrných
kolorimetrických prostorů, či diagramů.
Mezinárodně jsou takové soustavy od r.1976 normalizovány dvě:
1) soustava L* u* v* (zkráceně označovaná CIE LUV)
2) soustava L* a* b* (zkráceně označovaná CIE LAB).
Číselné hodnoty kolorimetrických soustav CIE LUV a CIE LAB jsou jen přibližně srovnatelné,
ale nejsou vzájemné převoditelné. V oboru světelných zdrojů a barevných signálů, ve fotografii,
v televizní a polygrafické reprodukci barev se všeobecně používá soustavy CIE LUV, zatím co
při hodnocení textilních materiálů připadá v úvahu pouze soustava CIE LAB.
V soustavě CIE LUV jsou kolorimetrické souřadnice obecně označeny písmeny u* v*. Pro
případ konstantní veličiny L* (tzn. pro barvy se stejnou subjektivní světlostí) má soustava CIE
LUV přibližně rovnoměrný kolorimetrický trojúhelník (diagram chromatičnosti) v souřadnicích
označených u', v' , který je projektivní transformací známého trojúhelníku v souřadnicích x, y
(soustava CIE 1931).
Trojúhelníku u', v' se běžně používá pro znázornění barev v rovině.
V pravoúhlém rovnoměrném prostoru jsou veličiny L* u* v* určeny vztahy
1
3
* ⎡ Y ⎤
Y
L = 116 ⎢ ⎥ − 16
pro 〉 0, 008856
⎣ Y n ⎦
Y n
Y
L * = 903, 3
pro Y
≤ 0, 008856
Y n
u * = 13 . L* (u ' – u ' n ) v * = 13 . L* (v ' – v ' n )
Y n
(4-6)
58

Při čemž trichromatické souřadnice u ' , v ' popisovaného barevného podnětu, resp. u ' n , v ' n
použitého normalizovaného světla se stanoví z výrazů
4 X
9 Y
u'
=
v'
X + 15 Y + 3 Z
= X + 15 Y + 3 Z
(4-7)
4 X n
9 Yn
u'
n =
v'
n
X n + 15 Yn
+ 3 Z
= n
X n + 15 Yn
+ 3 Z
(4-8)
n
kde X, Y, Z jsou trichromatické složky popisovaného barevného podnětu v soustavě X Y Z
X n , Y n , Z n jsou trichromatické složky pro výpočet použitého normalizovaného světla
upravené tak, aby pro dokonalý rozptylovač platilo Y n = 100.
Tabulky kolorimetrických koeficientů pro různá normalizovaná světla jsou v [30].
Vzdálenost ∆E* uv dvou bodů barev vzdálených od sebe ve směru jednotlivých souřadnicových
os o hodnoty veličin ∆L*, ∆u*, ∆v* se vypočte ze vztahu
*
E uv
* 2 * 2 *
( ∆L
) + ( ∆u
) + ( ∆v
) 2
∆ =
(4-9)
Rovnice (4-9) dobře vystihuje subjektivní rozdíl barvy dvou ploch stejné velikosti a tvaru, které
na bílém či světle šedém podkladu rozlišuje pozorovatel fotopicky adaptovaný na osvětlení,
jehož spektrální složení je málo odlišné od spektrálního složení použitého normalizovaného
světla. Pro konstantní L* se dostane přibližně rovnoměrný kolorimetrický trojúhelník (diagram
chromatičnosti) u ' , v ' (viz obr. 4-7).
Souřadnice u ', v ' se zjistí ze vztahů (4-7) resp. při použití souřadnic x, y
z výrazů
4 x
9y
u ´ =
v ´ =
(4-10)
− 2x
+ 12y
+ 3
− 2x
+ 12y
+ 3
Nicméně přímý výpočet souřadnic u ' , v ' z trichromatických složek podle rovnice (7) je méně
zatížen chybou ze zaokrouhlování při přepočtu trichromatických složek na trichromatické
souřadnice.
Od dřívější normalizované soustavy CIE-uv z roku 1960, resp. CIE-UVW z r.1964 (souřadnice
u,v) se soustava CIE-LUV (z r. 1976 se souřadnicemi označenými u* , v*, resp. pro
konstantní jas L* značenými u ', v ' ) liší pouze koeficientem (číslem 9 místo původního čísla
6) v čitateli vzorce pro výpočet souřadnice v [viz rovnice (4-7), resp. (4-10)]. Vztahy pro
výpočet souřadnic u a u ' jsou stejné.
Až do odvolání je zatím povoleno soustavu u v i nadále používat, zejména s ohledem na
plynulou návaznost na dosavadní hodnocení, jako je tomu například při stanovování indexu
barevného podání pro charakterizování světla vyzařovaného různými primárními světelnými
zdroji. Pro porovnání s diagramem chromatičnosti u ', v ' nakresleným na obr. 4-7 je na
následujícím obr. 4.8 znázorněn rovnoměrný kolorimetrický trojúhelník v souřadnicích u v
dřívější soustavy CIE UVW.
59

Obr. 4-7 Rovnoměrný kolorimetrický trojúhelník v souřadnicích u ', v '
v soustavě CIE LUV (1976)
Druhá normalizovaná přibližně rovnoměrná soustava CIE z r.1976 je L* a* b*, zkráceně
označovaná CIE LAB. V pravoúhlém rovnoměrném prostoru L* a* b* se na osy vynášejí
hodnoty veličin L*, a*, b* určené vztahy
1
3
* ⎛ Y ⎞
*
⎡ ⎛ X ⎞ ⎛ Y ⎞⎤
*
⎡ ⎛ Y ⎞ ⎛ Z ⎞⎤
L = 116
⎜
⎟ − 16 ; a = 500 ⎢ f − ⎥
⎝ Y ⎜
⎟ f
⎜
⎟ ; b = 200 ⎢ f ⎥
n ⎠ ⎣ ⎝ X n ⎠ ⎝ Y ⎜
⎟ − f
⎜
⎟
n ⎠ ⎦ ⎣ ⎝ Yn ⎠ ⎝ Z n ⎠ ⎦
kde
⎛ X
⎟ ⎞
f ⎜ =
⎝ X n ⎠
⎛ X ⎞
f ⎜
⎟ =
⎝ X n ⎠
1
3
⎛ X ⎞
⎜
⎟
⎝ X n ⎠
⎛ X ⎞
7 ,787
⎜
⎟ +
⎝ X n ⎠
1
3
16
116
pro
pro
⎛ Y ⎞ ⎛ Y ⎞
f ⎜
⎟ =
⎜
⎟
pro
⎝ Yn ⎠ ⎝ Y n ⎠
X > 0,008856
X n
X ≤ 0,008856
X n
Y
Y n
> 0,008856
(4-11)
60

⎛ Y ⎞ ⎛ Y ⎞ 16
f ⎜
⎟ = 7 ,787
⎜
⎟ +
pro
⎝ Yn ⎠ ⎝ Y n ⎠ 116
1
3
Y
Y n
≤ 0,008856
⎛ Z ⎞ ⎛ Z ⎞
Z
f ⎜
⎟ =
⎜
⎟
pro > 0,008856
⎝ Zn ⎠ ⎝ Z n ⎠
Z n
⎛ Z ⎞ ⎛ Z ⎞ 16
Z
f
⎜
⎟ = 7 ,787 +
⎝ Z ⎜
⎟
pro ≤ 0,008856
n ⎠ ⎝ Z n ⎠ 116
Z n
Význam X, Y, Z a X n , Y n , Z n je stejný jako v rovnicích (4-6).
Vzdálenost ∆E * ab dvou bodů barev vzdálených od sebe ve směru jednotlivých souřadnicových
os o ∆L*, ∆a*, ∆b* se stanoví ze vztahu
* 2 * 2 *
( ∆L
) + ( ∆a
) + ( ∆b
) 2
*
∆ E ab =
(4-12)
Rovnice (12) platí za obdobných podmínek jako vztah (4-9).
Obr. 4-8 Rovnoměrný kolorimetrický trojúhelník v souřadnicích u v
dřívější soustavy CIE UVW (1964)
Důležité je poznamenat, že vynese-li se souřadnice b * v závislosti na souřadnici a * do
pravoúhlé soustavy souřadnic, neodpovídají takto vzniklé body určité barvě, neboť jejich poloha
závisí na velikosti veličiny L*.
Přímky v diagramu x,y se pro L* = konst. v diagramu a * , b * stávají obvykle křivkami, ale
v diagramu u * , v * , resp. u', v' zůstávají takové přímky přímkami, což je podstatné z hlediska
aditivního míšení barev.
61

4.7 Přirozené barevné souřadnice
V soustavě tzv. přirozených (Helmholtzových) barevných souřadnic se barva popisuje
náhradní λ d (popřípadě doplňkovou λ c ) vlnovou délkou (udávající tón barvy), souřadnicovou či
kolorimetrickou čistotou (udávající sytost barvy) a jasem, popřípadě též činitelem odrazu či
prostupu (určujícím světlost barvy).
Náhradní vlnová délka je vlnová délka spektrálního (monochromatického) světla, které
smíšeno ve vhodném poměru s určitým ne pestrým světlem dává světlo stejné chromatičnosti
jako má uvažované světlo. V barevném diagramu (viz obr. 4.6) je náhradní vlnová délka λ d
určena průsečíkem čáry spektrálních barev (s vyznačenými vlnovými délkami) a spojnice
bodů W smluvního bílého světla a F dané barvy. Pro purpury není možno náhradní
vlnovou délku stanovit a proto se pro ně udává vlnová délka doplňková.
Doplňková vlnová délka λ c je vlnová délka spektrálního monochromatického světla, které
smíšeno ve vhodném poměru s daným barevným podnětem vzbudí stejný barevný vjem jako
zvolené nepestré světlo.
V diagramu chromatičnosti (viz obr. 4.6 ) je doplňková vlnová délka λ c určena průsečíkem čáry
spektrálních barev se spojnicí bodů K dané barvy a M smluvního bílého světla. Na
prodloužené spojnici bodů F a W (a to na opačné straně od bodu W než je bod F) leží tzv.
kompenzační barvy. Zvláštním případem barvy kompenzační je barva komplementární
(doplňková), která smíšená ve vhodném poměru s danou barvou dává nepestrou (neutrální)
barvu (bílou, šedou, popřípadě až černou), které se liší pouze jasem barevného podnětu (viz obr.
4.2).
Další veličinou nutnou k popisu barvy v soustavě přirozených souřadnic je vedle náhradní
vlnové délky veličina, kterou se fyzikálně ocení sytost barvy. Psychosensorickému pojmu sytost
barvy odpovídá psychofyzikální pojem čistota, a to buď souřadnicová p e nebo kolorimetrická
p c , které jsou definovány vztahy
y − yw
x − xw
yd
pe
= = ; pc pe
y − y x − x
= y
(4-13)
d
w
d
w
kde x , y jsou trichromatické souřadnice měřené barvy,
x w , y w jsou trichromatické souřadnice smluvního bílého světla K,
x d , y d jsou trichromatické souřadnice spektrálního světla, jehož vlnová délka λ d shodná
s náhradní vlnovou délkou světla uvažované barvy (např. F) nebo jsou to
trichromatické souřadnice průsečíku přímky čistých purpurů s přímkou spojující
bod (např. K - viz obr.4-6) uvažované barvy s bodem W smluvního bílého světla.
4.8 Teplota chromatičnosti
Nebereme-li v úvahu světelný tok, resp. jas zdroje, lze k popisu barvy či k vystižení barevných
vlastností světla vyzařovaného teplotními zdroji využít kromě zmíněných trichromatických
souřadnic (např. x, y) též teploty chromatičnosti. Teplota chromatičnosti T c je rovna teplotě
černého zářiče, jehož záření má tutéž chromatičnost jako uvažované záření. Obvykle se udává v
kelvinech (K).
Často se však pracuje s převrácenou hodnotou T c v kelvinech násobenou 10 6 , tj. s veličinou
( 10 6 / T c ) udávanou v převrácených megakelvinech ( MK -1 ).
Čára teplotních zářičů s vyznačenými hodnotami teploty chromatičnosti T c je zakreslena
v diagramu chromatičnosti na obr.4-6 a podrobněji pak s čarami konstantních teplot
chromatičnosti T c (K) na obr. 4-9 .
62

Pokud záření uvažovaného zdroje odpovídá teplotnímu zářiči jen přibližně, ale křivka
spektrálního složení jeho záření je plynulá bez prudkých změn, lze barvu světla takového zdroje
popsat ekvivalentní teplotou chromatičnosti T e .
Pro zdroje, jejichž křivka spektrálního složení vykazuje prudké změny (výrazné pásma, čáry -
výbojové zdroje), je možno k přibližnému popsání barvy využít pojmu náhradní teplota
chromatičnosti T n . Náhradní teplota chromatičnosti je definována teplotou chromatičnosti
odpovídající bodu, který leží na čáře teplotních zářičů nejblíže bodu, který znázorňuje
chromatičnost (např. určenou souřadnicemi x, y) uvažovaného světla, za předpokladu, že se
vzdálenost sleduje v rovnoměrném obrazci chromatičnosti. Stanovení ekvivalentní T e a náhradní
teploty chromatičnosti T n usnadňuje diagram na obr. 4-9, v němž jsou zakresleny čáry
konstantních teplot chromatičnosti. Diagram byl sestrojen transformací soustavy normál na
křivku teplotních zářičů v rovnoměrném diagramu chromatičnosti.
63

Obr. 4-9 Diagram v souřadnicích x, y pro stanovení teploty chromatičnosti v kelvinech s čarou teplotních
zářičů a s vyznačenými čarami konstantních teplot chromatičnosti (K)
64

4.9 Princip adičního míšení barev
Uvažme dva barevné podněty Φ 1 a Φ 2 charakterizované v soustavě XYZ trichromatickými
složkami X 1 Y 1 Z 1 a X 2 Y 2 Z 2 . Jejich adičním míšením vznikne výsledný Φ v barevný
podnět, který bude popsán trichromatickými složkami X v Y v Z v rovnými součtu dílčích složek,
tj.
X v = X 1 + X 2 Y v = Y 1 + Y 2 Z v = Z 1 + Z 2 .
Trichromatické souřadnice x v y v výsledného barevného podnětu se vypočtou z výrazů
x =
X
1
+ x1
σ
2
1
+ x2
σ
v
X X
2
= =
X
v
+ Yv
+ Z
v
σ
1
+ σ
2
σ
1
+ σ
2
y =
Y
1
+ y
2 1
σ
1
+ y2
σ
v
Y Y
2
= =
Y + Y σ + σ σ +
v
(4-14)
v
(4-15)
1 2 1 2
1
σ
2
kde značí σ 1 = X 1 + Y 1 + Z 1 , σ 2 = X 2 + Y 2 + Z 2 , σ 1 + σ 2 = X 1 + Y 1 + Z 1 + X 2 + Y 2 + Z 2
x 1 = X 1 / σ 1 , x 2 = X 2 / σ 2 , y 1 = Y 1 / σ 1 , y 2 = Y 2 / σ 2
Při grafickém znázornění v diagramu chromatičnosti (obr. 6) leží bod Φ v charakterizující
výsledný barevný podnět na přímce spojující body Φ 1 a Φ 2 charakterizující chromatičnosti
obou míšených barevných podnětů. Při tom poměr vzdálenosti a bodu Φ v od bodu Φ 1 ke
vzdálenosti b bodu Φ v od bodu Φ 2 je v převráceném poměru součtu složek míšených záření,
tj. a / b = σ 2 / σ 1 .
4.10 Vzorníky barev
Z uvedeného je zřejmé, že popis barev popsanými kolorimetrickými soustavami je pro
praktickou reprodukci barev obtížně využitelný, neboť realizace barevných vzorků podle jejich
trichromatických souřadnic, resp. složek vyžaduje speciální technické vybavení, a i tak je velmi
náročná. V některých zemích byly proto vypracovány atlasy (vzorníky) barev natištěné na
papírových nebo plastových podložkách.
Jedním z nejznámějších atlasů barev je Munsellův atlas používaný v praxi k určování kolority (barev)
předmětů pozorovaných v denním světle. Barevné vzorky jsou v tomto systému určeny třemi údaji, a to :
1) barevným tónem (hue), 2) světlostí (value) 3) sytostí (chroma).
Každý z uvedených parametrů má svou stupnici hodnot.
Stupnice barevných tónů obsahuje pět základních barev, a to červenou (R - red), žlutou (Y - yellow),
zelenou (G - green), modrou (B - blue) a purpurovou (P - puple), a dále pět mezilehlých barev
žlutočervenou (YR), zelenožlutou (GY), modrozelenou (BG), purpurově modrou (PB) a červeno
purpurovou (RP).
Aby členění bylo podrobnější, je mezi dvojice zmíněných deseti barevných vzorků vloženo ještě dalších
deset barevných odstínů odlišených čislicí od 0 do 10, která se v symbolu barvy umísťuje před písmeno
označující název nejbližší základní nebo mezilehlé barvy. Např. 4R nebo 7BG. Při tom číslice 5 označuje
jednu ze základních nebo mezilehlých barev.
Světlost barvy, která je vlastně jasností barvy v rovnoměrné fyziologické stupnici, se vystihuje číslem
v rozmezí od 0 do 10 (0 - černá, 10 - bílá) v závislosti na činiteli odrazu povrchu daného vzorku.
Sytost barvy se v tomto případě charakterizuje podle podílu bílé nepestré barvy v dané barvě a označuje
se počtem barevných odstínů ležících mezi daným barevným vzorkem a příslušnou nepestrou barvou.
Stupnice jsou voleny tak, aby v podmínkách denního osvětlení bylo dosaženo rovnoměrných vzdáleností
při subjektivním vnímání rozdílu barvy, změní-li se světlost o 1 stupeň, sytost o dva stupně a barevný tón
o 3 stupně. Z tohoto důvodu je počet stupňů sytosti rozdílný pro různé barevné tóny. Počet rozlišitelných
barev mezi nepestrou bílou a sytou barvou při stejné jasnosti závisí na barevném tónu; např. je větší pro
žlutou a červenou než pro modrou. Kromě toho je třeba vzít v úvahu, že se Munsellův systém týká pouze
barev (kolorit) povrchů a proto je počet stupňů na škále sytosti závislý také na světlosti.
65

Soubor pečlivě standardizovaných vzorků barev bývá zpravidla uspořádán ve formě knihy barevných
tabulek, kde každá tabulka má konstantní barevná tón.
Libovolná barva je jednoznačně určena třemi parametry uváděnými v pořadí barevný tón a světlost
lomená sytostí (světlost/sytost). Např. sytá rumělka se značí 5R 5/12, nesytá růžová (se stejným barevným
tónem jako předchozí barva) má symbol 5R 8/4, černá N 1/0, bílá N 9/0.
4.11 Jakost podání barev a chromatičnost světla zdrojů
Jakost podání barev povrchů pozorovaných předmětů je podmíněna chromatičností světla
světelných zdrojů ovlivňují zrakový výkon a zrakovou pohodu. I tyto údaje je proto třeba přiřadit
k významným ukazatelům celkové kvality osvětlení. Proto je nedílnou součástí světelně
technického projektu i barevná úprava prostředí, která spočívá jak ve vhodném barevném sladění
povrchů pozorovaných předmětů, tak ve výběru správné barevné jakosti světla použitých zdrojů
světla. Přitom je nutno vycházet z charakteru činnosti v uvažovaném prostředí a zvláště pak
z potřebné zrakové orientace. Přihlížet je třeba i ke zkreslení barev ve světle různých světelných
zdrojů ve srovnání s vjemem barvy v přírodním světle.
Na citový stav člověka mají vliv jak jednotlivé barvy, tak i kombinace barev. I když
posouzení harmonických kombinací barev je individuální, lze říci, že harmonické barvy působí
příjemné pocity, zatím co disharmonické kombinace vyvolávají nelibost. Barevnost prostředí
ovlivňuje i prostorový dojem prostředí. Méně jasné, méně syté barvy a studené tóny barev zvětšují
celkový prostorový vjem, kdežto jasné, syté barvy a teplé tóny celkový prostorový vjem zmenšují.
Psychologické působení světla zdrojů, barevných ploch či předmětů a jakost jejich
barevného vjemu závisí na teplotě chromatičnosti T c světla zdrojů a na indexu podání barev R a a
je podmíněno i výší hladiny osvětlenosti.
Pro účely osvětlování se světelné zdroje rozdělují jednak podle barevného tónu jejich světla
a podle teploty chromatičnosti, resp. náhradní teploty chromatičnosti výbojových zdrojů, do tří
skupin, jak je patrno z tab.4.4 a jednak podle jakosti podání barev charakterizované indexem
podání barev R a až do pěti skupin (viz tab.4.5, kde je shrnuto členění uváděné v dříve platných
normách ČSN a DIN).
Tab.4 .4
Třídění světelných zdrojů podle chromatičnosti světla
Rozmezí teplot
chromatičnosti (K)
Barevný tón
světla
< 3300 teple bílý
3300 až 5300 bílý
> 5300 denní
světelné zdroje
žárovky, halogenové žárovky,
zářivky (teple bílé),
výbojky vysokotlaké sodíkové,
halogenidové výbojky
zářivky (bílé)
výbojky rtuťové s luminoforem
výbojky halogenidové
zářivky (denní)
výbojky rtuťové čiré
halogenidové výbojky
Z tab.4.4 vyplývá, že výbojové zdroje, zejména zářivky, mohou podle jejich provedení a druhu
použitého luminoforu patřit do kterékoliv z uvedených skupin, čímž je umožněno pro ten který
osvětlovaný prostor volit vhodný světelný zdroj.
66

Tab.4.5
Členění světelných zdrojů
podle stupně jakosti podání barev a barevného tónu světla
[podle dřívějších předpisů ČSN 360450 a DIN 5035]
Stupeň jakosti podání
barev
ČSN
360450
* )
DIN
5035
* )
Rozsah
všeobecného
indexu podání
barev
1 1A R a ≥ 90
2 1B 80 ≤ R a < 89
3
2A 70 ≤ R a < 79
2B 60 ≤ R a < 69
4 3 40 ≤ R a < 59
Barevný
tón světla
teple bílý
denní
teple bílý
bílý
bílý
denní
teple bílý
bílý, denní
teple bílý
bílý, denní
Požadavky
na podání
barev
velmi vysoké
vysoké
střední
malé
5 4 20 ≤ R a < 40 teple bílý velmi nízké
* ) V současnosti jsou normy ČSN 360450 a německá norma DIN 5035
nahrazeny normou evropskou.
V ČR platí norma ČSN EN 12464-1 a její národní příloha Z1.
Ve vnitřních pracovních prostorech se dnes vesměs požaduje R a ≥ 80 .
K údajům v tab.4.4 a 4.5 je třeba poznamenat, že vyšší požadavky na kvalitu vjemu barev
zpravidla vyžadují i zajištění vyšších hladin osvětlenosti.
Pro přesné porovnávání a reprodukci barev je nutno použít zdrojů, jejichž světlo je
charakterizováno teplotou chromatičnosti T > 6500 K a indexem barevného podání R a ≥ 90 a
přitom se požaduje hladina udržované osvětlenosti E m
(dříve E pk ) ≥ 1000 lx.
Z hlediska zrakové pohody mají být v jedné místnosti používány světelné zdroje stejného
barevného tónu světla, přičemž teplota chromatičnosti světla zdrojů musí být v určitém souladu
s hladinou osvětlenosti v dané místnosti.
Z tabulek 4-4 a 4-5 vyplývá, že v současné době lze v běžných pracovních prostorech
doporučit teple bílý barevný tón při osvětlenostech do 500 lx, bílý barevný tón v oblasti 300 až
1500 lx a denní barevný tón světla při hladinách nad 500 lx. V prostorech společenského a
kulturního zaměření se pak doporučuje teple bílý barevný tón při osvětlenostech do 200 lx, bílý
tón v rozmezí 150 až 500 lx a denní barevný tón při hladinách osvětleností vyšších než 200 lx.
Z uvedeného je zřejmé, že ve většině běžných případů osvětlení vnitřních prostorů lze použít
zdroje prakticky s libovolnou teplotou chromatičnosti, pokud nejsou na osvětlení kladeny zvláštní
požadavky, např. estetické. Z hlediska zrakového výkonu lze tedy při kombinovaném osvětlení
používat světelné zdroje sousedních barevných tónů světla podle tab.4-4, zvláště při
osvětlenostech 500 lx a vyšších.
67

Tab.4-6 Závislost teploty chromatičnosti světla zdrojů na hladině osvětlenosti
Rozmezí teplot Hladiny udržované osvětlenosti (lx) pro prostory
chromatičnosti
(K) pracovní společenské a kulturní
< 3300 ≤ 500 ≤ 200
3300 až 5300 300 až 1500 150 až 500
> 5300 > 500 > 200
Kolorita předmětů v zorném poli má být z psychologického hlediska volena tak, aby
jasnější pozorovaný předmět byl obklopen teplejšími odstíny barev a vzdálené okolí aby bylo
řešeno v chladnějších barevných tónech.
Praxe potvrdila, že volba nevhodné teploty chromatičnosti světla zdrojů odporuje
požadavkům vyplývajícím z hlediska dosažení potřebného zrakového výkonu a zrakové pohody,
ale je právě tak nehospodárná, jako nesprávně stanovená hladina osvětlenosti, protože působí na
pozorovatele a pracující depresivně a následně vede k poklesu jejich výkonnosti.
4.12 Hodnocení kvality vjemu barev
Vjem barvy určitého předmětu je v zásadě podmíněn jednak spektrálním složením záření
zdroje osvětlujícího předmět a jednak spektrálním činitelem odrazu či prostupu pozorovaného
předmětu. Vjem barvy je však ovlivněn i samotným zrakem, a to s ohledem na různou citlivost k
jednotlivým barvám i s ohledem na stav adaptace zraku podle převládajícího druhu osvětlení
zorného pole. Vzhledem k dlouholetému zvyku člověka na barevný vzhled předmětů v denním
(přírodním), ale také v žárovkovém světle, se tato okolnost stává často i vžitou představou a vjem
barvy předmětu v přírodním, resp. žárovkovém světle se běžně považuje za normální. Proto při
pozorování předmětů ve světle výbojových zdrojů (s velmi odlišným spektrálním složením
v porovnání s teplotními zdroji) může dojít ke značnému zkreslení vjemu barev osvětlených
předmětů. Problémy vznikají v běžném životě, v obchodě i v průmyslové výrobě v rozlišování
barev a zejména v přizpůsobení barvy vyráběného předmětu barvě standardu.
Vliv spektrálního složení světla zdrojů na vjem barvy osvětlených předmětů charakterizuje
podání barev. Vjem barvy se přitom vědomě či nevědomě srovnává s jejich vzhledem ve světle
smluvního či obvyklého zdroje světla. Při takto pojatém hodnocení barev se v souladu
s doporučením Mezinárodní komise pro osvětlováni neuvažují ani estetické ani psychologické
vlivy.
K číselnému ocenění jakosti podání barev se využívá indexu podání barev, který vyjadřuje
stupeň shodnosti vjemu barvy předmětů osvětlených uvažovaným zdrojem a barvy týchž
předmětů osvětlených smluvním zdrojem světla za stanovených podmínek pozorování. Metoda
hodnocení je založena na číselném vyjádření rozdílu vjemu barvy vybraného souboru osmi
barevných vzorků (podle Munsellova atlasu č.l až č.8: růžová, žlutá, žluto-zelená, zelená, světle
modrá, blankytně modrá, fialová a světle purpurová) při postupném osvětlení uvažovaným a
smluvním zdrojem.
Výpočtem se stanoví všeobecný index podání barev R a . Pro podrobnější hodnocení se někdy
stanovují pro každý barevný vzorek zvlášť speciální indexy barevného podání R 1 , R 2 , R 3 atd.
Řada barevných vzorků se pro tento účel může rozšířit až na čtrnáct vzorků.
68

Rozdíl vjemu barvy vzorku ve světle smluvního (srovnávacího) a zkoušeného zdroje se odvozuje
z porovnání vzdálenosti ∆E i bodů popisujících oba barevné vjemy ve starším rovnoměrném
diagramu chromatičnosti (u, v) , popřípadě v rovnoměrném kolorimetrickém prostoru CIE 1960,
resp. 1964 (UVW).
Všeobecný index podání barev R a se určuje ze vztahu
R
= 100 − 4,6 . ∆
(4-16)
a E a
Speciální index R i podání barvy vzorku i se počítá z rovnice
Ri = 100 − 4,6 . ∆E i
(4-17)
V rovnicích (5-15) a (5-16) značí
kde U oi , V oi , W oi
U ki , V ki , W ki
8
1
∆E a = ∑∆E i
(4-18)
8
i
1
( U − U ) + ( V − V ) 2 + ( W − W ) 2
oi
2 ki oi ki oi ki
∆ E =
(4-19)
jsou trichromatické složky popisující v soustavě U V W barevný vjem
i – tého vzorku (i = 1, 2, 3 ... 8) při osvětlení srovnávacím zdrojem,
jsou trichromatické složky popisující v soustavě U V W barevný vjem
i-tého vzorku při osvětlení zkoušeným zdrojem.
Pro práci s trichromatickými souřadnicemi lze s uvážením vlastností barevných vzorků rovnici
(4-19) upravit ještě do tvaru
∆E i = 800 [( u u ) − ( u − u )] − [( v − v ) − ( v − v )] 2
oi
o
ki
k
2 oi o ki k
− (4-20)
kde u o , v o jsou souřadnice bodu popisujícího chromatičnost světla srovnávacího zdroje
v diagramu u, v ,
u k , v k jsou souřadnice bodu popisujícího chromatičnost světla zkoušeného zdroje
v diagramu u, v ,
u oi , v oi jsou souřadnice bodu popisujícího v diagramu u, v barevný vjem i-tého
zkušebního vzorku (i - 1,2 ... 8) osvětleného srovnávacím zdrojem,
u ki , v ki jsou souřadnice bodu popisujícího v diagramu u, v barevný vjem i-tého vzorku
osvětleného zkoušeným zdrojem.
Dosavadní metodika hodnocení podání barev indexem R a je založena na předpokladu, že
teplota chromatičnosti světla srovnávacího a zkoušeného zdroje se liší nejvýše o 5 MK -1 . To
např. odpovídá při teplotě 3000 K rozdílu asi 50 K, ale při 7400 K rozdílu 250 K.
Při náhradní teplotě chromatičnosti do 5000 K se používá jako srovnávací zdroj černý zářič, tedy
teplotní zdroj. Pro zdroje s náhradní teplotou chromatičnosti nad 5000 K se za srovnávací zdroj
využívá zdroj se spektrálním složením odpovídajícím smluvnímu bílému světlu D a některé fázi
přírodního světla.
Hodnota indexu podání barev R a může být v rozmezí od 0 do 100 . Ve světle teplotních zdrojů a
v přírodním (denním) světle se barvy předmětů vnímají nejvěrněji, čemuž odpovídá hodnota
indexu
R a = 100. Naopak v monochromatickém žlutém světle nízkotlakých sodíkových výbojek se barvy
nerozlišují vůbec a tedy R a = 0.
69

5. ZÁKLADY MĚŘENÍ SVĚTELNĚ TECHNICKÝCH VELIČIN
Metody měření fotometrických veličin se dělí na vizuální (subjektivní metody, při kterých se
jako indikátoru využívá zraku a na fyzikální (objektivní), při kterých se měří fyzikálními čidly.
Subjektivní měření jsou závislá na individuálních vlastnostech zraku různých pozorovatelů a
na změnách těchto vlastností v závislosti na podmínkách pozorování a různých subjektivních
faktorech. Dnes se všeobecně dává přednost měřením fyzikálním, při nichž se využívá přesných
objektivních přístrojů vybavených kvalitními fotočlánky. To umožňuje provádět jak rychlá a
snadná provozní měření (zvl. osvětleností a jasů) s rozšířenou nejistotou měření mezi 8 až 14 %,
tak i přesná laboratorní měření (např. svítivosti a světelného toku) při rozšířené nejistotě měření
do 8 %. Existují i přístroje pro orientační měření, která jsou určena k ověřování základních
podmínek zrakové pohody a u nichž se rozšířená nejistota měření pohybuje mezi 14 až 20 %.
Pro laboratorní světelně technická měření je třeba mít k dispozici vhodné etalony (normály)
svítivosti (popřípadě i jasu) a světelného toku, které je třeba pravidelně ověřovat a kontrolovat
(např. žárovkové normály po každých 15 h hoření, nejméně však jednou za rok).
Jako etalonu svítivosti se obvykle užívají speciální žárovky s vláknem konstrukčně řešeným
v jedné rovině, aby bylo možno při měření jednoznačně změřit vzdálenost. Svítivost takového
etalonu je při kalibračních měřeních zjištěna pro určitou teplotu chromatičnosti při jednoznačně
definované poloze zdroje ve směru kolmém k rovině vlákna a při přesně stanoveném napájecím
napětí a proudu.
Má-li se při světelně technických měřeních, ať již vizuálních či fyzikálních, dosáhnout
správných, srovnatelných a reprodukovatelných výsledků, je třeba při měřeních postupovat velmi
pečlivě a dodržovat celou řadu podmínek. Měření nesmí byt ovlivněna rozptýleným světlem.
Optické části fotometrů nesmí být zaprášené. Fotometrická vzdálenost, t j. vzdálenost fotometru
od zdroje, musí být dostatečně velká (nejlépe desetkrát větší než největší rozměr zdroje), aby
bylo možno považovat zdroj za bodový. Tato okolnost je zvláště důležitá při měření svítivosti
zdrojů. Dalšími příčinami chyb bývají nedostatečná stabilita přístrojů a světelných normálů.
Pokud jde o samotné přístroje, patří k nejčastějším zdrojům nejistot měření nedokonalá shoda
spektrální citlivosti fotočlánků s poměrnou spektrální citlivostí V(λ) normálního pozorovatele,
dále jejich úhlová chyba, nelinearita mezi dopadlým světelným tokem a fotoproudem, ale také
teplotní závislost a únava.
Před každým měřením je třeba ponechat jak zkoušené zdroje, tak i normály dostatečně dlouho
zahořet, aby se ustálily jejich světelně technické i elektrické parametry. Např. žárovky se zahořují
přibližně 5 minut, ale výbojové zdroje světla asi 20 minut podle jejich náběhových
charakteristik.
Jako přijímačů záření se nejčastěji používá hradlových křemíkových (dříve i selenových),
fotonek založených na principu ventilového fotoefektu.
Obr. 5-1
Základní deska fotočlánku je železná, popřípadě
hliníková. Vrstva křemíku, resp. selenu je pokryta
průsvitnou vodivou vrstvičkou z platiny, stříbra
nebo zlata (obr. 5-1). Po obvodě fotonky je sběrný
kroužek pro odvádění elektrického proudu. Ozáří-li
se tenká vrstva křemíku či selenu, nanesená na
kovové podložce, vznikne rozdíl potenciálů kovové
podložky a vrstvy křemíku či selenu a uzavřeným
obvodem pak protéká proud, který se měří např.
galvanometrem G nebo mikroampérmetrem.
70

Příklad provedení hradlového fotočlánku firmy Weston
uloženého v pouzdře vhodném pro fotometrické účely je na
obr.5-2.
Obr. 5 - 2
Příklad konstrukčního provedení
selenového fotočlánku
Křivka spektrální citlivosti fyzikálního přijímače má mít průběh shodný s křivkou V(λ)
spektrální citlivosti normálního fotometrického pozorovatele. To je zvláště důležité pro měření
výbojových zdrojů světla s čárovým nebo kombinovaným spektrem.
Spektrální rozložení poměrné citlivosti
nekorigovaného fotočlánku (viz obr.5-3: křivka
S e - selénový fotočlánek, křivka S i - křemíkový
fotočlánek) je odlišné od průběhu poměrné
spektrální citlivosti oka normálního pozorovatele
[křivka V(λ)]. Měří-li se proto s nekorigovaným
fotočlánkem, jsou údaje přečtené na měřícím
přístroji rovny skutečným hodnotám osvětlení
jen tehdy, pokud druh měřeného světla je shodný
se světlem použitým při cejchování přístroje.
Je-li měřené světlo jiného druhu, musí se
naměřené hodnoty násobit korekčním činitelem.
Přepočítávání odpadá, vybaví-li se fotočlánek
korekčními filtry, které zajistí přizpůsobení
křivky citlivosti fotočlánku křivce citlivosti oka
[obr.5-3: křivka Se(k)].
Obr.5-3
Křemíkové hradlové fotočlánky vykazují vysokou spektrální citlivost ve viditelné oblasti spektra a ve
srovnání se selenovými fotočlánky jsou stabilnější a jejich elektrický proud při stejném osvětlení je
několikanásobně větší.
Závislost fotoelektrického proudu na světelném toku dopadlém na hradlový fotočlánek je při běžném
zapojení nelineární a dosti závislá na odporu vnějšího obvodu.
Obr. 5-4
Závislost fotoproudu selénového
fotočlánku na odporu R jeho
vnějšího obvodu
V porovnání s křemíkovými fotočlánky je zmíněná
závislost výraznější u fotočlánků selénových (obr.5-4).
Je patrno, že k dosažení vyhovující linearity musí proto
mít vnější obvod selénového fotočlánku odpor menší
než 100 Ω. U křemíkových fotonek je linearita
závislosti fotoproudu na osvětlenosti zachována téměř
až do odporu vnějšího obvodu R = 500 Ω .
Proud fotonky lze měřit mikroampérmetry či při
proudech menších než 100 µA galvanoměry s vnitřním
odporem do 100 Ω. Moderní přístroje pro měření
fotoproudu se již vybavují jak zesilovači, tak i
kompenzačním zařízením s měřením proudu nakrátko
fotočlánku a zabezpečují tak v širokém rozsahu
linearitu mezi fotoproudem a hladinou osvětlenosti.
71

Při déletrvajících měřeních se může, zvláště u selénových fotonek, projevit únava fotočlánku,
a to obvykle poklesem fotoproudu při konstantní osvětlenosti. Vyžaduje-li se vyšší přesnost
měření, je třeba fotočlánky ověřovat po půl až jedné hodině. Citlivost fotočlánku postupně
rovněž klesá při konstantní osvětlenosti vyšší než 200 lx. Po zatemnění se fotočlánek zotaví.
Pouze při osvětlení nad 1000 lx bývá pokles citlivosti trvalý. Proto se u některých fotočlánků při
měření vysokých hladin osvětlenosti snižuje světelný tok dopadlý na fotočlánek zakrytím části
přijímací plochy fotočlánku clonami s otvory.
Proud hradlového fotočlánku závisí též na teplotě okolí a na kmitočtu kolísání světla, což se
projevuje, zvláště u selénových fotonek, při měření výbojových zdrojů světla napájených
střídavým proudem. Fotoproud křemíkových fotočlánků je na teplotě okolí téměř nezávislý. Při
změně teploty okolí v rozmezí 25°C ± 5 °C bývají změny údajů vesměs menší než ± 1%.
Fotočlánky se cejchují pro kolmý dopad světla. Při šikmém dopadu světla při konstantní
svítivosti zdroje a stejné vzdálenosti zdroje od místa měření je osvětlenost úměrná kosinu úhlu
dopadu. U obvyklých fotočlánků byly zjištěny odchylky od tohoto zákona zvláště při úhlech
dopadu větších než 30° (viz obr.5-5). Chyba je způsobena částečným zrcadlovým odrazem,
sníženou propustností horní vrstvy, polarizací i cloněním okraje fotočlánku obrubou. Směrová
(úhlová) chyba se odstraňuje tzv. kosinusovým nástavcem provedeným např. ve tvaru kulového
vrchlíku z rozptylného skla.
Obr. 5-5
Chyby různých fotočlánků v závislosti na úhlu dopadu
světla
l - fotočlánek s přečnívající obrubou,
2 - fotočlánek bez obruby,
3 - fotočlánek s korekčním filtrem,
4 - fotočlánek s kosinusovým nástavcem
5.1 Měření svítivosti
Svítivost, jako fotometrická veličina, se neměří přímo, ale převádí se při subjektivním měření
jasu nebo při objektivním měření na měření osvětlenosti. Měření se provádí na fotometrické
lavici, která se skládá z vodících tyčí či kolejniček, po nichž pojíždí vozíky se zdroji světla a tzv.
fotometrickou hlavicí. Vzdálenosti mezi fotometrickou hlavicí a zdroji se odečítají na měřítku
upevněném na lavici. Středy zdrojů i fotometrické hlavice musí být nastaveny přesně do optické
osy.
Při vizuálním měření se buď přímo porovnává svítivost měřeného zdroje se svítivostí etalonu,
nebo se měří substituční metodou s použitím srovnávacího světelného zdroje. Fyzikální měření
se obvykle provádí metodou substituční.
Při vizuálním měření přímým pozorováním se na jednom konci lavice (obr. 5-6) umístí
měřený (zkoušený) zdroj Z, na druhém konci etalon svítivosti N a mezi nimi fotometrická
hlavice H , tvořená např. trojbokým hranolem, umožňujícím měření na stejný jas. Odrážející
plochy hranolu musí být dokonale rozptylné, aby jasy pozorovaných ploch byly úměrné jejich
osvětlenosti. Z obr. 5-6 je vidět, že zorné pole fotometru je v tomto případě rozděleno na dvě
části. Stejného jasu obou částí pole fotometru lze dosáhnout za předpokladu stejné
72

chromatičnosti světla etalonu a zkoušeného zdroje v souladu se zákonem čtverce vzdálenosti
změnou vzdáleností l N respektive l Z .
Obr. 5-6
Schématické uspořádání vizuálního měření na
fotometrické lavici s fotometrem na stejný jas
N – etalon svítivosti,
Z – zkoušený (měřený) zdroj,
H – fotometrická hlavice s trojbokým hranolem
pro měření na stejný jas
Po vyrovnání jasů platí pro poměr svítivosti I Z měřeného zdroje ke svítivosti I N srovnávacího
zdroje vztah
2
IZ
( l Z )
= (cd, cd; m, m) (5-1)
2
I N ( l N )
z něhož se při známé svítivosti I N snadno určí svítivost I Z měřeného zdroje.
Pojížděním fotometru mezi oběma zdroji se vyrovná na stejný jas nebo kontrast obou částí
fotometrického pole, odečte se vzdálenost l N normálu I N a l Z měřeného zdroje I Z a měřená
svítivost se pak určí ze vztahu (5-1). K zajištění stejných optických podmínek pro oba zdroje se
měření zopakuje ještě jednou při fotometru otočeném o 180°. Z obou měření se stanoví střední
hodnota.
Při vizuálním měření substitučním se dává etalon svítivosti i měřený zdroj postupně na tutéž
stranu fotometru a oba tyto zdroje se porovnávají s vhodným srovnávacím zdrojem, který je
umístěn na druhé straně fotometru. Srovnávací zdroj nemusí mít známou hodnotu svítivosti, ale
jeho svítivost musí být alespoň v průběhu jednoho měření konstantní. Po vyrovnání jasu obou
částí fotometrického pole postupně pro etalon svítivosti I N a měřený zdroj I Z , se na měřítku
fotometrické lavice odečtou vzdálenosti l N a l Z a svítivost měřeného zdroje se určí podle
rovnice (5-1). Při měřeni zůstává vzdálenost fotometru od srovnávacího zdroje konstantní a
posouvá se buď vozík s etalonem či měřeným zdrojem, nebo vozík fotometru s pevně
připojeným vozíkem srovnávacího zdroje. Tato metoda vylučuje vliv nesymetrie fotometrické
destičky a pracuje s konstantním jasem srovnávacího pole.
Při objektivním měření se osvětluje postupně etalonem svítivosti a měřeným zdrojem
fyzikální čidlo. Nejčastěji se měří při konstantní osvětlenosti čidla, kdy se vylučuje vliv
nelinearity závislosti fotoproudu fotonky na osvětlenosti. Mění se tedy poloha měřeného zdroje
tak, až je výchylka měřícího přístroje stejná jako při osvětlení etalonem svítivosti. Pak se hledaná
svítivost vypočte opět z rovnice (5-1). Pokud by se měřilo při různé osvětlenosti fotočlánku, bylo
by nutno ověřit linearitu fotočlánku a počítat s korekčními činiteli.
Při měření je třeba vyloučit účinky rozptýleného světla na čidlo. Proto se na fotometrickou
lavici umísťují mezi zdroj a fotometr stínící clony tak, aby na fotonku dopadalo světlo pouze od
měřeného zdroje. Velikost otvorů v clonách musí být taková, aby žádná aktivní část zdroje
nebyla zastíněna. Při objektivním měření musí být citlivá plocha čidla zcela a rovnoměrně
osvětlena. Přesnost měření svítivosti teplotních zdrojů pracovním teplotním etalonem svítivosti
činí asi ± 2%.
73

5.2 Měření čar svítivosti
Čáry svítivosti světelných zdrojů lze měřit na fotometrické lavici, a to zjišťováním svítivosti
postupně v různých směrech. Podle požadované přesnosti se měří po 10° či 5°, nejčastěji však
v souladu s požadavky evropských norem po 2°. Běžně se však čáry svítivosti zdrojů a svítidel
měří přístroji, které se nazývají goniofotometry. Jsou to zařízení, která umožňují měřit svítivost
světelného zdroje či svítidla v různých rovinách a pod různými úhly. Takový požadavek mohou
splnit v zásadě tři různá konstrukční uspořádání:
1) otočný zdroj a pevný fotometr
2) pevný zdroj a otočný fotometr
3) pevný zdroj i fotometr a otočný zrcadlový systém.
Goniofotometry s otočným zdrojem či svítidlem nejsou vhodným řešením, neboť u mnohých
zdrojů je světelný tok závislý i na poloze zdroje.
Přístroje druhé skupiny lze použít pouze pro objektivní měření. Používají fotonku
připevněnou na rameni, které se otáčí okolo zdroje či svítidla. Výhodou tohoto řešení je
skutečnost, že svítidlo či zdroj je zavěšen v normální provozní poloze.
Příklad konstrukce goniofotometru s otočným ramenem je na obr.5-7. Přístroj se skládá
z ramene R, na němž je upevněna fotonka F. Rameno R se otáčí kolem měřeného zdroje Z
umístěného v ose otáčení o. Úhel natočení se odečítá na bubínku B. Změna roviny, ve které se
měří křivka svítivosti, se provádí natočením zdroje či svítidla.
Obr. 5-7 Obr. 5-8
Goniofotometry třetí skupiny umožňují měření v libovolné vzdálenosti, jsou však velmi
náročné na konstrukční řešení, zejména zvl. pokud jde o optickou kvalitu zrcadel. Příklad řešení
takového goniofotometru je na obr.5-8. Kolem svítidla SV se na pevném rameni otáčí zrcadlo Z 1
. Světlo odražené zrcadlem Z 1 odráží druhé zrcadlo Z 2 ve směru osy otáčení na pevně
umístěný fotočlánek F . Fotometrická vzdálenost je dána součtem vzdáleností od měřeného
zdroje přes obě zrcadla až k fotočlánku. U tohoto přístroje by bylo možno provádět absolutní
měření svítivosti, ale bylo by zapotřebí znát činitele absorbce zrcadel, který se časem zvětšuje.
Konstrukce všech typů goniofotometrů musí být dostatečně tuhá, aby nedocházelo během
rotace k deformaci či kývání nosných částí, čímž by se zaváděly přídavné chyby měření.
Svítivost se obvykle v různých směrech neměří absolutně, ale stačí relativní měření, které
dovoluje nakreslit tvar zjištěné křivky v polárních souřadnicích. Ocejchování diagramu svítivosti
se posléze provede zjištěním jedné absolutní hodnoty svítivosti, například ve směru svislé osy
svítidla, a to zvláštním měřením buď přímo na goniofotometru nebo na fotometrické lavici.
Goniofotometry pro hromadná měření je výhodné vybavit zařízením pro samočinné
zakreslování čar svítivosti na polární papír.
74

5.3 Měření světelného toku
Světelný tok světelných zdrojů či svítidel je možno stanovit buď graficko početními
metodami z naměřených křivek svítivosti nebo přímým měřením světelného toku v integrátoru
s použitím normálu světelného toku. Integrátor může mít tvar krychle nebo kvádru, ale
nejvhodnější (zvláště při nesymetrickém rozdělení světelného toku) jsou integrátory ve tvaru
koule podle obr.5-9.
Jde o dutou kouli opatřenou na vnitřním povrchu bílým rozptylným nátěrem s velkou odrazností.
Důležitým požadavkem je, aby byl nátěr barevně neselektivní. Nejlépe vyhovují některé druhy
běloby zinkové, titanové či barytové. Často bývá základní nátěr trvalý a na něj je nanesen nátěr
rozpustný ve vodě, který se pravidelně obnovuje. Činitel odrazu by měl být v mezích 0,75 -
0,85. Koule má na jedné straně okénko s fotočlánkem F zastíněné clonou C 1 , aby na něj
nedopadalo světlo přímo ze zdroje. Zdroj Z je zavěšen přibližně ve středu koule. Při rozsvícení
zdroje uvnitř koule dochází k mnohonásobným odrazům na vnitřním povrchu koule. Tímto
mnohonásobně odraženým světlem se osvětlí též okénko s fotonkou.
Obr. 5-9
Náčrt uspořádání integračního
kulového fotometru
Dopadá-li na vnitřní povrch integrátoru ze zdroje tok Φ z a má-li rovnoměrně rozptylně
odrážející povrch integrátoru integrální činitel odrazu ρ , pak je odražená složka výsledného
světelného toku Φ dopadající vlivem mnohonásobných odrazu na vnitřní povrch integrátoru
rovna
2 3
n ρ
Φ = ρ Φ z + ρ Φ z + ρ Φ z + .... + ρ Φ z = Φ z
(5–2)
1−
ρ
Vnitřní povrch kulového integrátoru je ve všech místech stejně osvětlen a osvětlenost
v libovolném bodě tečné roviny k vnitřnímu povrchu integrátoru je rovna střední hodnotě
osvětlenosti celého vnitřního povrchu πD 2 kulového integrátoru o průměru D .
V místě okénka s měřícím čidlem odpovídá osvětlenost E pouze odraženým světelným tokům,
tj. toku Φ a stanoví se ze vztahu
Φ ρ
E = =
Φ z = k z
( )
i Φ (lx) (5–3)
2 2
π D π D 1−
ρ
kde k i je konstanta integračního fotometru
ρ
k i =
(lx . lm -1 ; m, -) (5–4)
2
π D (1 − ρ)
Fotočlánek indikuje tedy hodnotu osvětlenosti E , která je přímo úměrná toku zdroje Φ z .
Z rovnice (5-3) je patrno, že citlivost integračního kulového fotometru ovlivňuje jeho průměr D
a činitel rovnoměrně rozptylného odrazu ρ .
Obvykle se měří objektivní metodou substituční. Nejprve se umístí do integrátoru normál
světelného toku a stanoví se konstanta zařízení. Pak se normál vyjme a místo něho se do koule
umístí měřený zdroj. Údaj fotometru násobený konstantou zařízení udává světelný tok měřeného
zdroje.
75

Pokud se měří v integrátoru světelný tok celého svítidla nebo zdroje s většími nosnými
částmi, dochází k určitému pohlcení a odstínění části světelného toku. V takovém případě je
vhodné použít pro vyloučení stínícího vlivu pomocnou žárovku, zvanou korekční zdroj K (viz
obr.5-9). Ten bývá umístěn u stěny koule obvykle naproti výstupnímu okénku, přičemž je zakryt
clonou C 2 , aby neosvětloval přímo výstupní okénko, ani měřený zdroj či svítidlo. Je vhodné,
aby světelný tok pomocné žárovky se příliš nelišil od světelného toku měřeného zdroje a musí
být konstantní po dobu jednoho měření.
Postup měření s korekčním zdrojem je následující:
1) Při rozsvíceném normálu a zhasnutém korekčním zdroji se zjistí údaj fotometru E N
2) Při zhasnutém normálu a rozsvíceném korekčním zdroji - údaj fotometru E kN
3) Při zhasnutém měřeném zdroji a rozsvíceném korekčním zdroji - údaj fotometru E kx
4) Při rozsvíceném měřeném zdroji a zhasnutém korekčním zdroji - údaj fotometru E x
Je-li světelný tok normálu Φ N , pak světelný tok měřeného zdroje Φ x se vypočte ze vztahu
E x E
Φ
kN
x = Φ N . .
(lm) (5–5)
EN
Ekx
EkN
V tomto vztahu poměr udává korekci vlivu stínění neaktivních částí.
Ekx
Obdobným postupem se může v integrátoru změřit i světelný tok svítidla. Pak je možno stanovit
též účinnost svítidla jako poměr světelného toku vyzařovaného svítidlem ke světelnému toku
zdrojů instalovaných ve svítidle.
Před začátkem měření světelného toku je třeba světelný zdroj nechat určitou dobu zahořet,
aby se ustálily jeho světelně-technické parametry. U výbojových zdrojů je tato doba 20 i více
minut.
Přesnost měření světelného toku v integrátoru je ovlivněna jednak vlastnostmi fotočlánku
(závislost fotoproudu na osvětlenosti), jednak změnami teploty uvnitř integrátoru při
déletrvajících měřeních. Linearita fotočlánku se má pravidelně kontrolovat a je třeba počítat
s korekčními křivkami; vliv teplotních změn se dá omezit tím, že se světelný zdroj zahořuje při
otevřeném integrátoru a integrátor se zavírá na dobu vlastního měření. Vlastnosti vnitřního nátěru
integrátoru se rovněž časem poněkud mění, což by mohlo mít vliv u dlouhotrvajících měření
(např. zkoušky životnosti zdrojů). Také výstupní okénko musí vyhovovat určitým požadavkům,
např. jeho umístění se má krýt co nejpřesněji s vnitřním povrchem integrátoru. Rovněž clony pro
odstínění přímodopadajícího světla mají mít určité geometrické rozměry, např. clona C 1 má mít
průměr asi D/3 a její vzdálenost od výstupního okénka má být D/6, kde D je průměr
integrátoru.
Přesnost měření světelného toku při použití teplotních pracovních etalonů bývá ± 2%, při
měření zářivek a výbojek asi ± 3,5%. Při srovnávacích měřeních se žárovkami a vysokotlakými
výbojkami musí být teplota okolí kulového integrátoru v rozmezí 22 až 27°C, při provozních
měřeních 18 až 29°C. Zářivky se měří při okolní teplotě integrátoru 25 ± 1°C v prostředí bez
průvanu. Žárovky a vysokotlaké výbojky rtuťové se měří v poloze svislé, paticí nahoru,
vysokotlaké výbojky sodíkové a zářivky v poloze vodorovné tak, aby jejich podélná osa ležela na
spojnici středu koule se středem fotočlánku.
76

Žárovky se při měření zapojují podle schématu
na obr.5-10 a doporučuje se při měření voltmetr
nevypínat a od hodnoty měřeného proudu odečítat
hodnotu proudu procházejícího voltmetrem.
Obr.5-10
Schéma napájení žárovek při fotometrických
měřeních
U - zdroj napětí, R - odpor, Ž - zkoušená žárovka,
A - ampérmetr, V - voltmetr, S - vypínač
Při měření zářivek se měřící přístroje a předřadník zapojí podle obr.5-11a. Kolíky patic
zářivky se na napájecí napětí zapojí křižem a během měření se zapojení nemění. Měří-li se
vysokotlaké výbojky, použije se schématu zapojení podle obr.5-11b. Světelný tok zářivek a
vysokotlakých výbojek se měří po ustálení světelně technických a elektrických parametrů
obvykle po 20 minutách svícení, a to za stejných podmínek, při kterých se pak měří. Při měření
se buď používá referenčních předřadníků a udržuje se napájecí napětí rovné jmenovitému napětí
použitého předřadníku, nebo se měří při jmenovitém příkonu měřeného zdroje.
Obr. 5–11 Obr. 5– 11 a Obr. 5– 11 b
Schéma napájení zářivek (a), resp. vysokotlakých výbojek (b) při fotometrických měřeních
U - zdroj napětí, P - předřadník, A - ampérmetr, W - wattmetr, V 1 , V 2 - voltmetry,
S 1 až S 5 - vypínače, Z - zářivka, RV - výbojka, ZP - zapalovač
Při měření jedné elektrické veličiny musí být přístroje na měření ostatních veličin
(s výjimkou napájecího napětí) vypnuty [ČSN 360012 Měření světelného toku a elektrických
parametrů zářivek a rtuťových výbojek]. Měří se každá veličina zvlášť, a to při konstantním
světelném toku zkoušených zdrojů, tj. po zapnutí určitého přístroje se změnou napájecího napětí
upraví měřená hodnota fotoproudu na hodnotu, která byla před zapnutím tohoto přístroje.
Měří-li se při jmenovitém příkonu zdroje, nastaví se po zahoření zdroje na wattmetru příkon
rovný součtu příkonu zdroje a příkonu spotřebovaného napěťovou cívkou wattmetru. Ampérmetr
a voltmetr pro měření obloukového napětí jsou odpojeny. Tomuto stavu odpovídající fotoproud
se pak udržuje konstantní při měření ostatních elektrických veličin. Příkon P W spotřebovaný
napěťovou cívkou wattmetru o odporu R W při napětí U ob se vypočte z výrazu
P
W
2
ob
U
= (W; V, Ω) (5–6)
R
W
77

5.4 Měření osvětlenosti
Měření osvětlenosti je v praxi nejčastější fotometrickou úlohou, při níž se ověřuje rozložení
hladin osvětlenosti v různých osvětlovacích soustavách. K měření osvětlenosti se používají
objektivní přístroje, luxmetry, které se skládají z přijímače s korigovaným (nejčastěji
křemíkovým) fotočlánkem, opatřeným kosinusovým nástavcem, a z měřícího a vyhodnocovacího
systému s digitálním nebo analogovým indikátorem.
Běžně se luxmetry zařazují do čtyř tříd přesnosti označovaných číslicemi 1, 2, 3, 4, popř.,
podle mezinárodních doporučení [12] písmeny L, A, B, C. Uvedeným třídám odpovídají největší
dovolené souhrnné chyby f c luxmetrů 2, 5, 10 a 15% (příp.20%) .
Při tom se sleduje celkem jedenáct možných druhů chyb (f 1 až f 11 ) : f 1 - relativní chyba
stupnice, f 2 - spektrální chyba (vzniká při měření ve světle se spektrem jiným, než které bylo
použito při cejchování, což je obvykle normalizované světlo A, 2856 K), f 3 - směrová (úhlová)
chyba , f 4 - chyba nestability, f 5 - chyba vlivu teploty (vztažená na 1°C), f 6 - odchylka spektrální
citlivosti čidla od křivky V(λ), f 7 , f 8 - chyby vyplývající z citlivosti fotonky na záření UV (f 7 ) a
IČ (f 8 ), f 9 - chyba linearity, f 10 - chyba při měření modulovaného záření a f 11 - chyba při změně
rozsahu přístroje.
Chyby f 6 až f 11 se zjišťují pouze při typové zkoušce přístroje [34].
Luxmetry třídy přesnosti L, A a B se využívají jako sekundární etalony a pro přesná
laboratorní měření. Pro běžná provozní měření osvětlenosti postačují přístroje s třídou přesnosti
B, popříp. C.
Indikátor luxmetru musí být opatřen korektorem umožňujícím nastavení nuly. Má-li luxmetr
vlastní napájecí zdroj, musí být možnost průběžně kontroly napětí tohoto zdroje. Luxmetr musí
snést na každém rozsahu přetížení 20 % měřícího rozsahu, a to po dobu 5 minut. Za normálních
podmínek musí být životnost luxmetrů minimálně 5000 provozních hodin. Frekvenční rozsah pro
všechny třídy přesnosti luxmetrů je v mezích od 40 do 10 5 Hz.
Před započetím měření je třeba fotočlánky po dobu 5 až 15 minut ponechat odkryté ve
světelném prostředí, v němž se bude měřit, aby se čidla daným podmínkám přizpůsobila a
stabilizovala se.
Vzhledem k tomu, že se v průběhu využívání luxmetrů mohou jejich parametry, zejména
vlastnosti fotočlánků, měnit, je zapotřebí luxmetry pravidelně kalibrovat prostřednictvím
pověřeného (akreditovaného) pracoviště (např. ČMI - Český metrologický institut, EZÚ –
Elektrotechnický zkušební ústav), a to podle ustanovení zákona č.119/200 o metrologii
(popřípadě podle pokynů výrobce, jsou-li přísnější než uvádí zákon) a požadavků Úřadu pro
technickou normalizaci, metrologii a státní zkušebnictví: přesné přístroje maximálně po 2 letech,
přístroje pro provozní měření po 3 letech a přístroje pro orientační měření nejdéle po 5 letech.
Luxmetry určené pro provozní měření bývají většinou konstruovány s dostatečně dlouhým
stíněným kabelem spojujícím pouzdro s fotočlánkem s vlastním měřicím přístrojem; tím je
zajištěno, že výsledky měření při čtení údajů nejsou nevhodně ovlivněny. Je-li fotočlánek
zabudován přímo v pouzdře měřícího přístroje, je třeba, aby byl přístroj vybaven dálkově
ovládanou fixací naměřené hodnoty. Jinak je obtížné zabránit tomu, aby pracovník, který údaje
odečítá, neovlivnil měření, např. zastíněním čidla, popřípadě dalších světelně činných ploch atd.
Nejsou-li malé kapesní luxmetry takto upraveny, lze je použít jen pro orientační měření.
Podobné malé luxmetry jsou též základem expozimetrů užívaných ke zjištění potřebné doby
osvitu při fotografování.
78

Příkladem přístroje určeného k provoznímu měření
osvětlenosti je digitální luxmetr PU 550 s rozsahy 20 lx,
200 lx, 2000 lx, 20 klx a 100 klx vyráběný firmou
Metra Blansko (viz obr.5-12).
Přístroj je vybaven korigovanou křemíkovou fotodiodou
opatřenou kosinusovým nástavcem.
Přístroj lze zařadit do třídy přesnosti C.
Obr.5-12
Digitální provozní luxmetr typu PU 550
Metra Blansko
Příkladem přesného, komplexněji zaměřeného laboratorního přístroje je např. radiometr a
luxmetr typu 211 německé firmy PRC Krochmann (viz obr. 5-13) s korigovanými čidly a
nástavci pro měření jak osvětlenosti rovinné plochy (v rozsahu 0,001 lx až 200 klx), tak střední
kulové, válcové i poloválcové osvětlenosti a rovněž s využitím speciálních čidel pro měření
ozářenosti v oblasti záření UV-A, UV-B, UV-C (0,001 mW.cm -2 až 200 kW.cm -2 )
Obr. 5-13
Fotografie přesného
digitálního luxmetru a
radiometru typu 211 firmy
PRC Krochmann s čidly
(zleva tři čidla pro měření
ozářenosti v UV oblasti, dále
fotočlánek luxmetru pro
měření osvětlenosti rovinné
plochy a speciální nástavce
s fotonkami pro měření střední
poloválcové, válcové a kulové
osvětlenosti
Při měření osvětlenosti je třeba dbát na to, aby nebyl překročen rozsah měřícího přístroje a
aby (zejména u starších typů přístrojů) nedošlo k ozáření čidla nedovoleným světelným tokem.
U luxmetrů s několika rozsahy a ručkovými měřicími přístroji se doporučuje neodečítat údaje
v rozsahu do jedné pětiny stupnice, aby se takto nezvyšovala (již tak dost vysoká) nejistota
měření.
79

Výsledky měření osvětlenosti jsou ovlivněny i mnoha dalšími faktory. Zvláště je třeba brát
v úvahu změny světelného toku zdrojů v závislosti na kolísání napájecího napětí, na teplotě okolí
a na době jejich provozu. Respektovat je třeba i míru znečištění světelně činných ploch, a to jak
svítidel, tak i osvětlovaného prostoru. Proto je nutno při měření osvětlenosti dodržovat určitá
pravidla, abychom v pokud možno co největší míře eliminovali nepříznivé vlivy znehodnocující
výsledky měření.
Přesná měření se opakují, tzn., že se měří nejméně dvakrát. Výsledné hodnoty se stanoví jako
průměrné z jednotlivých měření. U provozních měření se jejich opakování doporučuje.
Měřením se kontrolují hodnoty osvětlenosti v bodech pracovní či srovnávací roviny
(nejčastěji se uvažuje vodorovná rovina ve výši 0,85 m nad podlahou ve vnitřních prostorech a
obvykle nejvýše 20 cm nad povrchem ve venkovních prostorech), a to jednak u nového zařízení
(nová svítidla a zdroje, nově vymalováno, nové vybavení) a jednak u zařízení v běžném provozu.
Při měření nového zařízení musí být svítidla i světelné zdroje čisté, nepoškozené a musí
odpovídat projektu. Svítidla i zdroje musí být instalovány ve správné poloze.
S ohledem na vlastnosti světelných zdrojů je třeba při měření osvětlenosti dodržovat především
tyto zásady :
1) Nové zářivky a výbojky musí před měřením celkem svítit alespoň 100 h a nové žárovky
alespoň 6 h (při jmenovitém napětí), neboť vlivem stárnutí zdroje klesá světelný tok.
V záznamu o měření se uvádí, kolik hodin celkem byly již světelné zdroje v provozu.
2) Pro dostatečné zahoření zdrojů se osvětlenost v soustavách s výbojovými zdroji měří asi po
20 minutách nepřetržitého provozu. U uzavřených zářivkových svítidel může být stabilizace i
delší. Fotočlánky je třeba před měřením osvětlit po dobu 5 až 15 minut přibližně stejnými
hladinami osvětlenosti, které budou měřeny.
3) Světelný tok zdrojů se mění s teplotou okolí (zejména u zářivek). Proto je třeba vždy udat při
jaké teplotě okolí se měřilo.
4) Světelný tok zdrojů se mění s napájecím napětím. Proto se při měření musí kontrolovat i
napětí (odečítá se nejlépe současně s údaji o osvětlenosti). Naměřené hodnoty osvětlenosti se
korigují v závislosti na odchylce skutečného napětí U od jeho jmenovité hodnoty U N podle
údajů výrobce. Nejsou-li tyto údaje k dispozici, násobí se naměřené hodnoty osvětlenosti
korekčním činitelem k u , který se vypočítá z výrazu
k u = (U / U N ) c
kde c je exponent závislý na druhu světelného zdroje (pozn.: nemusí být stejný v celé
oblasti odchylek U od U N ). Obvykle udávané orientační průměrné hodnoty
exponentu c jsou pro některé duhy světelných zdrojů uvedeny v tab.5-4.
Tab.5 - 4 Orientační průměrné hodnoty exponentu c pro různé světelné zdroje
Světelný zdroj
exponent c
Žárovky pro všeobecné použití 3,6
Zářivky – induktivní zapojení
– kapacitní zapojení
– zapojení duo
1,4
0,6
1,0
0,0
– s elektronickým předřadníkem se stabilizací
Rtuťová vysokotlaká výbojka 2,5
Halogenidová výbojka 3,0
Vysokotlaká sodíková výbojka 1,7
Nízkotlaká sodíková výbojka 0,0
5) Světelný tok závisí i na znečištění svítidla, a proto je v protokolu zapotřebí tento stav uvést.
80

Umělé osvětlení je vhodné měřit po setmění nebo při zatemnění oken a světlíků, aby byl
vyloučen vliv denního světla.
Při měření osvětlení venkovních prostorů se měří za suchého počasí, bez sněhové pokrývky a
pokud možno za čistého ovzduší.
Je-li měřené osvětlení kombinací umělého a denního světla, musí se umělé osvětlení měřit
odděleně od denního. Denní osvětlení velmi kolísá jednak během dne a jednak i vlivem
atmosférických podmínek. [Při měření denního osvětlení se postupuje podle ČSN 36 0011-3
Měření osvětlení vnitřních prostorů, část 3 Měření denního osvětlení].
Při měření osvětlenosti ve vnitřních prostorech je zapotřebí z naměřených hodnot stanovit
místně průměrnou hladinu osvětlenosti E p . K tomu účelu je nutno zachovat určitý postup a
provádět dílčí měření ve vhodně zvolených kontrolních bodech (ČSN 36 0011). Ve vnitřních
prostorech se osvětlenost měří v pravidelné čtvercové síti kontrolních míst.
V prázdných místnostech nebo v jejich funkčně vymezených částech se půdorys rozdělí na
dílčí plochy o straně přibližně 1 až 2 m (výjimečně u rozsáhlých ploch i 6 m) a osvětlenost se
měří v úrovni srovnávací roviny uprostřed každé dílčí plochy. Průměrná osvětlenost je pak rovna
aritmetickému průměru všech naměřených hodnot.
Jestliže se síť kontrolních bodů shoduje se sítí svítidel celkového osvětlení, je třeba počet
kontrolních míst zvýšit, aby nevznikaly větší chyby. Počet kontrolních míst se zvětšuje i proto,
aby síť těchto bodů odpovídala tvaru měřené místnosti.
Ve vybavených pracovních prostorech se osvětlenost měří na všech místech zrakových
úkolů, tj. tam, kde se nachází hlavní předměty zrakové činnosti (pracovní stoly, stroje apod.).
Kontrolní body se na pracovní ploše rozmístí v pravidelné síti ve vzdálenosti nejvýše 0,2 m a
nejvýše 0,05 m nad povrchem. Průměrná hodnota osvětlenosti se opět vypočte jako aritmetický
průměr všech naměřených hodnot. Je pochopitelné, že výpočet průměrné hodnoty osvětlenosti se
provádí pro ta místa zrakových úkolů, pro která je předepsána stejná hodnota osvětlenosti.
V praxi se vyskytuje řada prostorů, v nichž při hodnocení osvětlení nemá význam pracovat
s průměrnou hladinou osvětlenosti, např. tam, kde jsou instalovány vysoké stroje či kde se
rozměrná zařízení vyrábějí apod. V takových případech se měří osvětlenosti pouze v místech,
kde pracovníci vykonávají určitou činnost.
Často je celkové osvětlení doplňováno místním přisvětlením. K vystižení podmínek osvětlení
je pak zapotřebí měřit osvětlenost na konkrétním pracovním místě za přítomnosti pracovníka
v obvyklé pracovní pozici. Důležité je, aby se fotočlánek luxmetru umístil na skutečnou pracovní
rovinu, která nemusí být horizontální ani vertikální, ale může být obecně nakloněna.
Kvalitu umělého osvětlení je nutno měřením ověřovat i v soustavách veřejného osvětlení, zvláště na
komunikacích. Měří se za suchého počasí, bez sněhové pokrývky a pokud možno za čistého ovzduší.
Světlo výkladních skříní apod. se vyloučí např. vhodným zastíněním fotočlánku, Na komunikacích se
osvětlenosti měří v pravidelné síti kontrolních míst ve vodorovné rovině ve výšce do 20 cm nad povrchem
vozovky, při čemž umístění fotočlánku do vodorovné polohy se zajišťuje např. křížovým
(tzv.kardanovým) kloubem. Rozložení kontrolních bodů se volí tak, aby pokrývalo celou plochu jednoho
prvku osvětlovací soustavy. U směrově rozdělených komunikaci postačuje proměřit osvětlenosti jen na
jedné straně komunikace.
V příčném směru běžně stačí provádět měření ve třech bodech v každém jízdním pruhu. Rozteč
kontrolních bodů v příčném směru je pak rovna jedné šestině šířky celé komunikace. Vzdálenost prvního
kontrolního bodu od okraje vozovky je při tom rovna poloviční rozteči kontrolních míst, tj. jedné
dvanáctině šířky komunikace.
V podélném směru se volí maximální rozteč kontrolních míst 5 m. Při rozteči světelných míst do 50 m
tedy obvykle postačuje volit v podélném směru mezi dvěma světelnými místy 10 kontrolních míst.
Průměrná hodnota osvětlenosti se stanoví jako aritmetický průměr hodnot osvětlenosti naměřených v
jednotlivých kontrolních bodech.
81

Protokol a zpráva o měření musí (ČSN 36 0011) obsahovat označení a charakteristiku
kontrolovaného prostoru, účel, druh a jeho přesnost (včetně odhadu nejistoty měření), popis a
náčrt osvětlovací soustavy s vyznačením rozmístění svítidel a kontrolních míst, údaje o použitých
zdrojích světla a svítidlech (druh a vlastnosti, napájení, regulace, stáří) s uvedením jejich
provozního stavu, dále údaje o napájecím napětí a teplotě okolí v průběhu měření, popis
podmínek a způsobu měření, naměřené a korigované hodnoty osvětlenosti zpracované tabelárně
(popř. zaznamenané do výkresů), porovnání výsledků měření (u nových soustav po vynásobení
udržovacím činitelem uvažovaným v projektu) s požadavky norem, zhodnocení výsledků měření
s přihlédnutím k nejistotám měření a s uvedením, zda soustava vyhovuje platným normám,
popřípadě se uvede návrh na úpravu osvětlovací soustavy, a konečně soupis použitých přístrojů
s údaji o jejich přesnosti a kalibraci. V závěru nesmí chybět datum a čas měření, jména
pracovníků, kteří měření prováděli nebo byli měření přítomni a rovněž jméno a podpis
pracovníka odpovědného za měření.
Při zpracovávání výsledků měření se z naměřených hodnot určí místně průměrná hodnota
osvětlenosti a ověří se, zda odpovídá předepisovaným hladinám s přihlédnutím k době provozu
soustavy, ke stavu svítidel, zdrojů atd. Většinou se určuje i minimální, popřípadě maximální
hodnota osvětlenosti a posuzuje se dodržení požadavků na rovnoměrnost osvětlení.
Stanovuje se také měrný příkon osvětlovací soustavy, a to pro vnitřní prostory ve W.m -2 a na
komunikacích v kW.km -1 . Výsledky měření umožňují stanovit též hodnotu činitele využití
osvětlovací soustavy jako poměr světelného toku dopadlého na srovnávací rovinu k souhrnnému
světelnému toku všech instalovaných zdrojů světla.
Po zhodnocení výsledků dobře provedených měření je možno doporučit nejen případné změny
zdrojů světla, svítidel, doplnění počtu svítidel, či změnu jejich rozmístění, ale též úpravu způsobu
a intervalu údržby osvětlovací soustavy.
5.5 Měření jasu
Dříve se měření jasu redukovalo na měření kolmé svítivosti přesně ohraničené a změřené
plošky. Například na rozptylné kouli se vymezila černým papírem plocha 10 cm a změřila se její
svítivost ze vzdálenosti asi 300 až 500 mm. Vhodnější je k měření jasů využít jasoměrů.
Požadavky na jasoměry jsou shrnuty v normě ČSN 360011. Přípustná celková chyba jasoměrů
pro přesná měření je ±7,5% (kalibrace max. po 2 letech), pro provozní měření ±10% (kalibrace max.
po 3 letech).
Pozn. Podle mezinárodního doporučení CIE se jasoměry člení do čtyř tříd přesnosti označených písmeny
L, A, B a C. Uvedeným třídám přesnosti odpovídají největší celkové přípustné chyby jasoměru 5; 7,5; 10
a 20%.
Přísnější podmínky jsou stanoveny (ČSN EN 13032-1) pro jasoměry pro měření parametrů
svítidel.
Jasoměry pro přesná a provozní měření mají být přizpůsobeny pro upevnění na stativ, umožňující
měřit jas v různých směrech prostoru.
Nejjednodušší princip objektivního jasoměru je zřejmý z obr.5-14.
82
Obr. 5-14
Princip objektivního jasoměru
T - černý tubus, F - fotonka,
G - galvanoměr, C - clona,
Ω - prostorový úhel odpovídající zornému poli
přístroje
Na přijímač je nasazena trubka T, uvnitř černá, opatřená vpředu clonkou C s kruhovým otvorem,
čímž je vymezen prostorový úhel Ω , v němž dopadají paprsky z měřené plochy na přijímač
(fotočlánek) F. V popsaném uspořádání se fotočlánkem F změří normálová osvětlenost E N

přijímací plochy čidla. Střední jas L plochy vymezené prostorovým úhlem Ω na sledovaném
povrchu se pak určí ze vztahu
EN
L = (cd.m -2 ; lx, sr) (5–6)
Ω
Příklad praktického provedení nástavce s fotočlánkem pro objektivní měření jasu je na obr . 5-15.
Obr. 5-15
Podle velikosti plochy, jejíž jas se vyhodnocuje, resp. podle velikosti clon, určujících zorný
úhel přístroje, se rozlišují jasoměry bodové, kterými lze měřit jas velmi malých plošek
(pozorovaných například pod úhlem 6´ ), a integrační, jimiž se zjišťuje jas mnohem větších
ploch (pozorovaných např. pod úhlem 2 o ).
Při měření jasu je třeba mít vždy na zřeteli, že se jasoměrem zjišťuje střední hodnotu jasu
měřené plochy, kterou vymezuje optika přístroje v závislosti na vzdálenosti jasoměru od
měřeného povrchu. Proto je nutné dbát na to, aby měřená plocha zahrnovala pouze povrch, jehož
jas se hodnotí. U běžných objektivních jasoměrů toto není problém, neboť okolí měřené plochy
je v okuláru vidět a měřená oblast je v zorném poli vyznačena např. kroužkem.
Většina fyzikálních jasoměrů je založena na tom, že měří světelný tok procházející clonou
určitého tvaru a velikosti. V rovině této clony se zobrazuje zorným polem vymezená ploška, jejíž
jas se určuje. Zásadní konstrukční schéma takového přístroje je na obr.5-16.
Obr. 5-16
Schematický náčrt konstrukčního uspořádání
objektivního jasoměru, umožňujícího
pozorovat okolí plošky, jejíž jas se měří.
Objektiv l přístroje zobrazuje měřený
záběr na plošku 2, na které je možno
pozorovat obraz přes zrcátko 3 a optiku 4
okulárem 5. Do jeho zorného pole se
zobrazuje i údaj stupnice měřícího
přístroje 6.
Ve stínítku 2 je otvor, kterým projde světlo z měřené plošky pomocnou optikou 7 a filtry 8
(barevné i šedé pro změnu rozsahu) na fotočlánek 9, jehož proud se po zesílení přivede do
měřícího přístroje. Velikosti otvorů v zrcadlech se obvykle volí tak, aby odpovídaly zorným
polím o úhlech 6' , 15', 30', 1° a 2°.
Příklad objektivního jasoměru je na obr.5-17. Jde o universální fotometr s ručkovým měřícím
přístrojem vyrobený Švédskou firmou Hægner, který je kombinací jasoměru s luxmetrem.
Jasoměr je opatřen křemíkovým korigovaným fotočlánkem a jeho optický systém má clonu 1°.
83

Měření osvětlenosti umožňuje vnější, rovněž dobře korigovaná, křemíková fotonka o průměru
10 mm s kosinusovým nástavcem spojená s přístrojem dostatečně dlouhým vodičem.
Rozsahy pro měření jasu (resp. osvětlenosti) jsou od 3 do 100.000 cd.m -2 (resp. lx). Nejmenší
čitelná hodnota je 0,025 až 0,05 cd.m -2 (resp. lx).
Výrobce udává přesnost přístroje ± 5 %.
Obr.5 – 17
Universální fotometr Hægner model S1.
Přístroj je určen především pro objektivní
měření jasu, ale je vybaven i vnějším
fotočlánkem k měření osvětlenosti
Kvalitní objektivní jasoměry produkují i další známí výrobci fotometrických přístrojů, mezi
nimi např. americká firma Spektra Pritchard. Patří k nim také německá firma Lichtmesstechnik
Berlin, jejíž jasoměr série L 1009 (viz obr.5-18) je vybaven clonami 3°, 1°, 20', 6', popřípadě
dokonce 2' , resp. 2' x 20', digitálním měřícím přístrojem umožňujícím měření jasů v rozmezí od
0,0001 cd.m -2 do 19.990 kcd.m -2 , dále výstupem BCD, popřípadě interfacem IEEE-488, takže
je umožněna přímá spolupráce přístroje s počítačem, resp. výstup na tiskárnu.
Obr. 5-18
Fotografie digitálního jasoměru
typu L 1009 německé firmy
Lichtmesstechik Berlin
O měření jasů v určitém prostoru se vypracovává zpráva, jejíž obsah je obdobný jako obsah
zprávy o měření osvětlenosti (viz odst. 5.4).
84

Pro vidění a rozlišování určitých detailů jsou důležité nejen absolutní hodnoty hladin jasů, ale
rozhodující jsou rozdíly a poměry jasů, např. rozdíl jasu L a rozlišované podrobnosti a jasu L b
jejího bezprostředního okolí, resp. kontrast k jasu, který se určuje z výrazu k = |L a – L b | / L b .
Pro přímé měření kontrastu jasu na pracovních plochách jsou již rovněž vyvinuty speciální
přístroje. Například dánská firma Brűel a Kjær dodává měřič kontrastu jasu typu 1100, včetně
normálu kontrastu jasu typu 1104 s tmavým a světlým kruhovým povrchem se stabilními a
přesně definovanými odraznými vlastnostmi, čímž se mohou napodobovat a ověřovat typické
v praxi se vyskytující situace kontrastu jasu (jako např. papíru a vytištěných podrobností apod.).
Přístroj je vybaven korigovaným fotočlánkem o průměru 8 mm instalovaným do tubusu a
umožňuje měření jasů až do 200 kcd.m -2 při měřicím úhlu i ± 1,5 o . Osu tubusu, resp. normálu
přijímací plošky čidla je možno s použitím speciálního držáku natočit do směru osy pohledu
pracovníka a poté se již v daných podmínkách měří jasy obou plošek zmíněného normálu
kontrastu jasu, popřípadě jiných dvou hodnocených povrchů, resp. se může přímo určit hledaná
hodnota kontrastu jasu.
Důležité je též měření jasů ve veřejném osvětlení. Průměrný jas povrchu vozovky se měří
objektivními jasoměry vybavenými vhodnými clonami (odpovídajícími šířce kontrolované
komunikace), a to z místa pozorovatele, které se předpokládá 1,5 m nad vozovkou v 1/4 šířky
komunikace ve vzdálenosti 60 m před měřeným úsekem dlouhým 100 m. V této situaci
odpovídá nejmenší měřená plocha na vozovce i při kruhové cloně jasoměru 6' ploše elipsy
s malou osou asi 0,17 m a s velkou osou asi 12 m. Proto je volba tvaru a velikosti clony tak
závažná. Vesměs se pro tyto účely dává přednost clonám obdélníkovým před kruhovými.
Minimální a maximální hodnoty jasu povrchu komunikace se zjišťují z měření jasu ve stejném
poli kontrolních míst jako při měření osvětlenosti. Clona jasoměru se volí tak, aby měřená plocha
byla co nejmenší a nezasahovala do sousedních měřených míst. Provede-li se takto podrobné
měření, stanoví se průměrný jas povrchu vozovky jako aritmetický průměr z hodnot jasů
naměřených ve zmíněné síti kontrolních míst. Jas se měří vždy na suchém povrchu vozovky, u
které jsou již ustáleny odrazné vlastnosti. To obvykle bývá až asi po roce běžného provozu.
Pro podrobné proměření jasů v mnoha bodech na komunikaci jsou vhodné jasoměry, které
umožňují měřit jas z jedoucího automobilu při automatické registraci naměřených hodnot. Toto
umožňují například jasoměry s kmitajícím zrcátkem, které při kmitočtu kývání zrcátka 5 Hz,
rychlosti automobilu asi 55 km.h -1 , šířce vozovky 10 m, registrují každou setinu sekundy jednu
hodnotu, čímž zajistí návaznost měření jak v podélném, tak i v příčném směru vozovky. Jiný
způsob zjištění rozložení jasu na povrchu vozovky využívá obrazu snímaného televizní kamerou
a hodnoceného na monitoru .
Nejsou-li k dispozici jasoměry, lze u difúzně odrážejících povrchů ve vnitřních prostorech
stanovit jejich jasy L při známém činiteli odrazu ρ povrchu nepřímo z naměřených hodnot
osvětlenosti E v kontrolovaném místě z výrazu L = (ρ / π) . E (cd.m -2 ; -, lx) .
Hodnota činitele odrazu se buď změří speciálními přístroji, nebo se zjistí s využitím
průhledových barevných vzorníků, popřípadě je ji možno u difúzních povrchů informativně
zjistit jen luxmetrem.
Nejprve se obvyklým způsobem změří osvětlenost E d odpovídající toku dopadajícímu na
uvažovanou plochu. Poté se fotočlánek umístí proti odrážející ploše do takové vzdálenosti, aby
údaj měřícího přístroje byl ustálený a vyloučila se tak chyba vznikající zastíněním odrážejícího
povrchu čidlem. V této poloze se změří osvětlenost E ρ odpovídající odraženému světelnému
toku. Hledaný činitel odrazu ρ je roven podílu takto zjištěných osvětlenosti ρ = E ρ / E d .
Nepřímá metoda určení jasu povrchu vozovky je založena na zjištění jasového součinitele
osvětlení e Lp = E p / L p z vypočtených (bodovou metodou) průměrných hodnot osvětleností a
jasů v celém rozsahu sledovaného pole kontrolních míst a poté výpočtu hledané průměrné
hodnoty jasu L pt z průměrné, z naměřených hodnot určené, osvětlenosti E pt z výrazu
L pt = E pt / e Lp .
85

Jasový součinitel osvětlenosti e Lp platí ovšem pouze pro podmínky, v jakých byl stanovený, to
znamená pro určité geometrické uspořádání osvětlovací soustavy, daná svítidla a zdroje a jen pro
konkrétní povrch vozovky.
5.6 Měření integrálních charakteristik světelného pole
Metodika měření světelného vektoru vychází ze skutečnosti, že průmět světelného vektoru
do směru normály k určité rovině je roven rozdílu osvětleností obou stran této roviny. Při měření
se využívá dvou stejných k sobě připevněných fotočlánků zapojených tak, aby měřily rozdíl
jejich osvětleností. Nejčastěji se však světelný vektor stanovuje určením jeho průmětů do
zvolených tří os pravoúhlé souřadnicové soustavy.
Měření střední kulové a válcové osvětlenosti se provádí přístroji [5.2] vybavenými obdobně
jako luxmetry, ovšem kosinusové nástavce jsou nahrazeny zvláštními nástavci z difúzně
propouštějícího materiálu. Tvar nástavců odpovídá typu modelového přijímače, resp. měřené
integrální charakteristice.
Světelný vektor a kulová osvětlenost se obdobně jako jasy pro hodnocení oslnění měří
v kontrolních bodech umístěných v polovině stěn vnitřního prostoru ve vzdálenosti 1 m od
povrchu stěny a ve výšce 1,5 m nad podlahou. Pro měření světelného vektoru, kulové a válcové
osvětlenosti lze volit i další kontrolní body důležité pro zrakovou činnost. Zpravidla se vybírají
body z půdorysu, v nichž se měřila hladina osvětlenosti. Výška těchto kontrolních bodů nad
podlahou se volí podle situace buď v průměrné výšce očí sedící osoby (1,2 m) nebo stojící osoby
(1,5 m).
Podle mezinárodního doporučení CIE [4.3] se zmíněné speciální nástavce pro měření
skalárních integrálních charakteristik z hlediska přesnosti měření člení obdobně jako luxmetry,
do čtyř tříd přesnosti označených L, A, B a C. Přípustné chyby speciálních nástavců pro měření
střední kulové osvětlenosti jsou pro třídu L a A do 10%, pro třídu B do 15% a pro třídu C do
20%. Maximální dovolené chyby nástavců pro měření střední válcové osvětlenosti jsou pak pro
třídu L a A 5%, pro třídu B 10% a pro třídu C 15%.
Pro měření střední kulové osvětlenosti (E 4π ) se užívá
nástavce ve tvaru koule (viz obr. 5-19). Nástavec je složen ze
dvou polokoulí 1 vyrobených z materiálu, který má jednak
vysokou propustnost a který současně také propuštěné světlo
velmi dobře rozptyluje; např. ze speciálního plexiskla.
Obr.5-19
Schéma přijímače pro měření střední
kulové osvětlenosti navržené Krochmannem
Otvor 3 pro fotočlánek je vytvořen ve spodní části dolní půlkoule. Aby osvětlení přijímací
plochy fotočlánku bylo prakticky nezávislé na směru dopadu světla, jsou dovnitř koule vlepeny
korekční proužky 2 z materiálu s malou propustností a s velkou odrazností světla. Takto se
dosáhne toho, že při dopadu světla z různých směrů jsou odchylky od střední hodnoty menší než
10%. Výrobce uvádí, že nástavec dovoluje měřit E 4π s maximální chybou menší než ± 8%.
Vzhledem k tomu, že střední kulová osvětlenost je rovna střední hodnotě osvětlenosti povrchu
koule, lze E 4π též určit přibližně jako střední hodnotu jen ze šesti hodnot osvětleností E +x , E -x ,
E +y , E -y , E +z , E -z naměřených v kontrolním bodě v rovinách kolmých k osám +x, -x, +y, -y, +z,
-z zvoleného pravoúhlého souřadnicového systému, to znamená na stěnách fiktivní modelové
86

krychle zanedbatelných rozměrů. Střední kulovou osvětlenost E 4π pak vlastně nahrazujeme
střední kubickou osvětleností.
Důležitým přínosem je, že ze zmíněných šesti osvětleností je možno určit i velikost a orientovaný
směr světelného vektoru ε.
Pro průměty ε x , ε y , ε z vektoru ε do souřadnicových os x, y, z platí vztahy
ε x = E +x − E -x = ε . cosγ x ; ε y = E +y − E -y = ε . cosγ y ; ε z = E +z − E -z = ε . cosγ z
kde úhly γ x , γ y , γ z jsou úhly vektoru ε se souřadnicovými osami +x, +y, +z .
Velikost ε vektoru ε se stanoví ze známého výrazu
2
x
2
y
ε ε + ε + ε
2
z
= .
Pro měření střední válcové osvětlenosti by měl, v souladu s definicí této veličiny, mít
nástavec tvar pláště válečku svisle umístěného do daného bodu pole, a to při neprůsvitných
základnách válečku. Ovšem při popsaném uspořádání nástavce byly zjištěny značné chyby
měření při dopadu paprsků pod různými úhly měřenými od osy válcového přijímače. K eliminaci
úhlových chyb bylo nutno zvolit náhradní tvar nástavce podle
obr.5-20.
Nástavec je složen ze dvou polokoulí 1 bez vrchlíků
provedených z plexiskla o tloušťce 3 mm a vybavených
korekčními proužky 2. Základny nástavce tvoří neprůsvitné
kruhové clony 3. Otvor 4 pro fotočlánek je ve spodní části
nástavce. Výrobce uvádí, že při použití popsaného nástavce
nepřesáhne maximální chyba měření E c ± 8%.
Obr. 5-20
Náčrt přijímače používaného pro měření
střední válcové osvětlenosti
Velmi dynamický rozvoj techniky v oblasti fotočidel a vyhodnocovacích elektronických
systémů umožnil, aby se při měření integrálních charakteristik mohlo využívat fotočlánků
s relativně malým průměrem přijímací plochy, např. 10 mm. To umožnilo vyvinout nové,
rozměrově menší a praktičtější nástavce pro měření jednotlivých veličin. Např. průměr nového
přijímače pro měření válcové osvětlenosti nedosahuje 5 cm a výška přijímací plochy válečku je
asi 4 cm. Jednotlivá maxima úhlové chyby přitom nepřesahují 4 %.
Střední válcovou osvětlenost je možno též stanovit jako střední hodnotu osvětlenosti všech
svislých rovin v daném bodě. Tyto osvětlenosti lze snadno změřit otáčením fotočlánku svisle
umístěného v kontrolním bodě pole. Běžně postačí měřit vertikální osvětlenosti po 30° a ze
změřených 12 hodnot stanovit aritmetický průměr. Připustí-li se větší odchylka od střední
válcové osvětlenosti (E c ) , lze pracovat s modelovým přijímačem ve tvaru krychle a hodnotu E c
nahradit střední hodnotou osvětlenosti čtyř stěn fiktivní modelové krychle zanedbatelných
rozměrů.
87

5.7 Nejistoty měření
Přesnost měření, tj. míra souhlasu naměřené hodnoty s pravou (skutečnou) hodnotou
sledované veličiny, byla dříve určována chybou měření, tedy rozdílem mezi výsledkem měření a
pravou (skutečnou) hodnotou sledované veličin. Vzhledem k tomu, že pravou hodnotu veličiny
neznáme, nemůžeme určit ani chybu měření. Abychom při měřeních měli k dispozici alespoň
určitou vztažnou hodnotu, zavádí se tzv. konvenčně pravá hodnota, což je hodnota sledované
veličiny, která pro daný účel nahrazuje její pravou hodnotu, např. hodnota referenčního etalonu
aj.. V souvislosti s tím se pak hovoří o absolutní chybě měření, rovné rozdílu mezi naměřenou
hodnotou a konvenčně pravou hodnotou veličiny.
Chyba měření se dělí na chybu náhodnou (složka chyby měření, která se při opakovaných
měřeních nepředvídatelně mění) a na chybu systematickou (zůstává při opakovaných měřeních
stálá nebi se mění předvídatelným způsobem). Systematická chyba se skládá ze systematické
chyby měřícího zařízení (měřidla) a ze systematické chyby metody. Systematické chyby měřidla
se určují porovnáváním jeho údajů s etalonem, tedy kalibrací. Dokladem o kalibraci je kalibrační
list, který obsahuje hodnoty systematických chyb měřidla a informace o nejistotě jejich určení.
Na základě údajů v kalibračním listu lze některé složky systematické chyby přístroje korigovat
buď přičtením korekce k výsledku měření, nebo jeho vynásobením korekčním činitelem. I kdyby
se podařilo odhalit všechny zdroje systematických chyb a tyto chyby korigovat, přesto by zůstala
určitá pochybnost (nejistota) o tom, do jaké míry se zjištěný korigovaný výsledek shoduje
s pravou hodnotou měřené veličiny.
V současnosti se proto přesnost měření, vyjadřuje právě nejistotou měření. Jde o parametr,
který se přidružuje k výsledku měření a který udává interval hodnot okolo výsledku měření,
v němž lze s určitou pravděpodobností očekávat výskyt pravé hodnoty měřené veličiny.
Základní charakteristikou nejistoty je standardní nejistota (u) vyjádřená hodnotou směrodatné
odchylky. Standardní nejistota se udává buď v hodnotách měřené veličiny (absolutní standardní
nejistota) nebo poměrem absolutní nejistoty a hodnoty příslušné veličiny (relativní standardní
nejistota).
Pro jeden z možných zdrojů chyby měření (pro jednu z možných příčin nejistoty) se
standardní nejistota může stanovit
a) statistickou analýzou série naměřených hodnot, tedy z opakovaných měření stejné
veličiny. V takovém případě je výsledkem standardní nejistota typu A;
b) jinými způsoby, pak je výsledkem standardní nejistota typu B.
Příčiny nejistot typu A jsou neznámé a proto se vyčíslují statistickým zpracováním souboru
naměřených dat. Např. při n opakovaných měřeních (při tom by mělo být n > 20) určité
veličiny X se získá n naměřených hodnot x 1 , x 2 , x 3 , ... x i , ... x n . Aritmetický průměr x
z naměřených hodnot se určí z výrazu
1
x = ∑ x i
(5-7)
n i=
1
Standardní nejistota u Ax typu A udaná v procentech a vztažená ke zjištěnému aritmetickému
průměru x se pak stanoví s využitím výběrové směrodatné odchylky střední hodnoty z rovnice
u
Ax
=
100
x
n.
1
n
( )
∑ ( xi
− x)
n −1
i=
1
88
2
(%) (5-8)
Standardními nejistotami typu B se obvykle charakterizují známé příčiny chyb s určitou
pravděpodobností jejich výskytu okolo pravé, resp. konvenčně pravé hodnoty. K takovým
příčinám nejistot metody měření patří např. nepřesné umístění fotočlánku v kontrolním bodě,
nesprávné umístění čidla do vodorovné polohy aj. Pokud jde o rozdělení odchylek, nejčastěji se

uvažuje rozdělení normální (Gaussovo) nebo rovnoměrné (pravoúhlé). Normální rozdělení
přichází v úvahu, pokud je sledovanou chybou zatížen jen malý počet měření. Není-li však
možno v rámci daného intervalu předpokládat soustředění odchylek a zmíněná chyba se může
v daném intervalu vyskytnout kdekoliv, uvažuje se rozdělení rovnoměrné.
Určuje-li se pro konkrétní zdroj chyby nejistota u B typu B, vychází se z předpokládané
maximální velikosti z max (%) odchylky (např. největší dovolená chyba uvedená v dokumentaci,
největší předpokládaná odchylka v nastavení fotočlánku aj.), jejíž překročení se v uvažovaném
intervalu neuvažuje, a nejistota u B se vypočte ze vztahu
z max
u B = (%) (5-9)
χ
kde χ je činitel (bezrozměrný) daný pravděpodobností statistického rozdělení uvažované chyby.
Pro normální Gaussovo rozdělení chyby se volí χ = 2 , je-li překročení z max málo
pravděpodobné; je-li z max nepřekročitelné uvažuje se χ = 3 . Pro rovnoměrné
(obdélníkové) rozdělení se volí χ = 3 ≐ 1,73.
Výsledná kombinovaná standardní nejistota u C (%) se podle Gaussova principu šíření
nejistot stanoví sloučením všech dílčích nejistot, ať již typu A či typu B, zjištěných pro jednotlivé
uvažované zdroje chyb, ze vztahu
C
2 2 2
2 2 2
( u ) + ( u ) + ( u ) + ... + ( u ) + ( u ) + ( u ) ...
= A1 A2
A3
B1
B2
B3
+
u (5-10)
Pravděpodobnost, že rozdíl mezi naměřenou a pravou (skutečnou) hodnotou nepřekročí
určenou standardní nejistotu, závisí na rozdělení chyb. Při normálním rozdělení chyb je tato
pravděpodobnost 68,3 % a při rovnoměrném rozdělení 57,7 %. Pro praktické použití jsou však
uvedené hodnoty pravděpodobnosti nízké.
Požaduje-li se pravděpodobnost podstatně vyšší, udává se rozšířená standardní nejistota U ,
která se stanoví z výrazu
U = k U · u C (5-11)
kde činitel k U rozšíření se obvykle volí k U = 2 .
V takovém případě je pravděpodobnost, že pravá hodnota leží v intervalu
〈 naměřená hodnota − U, naměřená hodnota + U 〉
při normálním rozdělení chyb 95,5 % a při rovnoměrném rozdělení chyb prakticky 100 %.
Udávané hodnoty nejistot se zaokrouhlují na dvě platné číslice, při čemž se dává přednost
zaokrouhlování nahoru.
Podle normy ČSN 36 0011-1 (Měření osvětlení vnitřních prostorů , část : 1 Základní ustanovení)
by pak rozšířená nejistota U měla být u měření přesných U ≤ 8 [%],
provozních 8 < U ≤ 14 [%] a
orientačních 14 < U ≤ 20 [%].
89

6. SVĚTELNÉ ZDROJE
Zdroje, vysílající záření, které je určeno pro přeměnu ve světlo, se nazývají světelné zdroje.
Mohou být bud přírodní (slunce, blesk apod.) nebo umělé (např. svíčka, plynová lampa,
žárovka, výbojka).
Předmět, či jeho povrch vyzařující viditelné záření, jež vzniklo v něm samém, je p r v o t n í
světelný zdroj. D r u h o t n ý světelný zdroj je pak předmět, nebo jeho povrch, který pouze
odráží, popřípadě propouští světelné paprsky na něj dopadající. Světelné zdroje jsou základním
prvkem osvětlovacích soustav.
Z umělých zdrojů mají pro osvětlování největší význam zdroje napájené elektrickou energií, tedy
e 1 e k t r i c k é světelné zdroje.
6.1 Druhy elektrických světelných zdrojů
Podle vzniku světla se elektrické světelné zdroje dělí na zdroje:
1) teplotní (např.žárovky),
2) výbojové a) nízkotlaké (např. zářivky, nízkotlaké sodíkové výbojky)
b) vysokotlaké (např. vysokotlaké rtuťové či sodíkové výbojky).
Vznik světla je podmíněn vybuzením, popřípadě až ionizací elementárních částic.
U teplotních zdrojů dochází průchodem el. proudu k zahřátí vodivé pevné látky (kovu) na teplotu,
při které potřebnou budící energii vytváří tepelný pohyb. Tato energie se předává částicím, které
jsou schopny vybuzení či ionizace a které se pak stávají elementárními zdroji světla - látka (např.
vlákno žárovky) vysílá optické záření. Spektrum teplotního záření je spojité.
Výbojové světelné zdroje (výbojky) jsou založeny na principu elektrických výbojů v plynech
a parách různých kovů a využívají přeměny el. energie na kinetickou energii elektronů,
pohybujících se rychle mezi elektrodami. Při srážkách elektronů s atomy plynů kovových par se
jejich energie mění na optické záření. Spektrum záření výbojových zdrojů je čárové. Rozložení
spektrálních čar závisí na druhu výboje i na složení a tlaku plynné náplně. U řady výbojových
zdrojů (např. u zářivek) se využívá luminiscence pevných látek a proto bývají tyto zdroje
označovány jako luminiscenční zdroje.
Luminiscence pevných látek je jev, při němž se z atomů, molekul či krystalů látky ve formě
fotonů vyzařuje energie uvolněná při samovolném návratu elektronů do základní polohy
z nestabilního vybuzeného stavu, kam se dostaly určitým vnějším vlivem. Je-li zmíněné vybuzení
vyvoláno elektrickým polem, hovoří se o elektroluminiscenci, na jejímž principu jsou založeny
svítící kondenzátory - elektroluminiscenční panely. Pokud je vybuzení způsobeno dopadajícím
zářením, jde o fotoluminiscenci.
Např. u zářivek se převážně ultrafialové záření nízkotlakého výboje, probíhajícího uvnitř trubice
ve rtuťových parách, transformuje v luminiscenční vrstvě nanesené na vnitřní stěně trubice na
viditelné záření. Vzhledem k tomu, že elektrony mohou obíhat jen ve zcela určitých drahách,
kterým odpovídá určitá energetická hladina, může mít foton vyzářený při luminiscenci též jen
určité hodnoty energie. Luminiscenční záření obsahuje proto záření jen některých vlnových
délek. Spektrum luminiscenčního záření je tedy čárové.
Příklady poměrného spektrálního složení záření hlavních představitelů světelných zdrojů
užívaných pro všeobecné osvětlování jsou nakresleny na další stránce textu. Na svislou osu
diagramů se obvykle vynášejí hodnoty poměrného zářivého toku ve wattech připadajících na
oblast spektra o šířce 5 nm a tyto hodnoty jsou vztaženy na světelný tok 10 6 lm .
90

Příklady poměrného rozložení zářivého toku v oblasti spektra viditelného záření
pro vybrané druhy světelných zdrojů
(na svislé ose grafů jsou vyneseny poměrné zářivé toky [W / 5 nm / 10 6 lm] )
91

6.2 Ukazatele kvality světelných zdrojů
Jakost světelných zdrojů se posuzuje podle řady parametrů, k nimž náleží zejména :
1) elektrický příkon P p (W),
2) vyzařovaný světelný tok (lm),
3) měrný světelný výkon zdroje η E =
4) doba života T (h) zdroje,
5) barevná jakost (chromatičnost) vyzařovaného světla
Φ
P p
(lm.W -l ) ,
vyjádřená např. trichromatickými souřadnicemi x, y nebo teplotou chromatičnosti T c (K),
resp. náhradní teplotou chromatičnosti T n (K),
6) kvalita vjemu barev předmětů ve světle daného zdroje
charakterizovaná indexem podání barev R a ,
7) stabilita světelného toku,
8) rozdělení světelného toku do prostoru,
9) provozní vlastnosti, např. závislost světelného toku na napájecím napětí, popřípadě na teplotě
okolí, dále rychlost ustálení jmenovitých parametrů po zapálení výbojového zdroje,
způsob zapalování výboje, dovolená pracovní polohy apod.,
10) geometrické rozměry, tvar a hmotnost,
11) výše pořizovacích a provozních nákladů,
které hrají důležitou roli při hodnocení efektivnosti zdrojů.
Přehled o nejdůležitějších technických parametrech světelných zdrojů nejpoužívanějších pro
všeobecné osvětlování poskytuje tabulka 6-1.
Porovnání poměrných změn světelného toku a života zdroje v závislosti na odchylkách
napájecího napětí U od jmenovité hodnoty 240 V u některých zdrojů umožňuje obr.6-1.
Obr.6 - 1
Informativní průběhy změn poměrného
světelného toku a života některých zdrojů
v závislosti na napájecím napětí.
l - poměrný světelný tok klasických žárovek
2-3 oblast změn poměrného toku výbojek
vysokotlakých rtuťových a sodíkových,
výbojek halogenidových a halogenových
žárovek;
4 - poměrný tok zářivek;
5 - poměrný tok nízkotlakých sodíkových
výbojek;
6 - poměrný život zářivek;
7 - poměrný život klasických žárovek
92

Tab. 6 - 1
Přehled hlavních ukazatelů jakosti základních typů světelných zdrojů
93

6.3 Stabilizace výboje výbojových zdrojů
Druh elektrického výboje u výbojových zdrojů je závislý nejen na druhu plynu a jeho
tlaku, ale také na tom, zda jsou elektrody žhavené nebo studené, dále na parametrech
napájecího obvodu a na dějích probíhajících na katodě. Je-li výboj podmíněn pouze vnějšími
faktory, nazývá se nesamostatným. Naproti tomu samostatný výboj se udržuje vnitřními
procesy vyvolanými elektrickým polem. Pro osvětlovací techniku mají význam především
samostatné výboje v ohraničených prostorech, a to bud doutnavé, při nichž nad termoemisí
převažuje sekundární emise, tj. emise způsobená dopadajícími ionty, nebo obloukové, kdy
nad sekundární emisí převažuje termoemise a emise v silném elektrickém poli. Na obr.6-2 je
naznačen průběh katodového úbytku v závislosti na proudu u výbojky s nežhavenými
elektrodami. Je vidět, že v oblasti mezi body B a C je plně vyvinut doutnavý výboj a
katodový úbytek má přibližně konstantní hodnotu. Obloukový výboj se vyznačuje velmi
nízkým katodovým úbytkem a podstatně větším proudem výbojky. Výše zápalného napětí
(bod A) závisí na druhu, tlaku a teplotě plynu, na tvaru a velikosti elektrod a na rozměrech
výbojové trubice. Zápalné napětí roste s délkou trubice a se zmenšujícím se jejím průřezem.
Obr. 6 – 2
Po zapálení výboje se proud výbojky rychle zvětšuje vlivem nárazové ionizace, která se
lavinovitě šíři a napětí na elektrodách po1febné k udržení výboje v trubici klesá. V ustáleném
stavu je tedy pracovní napětí proti zápalnému nižší. To je nevýhodné nejen provozně, neboť
vznikající napěťový rozdíl je třeba srazit na předřadníku, ale znamená to i snížení měrného
výkonu zdroje. Proto se zápalné napětí různými prostředky snižuje.Např. přidáním malého
množství inertního plynu (vzácné plyny mají nejnižší zápalné napětí) k náplni trubice, umístěním
pomocné elektrody spojené s jednou elektrodou do blízkosti druhé hlavní elektrody, snížením
výstupní práce potřebné k uvolnění elektronu z povrchu katody jejím předehřátím či trvalým
žhavením apod.
Statická voltampérová charakteristika elektrického výboje v plynech a parách má záporný
dU
charakter ( < 0), tzn., že s poklesem napětí na elektrodách vzrůstá proud procházející trubicí.
dI
Při přímém připojení výbojky ke zdroji napětí by po zapálení výboje proud vzrostl z počáteční
nulové hodnoty až téměř na hodnotu zkratového proudu, což by vedlo ke zničení výbojové
trubice. Proto je nutno u výbojek omezit vzrůst proudu přídavným stabilizačním zařízením
(předřadníkem) umístěným vně trubice, jehož voltampérová charakteristika má kladný charakter
dU
( > 0). dI
94

U výbojky připojené na stejnosměrné napětí se jako předřadníku použije činného odporu. Do
obvodu výbojek napájených střídavým napětím se do série s výbojkou zařazuje předřadník
většinou induktivní, popřípadě kapacitní. Podle Kirchhoffova zákona se rozdělí napětí U zdroje
na napětí U v potřebné k udržení výboje ve výbojce a na napětí U s na stabilizačním prvku
(U = U v + U s ). Velikost stabilizačního prvku se volí tak, aby při daném proudu výbojky vzniklo
na předřadníku napětí U s = U - U v .
Napětí U v´
na svorkách výbojky napájené stejnosměrným napětím U a stabilizované
činným odporem R podle schématu na obr.6-3 se mění lineárně s proudem I protékajícím
obvodem ( U v´ = U - U s = U - R . I ), podle přímky A v obr.6-4. Přímka A protíná charakteristiku
výboje (křivka B) ve dvou bodech (označených 1,2), ve kterých je napětí U v´
na svorkách
výbojky rovno napětí U v potřebnému k udržení výboje. Bodem stabilního hoření výboje je však
pouze bod 2.
Obr. 6 – 3 Obr. 6-4
Při stabilizaci činným odporem a střídavém napájecím napětí je situace v zásadě obdobná jako
při stejnosměrném napájecím napětí, ale výbojka zapaluje a zhasíná v každé půlperiodě. Časový
průběh střídavého napájecího napětí U , napětí na výbojce U v a proudu výbojkou při stabilizaci
činným odporem je znázorněn na obr.6-5.
Stabilizace činným odporem je nehospodárná, a proto je při střídavém napájecím napětí
vhodnější stabilizace tlumivkou, popřípadě kondenzátorem. Schéma zapojení výbojky
s indukčním předřadníkem a časový průběh napětí U v na výbojce a proudu I v výbojkou jsou
nakresleny na obr.6-6. Při stabilizaci výboje tlumivkou je třeba vzniklý fázový posuv mezi
napětím a proudem kompenzovat kondenzátory.
Stabilizace tlumivkou je výhodná i s ohledem na opakující se zapalování v každé půlperiodě
střídavého proudu. Zapalování je totiž usnadněno jednak deformací napěťové křivky a jednak i
fázovým předstihem napětí, takže časový interval nulového proudu je podstatně potlačen.
Naopak je tomu při stabilizaci kondenzátorem, kdy se časový interval nulového proudu zvětšuje
a vzrůstá i vliv stroboskopického jevu.
Je-li zápalné napětí výbojek vyšší než napětí síťové, je možno výbojku napájet z rozptylového
transformátoru (viz obr.6-7), který zajišťuje nejen stabilizaci výboje, ale i potřebné vyšší zápalné
napětí.
Obr. 6 - 5 Obr.6 - 6 Obr. 6 - 7
95

6.4 Luminofory
U některých světelných zdrojů hrají důležitou roli látky vyznačující se fotoluminiscencí, tj.
látky, které mají schopnost pohlcovat záření určitých vlnových délek (např. ultrafialové záření) a
v důsledku toho se stát zdroji optického záření (např. viditelného záření). Tyto látky se nazývají
luminofory. Trvá-li fotoluminiscence pouze po dobu účinku budícího záření nebo přesněji, je-li
doznívání emitovaného záření kratší než asi 10 -8 s, nazývá se tento jev fluorescencí. Pokud
vybuzené záření trvá po zániku budícího záření déle než 10 -8 s, jde o fosforescenci.
Pro technickou aplikaci ve světelných zdrojích má význam fluorescenční typ fotoluminiscence.
Vlnová délka emitovaného záření musí být v souladu se Stokesovým zákonem větší než vlnová
délka budícího záření, neboť energie emitovaného fotonu musí být menší než energie
absorbovaného kvanta záření. Zbytek energie se mění v krystalické mřížce látky na teplo.
Propracováno je zatím buzení luminoforu krátkovlnným ultrafialovým zářením, které vzniká
v elektrickém výboji. Nízkotlaký rtuťový výboj, tak jak probíhá např. v zářivce, produkuje více
než 50 % energie v UV oblasti (čára 253,7 nm a částečně i 185 nm). Transformace této
energie na světlo umožnila zvýšit měrný výkon zářivek i nad 80 lm.W -1 . U vysokotlakového
rtuťového výboje je až 90 % celkového světelného toku vyzařovaného přímo výbojem.
Nedostatek energie vyzářené ve vysokotlakém výboji v oblasti vlnových délek nad 700 nm se
u výbojek s luminoforem kompenzuje tím, že energii emitovanou výbojem v ultrafialové oblasti
spektra (např. při λ = 365 nm) luminofor transformuje přednostně do červené oblasti světelného
záření.
Jako luminoforů se užívá křemičitanů, wolframů, sirníků, selenidů, kysličníků některých kovů
(např. hořčíku, stroncia, vápníku) apod. Do těchto látek se přidává velmi malé množství ( do 1
%) příměsí (aktivátorů), jako zlato, stříbro, vizmut, mangan nebo vzácné zeminy. Změnou
množství aktivátoru v základní látce je možno měnit chromatičnost emitovaného světla
v poměrně širokém množství. Proto se většinou užívá směsi luminoforů. Vývoj luminoforů
neustále pokračuje. Výroba luminoforů je jak materiálově, tak technologicky velmi náročná.
Látky vyznačující se fluorescencí, vykazují také určitou, i když obvykle malou fosforescenci.
To je výhodné zejména u výbojových zdrojů napájených střídavým proudem, neboť se tím
zmenšuje kmitání světla (a možnost vzniku stroboskopického jevu), způsobené zhasínáním
výboje v každé půlperiodě střídavého napětí.
Podíl zářivého toku vyzářeného do infračerveného oblasti spektra je u všech zdrojů velký.
Proto se usilovně vyvíjejí luminofory, které by využívaly několikafotonové excitace spojené
s transformací infračerveného záření na světlo. Tyto látky bývají nazývány anti-Stokesovy
luminofory.
6.5 Doba života světelného zdroje
Světelný tok zdrojů klesá i během jejich života vlivem stárnutí zdrojů. U žárovek se sníží po
1000 h jejich jmenovitého života asi na 90 % počáteční hodnoty. U výbojových zdrojů se dříve
většinou požadovalo, aby po uplynutí 70 % doby života nepoklesl jejich světelný tok Φ pod 70 %
hodnoty jmenovitého toku Φ n , tj. světelného toku po 100 h hoření. Život žárovek obvykle končí
přepálením vlákna. U plynem plněných žárovek vzniká pak většinou elektrický oblouk a
vyvinutý zkratový proud často přerušuje jisticí prvek elektrické instalace. Výbojové zdroje se
nejčastěji vyměňují po uplynutí tzv. hospodárné doby života, kdy jejich světelný tok poklesne
tak, že by jejich další provoz byl neefektivní a osvětlovací soustava by nezajišťovala potřebnou
jakost osvětlení. Často se hovoří o tzv. užitečném životě, což je doba, po kterou jsou parametry
zdroje v požadovaných mezích (např. již zmíněná podmínka u zářivek Φ ≥ 0,7. Φ n ). Pojmem
fyzický život se označuje celková doba svícení až do úplné ztráty provozuschopnosti (přepálení
vlákna žárovky, ztráta schopnosti zapálit výboj apod.).
96

Podle slovníku CIE [6.5] představuje život světelného zdroje dobu jeho svícení do okamžiku,
kdy je nepoužitelný nebo se za takový považuje podle stanovených kritérií.
V praxi se běžně pracuje s životem do X% (nejčastěji 50%) výpadku což je doba, při které
dosáhne konce života X% ze souboru zkoušených zdrojů, svíticích za stanovených podmínek,
při čemž konec života se posuzuje podle předem stanovených kritérií. Někteří výrobci označují
dobu, po které dojde k výpadku poloviny ze souboru zkoušených zdrojů, za střední dobu života.
6.6 Žárovky
Žárovky jsou nejobvyklejšími představiteli teplotních zdrojů. Pro svůj široký sortiment, malé
nároky na instalaci a údržbu jsou i dnes nejrozšířenějšími zdroji světla. Obvyklé konstrukční
provedení žárovky je znázorněno na obr.6-8.
Hlavní části žárovky jsou: vlákno, nosný systém vlákna, baňka a patice. Vlákno 1 je nejčastěji provedeno
z tvrdého těžkotavitelného wolframu a má tvar jednoduché nebo dvojité šroubovice. Nosný systém vlákna
se skládá z držáků 2 a skleněné nožky, vytvořené ze skleněné tyčinky 4, přívodních drátků 5, skleněné
trubičky většího průměru nazývané talířek 8 a z čerpací trubičky 9. Skleněné části nožky jsou navzájem
spojeny (stisknuty za horka) v horní části talířku nazývané stisk 6. Talířek 8 je na spodním konci
kuželovitě rozšířen a přitaven ke krčku baňky 11.
Čerpací trubička 9 ústí do baňky otvorem 10,
kterým se z baňky vyčerpá vzduch a baňka se
plni plynem. Tyčinka 4 je na horním konci
zploštělá do tvaru čočky 3, do které jsou
zataveny držáky 2. Držáky jsou
z molybdenového drátku a na volných
koncích jsou stočeny a do vzniklých smyček
(oček) je zavěšeno vlákno. Konce vlákna
jsou obvykle bodovým svarem připojeny
k přívodním drátkům. Přívodní drátky jsou
v místě stisku zataveny do skla.
Vzduchotěsnost zátavu se zajišťuje buď
přizpůsobením tepelné roztažnosti materiálu
přívodů v místě stisku (např. slitina železa a
niklu s přivařeným měděným pláštěm)
roztažnosti skla nebo se pnutí rozkládá po
větším povrchu při použití tenkých
(0,03 mm) molybdenových folií jako
proudových průchodek, popřípadě se přes
řadu přechodových skel zvětšuje roztažnost
Obr. 6 - 8
skla apod. Po vyčerpání baňky 11 a zatavení
čerpací trubičky 9 se k baňce přitmelí patice
a konce přívodních drátků 5 se v místech 12 a 13 připájí. Kontakt 12 je na plechovém plášti
patice 7 a kontakt 13 je na spodku patice a je oddělen izolantem 14 z vitritu.
Jako materiál vlákna zatím nejlépe výrobně a technologicky vyhovuje wolfram, i když se u
žárovek s tímto vláknem dosahuje měrného výkonu jen 8 až 20 lm.W -l a jejich spínací proud je
více než desetkrát větší než proud provozní.
Baňky žárovek mohou být nejrůznějšího tvaru a jsou bud čiré, uvnitř mdlené, mléčné (opálová
baňka je z homogenního nebo vrstveného skla opálového), opalizované (čirá baňka s vnitřním
bílým minerálním povlakem) apod. V některých případech se využívá i žárovek se zrcadlenou
baňkou. Určitého snížení vypařování wolframu z vlákna se dociluje plněním baněk žárovek
směsí inertního plynu (obvykle argonu, popřípadě kryptonu či xenonu) s dusíkem. U žárovek
s kryptonem se dosahuje až o 25% vyšších měrných výkonů než při užití náplně s argonem.
Vakuové žárovky se vyrábějí jen s příkony do 25 W.
97

Teplota vlákna obyčejných žárovek. se podle
příkonu žárovky (40 - 200 W) pohybuje v rozmezí
2000 až 2640 o C. Teplota na povrchu baňky a teplota
patice jsou velmi závislé na poloze žárovky a dosahují
v provozu přibližně hodnot uvedených v obr.6-9.
Obr. 6 - 9
Rozložení teploty na povrchu baňky a na patici
žárovky 100 W napájené jmenovitým napětím 240 V
v různých provozních polohách
Světelný tok Φ , příkon P , proud I , život T i měrný výkon η = Φ / P p jsou u žárovek
značně závislé na změnách napájecího napětí U. Označí-li se jmenovité hodnoty uvedených
veličin indexem n, lze zmíněné závislosti vyjádřit vztahy
m 1
⎛ U
I In
U ⎟ ⎞ ⎛
= ⎜
Φ = Φ n
⎜
⎝ n ⎠ ⎝
P p = P pn
⎛
⎜
⎝
U
U n
⎞
⎟
⎠
m 2
T = T n
⎛
⎜
⎝
U
U n
U
U n
⎞
⎟
⎠
⎞
⎟
⎠
m 3
m 4
η z = η zn
⎛
⎜
⎝
U
U n
⎞
⎟
⎠
m 5
(6 - 1)
Exponenty m l , m 2 , m 3 , m 4 a m 5 jsou závislé jak na druhu žárovky, tak na teplotě
chromatičnosti. Průměrné hodnoty exponentů jsou přibližně tyto :
m l = 0,55 ; m 2 = 1,55 ; m 3 = 3,5 ; m 4 = − 14 ; m 5 = 2 .
Graficky jsou popsané změny světelného toku a života žárovek znázorněny v obr.6-l.
Z uvedeného plyne, že při zvýšení napájecího napětí o 5% stoupne sice světelný tok žárovek
přibližně o 20%, ale jejich život klesá asi na 50% . Např. život žárovky provozované při napětí
zvýšeném o 5% oproti jmenovité hodnotě bude pouze poloviční a naopak při napájení napětím
sníženém o 5% v porovnání s napětím jmenovitým se život této žárovky zvýší cca na 240 %,
ovšem při poklesu světelného toku přibližně o 20%.
Základní technické parametry a rozměry vybraných klasických žárovek pro všeobecné
osvětlování jsou shrnuty v tab. 6-2. Kromě žárovek pro všeobecné osvětlování, k nimž patří např.
žárovky iluminační, svíčkové, trubkové, hruškové, tvarované a další, se vyrábí i řada žárovek
speciálních pro různé účely např. lékařské, telefonní, důlní, letištní, automobilové atd.
Dobu života žárovek nepříznivě ovlivňuje proudový náraz při zapnutí žárovky, k němuž
dochází vlivem poměrně malého odporu studeného vlákna. V prvním okamžiku po zapnutí
dosahuje proud mnohonásobně (cca 12 x) větší hodnoty než v ustáleném stavu. Tuto skutečnost
je třeba respektovat při návrhu jištění obvodů se žárovkami. Jsou již vyvinuty elektronické
regulační systémy, které po zapnutí žárovky zajišťují plynulé zvyšování proudu na provozní
hodnotu. Takto lze dosáhnout i několikanásobného zvýšení doby života žárovky. Zatím však jsou
taková zařízení poměrně drahá.
98

Tab. 6 - 2
Přehled základních parametrů obyčejných žárovek
pro všeobecné osvětlování (jmenovité napětí 240 V)
Příkon žárovky (W) 15 25 40 60 75 100 150 200
Světelný tok (lm) 90 230 430 730 960 1380 2200 3150
Měrný výkon (lm/W) 6,0 9,2 10,75 12,2 12,8 13,8 14,8 15,75
Max. průměr baňky (mm) 61 81 162,5
Max. délka (mm) 104 81 162,3
Pozn. Baňka žárovek čirá nebo matovaná. Patice E27.
Průměrný život série žárovek pro všeobecné osvětlení nemá klesnout pod 1000 h.
Vyrábějí se též žárovky o příkonu 150 W s průměrem baňky 68,8 mm při délce
110,5 mm. Se sníženými světelnými toky se vyrábějí též žárovky 40 W až 100 W
s dobou života 2500 h, resp. 5000 h. Někteří zahraniční výrobci produkují obyčejné
žárovky i o příkonech 500 W (8400 lm) a 2000 W (40000 lm) s paticí E40.
S ohledem na nízký měrný výkon žárovek ve srovnání s ostatními druhy zdrojů se praktické
využívání žárovek pro všeobecné osvětlování začíná i legislativně omezovat, a to jak ve výrobní
sféře, tak i v obchodní síti. Nicméně se žárovky v určitých aplikačních oblastech (např. pro
architektonické účely, ale i v některých společenských, popřípadě obytných prostorech) budou
používat i v budoucnu, a to právě pro jejich jednoduchou konstrukci, montáž i provoz, pro jejich
nízkou cenu, malé rozměry, malou hmotnost, velkou přizpůsobivost co do výkonu a rozměrů i
proto, že nepotřebují žádná pomocná zařízení, mohou svítit v každé poloze a také díky tomu, že
jejich světelný tok není závislý na okolní teplotě a je plynule regulovatelný změnou napájecího
napětí. Významnou předností žárovek je spojité spektrum vyzařovaného světla s příjemným
teplým odstínem charakterizovaným teplotou chromatičnosti 2700 až 2900 K a rovněž
skutečnost, že v jejich světle vnímáme věrně barvy osvětlovaných předmětů, což charakterizuje
všeobecný index podání barev R a = 100 .
Výzkumy směřující ke zvýšení měrného výkonu žárovek jsou založeny na snaze využít velké
ztrátové tepelné energie, např. použitím anti-Stokesových luminoforů nebo reflexních vrstev na
baňce, propouštějících světlo, ale odrážejících teplo zpět na vlákno. Výraznějším technologicky
zvládnutým pokrokem v teplotních zdrojích jsou halogenové žárovky.
6.7 Halogenové žárovky
Halogenové žárovky představují významný vývojový stupeň teplotních zdrojů. V plynné
náplni halogenové žárovky je příměs halogenů (obvykle jod, brom, chlor a jejich sloučeniny). Při
určité teplotě a vhodném konstrukčním uspořádání probíhá v takové žárovce vratná chemická
reakce mezi odpařeným wolframem a halogenem (halogenový regenerační cyklus). Molekuly
odpařeného wolframu putující ke stěně baňky se v její blízkosti slučují na halogenid wolframu,
který difunduje směrem k vláknu. Poblíž vlákna, v místě dosažení disociační teploty, se molekula
halogenidu wolframu štěpí na wolfram a halogen. Halogen se vrací zpět ke stěně baňky.
Wolfram přispívá ke zvýšení koncentrace jeho par poblíž vlákna, a tím snižuje rychlost
vypařování wolframu z vlákna. Je-li rychlost rozkladu halogenidu stejná jako rychlost
odpařování wolframu z vlákna, nemělo by vlákno ubývat. To však platí jen v radiálním směru u
vlákna se stejnou teplotou po celé délce. Protože tato podmínka není splněna, přemísťuje se u
cyklu s jodem, bromem či chlorem wolfram z relativně teplejších míst na místa chladnější a po
určité době dojde pochopitelně k přerušení vlákna. Pouze cyklus s fluorem by teoreticky měl
zajistit návrat molekul wolframu tam, odkud byly odpařeny, a tím zajišťovat téměř nekonečnou
dobu života. Fluor je však velmi korozivní, a proto jeho využití vyvolává značné, zejména
technologické, problémy.
99

Stejně jako klasické žárovky plní se i žárovky halogenové inertním plynem, čímž se
podstatně snižuje rychlost vypařování wolframu. Halogenový regenerační cyklus je zajištěn při
teplotě baňky vyšší než 2500 o C a při vodorovné poloze žárovky (± 4 o ). Při dodržení správné
polohy žárovky je v halogenovém cyklu odpařený wolfram vázán, baňka takové žárovky nečerná
a její průměr je možno volit malý. Musí být ovšem vyrobena z tepelně odolnějších materiálů,
např. z křemenného skla nebo z tvrdého skla s velkým obsahem Si0 2 . Malý objem halogenové
žárovky dovoluje zvýšit tlak inertního plynu v žárovce, a tím bud prodloužit život zdroje nebo
zvýšit jeho měrný výkon.
Malý objem halogenové žárovky umožňuje hospodárné využití kryptonové náplně a tedy další
zvýšení měrného výkonu.
Halogenové žárovky se vyrábějí buď dvoupaticové (lineární) nebo jednopaticové. Lineární
žárovka (viz obr.6-10) má baňku 1 ve tvaru válečku, v jehož ose je několika podpěrkami 3
uchyceno vlákno 2. U jednopaticového zdroje jsou přívody na jednom konci (viz obr.6-11), Tyto
žárovky mají kompaktnější vlákno a v optických soustavách mohou být využity jako bodové
zdroje (např. projekční žárovky). Rozšířeny jsou halogenové žárovky pro automobily, pro
fotografické účely i pro osvětlování letištních přistávacích ploch. Ze širokého sortimentu
halogenových žárovek pro všeobecné osvětlování je třeba jmenovat žárovky na síťové napětí
zejména lineární dvoupaticové (přehled parametrů viz tab.6-3), ale i jednopaticové s paticí E27
(příkony 50 a 78 W, život 2000 h) a jednopaticové žárovky na malé napětí (příkony 5 až 75 W,
život 2000 až 3000 h, měrný výkon 11 až 17 lm.W -1 ). Velké oblibě se těší jednopaticové
halogenové žárovky s tzv. studeným světlem (20, 35 a 50 W; 12 V; 3000 až 4000 h; úhel
vyzařování 10 o , 24 o , 38 o , 60 o apod.) opatřené dichroickým zrcadlem, které usměrňuje viditelné
záření na osvětlovaný předmět a propouští infračervené záření směrem k objímce žárovky.
Osvětlovaný předmět pak není vystaven tak velké tepelné zátěži. Reflektor tvoří se žárovkou
kompaktní jednotku opatřenou paticí (např. dvoukolíkovou typu GU 5,3).
Obr. 6 - 10 Obr. 6 - 11
Tab.6 - 3 Parametry vybraných typů lineárních halogenových
žárovek pro všeobecné osvětlování na síťové napětí 1)
Příkon
žárovky
Světelný
tok
Měrný
výkon
Celková
délka 2)
Jmenovitý proud
rychlé pojistky
(A)
(W) (klm) (lm.W -1 ) (mm)
100 1,65 16,5 74,9 2
150 2,6 17,3 74,9 2
200 3,2 16 114,2 2
300 5,0 16,7 114,2 2
500 9,5 19 114,2 4
750 16,5 22 185,7 6,3
1000 22,0 22 185,7 6,3
1500 33,0 22 250,7 10
2000 44,0 22 327,4 10
Pozn.
1) Halogenové dvoupaticové žárovky
(např. typu HALOLINE firmy Osram)
s baňkou ve tvaru válečku o průměru 12
mm jsou opatřeny paticemi R7s.
Provozní teplota baňky je až 800 o C.
Max, teplota vakuového zátavu 350 o C.
Střední život těchto žárovek je 2000 h.
Poloha svícení halogenových lineárních
žárovek o příkonu do 500 W je
libovolná, o vyšších příkonech
vodorovná (± 15 o ).
2) Uvažuje se vzdálenost mezi kontakty na
paticích
100

Usazené mastné látky na baňce halogenové žárovky mohou při vysokých teplotách způsobit
porušení struktury křemenné baňky. Proto se musí zabránit znečištění povrchu baňky mastnotou,
k čemuž může dojít i při dotyku žárovky holýma rukama.
Jednou z důležitých inovací halogenových žárovek je použití tzv. IRC technologie. Spočívá
v napaření tenké kovové vrstvy na vnitřní povrch baňky žárovky. Zmíněná vrstva odráží tepelné
(jinak ztrátové) záření zpět směrem k vláknu, takže k jeho vyžhavení na potřebnou provozní
teplotu je zapotřebí méně energie. Tím roste měrný výkon zdroje až o 40%. Se zmenšováním
rozměrů a výrobou reflektorových halogenových žárovek byl řešen i problém omezení
infračerveného záření dopadajícího na osvětlované objekty využitím speciální vrstvy nanesené na
vnitřní povrch reflektoru (dichroický reflektor - propouští část IR záření). Do baňky moderních
halogenových žárovek z křemenného skla se dávkuje xenon, a to ke zlepšení měrného výkonu a
dále certit, čímž se zásadně potlačuje zářivý tok těchto zdrojů v UV oblasti spektra.
V posledních letech se zejména pro osvětlování různých společenských prostorů často využívá
halogenových žárovek 12 V (popříp. 6, či 24 V) o příkonech 10, 20, 35, 50, 75 i 100 W
opatřených speciálními reflektory s úhly poloviční svítivosti obvykle v rozmezí 10 o až 30 o při
výstupních otvorech o průměru 35, 48, 51 resp. 70 mm. Vyrábějí se též v provedení
s dichroickými reflektory zajištujícími omezení tepelné složky ve vyzařovaném záření asi na
66%, což je velmi žádoucí pro osvětlování předmětů citlivých na infračervené záření. Předností
halogenových žárovek 12 V jsou miniaturní rozměry, které umožňují podstatně zmenšovat
optické systémy svítidel. Moderní typy žárovek 12 V mají při tom život až 5000 h při měrném
výkonu 25 lm .W -1 . Nevýhodou je ovšem potřeba předřadného přístroje (transformátoru či
měniče).
Pro porovnání inovované halogenové žárovky na
napětí 240 V dosahují doby života 2000 h při
měrném výkonu 16 lm .W -1 .
Pro ilustraci je na obr.6-12a příklad rozložení
svítivosti a hladin osvětlenosti u halogenových
žárovek 50 a 75 W s tzv. studeným reflektorem o
průměru 51 mm typu HALO STAR 41870 WFL a
41880 WFL firmy Osram. Doba života zmíněných
halogenových žárovek 12 V bývá 2000 − 3000 h.
Některé typy žárovek vyšších příkonů než 50 W
vykazují život dokonce až 5000 h.
Obr. 6 – 12a
Čáry svítivosti a rozložení
osvětlenosti pro halogenové žárovky 50 W a
75 W (12 V) s dichroickým reflektorem
(∅ 51 mm) typu HALO STAR 50 W 41870 WFL a
75 W 41880 WFL Osram
Zajimavou novinkou jsou halogenové žárovky o příkonech 18 až 105 W na
síťové napětí (obr.6-12b) s integrovaným elektronickým transformátorem
zabudované do čiré či matované baňky rozměrově a tvarově shodné
s baňkou obyčejných žárovek. Baňka je opatřena paticí E14 nebo E27.
Vlastním světelným zdrojem je miniaturní halogenová žárovka na malé
napětí, jejíž výroba je v porovnání s halogenovými žárovkami na síťové
napětí jednodušší a levnější, vykazuje nižší spotřebu elektrické energie i při
dvojnásoné až trojnásobné době života.
Obr.6-12b Žárovka
Master Clasic Philips
101

Náplň baňky halogenové žárovky dosahuje při provozu tlaku několika desetin MPa. Při přerušení
vlákna může dojít k výboji, rychlému nárůstu proudu a zvýšení tlaku par v baňce. Ojediněle
dochází dokonce k roztržení baňky. Doporučuje se proto jednotlivé žárovky jistit pojistkou.
6.8 Zářivky
Zářivky jsou nízkotlaké rtuťové výbojky se žhavenými elektrodami. Nízkotlaký výboj
v parách rtuti vyzařuje jen asi 2% přivedené energie v oblasti viditelného záření a více než 60%
v oblasti ultrafialového záření. část ultrafialového záření odpovídající asi 19% příkonu tohoto
výboje se v zářivce (viz obr.6-13) transformuje ve viditelné záření luminoforem 2, který je
v tenké vrstvě nanesen na vnitřním povrchu skleněné trubice 1.
Obr. 6 - 13
Trubice je na obou koncích opatřena
elektrodou 4, nosným systémem 5 a
kolíčkovou paticí 3. Trubice je naplněna
rtutí 6 a vzácným plynem (např. argon,
popříp. směs argonu 5 neónem).
Tlak vzácného plynu v zářivce je přibližně
4.102 Pa, přičemž optimální tlak par rtuti je
asi 0,6 Pa.
Vzácný plyn snižuje zápalné napětí, zabraňuje rozprašování materiálu elektrod a zvyšuje
intenzitu vyzařování v okolí rezonančních čar rtuti (253,7 nm a 185 nm). S rostoucím tlakem
vzácného plynu roste výrazně život zářivky (emisní hmota elektrod ubývá pomaleji), ovšem
zapalování je obtížnější a v důsledku vyššího gradientu na trubici klesá měrný výkon. Při nižším
tlaku plynu zapalují zářivky snáze (i při nižších teplotách), jejich život je ovšem kratší. Elektrody
zářivek jsou z dvojitě vinutého wolframového drátku a pokrývají se vrstvou kysličníků (např.
barya, stroncia, vápníku), čímž se dosahuje velké emisní schopnosti při malém výstupním
potenciálu elektronů a usnadňuje se tak zapalování.
Světelný tok zářivek během prvních 100 h provozu poklesne asi o 10%, potom již klesá
pomaleji. Proto se jmenovitý světelný tok Φ n zářivek udává právě po 100 h hoření. Po zažehnutí
vyzařuje zářivka jen asi 90% toku. Plné hodnoty se dosahuje asi po 3 minutách provozu. Podle
předpisů Mezinárodní komise pro osvětlování nesmí světelný tok kterékoliv zářivky po 2000 h
provozu klesnout pod 75% jmenovité hodnoty toku Φ n (u bílých zářivek dokonce pod 85% Φ n ).
Během 170% života zářivek nemá tok klesnout pod 70% Φ n . Příčinou poklesu světelného toku
během života zářivek (tj. stárnutí zářivek) je postupná ztráta účinnosti luminoforu, zčernání
vnitřního povrchu trubice rozprášeným materiálem elektrod (tmavý prstenec v prostoru elektrod),
popřípadě i usazováním jemných částí rtuti a rovněž absorpce plynné náplně materiálem elektrod
a rtuti. Mnohem rychleji než při svícení zářivky se materiál elektrod rozprašuje při zažehování
(zvláště v zapojení s běžně využívaným doutnavkovým zapalovačem). Proto má na celkovou
dobu života zářivky rozhodující vliv doba svícení připadající na jedno zažehnutí (obvykle se za
srovnávací hodnotu považují 3 h provozu na jedno zažehnutí). Každým zažehnutím se život
zářivky provozované s indukčním předřadníkem a s doutnavkovým zapalovačem zkracuje asi o
1,5 h. Proto se takto zapojené zářivky nehodí tam, kde se osvětlení často vypíná a zapíná.
Při tříhodinovém cyklu dosahuje život zářivek i 16000 h. Elektrody se rychleji opotřebovávají,
zažehuje-li zářivka s nedostatečně nažhavenými elektrodami (asi 700 o C). Proto zářivka, která
snadno zapaluje, má pravděpodobně kratší život. Je-li v předřadném obvodu zářivky kromě
tlumivky ještě kondenzátor, je život této zářivky kratší, než zářivky, napájené pouze přes
tlumivku.
102

Život zářivky končí rozprášením aktivní emisní vrstvy elektrod, protože zářivky
s dezaktivovanými katodami již nezapálí, takže nastává období opakovaného "blikání", tedy
pokusů nastartovat zářivku. To trvá tak dlouho, dokud se nepoškodí zapalovač. Jedinou
možností, jak odstranit tuto závadu, je vyměnit zářivku. Žhaví-li však elektrody na obou koncích
zářivky a zářivka nezapaluje, pak postačí vyměnit zapalovač.
Nevýhodou zářivek je, že jejich světelný tok závisí na teplotě trubice, resp. na teplotě
jejího okolí (viz obr.6-14). Standardní zářivky vyzařují maximum světelného toku při teplotě
okolo 40 o C na povrchu trubice, tj. při teplotě okolí okolo 25 o C.
Obr. 6 - 14
Při nižších teplotách je světelný tok nižší
vlivem nedostatečného tlaku rtuťových par a
při vyšších teplotách je snížení toku způsobeno
menší účinností luminoforu. Proto standardní
zářivky nejsou v našich klimatických
podmínkách vhodné pro osvětlování
venkovních prostorů.
Pro provoz při vyšších teplotách se vyvíjejí zářivky, u nichž je zajištěno účinnější odvádění
tepla, např. zářivky s tvarovaným nekruhovým průřezem, zářivky s kovovou tyčí přitlačenou
pružinou na trubici nebo zářivky amalgamové (místo rtuti je použito amalgamu india). Maximum
toku amalgamových zářivek je při teplotě trubice okolo 65 o C.
Zářivky pro nízké teploty okolí (až do –20 o C) se plní s ohledem na snazší zapalování na nižší
tlak argonu (2,66 . 10 2 Pa) a pro udržení dobrého měrného výkonu se opatřují dvojím pláštěm
(např. trubice o průměru 38 mm má plášť o průměru 45 mm). Spektrální složení záření a tedy i
chromatičnost světla zářivek jsou určovány druhem použitého luminoforu. Barevná jakost
obvykle vyráběných typů zářivek s příklady jejich použití je uvedena v tab.6-4.
103

Tab.6-4
U různých typů zářivek napájených střídavým proudem nekolísá světelný tok v průběhu
jedné periody stejně a proto není stejně výrazný ani stroboskopický jev. Světlo denních
zářivek míhá mnohem zřetelněji než zářivek bílých a růžových. Nejlepší ochranou proti
vzniku stroboskopického jevu je rozdělení zářivek do různých fází instalace tak, aby každý
pohybující se předmět byl osvětlen alespoň dvěma zářivkami napájenými z různých fází.
U svítidel se dvěma zářivkami se vzniku stroboskopického jevu brání fázovým posunutím
proudů v obvodu obou zářivek, a to zařazením kondenzátoru C do série k jedné zářivce
(obr.6-15).
Obr.6 - 15
Schéma zapojení svítidla se dvěma zářivkami Z1 a
Z2
Tl 1 a Tl 2 - stabilizační tlumivky;
ZP - zapalovač;
C 1 , C 2 - odrušovací kondenzátor;
C - kondenzátor zajištující fázový posuv mezi
proudy I 1 a I 2 i kompenzaci účiníku svítidla
104

Zapálení výboje v zářivce při studených elektrodách je nesnadné. Proto se většinou před
zapálením výboje zajišťuje vhodným elektrickým zapojením nažhavení elektrod. Nejčastěji se
využívá doutnavkového zapalovače (viz obr.6-16), který je proveden jako doutnavka
s bimetalovou elektrodou. Doutnavkový zapalovač musí mít zapalovací napětí nižší než zářivka s
nenažhavenými elektrodami, ale současně vyšší než je pracovní napětí zářivky. Po připojení
zářivky Z na síťové napětí se zapálí mezi elektrodami zapalovače ZP doutnavý výboj.
Obr.6 - 16
Obvyklé schéma zapojení zářivkového svítidla s jednou
zářivkou, s induktivním předřadníkem a zapalovačem
Z - zářivka; Tl - tlumivka;
ZP - doutnavkový zapalovač;
C 1 - odrušovací kondenzátor;
C 2 - kompenzační kondenzátor;
V - vypínač
Tím se ohřívá elektroda z dvojkovu a postupně se ohne tak, že se spojí s druhou elektrodou
doutnavky. Tím se připojí elektrody zářivky přes tlumivku Tl na sítové napětí a začnou se
žhavit. Současně však spojením elektrod v zapalovači ZP uhasne mezi nimi výboj a elektroda
z dvojkovu se ochlazuje až se po určité době odkloní od druhé elektrody a tak přeruší okruh
žhavení elektrod zářivky. Přerušením tohoto obvodu se mezi elektrodami zářivky objeví napětí
zvýšené vlivem přechodného děje na tlumivce Tl a dojde k zapálení výboje. Protože pracovní
napětí na výboji v zářivce je nižší než je zápalné napětí zapalovače, výboj v zapalovači už
nezapálí. Pokud zářivka při prvém pokusu nezapálí, celý postup se opakuje. Pro snadnější
rozpínání kontaktů na elektrodách zapalovače ZP a pro odrušení se zapalovač překlene
kondenzátorem C 1 . Kondenzátor C 2 slouží ke kompenzaci účiníku.
U zářivek pro rychlý zápal (Rapid start) se elektrody žhaví z malého transformátoru a podél
zářivky je umístěn uzemněný zemnící pásek. Zářivky pro okamžitý zápal mají na vnitřní straně
trubice vodivý pásek spojený s jednou hlavní elektrodou a využívají ke startu doutnavého výboje.
Sortiment zářivek vyráběných v současné době je velmi široký, a to jak z hlediska příkonů,
tak z hlediska barevného tónu vyzařovaného světla. Pro vybranou skupinu lineárních zářivek jsou
hlavní technické parametry sestaveny v tab. 6 – 5.
105

Tab.6 - 5 Přehled technických dat vybraných typů lineárních zářivek
Průměr Jmen.příkon Světelný Barevný Délka
zářivky zářivky tok tón zářivky
(mm) (W) (lm)
1)
(mm)
6 310 d 218,5
330 b,tb
8 500 d 320
7 540 b,tb
[ T2 ]
4)
11 680 d 471,6
750 b,tb
13 860 d 523
930 b,tb
4 140 b 136
6 280 b,tb 212
8 450 b,tb 288
16 13 1000 b,tb 517
[ T5 ]
4)
14
2)
1350 b,tb 549
21
2)
2100 b,tb 849
28
2)
2900 b,tb 1149
35
2)
3650 b,tb 1449
15 950 b,tb 438
16 1250 b 720
18 (24,5) 3) 1300 d 590
26 1350 b,tb
[ T8 ]
4)
36 (42)
3)
3250 d 1200
3350 b,tb
58 (66)
3)
5000 d 1500
5200 b,tb
Pozn.: 1) označení barevného tónu vyzařovaného světla:
d - denní (teplota chromatičnosti cca 6000 K)
b - bílý (teplota chromatičnosti cca 4000 K)
tb - teple bílý (teplota chromatičnosti cca 3000 K)
2) zářivky o průměru 16 mm s příkony 14, 21, 28 a 35 W jsou určeny
jen pro provoz s elektronickými předřadníky
3) v závorce je uveden příkon zářivky včetně indukčního předřadníku se sníženými ztrátami
4) v hranatých závorkách za písmenem T je uvedeno označení průměru zářivky v osminách palce.
Nahradí-li se indukční předřadníky zářivek předřadníky elektronickými, je provoz svítidel
bezhlučný, není nutné instalovat zapalovače a kompenzační kondenzátory, zářivky zapalují bez
blikání, vlivem napájení zářivek proudem vysoké frekvence (30 až 40 kHz) je zabráněno
možnosti vzniku stroboskopického jevu, prakticky je odstraněno rušivé kolísání světelného toku,
v porovnání s provozem s indukčními předřadníky se dociluje až 25% úspory energie, výrazně se
zpomaluje pokles světelného toku během života zářivky (např. u některých typů lineárních
zářivek po 12000 h provozu klesne světelný tok na 90% jmenovité hodnoty, zatímco při provozu
s indukčními předřadníky za stejnou dobu asi na 80% jmenovité hodnoty), křivka úmrtnosti
zářivek klesá na 50% po odhoření 13000 až 15000 h (u indukčních předřadníků po 8000 až
11000 h), takže doba života zářivek vzrůstá až o 30 - 50%, čímž se prodlužují intervaly výměny
zářivek, je zajištěno automatické odpojení vadné zářivky od napájecí sítě, stabilita provozních
parametrů zářivek je zabezpečena i při poměrně velkém kolísání napájecího napětí (např. mezi
198 - 254 V při U n = 240 V) a kromě toho se asi o třetinu snižuje tepelné zatížení prostoru.
106

Pokud jde o chromatičnost světla zářivek a kvalitu vjemu barev v jejich světle, lze zářivky
členit do tří kategorií :
a) zářivky standardního provedení s klasickými halofosfátovými luminofory s měrnými výkony
57 až 68 lm.W -1 a indexy podání barev R a = 40 ÷ 59 (při teple bílém barevném tónu světla),
resp. R a = 60 ÷ 79 (při denním nebo bílém barevném tónu světla),
b) zářivky se zlepšeným podáním barev s třípásmovými luminofory s měrnými výkony
72 až 83 lm.W -1 , resp. u zářivek nové generace s průměrem 16 mm 96 až 106 lm.W -1 a
indexy podání barev R a = 80 ÷ 89,
c) zářivky s vynikajícím podáním barev se speciálními, obvykle pětipásmovými, luminofory
s indexem podání barev R a ≥ 90 ovšem s nižšími měrnými výkony 52 až 55 lm.W -1 .
Přehled o elektrických parametrech obvodů se zářivkami provozovanými s indukčním
předřadníkem a zapalovačem poskytují údaje v tab.6-6. Světelně technické a elektrické
parametry zářivek v uvedeném běžném zapojení jsou závislé na změnách napájecího napětí. Pro
ilustraci jsou pro tento případ obvyklé průběhy zmíněných závislostí světelného toku Φ ,
příkonu P, měrného výkonu η , napětí na oblouku U o a proudu I na změnách napájecího napětí
nakresleny na obr.6-17.
Tab.6 - 6
Příklady elektrických parametrů obvodů se zářivkami zapojenými s indukčními
předřadníky 1)
Jmenovitý
příkon
zářivky
( W )
Příkon včetně
indukčního
předřadníku
( W )
Jmenovitý
proud
( A )
Napětí
na zářivce
po zapálu (±10%)
( V )
Impedance
indukčního
předřadníku
( Ω )
Kompenzační
kondenzátor
( µF )
Max.žhavicí
proud
(při žhavení 2 s)
( A )
18 30 0,37 57 155 4,5 0,55
36 46 0,43 103 240 4,5 0,65
58 71 0,67 110 165 7,0 1,0
Pozn. 1) Jmenovité napájecí napětí 240 V.
Obr.6-17
107

Jak vyplývá z předchozího výkladu je jakost luminoforu jedním z činitelů rozhodujících o
kvalitě zářivek. Např. u tzv. úzkopásmových (obvykle třípásmových nebo pětipásmových)
zářivek se využívá speciálních luminoforů, které obsahují určité vzácné zeminy a které zajišťují
transformaci UV záření do vhodně vybraných úzkých pásem spektra viditelného záření. Využití
zmíněných speciálních luminoforů umožňuje u některých typů zářivek dosahovat měrných
výkonů převyšujících 95 lm.W -1 i při vysokém indexu podání barev R a > 80.
Významným pokrokem ve vývoji zářivek byl přechod na výrobu zářivek o průměru 26 mm
(tj. v osminách palce T8) a posléze též zavedení výroby zářivek o průměru 16 mm (T5) a 7 mm
(T2). Zmenšování průměru zářivek z původní hodnoty 38 mm přináší úspory skla i luminoforu,
zvyšuje využití luminoforu a umožňuje snížit příkon zářivek při zachování, popřípadě i zvýšení
světelně technických parametrů, zvláště světelného toku a indexu podání barev (např. zářivce
38 mm s příkonem 40 W odpovídá zářivka 26 mm s příkonem o 10% nižším, tj. 36 W). Využití
elektronických předřadníků, umožňujících provoz zářivek v optimálních pracovních
podmínkách, vyvinutí nových typů luminoforů, speciálních ochranných vrstev pro výbojovou
trubici i pro luminofor, upravené konstrukce elektrod – to vše dovoluje u nových typů zářivek
dosahovat při indexu podání barev Ra ≥ 90 měrného výkonu i 100 lm.W -1 a doby života až
20.000 h (v některých případech dokonce až 50.000 h).
Pro zlepšení orientace o barevných vlastnostech světla vyzařovaného zářivkami doplňují
výrobci zdrojů v posledních letech svá typová označení o údaje, které informují o kvalitě vjemu
barev v jejich světle (index podání barev R a ) a o barevném odstínu vyzařovaného světla
(náhradní teplota chromatičnosti v Kelvinech T c [K] ). Např. firmy Philips a Osram za příkonem
zářivky udávají trojčíslí (např. 36 W 845), v němž první číslice charakterizuje R a v desítkách
(např. číslice 8 znamená, že R a se nachází v rozmezí 80 až 89, resp. kdyby první číslice byla 9
značilo by to, že R a > 90) a následující dvojčíslí představuje teplotu chromatičnosti ve stovkách
Kelvinů (např. 45 znamená T c = 4500 K; resp. kdyby dvojčíslí bylo 29 označovalo by to teplotu
chromatičnosti T c = 2900 K apod.). Zmíněné dva údaje R a a T c již plně postačují pro
kvalifikovanou volbu vhodného typu zářivky pro konkrétní oblast použití.
Přední světoví výrobci produkují kromě běžných typů zářivek řadu dalších výrobků, např.
zářivky kruhové, zářivky ve tvaru písmene U, zářivky se zapalovacím páskem nebo s tepelnou
ochrannou trubicí pro efektivní provoz při nízkých teplotách, zářivky reflektorové a další.
Novinkou jsou též zářivky s vysokou náhradní teplotou chromatičnosti (8000 až dokonce
17000 K) označované např. Skywhite (obr.6-18a, 6-18b), ActiVivaActive, ActiVivaNatural,
které mají zvýšený podíl záření v modré oblasti
spektra. Vyznačují se stimulujícími účinky na
cirkadiánní systém člověka, který je obdobný
vlivu oblohového denního světla. Proto jsou tyto
zářivky určeny především pro osvětlování
prostorů s nedostatkem denního světla.
Obr. 6-18a
Poměrné spektrální složení zářivého toku
zářivky Skywhite firmy Osram
Obr.6-18b
Lineární zářivka
Skywhite firmy Osram
108

Běžné jsou i zářivky barevné (modré, zelené, červené aj.), které se využívají nejen pro
dekorační osvětlení. ale v posledních letech i v soustavách dynamického osvětlení řízeného
počítačem a umožňujícího v osvětlovaném prostoru vytvářet nejrůznější psychologicky velmi
působivé barevné scény.
Všeobecnou snahou je, aby zářivky v co nejširší aplikační oblasti, např. také v domácnostech,
postupně nahradily žárovky. Toho zdaleka nelze dosáhnout pouze rozměrnými lineárními
zářivkami se dvěma dvoukolíkovými paticemi. Nejprve bylo proto nutno vyvinout jednopaticové
zářivky malých rozměrů a nízkých příkonů se světelnými toky odpovídajícími světelným tokům
nejběžněji užívaných žárovek o příkonech 25 až 100 W. Dnes je k dispozici několik typů
jednopaticových zářivek. Mohou být v provedení bez předřadníku a bez zapalovače s paticí se
čtyřmi kontaktními kolíky. Např. v provedení se dvěma paralelními a vzájemně spojenými
výbojovými trubicemi (tzv. provedení „dvoutrubičkové“) o příkonech 5, 7, 9 a 11 W
s průměrem výbojové trubice 12 mm o délkách 85, 114, 144 a 214 mm se světelnými toky 250,
400, 600 a 900 lm nebo s příkony 18, 24, 36, 40 a 55 W o délkách do 225, 320, 415, 535, 535
mm při průměru trubice 17,5 mm se světelnými toky 1200, 1800, 2900, 3500 a 4800 lm,
popřípadě v plošném provedení (dvě dvoutrubičky vedle sebe) o příkonech 18, 24, 36 W o
délkách do 122, 165 a 217 mm se světelnými toky 1100, 1700 a 2800 lm.
Jiné konstrukční řešení představují zářivky se zapalovačem vestavěným do pouzdra patice se
dvěma kontaktními kolíky. Tento typ zářivek se vyrábí např. s dvojnásobným výbojovým
prostorem v tzv. „dvoutrubičkovém" provedení o příkonech 5, 7, 9 a 11 W s průměrem výbojové
trubice 12 mm o délkách 85, 114, 144 a 214 mm se světelnými toky 250, 400, 600 a 900 lm
(které přibližně odpovídají světel. tokům 230, 430, 730 a 960 lm obyčejných žárovek o příkonech
25, 40, 60 a 75 W). Náčrt zmíněného konstrukčního uspořádání je nakreslen na obr. 6-19a.
Obr.6 – 19a
Náčrt konstrukce jednopaticové zářivky
se zapalovačem vestavěným do pouzdra
patice se dvěma kontaktními kolíky.
Délka zářivky 9 W (11 W) je maximálně
l = 145 mm (215 mm) při průměru
výbojové trubice d = 12 mm
Obr.6 – 19b
Běžný je však zmíněný typ zářivek i s čtyřnásobným
výbojovým prostorem v tzv. „čtyřtrubičkovém"
provedení , jehož konstrukce je naznačena na obr.6-19b.
Např. jde o zářivky s vyššími příkony, a to 10, 13, 18,
26 W o délkách l = 87, 115, 130 a 149 mm se
světelnými toky 600, 900, 1200 a 1800 lm.
109

Doba života popsaných jednopaticových zářivek je dnes již běžně 8000, ale i 12000 h
v závislosti na kvalitě použitých materiálů, zejména luminoforu, a na typu předřadníku.
Jednopaticové zářivky se zapalovačem vestavěným do patice již někteří autoři zařazují do
skupiny tzv. kompaktních zářivek. K nim však patří především zářivky s paticí E27, popříp. E14,
se zabudovaným předřadníkem, kterými lze v řadě svítidel bezprostředně nahradit žárovky.
Kompaktní zářivky je možno opatřit také vnější skleněnou, např. opalizovanou, či tvarovanou
baňkou. Vnější baňka může být buď válcová o průměru např. 64 mm, popřípadě kulová o
průměru např. 100 mm. Při praktické aplikaci je nicméně zapotřebí vzít v úvahu, že vnější baňka,
obdobně jako indukční předřadník, podstatně zvětšuje váhu světelného zdroje. Např. kompaktní
zářivka o příkonu 18 W s konvenčním indukčním předřadníkem opatřená zmíněnou vnější
baňkou váží 420 g. V porovnání s tím kompaktní zářivka s elektronickým předřadníkem bez
vnější baňky o příkonu 20 W váží jen 110 g. Kvalitní luminofory využívané u kompaktních
zářivek zajišťují při obvykle teple bílém barevném tónu světla vysoký měrný výkon těchto
světelných zdrojů a také velmi dobré podání barev předmětů pozorovaných v jejích světle,
charakterizované indexem podání barev Ra > 80.
Prudký rozvoj poznatků a nových technologií v elektronice a polovodičové technice umožnil,
že byly pro kompaktní zářivky vyvinuty speciální miniaturní elektronické předřadníky. Využití
elektronických předřadníků příznivě ovlivňuje provozní parametry kompaktních zářivek. Zvyšuje
se jejich měrný výkon (i 80 lm.W -1 ), prodlužuje se jejich život (i 12.000 h) a výrazně se
zhospodárňuje jejich provoz. Vzhledem k tomu, že cena elektronických předřadníků je zatím
poměrně vysoká, je vysoká i pořizovací cena kompaktních zářivek vybavených elektronickými
předřadníky. Nicméně podrobnější rozbory ukazují, že při ceně elektrické energie vyšší než
3 Kčs/kWh (což je už běžné i u podnikatelů v kategorii maloodběratelů C2) se zvýšené investice
v některých případech vrátí vlivem nižších výdajů za spotřebovanou elektrickou energii již po
3000 h, to znamená asi po roce provozu.
Na trhu jsou k dispozici také elektronické předřadníky bez pevně vestavěných zářivek. Horní
část pouzder s takovými předřadníky je konstrukčně upravena a opatřena objímkou s kontaktními
prvky umožňujícími snadnou výměnu samotných jednopaticových zářivek (v některých
případech jde i o několik typů).
Kompaktní zářivky v provedení s několika paralelními a vzájemně propojenými výbojovými
trubicemi s elektronickými předřadníky bez vnější baňky (příklad možného konstrukčního
uspořádání je nakreslen na obr. 6-20) se běžně vyrábějí o příkonech 5, 7, 11, 15, 20 a 23 W se
světelnými toky 200, 400, 600, 900, 1200 a 1500 lm, takže dosahují měrných výkonů 60 až
65 lm.W -1 . Včetně patice E27 jsou délky uvedených zářivek, např. firmy Osram l = 121, 130,
139, 143, 156 a 176 mm.
Obr.6- 20
Náčrt konstrukčního uspořádání kompaktní
tzv. „čtyřtrubičkové“ zářivky bez vnější baňky.
Elektronický předřadník je zabudován v pouzdře,
které je zakončeno paticí se závitem E27 .
110

Produkují se i zářivky s paticí E14, a to o příkonech 5, 7 a 11 W s toky 200, 400 a 600 lm.
Vnější rozměr pouzdra předřadníku se obvykle pohybuje v rozmezí 34 až 58 mm. Pro
porovnání připomeňme, že baňka obyčejné žárovky do příkonu 100 W má průměr 60 mm a její
délka (včetně patice) je 105 mm. Snaha po zkrácení délky kompaktních zářivek 15, 20 a 23 W
vedla k zajímavé konstrukci výbojových trubic ve tvaru tří obrácených písmen U. Firma Philips
tak zkrátila délku kompaktních zářivek uvedených příkonů na 124, 143 a 158 mm. Doba života
kompaktních zářivek s elektronickými předřadníky je v současnosti již desetinásobkem doby
života klasických žárovek.
V porovnání s osvětlovacími soustavami se žárovkami je možno při dosažení stejného
světelného toku v soustavách s kompaktními zářivkami s elektronickými předřadníky uspořit až
80 % elektrické energie při R a > 80. Kompaktní zářivky vybavené elektronickými předřadníky
spolehlivě zapalují i při teplotách do -30°C (u zářivek o příkonu 23 W do -20°C) a poloha jejich
provozu je libovolná. Tyto zářivky lze zapínat jako žárovky (pokud nebudou pravidelně spínány
v intervalech kratších než 1 minuta), aniž by se tím snižovala doba jejich života. Výrobci je
testují na více než 500.000 zapínacích cyklů (60 s zapnuto, 150 s vypnuto). Závislost světelného
toku kompaktních zářivek na teplotě okolí je obdobná jako u zářivek lineárních. Obsah toxické
rtuti je u těchto zářivek snížen na nejnutnější míru (2 mg). Předností kompaktních zářivek je
rovněž dlouhý život (přední výrobci u některých typů dosahují až 20 tisíc hodin). Tyto zářivky
lze provozovat se stmívači (běžně zářivky s příslušným elektronickým předřadníkem, ale i
některé nejnovější typy zářivek s integrovaným elektronickým předřadníkem).
Kompaktní zářivky s elektronickými předřadníky se s výhodu používají jako bezprostřední
náhrada za žárovky, a to všude tam, kde tomu nebrání jejich geometrické rozměry, odlišné
rozložení svítivosti či konstrukční řešení svítidel.
6.9 Rtuťové vysokotlaké výbojky
Viditelné záření vzniká u těchto výbojek zářením výboje v parách rtuti o tlaku obvykle vyšším
než 0,1 MPa. Konstrukce rtuťové vysokotlaké výbojky je schematicky načrtnuta na obr.6-21.
Výbojová trubice (hořák) H provedená z křemenného skla je
nosným systémem S upevněna na nožce N. Hlavní elektrody HE
jsou ze svinutého wolframového drátu a pokrývají se emisní
vrstvou kysličníků barya, stroncia nebo vápníku. Zapalovací
molybdenová elektroda PE je zapojena přes rezistor R (10 až 25
kΩ) k protilehlé hlavní elektrodě. Vnější baňka B má většinou
eliptický (izotermický) tvar, je z tvrdého borosilikátového skla (u
výbojek nad 250 W) a opatřuje se paticí P buď typu E27 (příkon
do 125 W) nebo E40 (od 250 W výše). Vnější baňka B se plní
směsí argonu a dusíku na tlak 45 až 52 kPa a chrání nosný systém
před okysličením, nepropouští ultrafialové záření a tvoří dobrou
tepelnou izolaci pro udržení tlakových podmínek v hořáku. Hořák
se plní rtutí (provozní tlak 0,2 až 0,9 MPa) a pro usnadnění zápalu
ještě argonem (obvykle na tlak 2 až 3 kPa). Teplota v ose výboje
bývá asi 5500 K a teplota stěny hořáku asi 600 až 800 o C.
Obr.7 - 21
Konstrukční uspořádání rtuťové vysokotlaké
výbojky s elipsovitou vnější baňkou
Rtuťové vysokotlaké výbojky vyzařují do viditelné části spektra téměř 15% přivedené energie.
Jejich světlo je modrozelené až modrobílé. Chybí v něm červená složka (zvláště v oblasti nad
600 nm). To je z hlediska osvětlování nevhodné, neboť vnímání barev je velmi zkresleno. Proto
se na vnitřní stěnu baňky nanáší luminofor, který část UV záření transformuje do červené oblasti
spektra, čímž se podíl červené složky zvýší na 6 až 12%. Tak vznikne rtuťová vysokotlaká
výbojka s luminoforem, pro níž se u nás dříve užívalo označení RVL.
111

K ustálení výboje ve rtuťových parách dochází u rtuťových vysokotlakých výbojek asi po 5 min.
provozu. Příklad náběhových charakteristik
příkonu P, proudu I, napětí na výbojce U v a
světelného toku Φ, je nakreslen na obr.6-22.
Obr. 6 – 22
Po krátkodobém přerušení napájení výbojky zapálí
výbojka znovu až po snížení tlaku rtuťových par
(cca po 3 až 7 minutách).
Obvyklé závislosti světelného toku Φ , příkonu P,
měrného výkonu η, napětí na výboji U v a proudu
I vysokotlaké rtuťové výbojky na změnách
napájecího napětí jsou nakresleny na obr.6-23.
Výhodou rtuťových vysokotlakých výbojek je
relativně malý pokles světelného toku v průběhu
života i odolnost proti větším změnám teploty a
proti otřesům.
Obr. 6 – 23
Orientační hodnoty elektrických a světelně technických parametrů standardních vysokotlakých
rtuťových výbojek s luminoforem jsou shrnuty v tab.6-7.
Tab.6 – 7
Jmenovit
ý
příkon
(W)
Základní parametry vybraných typů vysokotlakých rtuťových výbojek
Příkon včetně
předřadníku
(W)
Světelný
tok
(lm)
Měrný
výkon
(lm.W -1 )
112
Délka
max.
(mm)
Průmě
r
baňky
(mm)
Jmenovitý
proud
(A)
Kompen.
kondenz.
(µF)
50 59 1800 36 130 55 0,6 7
80 89 3800 48 156 70 0,8 8
125 137 6300 50 170 75 1,15 10
250 266 13000 52 226 90 2,15 18
400 425 22000 55 290 120 3,25 25
700 735 38500 52 330 140 5,4 40
1000 1045 58000 58 390 165 7,5 60
Pozn. U vysokotlakých rtuťových výbojek ve standardním provedení (např. firma
Osram typ HQL) je využito luminoforu na bázi yttriumvanadátu.
Výbojky o příkonu 125 W jsou opatřeny paticí E27, výbojky vyšších příkonů pak paticí E40.
Po zapálení dosahují výbojky plného světelného toku asi po 5 minutách provozu.
Náběhový proud výbojek je podle typu výbojky a předřadníku o 40 až 90 %
vyšší než proud jmenovitý.
Pravděpodobnost poruchy je u výbojkového osvětlení menší než u instalací se zářivkami,
neboť na jednu výbojku připadá poloviční počet kontaktů v napájecím obvodu. Výbojek RVL lze
použít ve vnitřním i venkovním průmyslovém osvětlení, při osvětlování komunikací, sportovišť i
při slavnostním osvěcování významných objektů. V průmyslových provozech je
z bezpečnostních důvodů osvětlovací soustavu s vysokotlakými rtuťovými výbojkami většinou

nutno doplnit náhradní soustavou se zářivkami či žárovkami. Výbojky RVL se nehodí pro
osvětlování prostorů s vysokými nároky na barevné podání (např. obrazárny, muzea, společenské
místnosti, byty apod.). Postupně jsou však výbojky RVL v různých aplikacích nahrazovány
efektivnějšími výbojkami halogenidovými.
Opatří-li se rtuťová vysokotlaká výbojka baňkou ze speciálního černého (Woodova) skla
propouštějícího pouze UV záření v oblasti vlnové délky 365 nm, získá se zdroj (typové označení
RVU vyráběný o příkonu 125 W) pro fluorescenční analýzu a buzení fluoreskujících umělých
látek užívaný ve vědě, průmyslu, v kriminalistice i v černém divadle.
Hořák rtuťové vysokotlaké výbojky opatřený vhodným krytem může sloužit jako zdroj UV
záření např. pro horská slunce (dříve se užívalo označení RVK; obvykle se vyrábí o příkonech
125, 250 a 400 W). Nejčastěji se provozuje s odporovým předřadníkem (90 Ω u RVK 125 W,
30 Ω u RVK 400W) provedeným ve tvaru kantalové šroubovice v křemenné trubici. Předřadník
plní současně funkci infrazářiče s vhodnou spektrální charakteristikou. Doba života zdroje je
1000 h.
6.10 Halogenidové výbojky
Halogenidové výbojky jsou vysokotlaké rtuťové výbojky, u nichž viditelné záření vzniká
nejen zářením par rtuti, ale převážně zářením produktů štěpení halogenidů, tj. sloučenin halových
prvků např. s galiem, thaliem, sodíkem apod. Získá se tím podstatně zvětšení měrného výkonu
při dobrém podání barev a zůstává zachována výhoda vysokotlakých rtuťových výbojek, tzn.
malé rozměry a velký výkon v jednom světelném zdroji.
Minimální provozní teplota hořáku výbojky je 700 až 750 ° C, která je nezbytná pro
vypařování příměsí, Provozní tlak rtuťových par bývá asi 0,5 MPa a tlak příměsí vyšší než
1,33 . 10 2 Pa. Zapálení výboje usnadňuje náplň argonu (u bezrtuťových výbojek xenonu), ale
spolehlivě se ho dosahuje jen vnějším zapalovačem (doutnavkovým, tyristorovým,
vysokonapěťovým či impulzním). Amplituda napěťových impulzů bývá 1,8 až 5 kV. Výbojky
pracují při teplotě okolí v rozmezí od -25 ° C až do +60 ° C.
Po zapálení probíhá výboj nejdříve v parách rtuti a inertního plynu. S nárůstem teploty se
zvyšuje koncentrace halogenidů ve výboji. Při pracovní teplotě se v oblasti osy hořáku s vysokou
teplotou halogenidy štěpí na atomy halogenu a příslušného kovu, které se vybudí a září.
Současně se vytváří gradient koncentrace těchto atomů v radiálním směru. Atomy následně
difundují ke stěnám hořáku s nižší teplotou, kde opět slučují na původní sloučeniny. Vzniká tak
uzavřený cyklus, jehož existence je nezbytným předpokladem dosažení vysokého měrného
výkonu, požadovaného spektrálního složení záření i dostatečně dlouhého života výbojky.
Halogenidové výbojky vyzařují dostatek energie i v červené oblasti spektra a mají tudíž
poměrně vysoký index barevného podání (R a = 65 až 90). Vyšších hodnot indexu podání barev a
tedy i věrnějšího vjemu barev se dosahuje u halogenidových výbojek, které v hořáku obsahují
kromě obvyklých složek ještě disprosium. Světelné spektrum a chromatičnost světla těchto
výbojek vyhovuje i nejnáročnějším požadavkům v osvětlovacích soustavách pro snímání
barevného televizního obrazu.
Konstrukce halogenidových výbojek je až na určité úpravy v zásadě podobná konstrukci
obyčejných vysokotlakých rtuťových výbojek. Vnější čirá baňka výbojky je z tvrdého
borosilikátového skla a má buď obvyklý elipsovitý tvar (u některých typů výbojek se pak
pokrývají luminoforem nebo rozptylnou vrstvou), nebo se provádí ve tvaru trubice (obr. 6-24).
Pro speciální účely je možno výbojky provést v tzv. lineárním tvaru, kdy vnější křemenná trubice
je na obou koncích opatřena zvláštní paticí. Hořák halogenidové výbojky je buď z křemenného
skla nebo v současnosti nejčastěji z keramického materiálu (např. průsvitný polykrystalický oxid
hlinitý – tzv. umělý korund, oxid yttritý aj.).
113

Obr. 6 – 24
Náčrt konstrukčního
uspořádání
halogenidové výbojky s čirou
válcovou baňkou
Orientační přehled o základních elektrických a světelně technických parametrech několika
vybraných typů vysokotlakých halogenidových výbojek poskytují údaje v tab. 6-8.
Tab. 6-8 Základní parametry vybraných typů vysokotlakých halogenidových výbojek 1)
Jmenovitý Příkon včetně Světeln Měrný Délka Průměr Jmenovitý Kompen.
2)
příkon předřadníku ý
3)
výkon max. baňky proud kondenz.
(W)
(W) tok (lm.W -1 ) (mm) (mm) (A) (µF)
(klm)
75 91 5,5 73 114,2 20 1,0 12
150 170 12 80 132 23 1,8 20
250 275 20 80 225 46 3,0 32
420 460 42 100 340 46 4,0 45
1000 1065 80 80 430 76 9,5 85
2000 2080 200 100 430 100 10,3 60
3500 3650 320 91 430 100 18,0 100
Pozn. 1) Halogenidové výbojky s čirou válcovou baňkou (např. typu HQIT firmy Osram)
s vnějším zapalovačem.
Výbojky o příkonu 75 a 150 W jsou opatřeny paticí E27, výbojky vyšších příkonů
paticí E40.
2) Náběhový proud je podle typu výbojky a předřadníku asi o 40 až 90 % vyšší než
proud jmenovitý.
3) Podle údajů firmy Osram dosahují uvedené halogenidové výbojky po zapálení
plného světelného toku asi za 2 až 4 min. provozu.
Halogenidové výbojky se napájejí přes tlumivku a zapalovací zařízení. Obvyklé schéma zapojení
je nakresleno na obr.6-25. Vysokonapětový vodič musí být vždy připojen na střední kontakt
objímky.
Obr.6 - 25
Příklad schématu napájení halogenidové výbojky
(výbojka v obr. označena RVI)
Tl - tlumivka, TZ - zapalovací zařízení,
C k - kompenzační kondenzátor,
U n - jmenovité napětí sítě
Doba dosažení plného světelného toku po
zapálení se u halogenidových výbojek
pohybuje podle typu od 2 do 10 minut po
připojení. Příklady náběhových charakteristik příkonu P, proudu I a světelného toku Φ výbojek
RVI jsou nakresleny na obr.6-26a. Po zhasnutí výbojky je možné nové její zapálení až po
dostatečném snížení tlaku rtuťových par v hořáku. Bývá to asi po 15 minutách chladnutí.
114

Obr.6 – 26a
Příklady náběhových charakteristik
halogenidové výbojky
Se změnou napájecího napětí se mění
nejen příkon P, proud I a světelný tok Φ
(viz obr.6-26b), ale též chromatičnost
světla. Proto se pro halogenidové výbojky
požaduje maximální kolísání napájecího
napětí ± 5%.
Obr. 6 – 26b
Příklad závislosti světelného toku Φ, příkonu
P, proudu I a napětí na výbojce U o
na změnách napájecího napětí U
pro halogenidovou výbojku
I přes vyšší pořizovací náklady, nutnost použití zapalovacích zařízení a velkou citlivost
parametrů na změny napájecího napětí nalézají halogenidové výbojky široké uplatnění nejen ve
veřejném a průmyslovém osvětlení, ale i při osvětlováni sportovišť a osvěcování různých
objektů. Využívá se jich i v prostorech s vysokými nároky na barevné podání, např. v technice
barevného televizního záznamu apod. V lékařství se úspěšně používá modrého světla
halogenidové výbojky k léčení kojenecké žloutenky. V polygrafickém průmyslu se
k fotografickému kopírování využívá speciálních výbojek vyzařujících v modré části spektra a
v oblasti blízké ultrafialovému záření.
Halogenidové výbojky zaznamenaly v posledních letech bouřlivý rozvoj díky využití
technologie keramických hořáků nejprve válcového tvaru a následně ve tvaru blízkého elipsoidu
(firma Osram tento tvar keramického hořáku označuje názvem Powerball – obr.6-27) v široké
příkonové řadě až do 400 W. To vedlo ke stabilizaci kvalitativních parametrů v průběhu doby
života a k nárůstu měrného výkonu až na 83 lm.W -1 a doby života na 12000 hodin. Druhou
významnou vývojovou tendencí je miniaturizace těchto zdrojů a rozšiřování typů výbojek
s příkonem pod 70 W. Již v roce 2006 byly představeny halogenidové výbojky o příkonu 20 W
(včetně předřadníku do 25 W) s měrným výkonem 80 lm.W -1 , teplotou chromatičnosti 3000 K,
dobou života 12.000 hodin a s vnějšími rozměry blížícími se rozměrům halogenových žárovek.
Zajímavé jsou pokusy s novými plynovými náplněmi, včetně dávkování sodíku do hořáku
halogenidových výbojek, což vlastně předznamenává, že v budoucnu by vlastně mohl zmizet
rozdíl mezi halogenidovými výbojkami a vysokotlakými sodíkovými výbojkami.
115

Obr. 6-27
Příklad halogenidové
výbojky s keramickým
hořákem ve tvaru elipsoidu
6.11 Nízkotlaké sodíkové výbojky
Podobně jako výboje v parách rtuti mohou být i výboje v parách sodíku zdroji viditelného
záření. Charakteristickou vlastností nízkotlakých sodíkových výbojek je, že při parciálním tlaku
sodíkových par asi 0,5 Pa a teplotě stěny výbojové trubice okolo 270 až 300 0 C vyzařují
prakticky monochromatické záření v pásmu dvou blízkých vlnových délek 589,0 a 589,6 nm
(sodíková rezonanční dvojčára) ve žluté oblasti spektra. Jde o záření v blízkosti maxima
spektrální citlivosti oka, což na jedné straně podmiňuje vysoký měrný výkon těchto výbojek
dosahující až 200 lm.W -l ), ale na druhé straně to znamená, že v jejich světle nelze rozlišovat
barvy (Ra = 0). Proto je použití nízkotlakých sodíkových výbojek omezeno na místa, kde není
hustý provoz a pohyb lidí, např. výpadové silnice, dálnice, seřaďovací nádraží apod. a dále na
místa, kde se jejich světla využívá jako barevného signálu. Ve žlutém světle se dobře rozeznávají
podrobnosti, vytvářejí se větší kontrasty jasů, je vyloučena chromatická vada oka a proto jsou
nízkotlaké výbojky vhodné i pro osvětlování v mlze (např. povrchové doly apod.).
Výbojová trubice nízkotlakých sodíkových výbojek má bud kruhový průřez a ohýbá se do
tvaru U či W (vnější baňka má pak jednu patici) nebo má nekruhový průřez a pak se vnější baňka
výbojky opatřuje dvěma zářivkovými paticemi (lineární provedení). Vnější baňka musí
výbojovou trubici dobře tepelně izolovat, a proto se provádí buď dvojitá (Dewarova nádoba)
nebo je sice jednoduchá, ale s vysokým vakuem.
Nízkotlaké sodíkové výbojky se u nás používají jen výjimečně. Obvykle se vyrábějí o příkonech
37, 55, 89, 129 a 180 W s měrnými výkony zdrojů 122, 147, 146 a 179 lm.W -1 . Firma Philips
kromě toho vyrábí další řadu nízkotlakých sodíkových výbojek typu SOX-E o příkonech 17,5 ,
27, 35, 65, 90 a 127 W s měrnými výkony 103, 137, 166, 165, 189 a 203 lm.W -1 . Příkony
této řady výbojek SOX-E včetně předřadníku jsou 27,4 , 32,5 , 46,5 , 81,5 , 107,5 a 147 W,
z čehož plynou měrné výkony výbojek s předřadníkem 99, 114, 125, 131, 158 a 176 lm.W -1 .
6.12 Vysokotlaké sodíkové výbojky
Zvýšením tlaku par sodíku (asi na 26,6 kPa) v hořáku sodíkové výbojky se dosahuje
podstatného zlepšení chromatičnosti vyzařovaného světla (R a = 20), ovšem i nižšího měrného
výkonu (cca 120 lm.W -1 ) než u nízkotlaké výbojky. S ohledem na velkou chemickou aktivitu
sodíku a vysoké provozní teploty (800 0 C) musí být hořák výbojky proveden z polykrystalického
či monokrystalického kysličníku hlinitého (korundu). Hořák se plní netečným plynem (Ar nebo
Xe) a amalgamem sodíku. Náplň xenonu zvyšuje měrný výkon zdroje asi o 5%, ale zvyšuje
116

zápalné napětí. Přítomnost rtuti přispívá ke zlepšení chromatičnosti světla zdroje a zejména
zvyšuje napětí na výboji asi na 100 V (bez rtuti činí asi 42 V) a tudíž snižuje přibližně na
polovinu proud výbojkou, což usnadňuje konstrukci předřadné tlumivky. Konstrukční uspořádání
vysokotlaké sodíkové výbojky je patrné z obr.6-28. Vnější baňka se provádí většinou čirá
válcovitá a čerpá se na vysoké vakuum, které se v průběhu života udržuje baryovým getrem.
Baňka muže mít i kapkovitý tvar s rozptylnou vrstvou nanesenou na vnitřní stěně, čímž se
dociluje optických vlastností podobných vysokotlakým rtuťovým výbojkám.
117
Obr.6 – 28
Schematický náčrt
obvyklého konstrukčního
uspořádání
vysokotlaké sodíkové
výbojky s čirou válcovou
baňkou
Vysokotlaké sodíkové výbojky s vnější eliptickou baňkou pokrytou rozptylnou vrstvou mají
nižší jas svíticího povrchu a mohou být po výměně předřadníku a doplnění zapalovače použity
v některých typech svítidel původně určených pro vysokotlaké rtuťové výbojky s luminoforem.
Některé typy vysokotlakých sodíkových výbojek mohou být provozovány bez zapalovače.
Některé z těchto typu se používají pro přímou náhradu za vysokotlaké rtuťové. výbojky beze
změny předřadných přístrojů. Zapálení výboje v těchto případech umožňuje speciální náplň
hořáku (tzv. Penningova směs) a pomocná elektroda navinutá kolem hořáku.
Velmi dlouhý život (dosahující např. až 30.000 h) vysokotlakých sodíkových výbojek a
minimální pokles světelného toku v průběhu jejich provozu řadí tyto zdroje k nejhospodárnějším
vysokotlakým výbojovým světelným zdrojům. Orientační přehled o základních elektrických a
světelně technických parametrech několika vybraných typů vysokotlakých sodíkových výbojek
poskytují údaje v tab.6-9.
Tab. 6-9 Základní parametry vybraných typů vysokotlakých sodíkových výbojek 1)
Jmenovitý Příkon vč. Světelný Měrný Délka Průměr Jmenovitý Kompen.
příkon předřad. tok 3) výkon max. baňky proud 2) kondenz.
(W) (W) (klm) (lm.W -1 ) (mm) (mm) (A) (µF)
50 62 4,0 80 156 37 0,77 10
70 83 6,5 93 156 37 1,0 12
100 115 10 100 211 46 1,2 12
150 170 17 113 211 46 1,8 20
250 270 33 132 257 46 3,0 32
400 440 55,5 139 285 46 4,4 45
600 645 90 150 285 52 6,2 65
1000 1075 130 130 390 65 10,3 100
Pozn. 1) Vysokotlaké sodíkové výbojky s čirou válcovou baňkou (např. typu VIALOX NA V T SUPER
firmy Osram) s vnějším zapalovačem. Výbojky o příkonu 50 a 70 W jsou opatřeny paticí E27,
výbojky vyšších příkonu patící E40. Výbojka o příkonu 1000 W je typu NA VT Standard a má
vnější válcovou baňku pokrytou rozptylnou vrstvou.
2) Náběhový proud výbojky je asi o 25% vyšší než proud jmenovitý.
3) Po zapálení dosahují výbojky (podle typu výbojky a předřadníku) plného světelného toku asi
za 6 až 10 minut provozu.
Vývojové tendence jsou u vysokotlakých sodíkových výbojek zaměřeny jak na zvyšování
měrného výkonu (špičkové výrobky až 200 lm.W -1 − ovlivněno materiálem a geometrií hořáku,

plnicím plynem, ale zejména tlakem sodíkových par [optimum 10 kPa]), tak na zlepšení
barevného podání (R a ≈ 60), např. dávkováním některých prvků do jejich hořáků. Zajímavé jsou i
konstrukce sodíkových výbojek se dvěma paralelními hořáky ve společné baňce (čímž se zásadně
prodlužuje doba života výbojky − v provozu je vždy jen jeden hořák, druhý se rozsvítí např.
krátkodobém výpadku sítě či při závadě prvního). Přední výrobci uvedli též na trh sodíkové
výbojky umožňující přepínání teploty chromatičnosti vyzařovaného světla nebo jejich příkonu,
což přispívá k rozšíření aplikačních oblastí těchto zdrojů. Vyrábějí se i výbojky s upraveným
zářením v modré části spektra určené s osvětlování skleníků s celoroční rostlinnou výrobou.
I u vysokotlakých sodíkových výbojek se prosazují miniaturizační tendence a snaha v širší
míře využívat tyto výbojky i v interiérech. Hlavní aplikační oblastí těchto zdrojů však zůstává
uliční osvětlení, osvělení tunelů, náměstí, nádražních hal, průmyslových objektů, velkých
prostranství, letišť apod., kde nejsou kladeny velké požadavky na kvalitu podání barev předmětů.
Zde je třeba poznamenat, že klasické vysokotlaké výbojky se zlepšeným podáním barev jsou
v praxi stále častěji nahrazovány halogenidovými výbojkami s keramickým hořákem, u kterých
se podařilo dosáhnout vyšších měrných výkonů i při lepších vlastnostech z hlediska podání barev.
Vysokotlaké sodíkové výbojky se napájejí přes tlumivku a zapalovací zařízení (viz obr.6-29).
Pro zapálení výboje zajišťuje zapalovací zařízení napěťové impulzy až asi 3, resp. 4,5 kV.
Kapacita vedení mezi výbojkou a zapalovačem nesmí ovšem překročit 100 pF.
Obr.6 – 29
Schéma napájení vysokotlaké sodíkové výbojky
Tl- tlumivka, TZ – zapalovací zařízení
(u SHC 50 a SHC 70 typ TZ 10 s napěťovými impulzy
1,9 až 2,8 kV, u výbojek vyšších příkonů typ TZ 11 nebo
TZ 12 s napěťovými impulzy 3 až 4,5 kV),
C k – kompenzační kondenzátor (viz tab.6-10)
Zapalovací zařízení je řešeno tak, že po zapálení výboje přestane dodávat napěťové impulzy.
Je-li však závada na výbojce, je zařízení po připojení napájecího napětí trvale v činnosti až do
výměny výbojky, či odpojení svítidla, popřípadě až do poškození samotného zapalovače.
Zapalovací zařízení je v normálním provozu zdrojem krátkodobého rušení. Provoz
vysokotlakých sodíkových výbojek, včetně zapalovacího zařízení je možný při teplotě okolí od. -
40 0 C do +65 0 C. Při krátkodobém přerušení elektrického proudu výbojka zhasne. Zapalovač
začne pracovat a po celou dobu chladnutí výbojky (asi 1 minutu) dává vysokonapěťové impulzy.
Při provozu výbojek je třeba dbát, aby nedošlo ke zvýšení jejich provozní teploty, neboť to
vyvolá zvýšené napětí na výbojce a při překročení jeho určité hodnoty výbojka zhasíná. Po
částečném ochladnutí výbojka znovu zapálí a tento cyklus se pak stále opakuje. Opakované
zhasínání a rozsvěcení je doprovodným jevem objevujícím se též na konci života vysokotlaké
sodíkové výbojky.
Po zapálení dosahují vysokotlaké sodíkové výbojky plného světelného toku asi po 8 až 10
minutách. Náběhové charakteristiky příkonu P, proudu I, napětí na výbojce U svě1elného toku Φ
jsou zakresleny na obr.6-30.
118

Obr.6 - 30
Příklad náběhových charakteristik
vysokotlakých sodíkových výbojek
Vliv kolísání napájecího napětí U na příkon P, světelný tok Φ , proud I a napětí na
výbojce U v u výbojek typu SHC je zřejmý z obr.6-31. Trvalý provoz při napětí zvýšeném o 5%
výbojku značně přetěžuje. Na druhé straně provoz při napětí o 5% nižším než je napětí
jmenovité znamená snížení světelného toku asi o 15%. Z toho vyplývá, že kolísání napájecího
napětí by v běžném provozu nemělo překročit ±5%.
Obr. 6 - 31
Závislost světelného toku Φ, příkonu P,
proudu I a napětí na výbojce U o na
napájecím napětí U pro klasickou
vysokotlakou sodíkovou výbojku
119

6.13 Světelné diody − LED
Jde o elektroluminiscenční diody známé pod označením LED (Light Emitting Diode), které
jsou v současnosti považovány za nejperspektivnější světelný zdroj. Světelná dioda je
elektronický prvek, který generuje světelné záření při průchodu proudu polovodičovým
přechodem v propustném směru. Při rekombinaci elektronu (spojení elektronu s iontem) se
uvolňuje určité kvantum energie (přibližně rovné šířce zakázaného pásma), které se může vyzářit
buď mimo krystal nebo může být absorbováno v mříži krystalu (což se projeví zvýšenou
teplotou) a je odváděno přes pouzdro diody do okolního prostoru. Záření je vždy omezeno na
velmi úzké spektrum (v podstatě je tedy monochromatické). Např. kombinací materiálu GaAs
(galium arsenid) s fosforem vzniká GaAsP (galium arsenid fosforid). Vytvoří-li se z tohoto
materiálu přechod PN, získá se LED, která je zdrojem červeného záření.
Teoretické maximum měrného výkonu světlo emitujících diod je 220 lm.W -1 ; běžně se
dosahuje 50 – 60 lm.W -1 při R a > 90 a teplotě chromatičnosti 4000 K. Předpokládá se, že nové
technologie umožní do 10 až 15 let dosáhnout hodnoty 150 lm.W -1 při době života 100.000 h.
Důležitá je závislost světelného toku světelných diod na teplotě znázorněná na obr.6-32
změnou poměrného toku vztaženého k jeho hodnotě při cca 24 °C. Je zřejmé, že při rostoucí
teplotě tok klesá a naopak. U modré LED je závislost toku na změně teploty menší než u
červené a největší změny vykazuje žlutá dioda.
Obr. 6-32
Závislost poměrného světelného
toku různých typů diod LED na
teplotě
Světelnou diodu vyzařující bílé světlo lze získat dvěma způsoby :
1. aditivním míšením (obr. 6-33) tří základních barev (červené, zelené, modré); tak se tvoří
body zobrazovacích panelů. Řízením jasu a podílu složek se ovlivňuje barevný tón.
2. použije se čip modré LED a ještě uvnitř pouzdra se opatří vrstvou aktivní hmoty (speciální
luminofory označované jako typ RGB nebo OYGB), která na principu obdobném jako u
luminoforu zářivek převede část modrého záření do oblastí jiných vlnových délek (zvl. žluté).
Výsledkem míšení modré a žluté je téměř bílý barevný tón vyzařovaného světla.
120

Obr. 6-33
Vytvoření bílé LED smícháním
červené, modré a zelené barvy
Obr. 6-34
Vytvoření bílé LED s využitím modré a luminoforu
Jednou z předností světelných diod je skutečnost, že vyzařovaný světelný tok je již usměrněn
do určitého prostorovému úhlu (zpravidla s vrcholovým úhlem 120 0 ).
Vzhledem k tomu že jediná dioda LED má poměrně malý výkon, je třeba pro dosažení
požadovaného výkonu diody sdružovat do celků. V důsledku toho nelze ve svítidle s diodami
LED soustředit velký výkon zdrojů koncentrovaný do malého objemu. Na druhou stranu je však
možno vytvářet svítidla s libovolně tvarovanými vyzařovacími plochami.
121

6.14 Indukční výbojky
Indukční výbojky patří do skupiny nízkotlakých výbojových zdrojů. Využívá se u nich
principu elektromagnetické indukce k vysokofrekvenčnímu buzení výboje v bezelektrodovém
prostoru baňky naplněné inertním plynem a parami kovů (např. amalgám india a vizmutu).
Vnitřní povrch baňky je opatřen luminoforem (na bázi vzácných zemin), zajišťujícím
transformaci vzniklého UV záření do viditelné oblasti spektra. Střídavý proud, protékající
primárním vinutím budící cívky, indukuje střídavé magnetické pole uvnitř a vně ferritového jádra
cívky. Toto střídavé magnetické pole pak indukuje proud v „sekundárním vinutí“, které je
v daném případě představováno parami rtuti uvnitř zmíněného bezelektrodového výbojového
prostoru baňky. Indukovaný sekundární proud protéká parami kovu a rozkmitává volné
elektrony. Ty se pak srážejí s atomy par kovů a vybuzují je. Při návratu vybuzeného atomu na
jeho původní energetickou hladinu se emituje UV záření. To je po dopadu na vrstvu luminoforu
transformováno na záření viditelné, vycházející z vnějšího povrchu baňky zdroje, obdobně jako u
běžných zářivek. Indukční výbojky vykazují všechny přednosti, které poskytuje provoz při
napájení proudem vysoké frekvence. Vlivem bezelektrodové konstrukce mají extrémně dlouhý
život (až 60000 h) při velmi dobré stabilitě světelného toku během provozu, čímž se podstatně
snižují náklady na údržbu osvětlovací soustavy. Důležitou výhodou indukčních výbojek je též
teplotní stabilita jejich světelného toku, a to v širokém teplotním rozsahu. Součástí svítidel pro
indukční výbojky, popřípadě samotných výbojek, musí být filtry pro potlačení zpětných
nepříznivých vysokofrekvenčních vlivů na napájecí síť.
Indukční zdroje představují novou generaci
světelných zdrojů. Na jejich vývoji se pracuje
v laboratořích světových výrobců již po desetiletí.
Prakticky využitelné typy těchto zdrojů se však
postupně objevují teprve v posledních asi sedmi letech.
Např. firma General Electric vyrábí indukční výbojku
„Genura“ (obr.6-35) o příkonu 23 W, délce
127 mm s průměrem baňky 82 mm. Výrobce uvádí dobu
života 10000 h. Výbojka je opatřena reflektorem
usměrňujícím světelný tok a zajišťujícím ochranu před
rádiovým rušením. Nevýhodou je poměrně dlouhá doba
náběhu (až několik minut). Má patici E27 a může tak
v řadě případů přímo nahradit žárovku 100 W.
Obr.6-35 Indukční výbojka „Genura“
Firma Philips vyrábí indukční
výbojky „QL“ (obr.6-36) o příkonech
55, 85 a 165 W se světelnými toky
3500, 6000 a 12000 lm a měrnými
výkony 64, 70 a 73 lm.W -l při indexu
podání barev R a ≥ 80, době náběhu
asi 0,5 s a době života až 60000 h.
Baňky výbojek mají kapkovitý tvar o
průměru 85, 111 a 131 mm.
Tyto výbojky pracují při frekvenci
2,65 MHz.
122

Obr.6-36 Princip konstrukčního řešení indukční výbojky „QL“
Obr.6-37 Princip indukční výbojky „Endura“
Firma Osram vyrábí indukční výbojky typu
„Endura“ (obr.6-37) o příkonech 70, 100 a 150 W
se světelnými toky 6500, 8000 a 12000 lm při
pracovní frekvenci 250 kHz, měrném výkonu 93 a
80 lm .W -l , R a = 80, teplotě chromatičnosti
vyzařovaného světla 4000 K a době života až
60.000 h. Výbojová trubice o průměru cca 55 mm
je stočena do přibližně obdélníkového tvaru. Na
kratších stranách tohoto obdélníku (o délce 140
mm) jsou na feritových jádrech nainstalovány
budící cívky. Druhý vnější rozměr zdroje, včetně
budících cívek, je 400 mm.
Na obdobném principu jako popsané indukční nízkotlaké výbojky rtuťové pracují indukční
vysokotlaké sírné výbojky bez luminoforu, jejichž pracovní kmitočet dosahuje několika
gigahertzů.
Indukční výbojky typu „Endura“ větších příkonů s baňkou z čirého křemenného skla bez
luminoforu se též uplatňují jako intezivní zdroje UV záření v oblasti UV-C, jejichž
fotobiologických baktericidních účinků se využívá např. ve zdravotnictví či v potravinářském
průmyslu k dizinfekci, vzduchu, vody, obilí, mouky pod.
Nízkotlaké indukční rtuťové výbojky zajišťují obdobně jako zářivky provozované
s elektronickými předřadníky na vysoké frekvenci i při velmi dobrém barevném podání (R a >80)
vysoké měrné výkony blížící se 100 lm.W -1 , ovšem i při větších příkonech jde o rozměrově
kompaktní zdroje. Jejich předností je i dlouhý život (u některých typů již dnes výrobci uvádějí až
100 tisíc hodin), okamžitý start a znovuzápal, dobrá stabilita světelného toku v průběhu života a
malý vliv kolísání napájecího napětí na změnu světelného toku. Jejich nevýhodou je nejen jejich
vysoká cena a skutečnost, že v současnosti není vyřešena možnost jejich stmívání, ale i zásadní
omezení zvyšovat jejich příkon, neboť dosažení vyšších světelných toků je podmíněno zvětšením
plochy pokryté luminoforem a tedy i zvětšením rozměrů výbojky. Příkon dosud nejvýkonnější
indukční výbojky je 400 W.
Indukční výbojky se využívají v osvětlovacích soustavách ve vnitřních i ve venkovních
prostorech, zvláště tam, kde je obtížný přístup ke svítidlům a v případech, kde je snahou
prodloužit interval výměny světelných zdrojů či kde při údržbě a opravách svítidel je třeba
přerušit provoz (např. silniční tunely apod.).
123

7. SVÍTIDLA
Světelné zdroje většinou samy o sobě nevyhovují pro osvětlovací účely, neboť obvykle mají
nevhodné rozdělení světelného toku, příliš vysoký jas a ani nejsou odolné proti různým vlivům
prostředí. Proto se světelné zdroje umísťují do svítidel. Svítidla jsou světelné přístroje (zařízení),
která slouží jednak k úpravě prostorového rozložení světelného toku zdrojů, k rozptýlení jejich
světla, popřípadě i ke změně spektrálního složení záření a jednak k napájení zdrojů elektrickou
energií, k jejich upevnění a k ochraně světelných zdrojů před nepříznivými vlivy obklopujícího
prostředí. Vhodná konstrukce svítidel a jejich správné umístění jsou hlavními prostředky ke
snížení jasu světelných zdrojů v určitých směrech a k odstranění nebezpečí oslnění. Kromě
zmíněných světelně technických požadavků musí svítidla umožňovat jednoduchou montáž a
údržbu, musí být dostatečně trvanlivá a funkčně spolehlivá, musí vyhovovat i z hlediska ochrany
před nebezpečným dotykovým napětím, ochrany před dotykem živých částí, vniknutím cizích
předmětů či vody, popřípadě ochrany před nebezpečím výbuchu a musí odolávat dalším
namáháním a nepříznivým vlivům prostředí. Při konstrukci svítidel je však nutno respektovat i
estetické požadavky a požadavek maximální hospodárnosti.
Rozdělení světelného toku svítidla do prostoru charakterizuje fotometrická plocha svítivosti,
popřípadě jasu. V praxi se však běžně udává pouze několik rovinných řezů plochou svítivosti, tj.
čar svítivosti ve vhodně zvolených rovinách a několik hodnot jasu svítidla v určitých vybraných
směrech.
Kromě svítidel pro běžné osvětlovací účely se v praxi často využívá též světlometů.
Světlomety jsou světelné přístroje, které vyzařují směrově soustředěný svazek světelných
paprsků. Používá se jich převážně pro osvětlování z velkých vzdálenost. Ke světelným
přístrojům patří také návěstidla, používaná ke světelnému značení a signalizaci, zejména
v dopravě.
Svým použitím i konstrukcí se ke svítidlům řadí také ozařovače pro oblast optického
záření. Jde zařízení, která mění rozložení optického záření zdrojů, rozptylují je, popř. mění jeho
spektrální složení. Konstrukce ozařovačů je obdobná konstrukci svítidel a často jsou v nich
použity světelné zdroje pro všeobecné osvětlování. Optické záření světelných zdrojů zde slouží
k účelům technologickým. Podle použití se ozařovače rozdělují na fotosyntetické, fotochemické,
apod.
7.1 Světelně činné a konstrukční části svítidel
Svítidla se skládají z částí světelně činných a z částí konstrukčních. Světelně činné části slouží
ke změně rozložení světelného toku, popřípadě i ke změně spektrálního složení světla.
Konstrukční části slouží k upevnění samotných světelných zdrojů a světelně činných částí, dále
k jejich ochraně a k napájení zdrojů světla.
Podle charakteru potřebné úpravy prostorového rozdělení světelného toku se svítidla
vybavují různými světelně činnými částmi, a to stínidly, reflektory, refraktory, čočkami, difuzory
či filtry. Stínidla jsou clony z neprůsvitné nebo rozptylné látky, jejichž účelem je bránit
přímému pohledu na světelný zdroj. Stínidla mohou mít i tvar mřížky složené z pásků. Míra
zaclonění světelného zdroje stínidly se určuje tzv. úhlem clonění. Úhel clonění δ je nejmenší
ostrý úhel mezi vodorovnou rovinou a přímkou spojující okraj stínidla s primárním světelným
zdrojem, tj. s vláknem čirých žárovek (viz obr. 7-1), povrchem baňky žárovek s opálovou a
matovanou baňkou a výbojek s baňkou opatřenou vrstvou luminoforu (viz obr. 7-2), s povrchem
trubic zářivek, popřípadě obecně s okrajem plochy zdroje s vysokým jasem. U zářivkových
svítidel se udává úhel clonění v podélném δ 1 a v příčném δ 2 směru (viz obr. 7-3a a 7-3b).
124

Obr. 7 – 1 Obr. 7 – 2
Obr. 7 – 3a
Obr. 7 – 3b
Reflektory jsou části svítidel, které mění prostorové rozložení světelného toku odrazem
světla, zatím co refraktory a čočky mění rozdělení toku prostupem a lomem světelných
paprsků a difuzory (rozptylovače) pak prostupem a rozptylem světla. Filtry jsou světelně činné
části svítidel, které mění spektrální složení jimi procházejícího světelného záření nebo zmenšují
světelný tok tohoto záření.
Pokud jde o reflektory, mohou být zrcadlové (tj. reflektory se zrcadlovým odrazem, difúzní či
rozptylové (tj. reflektory s difúzním odrazem) a matované (tj. reflektory se smíšeným, tzn.
částečně zrcadlovým a částečně difúzním odrazem).
Rozptylovače mohou pak být difúzní (s difúzním prostupem), matné (se smíšeným
prostupem; světlo se rozptyluje v materiálu difuzoru) a matované (se smíšeným prostupem;
světlo se rozptyluje na jejich povrchu).
Svítidla se zrcadlovými reflektory se ve světelně technické praxi stále více prosazují, neboť
se vyznačují vysokou účinností a velkými možnostmi úpravy rozložení světelného toku. Na
rozdíl od difúzních reflektorů jsou zrcadlové reflektory navrhovány tak, aby na odrazové ploše
docházelo pouze k jednomu odrazu paprsků směrem do výstupního otvoru svítidla, a to podle
požadavku na tvar křivky svítivosti. Reflektory se nejčastěji vakuově pokovují hliníkem nebo se
vyrábějí z hliníkového plechu plátovaného čistým hliníkem, který se chemicky leští.
Předpokladem úspěšného provozu svítidla se zrcadlovým reflektorem je možnost nastavení
světelného středu zdroje do světelného středu optického systému svítidla, souosost zdroje
s optickou osou systému a dlouhodobé zachování odrazných vlastností reflektoru. Svítidla se
zrcadlovými reflektory umožňují vytvořit speciální rozložení svítivosti a současně snížit jas
svítidel ve směrech, které jsou kritické z hlediska oslnění. Zahraniční výrobci aplikují u celé
řady, zejména zářivkových svítidel, zrcadlové parabolické clony a zajišťují tak odraz paprsků do
vhodně vybraného směru. Využití takových svítidel umožňuje dobře zabránit oslnění na mnoha
pracovištích, včetně pracovišť s obrazovkami.
Ke konstrukčním částem svítidla patří především těleso (nosná část) svítidla, objímka pro
instalaci, mechanické uchycení a elektrické připojení světelného zdroje, dále držák objímky
(připevňující objímku k tělesu svítidla), elektrické příslušenství (předřadníky, zapalovací
zařízení, kompenzační kondenzátory), elektroinstalační součásti (např. svorkovnice, vývodky,
vodiče apod.), ochranné kryty zdrojů a světelně činných částí (včetně upevňování příruby a
těsnění) a konečně také upevňovací prvky pro připevnění svítidla k nosné konstrukci (např.
závěsná oka, výložníky, šňůry, trubky, řetízky, dotykové spojky, čepy, montážní lišty apod.).
125

7.2 Třídění svítidel
Svítidla se rozdělují podle druhu použitého světelného zdroje, podle rozložení světelného
toku, podle stupně clonění, podle ochrany před nebezpečným dotykovým napětím, podle druhu
krytí svítidel, podle upevnění a podle účelu použití svítidel.
Podle světelného zdroje, pro který jsou svítidla určena, se rozeznávají zejména svítidla
žárovková, zářivková a výbojková.
Třídění svítidel podle rozdělení světelného toku do dolního a horního poloprostoru je patrno
z tab.7-1.
Tab. 7-1 Třídy svítidel podle rozložení toku
Rozdělení světelného toku
Třída
rozložení Svítidlo v % toku svítidla
světelného
do poloprostoru
toku dolního horního
I přímé nad 80 do 20
II převážně přímé 60 až 80 40 až 20
III smíšené 40 až 60 60 až 40
IV převážně nepřímé 20 až 40 80 až 60
V nepřímé do 20 nad 80
Důležitou světelně technickou charakteristikou svítidel je rozložení svítivosti. Nejčastěji se
čáry (křivky) svítivosti udávají v polárních souřadnicích, i když přesnost čtení údajů je
v pravoúhlých souřadnicích vyšší. S rozložením svítivosti zakresleným v pravoúhlém
souřadnicovém systému se můžeme často setkat u světlometů. K vystižení tvaru čáry (křivky)
svítivosti se využívá činitele K F tvaru křivky svítivosti a úhlového pásma maximální svítivosti.
Činitel K F je určen poměrem maximální hodnoty I max svítivosti ke střední hodnotě svítivosti I stř
I max
K F = (- ; cd, cd) (7 - 1)
I stř
Střední hodnota svítivosti se pro danou křivku svítivosti nejčastěji stanovuje ze vztahu
85
95
1
1
I stř = ∑ I γ nebo z výrazu I stř = ∑ I γ
(7 – 2)
9
9
γ = 5
γ = 175
kde γ = 5, 15, 25, ... 75, 85 o nebo γ = 95, 105, 115 , ... 165, 175 o
Třídění svítidel podle tvaru čáry svítivosti, úhlového pásma maximální svítivosti a činitele K F
tvaru čáry svítivosti je zřejmé v tab.7-2. Typové čary svítivosti jsou nakresleny na obr. 7-4.
Tab.7 - 2 Rozdělení svítidel podle tvaru křivky svítivosti
Tvar křivky svítivosti (obr. 7-4) Oblast úhlů max. svítivosti Činitel K F tvaru
označení název ( o )
a koncentrovaná 0 až 15 K F ≥ 3
b hluboká 0 až 30, 150 až 180 2,0 ≤ K F < 3
c kosinusová 0až 35, 145 až 180 1,3 ≤ K F < 2
d pološiroká 35 až 55, 125 až 14 1,3 ≤ K F
e široká 55 až 85, 95 až 125 1,3 ≤ K F
f rovnoměrná 0 až 180
1,3 ≤ K F , přičemž
I min < 0,7 . I max
g sinusová 70 až 90, 90 až 100
1,3 < K F , přičemž
I o < 0,7. I max
I o je svítivost v optické ose svítidla; I min min. svítivost; I max max. svítivost
126

Obr. 7 - 4
Typové křivky svítivosti svítidel
Svítidla pro venkovní prostory musí
mít ve vertikální rovině křivku svítivosti
širokou, pološirokou, kosinusovou nebo
sinusovou.
Kromě zajištění vhodného rozložení světelného toku svítidel zaměřeného k dosažení
požadované hladiny osvětlenosti, je třeba svítidla také charakterizovat z hlediska zábrany
oslnění. U svítidel určených pro osvětlování vnitřních prostorů se pro kontrolu oslnění nejčastěji
udávají jasy těchto svítidel v různých směrech.
U venkovních svítidel se k zábraně oslnění přispívá tím, že se předepisují maximální hodnoty
svítivosti, a to pro určité stupně oslnění a pro určité směry ve vybraných rovinách soustavy C - γ
(viz tab.7-3).
Tab.7 - 3
Maximální hodnoty svítivosti pro různé stupně oslnění
Stupeň oslnění 1 2
I max (cd.klm -I )
v rovinách C0 až C15; C165 až C185
pro 90 o 10 50
pro 80 o 30 100
Pro uliční svítidla kromě toho norma ČSN 360603 Venkovní elektrická svítidla stanovuje hodnoty
maximálních svítivostí uvedené v tab.8-4.
Tab.7 – 4 Maximální hodnoty svítivosti uličních svítidel
Úhel od svislice ( o ) 75 80 85 90
Maximální dovolená svítivost (cd.klm -l ) 200 80 25 20
Podle ochrany před nebezpečným dotykovým napětím neživých částí se v souladu s
normou ČSN 34 1010 svítidla dělí do tříd 0, I, II a III. Svítidla třídy 0 jsou vybavena pouze
pracovní izolací bez možnosti připojení ochranného vodiče a vyrábějí se jen pro vestavění do
určitých zařízení, takže po zabudování mají ochranu třídy I nebo II. Svítidla třídy I mají všude
alespoň pracovní izolaci a jsou vybavena ochrannou svorkou či kontaktem pro připojení
ochranného vodiče. Mají-li tato svítidla pohyblivý přívod, má tento přívod ochranný vodič a
připojují se vidlicí s ochranným kontaktem. Svítidla třídy II mají všude dvojitou nebo zesílenou
izolaci a nejsou zařízena k připojení ochranného vodiče. Tato svítidla mohou být provedena jako
izolačně krytá, kovově krytá nebo kombinací těchto dvou způsobů krytí. Svítidla třídy III jsou
určena pro připojení na zdroj malého napětí, např. 12 V, či 24 V a nemají žádné vnitřní ani
vnější obvody s napětím vyšším.
Členění svítidel podle druhu krytí před vniknutím cizích předmětů, před nebezpečným
dotykem a před vniknutím vody se řídí normou ČSN 33 0330 „Krytí elektrických zařízení“ a je
charakterizováno značkou složenou z písmen IP a dvojčíslí v rozmezí 00 až 68, První číslice (od
0 do 6) charakterizuje ochranu před nebezpečným dotykem živých nebo pohybujících se částí a
před vniknutím cizích předmětů. Druhá číslice (od 0 do 8) označuje stupeň ochrany před
vniknutím vody. Druh krytí svítidla musí odpovídat charakteru prostředí, v němž má být svítidlo
provozováno (viz zejména normu ČSN 33 2310 „Předpisy pro elektrická zařízení v různých
prostředích“).
127

Uveďme alespoň několik v praxi se často vyskytujících krytí svítidel: IP 00 (svítidla nekrytá;
jsou povolena pouze pro malé napětí), IP 20 (svítidla chráněná; nejnižší dovolené krytí svítidel
pro nízké napětí), IP 21, popříp. IP 41 (svítidla chráněná před kapající vodou), IP 23 a IP 43
(svítidla chráněná před deštěm), IP 54 a IP 55 (částečně prachotěsná), IP 55 a IP 65 (chráněná
před tryskající vodou), IP 65 a IP 66 (prachotěsná), IP 67 a IP 68 (ponorná) a další. Zv1áštní
skupinu tvoří svítidla nevýbušná, konstruovaná tak, aby za určitých provozních podmínek
nemohla vznítit výbušnou směs (viz ČSN 360607 Nevýbušná elektrická svítidla).
Podle upevnění se svítidla dělí na pevná a pohyblivá. Pevná svítidla jsou stropní, nástěnná,
vestavná, závěsná a stojanová. Pohyblivá svítidla mohou být stojanová (nasaditelná), přenosná
(ruční) a převozná (na kolečkách, na vozíku).
Podle účelu použití svítidel je možno svítidla dále členit např. na svítidla pro byty a
společenské prostory, na svítidla pro průmyslové prostory, pro venkovní prostory apod.
7.3 Světelná účinnost svítidel
Světelný tok Φ sv vycházející ze svítidla je vždy vlivem ztrát v optickém systému svítidla
menší než světelný tok. zdrojů instalovaných ve svítidle. Hospodárnost svítidla ze světelně
technického hlediska charakterizuje světelná účinnost η sv svítidla definovaná poměrem
světelného toku Φ sv svítidla ke světelnému toku Φ z zdrojů η sv = Φ sv / Φ z . Hodnoty
účinnosti svítidel se pohybují v širokých mezích přibližně od 0,3 do 0,9.
Účinnost svítidla je závislá jak na druhu zdroje a jeho fotometrické ploše svítivosti, tak i na
jeho poloze ve svítidle. Na účinnost svítidla má vliv tvar a konstrukce svítidla, světelně technické
vlastnosti materiálů částí svítidla, které odrážejí či propouštějí světlo. U otevřených svítidel
vychází sice část světelného toku zdrojů ze svítidel přímo a tedy beze ztrát, ovšem zbylá část
světelného toku, dopadající na světelně činné části svítidel, vychází ze svítidel otevřených
zmenšena o tok pohlcený v optickém systému svítidel. Účinnost svítidla je tedy tím vyšší, čím
větší část světelného toku zdrojů vychází ze svítidel přímo, aniž by byla podrobena odrazům,
lomům či prostupu jakoukoliv vrstvou. Podíl toku přímo vycházejícího ze svítidel je též závislý
na úhlu clonění.
Je-li světelný tok použitého světelného zdroje závislý na teplotě okolí (jako je tomu např. u
zářivkových svítidel), udává se jednak optická účinnost svítidla a jednak účinnost provozní.
Optická účinnost se stanovuje z hodnot světelných toků svítidla a zdrojů určených za stejných
podmínek a pracovní teploty jako při provozu svítidla. Provozní účinnost svítidla je pak určena
poměrem toku vyzařovaného svítidlem při provozní teplotě k toku zdrojů, který se stanoví ze
předepsaných podmínek (s normalizovaným předřadníkem za normalizované zkušební teploty).
Snahou konstruktéra svítidel musí být dosažení co nejvyšší provozní účinnosti svítidel, aby
byl co nejvíce využit elektrický příkon. Např. u většiny svítidel určených pro osvětlování ulic a
průmyslových provozů se předepisuje minimální účinnost svítidel 60%, u některých dokonce
65%.
Účinnost svítidla se většinou určuje na základě měření světelného toku zdrojů instalovaných
ve svítidle a toku svítidla. V některých jednodušších případech je možno účinnost svítidla
stanovit i výpočtem.
Příklady výpočtu účinnosti svítidla
a) Výpočet účinnosti souměrného svítidla se zrcadlovým reflektorem. U otevřeného svítidla
vychází světelný tok Φ z zdroje z části ze svítidla přímo do prostoru (Φ p ) a z části dopadá na
povrch reflektoru (Φ r ). Od reflektoru s činitelem odrazu ρ se odrazí světelný tok ρ . Φ r .
Za předpokladu, že dochází jen k jednonásobnému odrazu každého paprsku, bude celkový
světelný tok Φ sv vycházející ze svítidla roven
Φ sv = Φ p + ρ . Φ r (7 - 3)
a pro účinnost svítidla vychází vztah
128

Φ Φ
sv p + ρ . Φr
η sv = =
(7 - 4)
Φ Φ
z
z
Vyjádří-li se v rovnici (7-4) část toku Φ r dopadlá na reflektor vztahem Φ r = ξ . Φ z , je pak
tok Φ p přímo vycházející ze svítidla roven Φ p = (1 - ξ) Φ z a pro účinnost svítidla je
možno z rovnice (7-4) odvodit vztah
( 1−ξ
)
Φ z + ρ ξ Φ z
ηsv = = 1 − ξ + ρ.
ξ = 1−ξ
( 1−
ρ ) (7 - 5)
Φ
např. pro ρ = 0, 7 a ξ = 0, 6 je η sv = 0, 82 .
z
V případě, že je sledované svítidlo uzavřeno propustným krytem s činitelem prostupu τ , je
při zanedbání části světelného toku, která se odráží od krytu zpět na reflektor, tok vycházející
ze svítidla určen vztahem
Φ sv = τ (Φ p + ρ . Φ r ) (7 - 6)
a účinnost lze stanovit z rovnice
η sv = τ [1 - ξ (1 - ρ)] (7 - 7)
např. tedy pro τ = 0,8; ρ = 0,7; ξ = 0,6 je η sv = 0,66 .
b) Výpočet účinnosti souměrného otevřeného svítidla s difúzně odrážejícím vnitřním povrchem.
Svítidlo tedy představuje dutou plochu (plocha difuzoru A s konstantním činitelem odrazu ρ )
s kruhovým otvorem A podle náčrtu na obr.7-5.
Z toku Φ z světelného zdroje vychází otvorem A 0
přímo ze svítidla část Φ p = Φ z (1 - ξ) a na
difuzor dopadá pak tok Φ d = ξ . Φ z .
Při prvém odrazu od difuzoru se z toku Φ d
odrazí tok Φ ρ = ρ . ξ . Φ z , z něhož část
Obr.7 - 5
Φ´d = ψ . Φ ρ = ψ . ρ . ξ . Φ z
znovu dopadá na difuzor a část
Φ´´d = (1 - ψ) Φ ρ = (1 - ψ) ρ . ξ . Φ z
vychází ze svítidla do prostoru.
Postup při dalších odrazech je analogický a objasňuje jej schematicky obr.7-6.
Z obr.7-6 je zřejmé, že světelný tok Φ sv
vycházející ze svítidla se skládá z přímé složky
Φ p = (1 - ξ) . Φ z
a ze složek odražených, jejichž velikosti tvoří
geometrickou řadu s kvocientem ψ.ρ a jejíž
součet se stanoví z rovnice
(1 - ψ) ρ . ξ . Φ z [1 + ψ ρ + ψ 2 ρ 2 + ψ 3 ρ 3 +
( 1−ψ
).
ρ.
ξ . Φ z
+ . . . ] =
(7-8)
1−ψρ
Obr. 7 – 6
Celkový tok Φ sv vycházející otvorem A o
z uvažovaného svítidla je tedy roven
( )
( 1−ψ
).
ρ . ξ
Φ
sv
= 1 −ξ
Φ
z
+
Φ
z
(7-9)
1−ψρ
Hledaná účinnost η sv se pak stanoví z výrazu
Φ
sv
( 1−ψ
).
ρ . ξ
ηsv = = 1 − ξ +
(7-10)
Φ
1−ψρ
z
129

Označí-li se písmenem L jas difúzně odrážejícího povrchu duté plochy A (difuzoru svítidla)
po proběhnutí dostatečně velkého počtu odrazů, je světlení M této plochy M = π . L a tok
vycházející po zmíněných odrazech z plochy A je pak roven M . A = π . L . A .
Z tohoto toku dopadá na plochu A o otvoru pouze část o velikosti (1 - ψ) π . L . A , která je
ovšem v daném případě rovna toku vycházejícímu otvorem A o při stejném jasu L , tj. toku o
velikosti π . L . A o . Platí tedy rovnice
(1 - ψ) . π . L . A = π . L . A o (7 - 11)
z níž vyplývá, že
A
1 - ψ = o
A
(7 - 12)
Vztah (7-10) pro účinnost η sv otevřeného svítidla s difuzorem lze konečně dosazením rovnice
(7-12) upravit do tvaru
Ao
ρ . ξ .
A
ηsv = 1 − ξ +
(7 - 13)
⎛ A ⎞
1 − ⎜1
−
o
⎟ . ρ
⎝ A ⎠
A
např. pro ξ=0,6 ; o
= 1 −ψ
= 0, 3 ; a pro ρ = 0,75 vychází účinnost svítidla ηsv = 0,805.
A
c) Výpočet účinnosti souměrného uzavřeného svítidla, jehož světelný zdroj je zakryt stínidlem
(např. ve tvaru koule podle obr.7-7) z materiálu zajišťujícího
rovnoměrně rozptylný prostup.
Obr. 7 - 7
Předpokládá se, že rovnoměrně rozptylný vnitřní povrch stínítka má
činitel odrazu ρ , činitel prostupu τ a činitel pohlcení α . Tok Φ z
zdroje dopadající na vnitřní povrch stínítka se zčásti odrazí (ρ . Φ z ),
zčásti je pohlcen (α . Φ z ) a zčásti prochází do okolního prostoru
(τ . Φ z ) . Odražená část toku ρ . Φ z dopadá znovu na stínítko
na jiném místě a opět se dělí na tři části
ρ . Φ z = ρ 2 . Φ z + α . ρ . Φ z + τ . ρ . Φ z (7 - 14)
Podobně by bylo možno děj vyšetřovat dále.
Po proběhnutí dostatečně velkého počtu odrazů lze pro světelný tok Φ sv prošlý rozptylným
stínítkem napsat vztah
Φ sv = τ . Φ z . (1 + ρ + ρ 2 + ρ 3 τ
+ . . . ) = Φ z
(7 - 15)
1− ρ
Účinnost takového svítidla se pak stanoví z výrazu
Φ sv τ
ηsv = =
(7 - 16)
Φ 1−
ρ
z
např. pro τ = 0,6 a ρ = 0,3 je η sv = 85 %.
Ve skutečnosti jsou účinnosti svítidel ještě nižší než teoretické hodnoty získané pro svítidla
s bodovým zdrojem světla výpočtem, neboť část světelného toku zdrojů pohltí jak světelně
činné plochy, tak ještě i další vnitřní konstrukční části svítidel.
130

7.4 Výpočet světelného toku svítidla nebo zdroje
Při obecném řešení se vychází z předpokladu, že je známo rozložení svítivosti daného
svítidla či zdroje do všech směrů v prostoru. Je-li I γζ svítivost uvažovaného zdroje či svítidla ve
směru určeném úhly γ , ζ , pak světelný tok dΦ vyzařovaný sledovaným zdrojem do
prostorového úhlu dΩ γζ je roven
dΦ = I γζ . dΩ γζ (7 –17)
Světelný tok Φ nesouměrně vyzařujícího zdroje resp. svítidla do celého prostoru lze pak zapsat
vztahem
Φ
=
4 π
∫
0
I . d Ω
(7 –18)
γζ
γζ
Jedna z možností vymezení elementárního prostorového úhlu dΩ γζ na povrchu jednotkové koule
je znázorněna na obr. 7-8. Při zakótování úhlů γ , ζ a dγ , dζ podle obr. 7-8, platí pro
elementární prostorový úhel dΩ γζ rovnice
dΩ γξ = sinγ . d γ . d ζ (7-19)
Obr. 7 – 8
Vymezení elementárního
prostorového úhlu dΩ γζ na
povrchu jednotkové koule
Dosadí-li se vztah (7-19) do výrazu (7-18), vychází pro světelný tok Φ nesouměrně vyzařujícího
svítidla rovnice
Φ
=
2π
∫
π
∫
ζ = 0 γ = 0
I
γζ
. sin γ . dγ
. dζ
V případě, že svítidlo vyzařuje pouze do poloprostoru, stačí v rovnici (8-18) podle úhlu γ
integrovat pouze v mezích od 0 do π/2 .
(7-20)
Svítivost souměrně vyzařujícího svítidla či zdroje nezávisí na úhlu ζ a rovnici (7-20) je
tedy možno upravit provedením integrace podle ζ . Světelný tok rotačně souměrně vyzařujících
zdrojů nebo svítidel se pak počítá z rovnice
Φ
=
2 π
kπ
∫
0
I
γ
. sinγ
.
dγ
(7-21)
kde k = 1 vyzařuje-li svítidlo do celého prostoru
k = 1/2 vyzařuje-li zdroj jen do poloprostoru.
131

Je-li možno křivku svítivosti rotačně souměrně vyzařujícího svítidla popsat vztahem
I γ = I o . cos m γ (7-22)
pak se světelný tok Φ , vyzařovaný svítidlem do části prostoru vymezené podle úhlu γ oblastí
od γ 1 = 0 do γ 2 , stanoví z rovnice
Φ
=
γ
0
m+
1
[ 1−
cos γ ]
2
m
1
2π
I o ∫ cos γ . sinγ
. dγ
= 2π
. Io
2 (l m; cd, -) (7-23)
m + 1
Praktické metody výpočtu toků vyzařovaných svítidly
Metoda pásmových toků
Pro praktické výpočty světelných toků rotačně souměrně vyzařujících svítidel je výhodné
rovnici (7-21) uvažovat jako součet dílčích pásmových toků ∆Φ γ vyzařovaných do
prostorových úhlů ∆Ω γ vymezených postupně úzkými kulovými pásy podle úhlu γ . Prostorový
úhel ∆Ω γ takového dílčího kulového pásu vymezeného úhly (γ – ∆γ) a (γ + ∆γ) podle obr. 7-9
se v souladu s rovnicí (3-11) určí ze vztahu
∆Ω γ = 2 π [cos(γ – ∆γ) – cos(γ + ∆γ) ] = 2 π . 2 sinγ . sin∆γ = 4 π . sin∆γ . sinγ (7-24)
Hledaný pásmový tok ∆Φ γ , tj. světelný tok do pásma vymezeného úhly (γ– ∆γ) a (γ + ∆γ)
potom bude
∆Φ γ = I γ . ∆Ω γ = 4 π . sin∆γ . I γ . sinγ (7-25)
Obvykle se uvažuje 2 . ∆γ = 10 o , tj. ∆γ = 5 o , takže 4 π . sin∆γ = 1,0952
a celkový světelný tok se pak počítá z výrazu
Φ = 1,0952 ( I 5° . sin 5° + I 15° . sin 15° + I 25° . sin 25° + ... + I 175° . sin 175° ) (7-26)
Součiny I γ . sinγ lze určit buď graficky podle obr.7-9 nebo se z křivky svítivosti odečítají
pouze hodnoty svítivosti I γ a zmíněné součiny se počítají.
Obr. 7 - 9
Vymezení kulového pásu o šířce
2 ∆γ na jednotkové kouli úhly
(γ – ∆γ) a (γ + ∆γ) ,
určení svítivosti I γ ze zadané
křivky svítivosti pro střed
kulového pásu, tj. pro úhel γ
a grafické stanovení součinu I γ .
sinγ.
132

Postupným sčítáním dílčích pásmových toků se často vytváří diagram zonálních či pásmových
světelných toků, jehož příklad je na obr.7-10. Na svislou osu diagramu lze vynášet bud absolutní
hodnoty toku svítidla v lumenech nebo hodnoty procentní vztažené k toku zdrojů instalovaných
ve svítidle apod.
Obr.7 - 10
Příklad diagramu
pásmových toků
sestrojeného pro
zářivkového svítidlo
2 x 40 W
K řešení rovnice (7-26) je možno s výhodou použít tab.7-5, která je uspořádána tak, aby se
postupným výpočtem dílčích zonálních toků určily též toky do dolního a horního poloprostoru.
Tab.7 – 5
Tabulka pro výpočet toku svítidla metodou pásmových toků
∆γ [ o ] ∆Ω I γ [cd] ∆Φ = I γ . ∆Ω I γ [cd] ∆Φ = I γ . ∆Ω
0 - 10 170 - 180 0,09545 I 5 = ∆Φ 0 - 10 I 175 = ∆Φ 170 - 180
10 - 20 160 - 170 0,28346 I 15 = ∆Φ 10 - 20 I 165 = ∆Φ 160 - 170
20 - 30 150 - 160 0,46286 I 25 = ∆Φ 20 - 30 I 155 = ∆Φ 150 - 160
30 - 40 140 - 150 0,62819 I 35 = ∆Φ 30 - 40 I 145 = ∆Φ 140 - 150
40 - 50 130 - 140 0,77444 I 45 = ∆Φ 40 - 50 I 135 = ∆Φ 130 - 140
50 - 60 120 - 130 0,89715 I 55 = ∆Φ 50 - 60 I 125 = ∆Φ 120 - 130
60 - 70 110 - 120 0,99261 I 65 = ∆Φ 60 - 70 I 115 = ∆Φ 110 - 120
70 - 80 100 - 110 1,05790 I 75 = ∆Φ 70 - 80 I 105 = ∆Φ 100 - 110
80 - 90 90 - 100 1,09105 I 85 = ∆Φ 80 - 90 I 95 = ∆Φ 90 - 100
světelný tok do
celkový sv.tok
Φ d = ∑∆Φ 0 - 90 Φ h = ∑∆Φ 90 - 180
dolního
poloprostoru
Φ = Φ d + Φ h
horního
poloprostoru
133

Graficko-početní metoda Rousseauova
Ke stanovení světelných toků rotačně souměrně vyzařujících zdrojů a svítidel se v praxi často
užívá graficko-početní metoda Rousseauova. Metoda vychází z rovnice (7-21). Kolem dané
křivky svítivosti se opíše jednotková kružnice, jejíž průměr se rozdělí např. na 10 dílů (viz např.
obr. 7-11). Tak vzniknou proužky, jimž v prostoru odpovídají dílčí prostorové úhly ve tvaru
kulových pásů. Výška proužků je rovna ∆γ i . sinγ i . Středům pásků odpovídají z křivky
svítivosti odečtené hodnoty I γ svítivostí. Dílčí světelný tok ∆Φ i vyzařovaný do pásma
i
charakterizovaného úhlem γ i je pak úměrný součinu výšky pásma ∆γ i . sinγ i a svítivostí I γ ,
i
tj. plošce ∆A i v diagramu nakresleném v pravé části obr.7-11 s čarou světelných toků resp.
Rousseauovou čarou.
Celkový hledaný tok je pak dán součtem dílčích toků
n
∑ ∆Ai
= 2 π∑
Φ = 2 π Iγ . ∆γ
. sinγ
( lm) (7-27)
i= 1 i=
1
n
i
i
Využívá-li se při kreslení měřítka svítivosti 1 (cm) = u (cd) a je-li poloměr jednotkové
kružnice roven r (cm) , pak
n
2 π ⎛ ⎞
Φ =
Ai . u
r
⎜∑
∆
⎟
(l m) (7-28)
⎝ i=
1 ⎠
i
Obr.7 - 11
Výpočet toku svítidla Rousseauovou metodou
Je-li vyzařování nesouměrných zdrojů či svítidel popsáno několika křivkami svítivosti,
z nichž každá odpovídá určitému rozmezí ∆ζ i , úhlu ζ , pak je možno světelný tok takového
zdroje či svítidla stanovit z výrazu
kde m je počet oblastí úhlu ∆ζ i , respektive počet křivek svítivosti popisujících vyzařování
v jednotlivých oblastech ∆ζ i úhlu ζ .
Φ i
Φ
=
1
2 π
m
∑
i = 1
∆ ζ
i
.
Φ
i
(7-29)
je světelný tok rotačně souměrně vyzařujícího zdroje či svítidla stanovený některou
z dříve uvedených metod pro i-tou křivku svítivosti.
134

8. NEJDŮLEŽITĚJŠÍ ZÁSADY OSVĚTLOVÁNÍ
Cílem osvětlení určitého prostoru je vytvořit v něm v souladu s jeho určením co nejpříznivější
podmínky pro požadovanou činnost lidí a pro vznik jejich zrakové pohody. Dobré osvětlení
v průmyslových podnicích je jedním z důležitých činitelů racionalizace výroby, umožňujících
zvyšování produktivity práce i kvality výroby. Kvalitní osvětlení komunikací přináší výrazné
zvýšení bezpečnosti provozu a obvykle vede ke snížení počtu dopravních nehod po setmění asi o
30%. Správně vyřešené osvětlení nejen že vytváří co nejlepší podmínky pro jakoukoliv činnost
lidí, ale značně ovlivňuje i estetický dojem o prostředí, a to jak na nejrůznějších pracovištích, tak
v prostorech odpočinkových a kulturně společenských.
Kvalita osvětlení se hodnotí podle toho, jak daná osvětlovací soustava splňuje kvantitativní a
kvalitativní požadavky kladené na osvětlení uvažovaného prostoru. Požadavky na osvětlení
vnitřních pracovních prostorů jsou shrnuty v nové české technické normě ČSN EN 12464-1
Světlo a osvětlení – Osvětlení pracovních prostorů – Část l : Vnitřní pracovní prostory, která je
českou verzí evropské normy EN 12464-1 z r.2002. Touto normou byly nahrazeny naše dřívější
normy : ČSN 360450 Umělé osvětlení vnitřních prostorů z října 1986, ČSN 360451 Umělé
osvětlení průmyslových prostorů z října 1986, ČSN 360008 Oslnění, jeho hodnocení a zábrana
z prosince 1961.
Při návrhu osvětlení se tvoří světelné prostředí, jehož cílem je uspokojit tři základní lidské
potřeby :
− zrakovou pohodu, to je stav, kdy pracovníci nejen dobře vidí a rozlišují potřebné detaily, ale
také se v daném prostředí cítí příjemně; což nepřímo přispívá k vysoké úrovni produktivity;
jde tedy o tvorbu zrakově příjemného prostředí podporujícího psychologickou pohodu lidí.
− zrakový výkon, kdy i v relativně špatných podmínkách jsou pracovníci po dlouhou dobu
schopni přijímat a zpracovávat stejné množství informací za jednotku času, tzn. vykonávat
požadované zrakové úkoly; jde tedy o vytvoření předpokladů zejména pro potřebnou
ostrost vidění, správné rozlišování tvaru a barev předmětů a jejich detailů i pro dostatečnou
rychlost vnímání, aby fyziologická námaha a únava spojená s prací zraku byla co nejnižší a
aby se v pracovních místnostech dosáhlo vysoké produktivity práce při minimální únavě.
− bezpečnost, především zábranou vzniku oslnění, vyloučením stroboskopického jevu, eliminací
nevhodných stínů či kontrastů ze zorného pole pozorovatelů atd.
Pozn. Požadavky na osvětlení venkovních pracovních prostorů jsou analogické a jsou shrnuty v normě
ČSN EN 12464-2 Světlo a osvětlení – Osvětlení pracovních prostorů – Část 2 : Venkovní pracovní prostory
Splnění zmíněných požadavků je pochopitelně třeba docílit při vynaložení minimálních
pořizovacích a provozních nákladů na světelné zdroje, svítidla, předřadníky a další elektrická
zařízení, včetně elektrické instalace.
Vlastnímu návrhu osvětlovací soustavy musí předcházet podrobný rozbor zorného pole
pozorovatelů a podmínek vidění, druhu kritického detailu a potřebného jeho kontrastu vůči
bezprostřednímu okolí i kontrastu pozorovaného předmětu s pozadím.
K nejdůležitějším zásadám, kterých je třeba dbát při návrhu osvětlení proto patří zejména:
Zásada
Ověřovaný parametr světelného prostředí
1 zajistit potřebné jasy L a osvětlenosti E průměrný udržovaný jas L
m
a osvětlenost E
m
2 prostorové rozložení jasů a osvětleností rovnoměrnost jasů a osvětleností
3 zábrana vzniku oslnění obv. činitel (index) oslnění UGR
4 podání barev; soulad T c zdrojů s E
m index podání barev R a ; T c zdrojů, E
m
5 podání tvaru;směrovost a stínivost osvětlení sv. vektor, E 4π , činitel podání tvaru P
6 stálost osvětlení index míhání f ; zábrana stroboskop.jevu
7 denní osvětlení činitel denní osvětlenosti
8 nalézt tech. i ekon. optimální variantu rozbor nákladů, citlivostní analýza
135

8.1 Hladiny jasů a osvětleností
Hladiny jasů a osvětleností mají být v souladu s řešením světelného prostředí v celém
uvažovaném prostoru přiměřené předpokládané zrakové činnosti, neboť při nedostatečných
úrovních jasů a osvětleností se zrak neúměrně namáhá a unavuje, nerozeznávají se dobře
podrobnosti a jemné kontrasty jasů a barev, vznikají chyby a omyly, které mohou vést k i
k úrazům.
Z hlubšího rozboru jasových poměrů v zorném poli pracovníka [Fischer D.: Optimale
Beleuchtungsniveaus in Arbeitsräumen I-II, Lichttechnik 1970, č.2 a 3, Fischer D.: Beleuchtungsstärken,
Leuchtdichten und Farben in Arbeitsräumen, Lichttechnik 1972, č.8] vyplývá, že vyhovující jas pracovní
plochy stoupá s činitelem odrazu této plochy (viz obr. 8-1). Uvedené závislosti odpovídají
hladiny osvětlenosti podle obr.8-2.
Obr.8 - 1 Obr.8 - 2
Při zjišťování podmínek osvětlení vertikálních ploch v zorném poli pracovníka vycházel
Fischer z rozborů rozlišitelnosti rysů obličeje. Tyto výzkumy ukázaly, že určitou hranicí
k rozlišení obličeje je jas asi 1 cd.m -2 , kterému odpovídá osvětlenost vodorovné roviny cca 20 lx.
Tuto hodnotu osvětlenosti považuje Fischer za minimální hladinu osvětlenosti v každém vnitřním
prostoru (třeba jen průchozím). Uspokojivého rozlišení rysů obličeji lze však docílit při jasech 10
až 20 cd.m -2 , což vyžaduje osvětlenost vodorovné roviny nejméně 200 lx. Tato hladina
osvětlenosti se považuje za minimální hodnotu osvětlenosti v pracovních prostorech. Proto se
také hladiny osvětlenosti pod 200 lx uvažují jen v případech s krátkodobým pobytem pracovníků
vykonávajících zrakově nenáročnou práci.
Výsledky výzkumů prováděných v různých zemích při stanovování optimálních hladin
osvětlení pracovišť se většinou shodují na hodnotách osvětleností i 1000 až 2000 lx podle druhu,
zrakové obtížnosti a náročnosti vykonávané práce a rovněž podle vybavení sledovaného
prostoru. Velmi jemné a vysoce náročné práce vyžadují hladiny osvětlenosti 2000 až 20.000 lx.
Horní hranice vychází přibližně pro činitele odrazu pracovní plochy 0,15 a její jas 1000 cd.m -2 ,
při němž lze dosáhnout maximální hodnoty činitele rozlišitelnosti jasu. Při výzkumu optimálních
hladin osvětlenosti se ukázalo, že v jednotlivých konkrétních případech existuje určitý stupeň
nasycení, kdy již další nárůst osvětlenosti nepřináší odpovídající zlepšení podmínek zrakové
práce, zvýšení výkonnosti ani bezpečnosti práce.
Při stanovování technicky a ekonomicky přijatelných a pro určitý druh vykonávané činnosti
potřebných hladin osvětlenosti umožňují dobrou orientaci výsledky výzkumných prací Westona.
Podle nich se osvětlenost zajištující devadesátiprocentní spolehlivost rozlišení kritického detailu
stanovuje v závislosti na činiteli odrazu nejsvětlejší části kritického detailu a jeho zrakové
velikosti K d z výrazu
1935,72
E = (lx; - ; - ; min) (8-1)
1,5
ρ . K d
Zraková velikost K d kritického detailu o velikosti d pozorovaného ze vzdálenosti D se
přitom určuje ze vztahu
136

d
K d = 3435
(min; m, m) (8-2)
D
Z Westonových a Blackwellových prací dále vyplývá, že v případech, kdy se požaduje
zvýšení spolehlivosti rozlišení kritického detailu z 90% na 95%, je nutno hladiny osvětlenosti
stanovené podle vzorce (8-1) zvýšit na dvojnásobek. Další zdvojnásobení osvětleností by
představovalo dosažení 98% spolehlivosti rozlišení kritického detailu.
Rovnice (8-1) byla odvozena z hlediska minimální zrakové náročnosti pracovníků
průměrného věku 38 let. Zrak starších osob vyžaduje však pro vykonávání téže práce a zachování
stejné spolehlivosti rozlišování vyšší hladiny osvětlenosti. Rozdíly se poněkud zmenšují až při
poměrně vysokých hladinách osvětlenosti, jak informativně ukazuje tab.8-1.
Tab.8-1 Vyšší věk pracovníků vyžaduje vyšší hladiny osvětlenosti
Stáří
Potřebná hladina osvětlenosti
(let) (lx) (%) (lx) (%) (lx) (%)
20 100 100 300 100 900 100
60 210 209 550 183 1100 122
Abychom v daném prostoru vytvořili co nejlepší světelné prostředí, ať již pro určitou pracovní
činnost nebo pro odpočinek, zábavu, či jinou zájmovou, popřípadě společenskou činnost, musíme
navrhnout osvětlovací soustavu, která podle účelu prostoru zajistí podmínky nejen pro dosažení
potřebného zrakového výkonu, ale i pro vytvoření nezbytné zrakové pohody.
V dříve platné normě ČSN 360450 "Umělé osvětlení vnitřních prostorů" se podle druhu zrakové
činnosti rozlišovaly čtyři kategorie osvětlení označené písmeny A,B,C a D (viz tab.8-2).
Tab.8 - 2 Základní kritéria návrhu osvětlení podle ČSN 36 0450 platné do r. 2005
Prostory
pracovní
kulturní a společenské
Kategorie
osvětlení
A
B
C
D
požadavky
s velkými požadavky
na zrakový výkon
s průměrnými požadavky
na zrakový výkon
s malými požadavky
na zrakový výkon
s přednostními požadavky na
vnímání prostoru, tvaru a barev
Pořadí důležitosti
rozhodujících kritérií
1. zrakový výkon
2. ostatní kritéria zrakové pohody * )
1. ostatní kritéria zrakové pohody * )
2. zrakový výkon
* ) Ostatní kritéria zrakové pohody jsou parametry vystihující především dostatečnost prosvětlení
prostoru, směrovost a stínivost osvětlení, plastičnost vjemu trojrozměrných předmětu a kvalitu vjemu
barev.
Základní kvantitativní charakteristikou zůstává i v nové normě ČSN EN 12464-1 osvětlenost
roviny zrakového úkolu, která musí odpovídat požadovanému zrakovému výkonu, to znamená
množství informací zpracovávaných zrakem za jednotku času.
Požadavky na zrakový výkon se obecně stanovují na základě zrakové obtížnosti úkolu, která se může
určovat jednak podle poměrné pozorovací vzdálenosti (tj. podle poměru pozorovací vzdálenosti D
k velikosti d kritického detailu), respektive, nelze-li poměr D/d přesně stanovit, podle charakteristiky
předpokládané činnosti a jednak podle kontrastu C (dříve se užívalo označení K ) jasu nebo barev.
Objektivně se kontrast určí z výrazu
La
− Lb
C = (-; cd.m -2 , cd.m -2 ) (8-3)
Lb
kde L a je jas pozorovaného kritického detailu,
L b je jas bezprostředního okolí detailu.
137

Není-li možno určit jasy kritického detailu a jeho bezprostředního okolí, lze kontrast stanovit na
základě subjektivního hodnocení, např. s využitím údajů v tab. 8-3.
Tab.8 - 3 Objektivní a subjektivní hodnocení kontrastu
Kontrast C
Hodnoty
kontrastu C
Rozlišitelnost kritického
detailu
138
Příklad
velký C ≥ 0,8 velmi dobrá černý tisk na bílém papíře
střední 0,5 ≤ C < 0,8 dobrá černý tisk na šedém papíře
malý C < 0,5 špatná šedý tisk na světlešedém papíře
Hodnoty osvětleností, s nimiž se pracuje ve světelně technických projektech a výpočtech, mají vždy dvojí charakter, a to místní
(charakterizují tuto veličinu v určitém místě či bodě srovnávací roviny) a časový (charakterizují tuto veličinu z hlediska jejích časových změn
v průběhu provozu osvětlovací soustavy). K rychlejší orientaci o hladině osvětlenosti lze použít dvou indexů u značky osvětlenosti E mt , kdy
prvý index m vystihuje hodnoty místní a druhý index t hodnoty časové.
Z místních hodnot osvětlenosti jsou významné místně maximální E max t a minimální E min t hodnoty,
potřebné k výpočtu rovnoměrnosti osvětlení a dále hodnota místně průměrná E pt (aritmetický průměr
z dostatečně reprezentativního počtu hodnot osvětleností v různých bodech srovnávací roviny).
Rovněž z hlediska časové závislosti jsou důležité hodnoty, a to: časově maximální E mo (na počátku
provozu soustavy, s novými zdroji, s čistými svítidly a všemi povrchy v prostoru), dále hodnoty časově
minimální E mk (na konci uvažovaného ekonomického intervalu údržby, kdy světelný tok zdrojů klesne
na dohodnutou hodnotu a kdy svítidla a ostatní povrchy v prostoru vykazují v předpisech ještě dovolené
znečištění). V dřívější naší normě ČSN 360450 se pracovalo s hladinami osvětlenosti místně
průměrnými a časově minimálními, tj. s hodnotami osvětlenosti označenými E pk .
V nové normě ČSN EN 12464-1 se uvádějí hladiny udržované osvětlenosti E
m
v místech
zrakového úkolu na srovnávací rovině [příklad viz tab. 8-4]. Pod tyto hladiny nesmí průměrná
osvětlenost v každém místě zrakového úkolu v průběhu provozu soustavy nikdy poklesnout.
Tab.8-4 Parametry osvětlení ve vybraných pracovních prostorech [ČSN EN 12464-1]
Typ prostoru, úkolu nebo činnosti
E (lx) UGR L
*)
Cirkulační prostory a chodby 100
1)
28 2) 40 2)
Schodiště, eskalátory, pohyblivé chodníky 150 25 2) 40 2)
Nakládací rampy a místa 150 25 40
Kanceláře - kopírování, kompletace atd. 300 19 80
psaní, čtení, zpracování dat 500
3)
19 80
Technické kreslení 750 16 80
Pracovní stanice CAD 500
3)
19 80
Konferenční a shromažďovací místnosti 500 19 80
300 22 80
Recepční stůl
Archiv 200 25 80
Učebny a konzultační místnosti 300
4)
19 80
Učebny pro večerní studium a vzdělávání dospělých 500
4)
19 80
Přednáškové sály 500
4)
19 80
Tabule 500
5)
19 80
Místnosti pro výtvarnou výchovu 500 19 80
dtto na výtvarných školách 750
6)
19 90
*) Index oslnění podle metody „Jednotného systému hodnocení oslnění UGR“
1)
Osvětlenost na podlaze (150 lx , jsou-li na cestě vozidla). Zabránit oslnění řidičů a chodců.
Osvětlení východů a vchodů bez náhlých změn hladin osvětlenosti.
2)
R a a UGR L podobné jako u přilehlých prostorů.
3)
Při používání displejů respektovat i další požadavky.
4)
Regulovatelné osvětlení.
5)
Zamezit zrcadlovým odrazům.
6)
T cn > 5 000 K .
m
R a

Pracuje-li světelný technik při výpočtech se jmenovitými hodnotami světelných toků a
svítivostí světelných zdrojů a svítidel (podle katalogů) a s hodnotami činitelů odrazu
předpokládanými pro nové a čisté povrchy, jsou výsledkem řešení hodnoty osvětleností časově
maximální.
Podíl udržované osvětlenosti
E
m
a časově maximálních hladin osvětlenosti E po je roven
hodnotě udržovacího činitele z : z = E
m
/ E po [popříp. v dřívějším pojetí z = E pk / E po ]
.
Požadovaná udržovaná osvětlenost má být zvýšena nejméně o jeden stupeň řady osvětleností
(...150, 200, 300, 500, 750, 1000, 1500, ...) tehdy, když : je při práci rozhodující zraková činnost,
opravy vzniklých chyb jsou velmi nákladní, je velmi důležitá přesnost a vysoká produktivita
práce, při snížených zrakových schopnostech pracovníků, při neobvykle malých a málo
kontrastních zrakových úkolech a jsou-li zrakové úkoly vykonávány neobvykle dlouho
(v prostorech s nedostatečným denním osvětlením po dobu delší než 4 h , popříp. několik
kratších období s celkovou dobou delší než 4 h ).
Udržované osvětlenosti lze naopak snížit při neobvykle velkých kritických detailech nebo
velkých kontrastech, popřípadě je-li zrakový úkol vykonáván po neobvykle krátkou dobu (nejde
však např. o obvyklý pobyt na chodbách).
V prostorech s trvalým pobytem osob nesmí být udržovaná osvětlenost nižší než 200 lx (tzv.
hygienické minimum). [Pozn. Pod pojmem trvalý pobyt se rozumí pobyt v místnosti během jednoho
dne či jedné pracovní směny po celkovou dobu delší než 4 hodiny].
Příznivý vliv rostoucí hladiny osvětlenosti na růst produktivity práce a na snižování počtu
pracovních úrazu je znám již dávno a proto je dobré osvětlení všeobecně považováno za
významný prostředek racionalizace výroby. Ovšem vysoká hladina osvětlenosti nemá sama o
sobě rozhodující vliv na pracovní výkon ani na bezpečnost, nejsou-li současně splněny i ostatní
podmínky dobrého osvětlení.
8.2 Rozložení jasů a rovnoměrnost osvětlenosti v zorném poli
K zajištění dobré rozlišitelnosti kritického detailu je třeba vytvořit dostatečný kontrast jasu
mezi detailem a jeho bezprostředním okolím. Jiným příliš velkým kontrastům jasu v zorném a
pokud možno i v obhledovém poli je nutno bránit. Rozdělení jasu v osvětlovaném prostoru závisí
jak na volbě typu a rozmístění zdrojů světla a svítidel, tak na druhu a velikosti odrazu světla na
stěnách, stropu, i na veškerém zařízení a vybavení prostoru.
Jsou-li v zorném poli plochy s velmi rozdílným jasem, zrak se namáhá a unavuje, popřípadě
vzniká až oslnění. Je-li pracoviště vydatně osvětleno a pozadí je tmavé, unavují se oči častou
adaptací ze světla na tmu a naopak. Ukázkou nesprávně osvětleného pracoviště je případ, kdy
z úsporných důvodu je osvětlení pracovního místa mnohem intenzivnější než celkové osvětlení,
nebo, kdy je pozadí pracovního prostoru tmavé. Stává se často, že např. mechanik na soustruhu
má na poměrně malé ploše osvětlenost 500 lx, ale hladina celkového osvětlení je pouze 10 lx.
Taková nerovnoměrnost je již velmi škodlivá, i když si ji pracovník neuvědomuje a nedovede
sám udat příčinu, proč je jeho zraková pohoda narušena a jeho pracovní výkon poměrně nízký.
Jiným případem je pracoviště retušéra v grafickém závodě, který pracuje na bílé předloze
intenzivně osvětlené před tmavým pozadím. Současným vnímáním tak rozdílných jasů v zorném
poli se zrak unavuje a výkonnost ovšem klesá. Pouhé místní osvětlení je proto nevhodné.
Pozorovaný předmět má být jasnější než jeho pozadí a vzdálené okolí. Vzhledem k tomu, že
osvětlenost místa úkolu a jeho okolí bývá většinou prakticky shodná, je nutno potřebného
kontrastu jasů docílit volbou rozdílných činitelů odrazu, popřípadě i vhodnou barevnou úpravou.
Povrchy pracovních ploch mají být matné, z materiálů rozptylně odrážejících, aby se předem
bránilo vzniku neúměrných jasů v nežádoucích směrech a tedy vzniku oslnění odrazem.
139

Pro soustředění při práci je nejúčelnější střední rozdíl jasu mezi pracovním místem a pozadím
a malý rozdíl jasu mezi středem pracovní plochy a jejím okrajem. Při menších hladinách
osvětlenosti je zapotřebí větší rovnoměrnosti jasů.
Pokud jde o rovnoměrnost osvětlení r = E min / E p (tj. poměr minimální E min a průměrné E p
osvětlenosti na uvažovaném povrchu) pak podle ČSN EN 12464-1 musí být :
- v místě zrakového úkolu r ≥ 0,7 ,
- na ploše bezprostředního okolí úkolu (tj. na ploše pásu o šířce alespoň 0,5 m okolo místa
úkolu)
r ≥ 0,5 .
Pokud jde o hladinu osvětlenosti bezprostředního okolí zrakového úkolu nesmí být menší než
hodnoty v tab.8-5.
Tab.8-5 Doporučené souvislosti osvětleností zrakového úkolu a jeho bezprostředního okolí
Osvětlenost zrakového úkolu (lx) ≥ 750 500 300 ≤ 200
Osvětlenost bezprostředního okolí
úkolu *) (lx)
500 300 200 E úkolu
*)
Bezprostřední okolí úkolu je pás o šířce alespoň 0,5 m okolo místa úkolu
uvnitř zorného pole pozorovatele.
Z výsledků výzkumů Fischera D. (Lichttechnik 1970, č.2, 3; 1972, č.8) vyplynulo, že pokud je
jas stěn v rozmezí 40 až 250 cd.m -2 , nezávisí již tato hodnota prakticky na jasu pracovní plochy
ani na průměrné osvětlenosti místnosti. Při průměrné osvětlenosti vodorovné roviny v oblasti
500 až 2000 lx se jako optimum doporučuje hodnota jasu stěn 100 cd.m -2 . Činitele odrazu stěn by
pak měly být při hladinách osvětlenosti okolo 1000 lx asi 0,4 až 0,6 a při nižších hladinách
osvětlenosti do 500 lx cca 0,5 až 0,8.
Při řešení rozložení jasů v interiéru je nutno věnovat též pozornost poměru jasu svítidla a
světlého stropu, a to zvláště při menších výškách místností. Často zlepší situaci použití svítidel,
která do horního poloprostoru vyzařují 10 až 20% světelného toku. Obtížněji se dociluje zvýšení
jasu stropu v osvětlovacích soustavách se svítidly zcela zapuštěnými do konstrukce stropu, a to i
při vysokém činiteli odrazu stropu, např. 0,7. Pokud jde o poměr jasu stropu k jasu stěn, ukazují
někteří odborníci, že by měl být s ohledem na vytvoření dobrých podmínek pro vjem
trojrozměrných předmětů větší než 3,5 , ale neměl by překročit hodnotu 10, aby nedocházelo
k oslnění.
Pracovní prostředí vyžaduje vysoké adaptační jasy, vysoké kontrasty jasu, resp. barev
kritického detailu a jeho bezprostředního okolí, ale malé kontrasty jasu velkých ploch v pozadí a
okolí.
Optimální poměr jasu místa úkolu k jasu bezprostředního okolí a k jasu pozadí je 10 : 4 : 3.
V prostorech určených k aktivnímu odpočinku jsou zapotřebí přibližně poloviční adaptační
jasy než v prostorech pracovních. Značná nerovnoměrnost jasů v těchto případech nevadí, neboť
přílišná rovnoměrnost jasů vyvolává v takovém prostředí útlum.
V reprezentačních prostorech, které mají vyvolat slavnostní náladu, se vyžadují vyšší
adaptační jasy než v pracovním a odpočinkovém prostředí, a to při značné nerovnoměrnosti jasů.
V prostorech tohoto typu se připouští oslnění úzkými svazky paprsků v celém rozsahu rušivého
oslnění.
Intimní prostředí a tomu odpovídající nálada vyžaduje relativně nejnižší adaptační jasy a
střední jasové kontrasty, které lze zdůraznit i chromatičností světla a barvou povrchů.
Na schodištích se doporučuje rovnoměrnost nejméně 1: 3 a na ostatních komunikacích pak 1: 5 .
Poměr průměrných osvětlenosti mezi sousedními propojenými místnostmi nemá překročit 1: 5 .
Aby se zamezilo vytváření velkých kontrastů jasu, doporučuje se dodržet rovnoměrnost
osvětlení v celém prostoru ≥ 0,3 .
140

8.3 Oslnění a jeho hodnocení
Příčinou oslnění je přílišný jas (v porovnání s adaptačním jasem) nebo nevhodné rozložení
jasů v zorném poli, popřípadě velký prostorový nebo časový kontrast jasů. Oslnění je takový
nepříznivý stav zraku, při kterém je narušena zraková pohoda, je zhoršeno nebo i znemožněno
viděni (viz též kap.l.). Podle stupně působení může být oslnění rušivé (psychologické), omezující
(fyziologické) a oslepující (absolutní).
Rušivé oslnění narušuje zrakovou pohodu a při tom zdánlivě není zhoršeno nebo omezeno
viděni. Je to způsobeno tím, že oslňující zdroj poutá pozornost na úkor místa, na které by se měl
zrak soustředit. Důsledkem je rozptýlení pozornosti, pocit nepříjemného stavu apod. Vyšším
stupněm oslnění je omezující oslnění, při němž jsou již měřitelně narušeny některé funkce zraku,
je ztíženo rozeznávání, vidění se stává namáhavé, vzniká pocit nejistoty, únavy a produktivita
práce klesá. Oslepující oslnění je tak intenzivní, že znemožňuje vidění a trvá někdy i určitou
dobu po zániku příčiny oslnění. V mnoha případech a zvláště v dopravě je takový stav velmi
nebezpečný. Jas, který vyvolává absolutní oslnění se nazývá kritický jas. Tomuto jasu není již
zrak schopen se adaptací přizpůsobit. Kritický jas závisí na předchozím stavu adaptace. Tak
například v podmínkách přírodního osvětlení může být kritický jas roven i hodnotě
200.000 cd.m -2 (což přibližně odpovídá jasu mdlené žárovky 200 W), zatímco při umělém
osvětlení může být pozorovatel absolutně oslněn i jasem 3000 cd.m -2 , popřípadě ve velmi
tmavém prostředí též pouze jasem 1000 cd.m -2 .
Podle příčiny oslnění se kromě absolutního oslnění rozlišují oslnění přechodové, oslnění
kontrastem a závojové oslnění. Přechodové oslnění nastává při náhlé změně jasu zorného pole,
poněvadž adaptace zraku nemůže proběhnout současně se změnou jasu, ale s určitým zpožděním.
K takovému stavu dochází například při náhlém přechodu z tmavého prostředí do světlého nebo
při rozsvícení. Zraková pohoda může být narušena již při poměru jasu 1:10; oslnění nastává,
překročí-li poměr jasů v zorném poli hodnotu asi 1:100. Přechodové oslnění pozvolna mizí
s postupnou adaptací oka. Oslnění kontrastem vzniká, jsou-li v zorném poli současně plochy
s velmi různým jasem. Zdrojem tohoto oslnění mohou být dvě různě světlé plochy, necloněné
světelné zdroje nebo svítidla kontrastující s tmavým pozadím. K narušení zrakové pohody,
popřípadě ke vzniku oslnění kontrastem dochází asi při stejných poměrech jasů jako u
přechodového oslnění. Oslnění kontrastem je v osvětlovacích soustavách nejčastější a oko se mu
nemůže přizpůsobit adaptací. Oslnění kontrastem proto působí nejvíce obtíží. Možnosti vzniku
oslnění kontrastem se snižují při vyšších průměrných hladinách osvětlenosti.
Závojové oslnění vzniká, vyskytuje-li se mezi okem a pozorovaným předmětem jasnější
prostředí, kalné nebo s poměrně jemnou strukturou jako záclona, znečištěné sklo, déšť, mlha.
Větší jas závoje nutí zrak k adaptaci na vyšší úroveň jasu, než jaká odpovídá jasu pozadí, a tím se
zmenšuje rozeznatelnost tvaru i kontrastu. Závojové oslnění vzniká například při pohledu do
mlhy před automobilovými světlomety, při pohledu zvenku do místnosti oknem, v němž se
zrcadlí obloha nebo za nímž je záclona.
Oslnění může být způsobeno světlem přímým i odraženým. Přímé oslnění je způsobeno
přílišným jasem nebo světelným kontrastem zdroje v zorném poli, jaký dávají např. světelné
zdroje bez svítidel nebo povrchové plochy svítidel s přílišným jasem. Aby se zamezilo oslnění
při umělém osvětlení, je třeba, aby přímé světlo zdroje nepřicházelo k oku pod úhlem menším
než 30 ° nad vodorovnou rovinou, popřípadě nad obvyklým směrem pohledu. Proto se svítidla
zavěšují dostatečně vysoko nebo se používá vhodně upravených svítidel. Je nutno zamezit
oslnění i svítidly místního přisvětlení a v soustavách sdruženého osvětlení též možnému oslnění
od oken.
Oslnění odraženým světlem vzniká odrazy od stropů, stěn, od desek stolů nebo jiných
povrchů v zorném poli. Velký jas může vzniknout zejména, jsou-li plochy hladké nebo zrcadlově
lesklé, jako např. vysoce leštěné součásti strojů, jemně opracované plochy, lakované povrchy
apod. Jas způsobený odrazem světla unavuje často více než jas přímý, zvláště je-li přímo
141

v pohledu a oko se mu nemůže vyhnout. Nápravy lze dosáhnout vhodným umístěním a
směrováním svítidel.
Dosavadní poznatky dokumentují, že zábrana oslnění je důležitou zásadou osvětlování a
významným ukazatelem kvality osvětlení.
Oslepující a omezující oslnění by se nemělo v osvětlovacích soustavách vyskytovat.
Bránit je však nutno již vzniku rušivého oslnění, zejména v pracovních prostorech.
Hodnocení oslnění v interiérech a jeho výzkum se proto zaměřuje na přímé rušivé oslnění.
Rušivé oslnění se vyšetřuje statistickým zpracováváním výsledků pozorování a hodnocení
situace při nejrůznějších činnostech většího počtu pozorovatelů v četných modelových
laboratorních prostorech. V evropských zemích se do roku 2005 k hodnocení přímého rušivého
oslnění v zásadě využívalo dvou způsobů.
Prvý způsob hodnocení oslnění byl založen na výpočtu činitele oslnění G (popřípadě indexu
oslnění) na základě různě modifikovaného empirického vzorce vycházejícího z úvahy, že stupeň
oslnění je tím vyšší, čím je vyšší jas L z oslňujícího zdroje (ve směru ke kontrolnímu místu) a
čím větší je prostorový úhel Ω , pod nímž je z kontrolního místa vidět oslňující zdroj a naopak,
že stupeň oslnění klesá s rostoucím průměrným jasem L p pozadí (adaptačním jasem).
Pro jeden oslňující zdroj, resp. svítidlo je možno popsaný vztah pro činitele oslnění G zapsat ve
tvaru
G
kde a,b,c,d
P
a b
( L
z
) . Ω
c d
( L
p
) . P
= (-; cd.m -2 , sr, cd.m -2 ) (8-4)
jsou exponenty empiricky stanovené na podkladě výsledků experimentů
jednotlivých autorů,
je činitel polohy charakterizující vliv umístění oslňujícího zdroje vůči ose pohledu,
který se nejčastěji určuje z diagramu Luckieshe a Gutha (obr. 8-6).
Obr.8-6a Geometrické uspořádání
pro stanovení činitele polohy P
z diagramu na obr.8-6
Pozn. Činitel polohy P není definován pro
případy, kdy by se oslňující svítidla
nacházela pod směrem pohledu
pozorovatele, tzn. kdy by světelné paprsky
z oslňujícího zdroje do oka pozorovatele
dopadaly z dolního poloprostoru. V těchto
případech nelze metodu UGR použít.
Obr. 8-6
Diagram Luckieshe a Gutha ke stanovení činitele polohy P
Pozn. V našich dřívějších předpisech [ČSN 360008 a ČSN 360450] se využívalo vzorce podle
p. Netušila, v němž se nepracuje s činitelem polohy P, ale s činitelem polohy označeným
písmenem K, který je ve vzorci (8-4) umístěn v čitateli výrazu a určuje se z jiných grafů
uvedených ve zmíněné normě ČSN 360008.
142

Příklady hodnot exponentů a,b,c,d veličin ve vzorci (8-4) jsou podle některých autorů uvedeny
v tab.8-6.
Tab.8-6
↓ Autor \ Exponent → a b c d
Netušil 1 0,4 0,5 1
Harrison 2 1 0,6 1
Arndt, Bodman, Muck 1 0,33 0,66 1
Hopkinson 1,6 0,8 1 1,6
S∅rensen 2 1 1 2
Při existenci více oslňujících zdrojů se dílčí hodnoty činitelů oslnění vypočtené pro jednotlivé zdroje
buď prostě sčítaly nebo autoři metod na podkladě statistického zpracování výsledků experimentů
předepisovali složitější postupy. Podle našich dřívějších předpisů [ČSN 360008] se výsledný činitel
oslnění stanovoval jako odmocnina ze součtu čtverců dílčích hodnot.
Někteří autoři k hodnocení oslnění využívají osmi nebo desetinásobku logaritmického
vyjádření činitele oslnění, neboť takto získané číselné hodnoty, označované často jako index
oslnění (glare index GI), dovolují objektivně lépe vystihnout subjektivní změny pocitu
pozorovatelů o stupni oslnění. Již pouhá změna o jednotku hodnoty indexu oslnění v takto
vzniklé nové stupnici odpovídá totiž u průměrného pozorovatele citelné změně pocitu stupně
oslnění. Dovolené hodnoty činitele, či indexu oslnění jsou u každého autora jiné.
Od roku 2004 se v souladu s přijatou normou ČSN EN 12464-1 „Světlo a osvětlení –
Osvětlení pracovních prostorů – Část 1: Vnitřní pracovní prostory“ (ČNI 2004) a publikací
„Discomfort glare in interior lighting“ (Technical report CIE 117 – 1995, ISBN 3 900 734 70 4)
v rámci tzv. „Jednotného systému hodnocení oslnění“ (UGR) k hodnocení úrovně rušivého
oslnění ve vnitřních prostorech užívá činitel oslnění UGR (známý též jako index oslnění GI S ),
který se stanovuje ze Sørensonova vzorce, který může být také zapsán ve tvaru
GI S = UGR = 8 .
⎡
n 2
1 1 ( L Ω ⎤
zi
) .
i
log
10 ⎢ ⋅ ∑ 2 ⎥ (-; cd.m -2 , cd.m -2 , sr, -) (8-5)
⎢⎣
4 Lp
i=
1 Pi
⎥⎦
kde L p je adaptační jas oka pozorovatele či jas pozadí (cd.m -2 ),
L zi jas svíticích částí i-tého oslňujícího svítidla ve směru k oku pozorovatele (cd.m -2 ),
Ω i prostorový úhel, pod nímž pozorovatel vidí svíticí části i-tého oslňujícího svítidla (sr),
P i činitel podle Luckieshe a Guha charakterizující vliv polohy i-tého oslňujícího svítidla
vůči ose pohledu pozorovatele (obr.8-6),
n počet svítidel, která pozorovatele v dané pozici oslňují.
V porovnání se vztahy jiných autorů se Sørensonův vzorec vyznačuje celočíselnými
exponenty jednotlivých veličin, zvláště jedničkou v exponentu prostorového úhlu Ω (což
usnadňuje výpočty činitele oslnění od velkých oslňujících ploch při jejich rozdělení na několik
menších zdrojů). Podstatná změna je i ve stanovování adaptačního jasu či jasu pozadí L p , který
je definován jako rovnoměrný jas celého okolí, který v místě oka pozorovatele ve svislé rovině
zajistí stejnou osvětlenost jako skutečné zorné pole bez oslňujících zdrojů.
Běžně se jas L p počítá z nepřímé složky vertikální osvětlenosti E nv z výrazu
L p = E nv / π (cd.m -2 ; lx, -) (8-6)
Při obecném řešení nepřímé osvětlenosti E nv v interiéru se světelně činné povrchy rozdělí na
dílčí části, stanoví se počáteční rozdělení toků svítidel, vyřeší se proces mnohonásobných odrazů
mezi všemi uvažovanými dílčími povrchy, stanoví se výsledné rozdělení toků a posléze i jasy
jednotlivých dílčích povrchů. Předpokládá se, že zjištěné jasy jsou po povrchu těchto dílčích
sekundárních zdrojů rovnoměrně rozděleny. Poté se již hledaná nepřímá složka osvětlenosti E nv
143

stanoví jako součet osvětleností vypočtených ve světelném poli jednotlivých dílčích povrchů
(tzn. sekundárních zdrojů s daným jasem) ve svislé rovině proložené okem pozorovatele
v kontrolním bodě umístěném do oka pozorovatele.
Podrobnější výpočty prokázaly, že hodnoty činitele oslnění UGR zjištěné z rovnice (9-9) jsou
málo citlivé na odchylky ve stanovení jasu pozadí. Např. hodnoty jasu pozadí lišící se o 33%
způsobí změnu činitele UGR pouze o jednotku. Proto se stále vychází z předpokladu o
rovnoměrném osvětlení povrchů v dané místnosti a v některých případech se připouští i
zjednodušené určení nepřímé vertikální osvětlenosti E nv oka pozorovatele jako osvětlenosti
zajištěné světlem odraženým od stěn uvažované místnosti.
Prostorový úhel Ω , pod kterým pozorovatel vidí oslňující svíticí plochu svítidla nebo její část,
se vypočte ze vztahu
Ω = A psv / r 2 (sr; m 2 , m) (8-7)
kde A psv je průmět svíticí plochy svítidla (nebo její části) do roviny kolmé ke směru spojnice
středu oslňující plochy s okem pozorovatele,
r vzdálenost oslňující plochy svítidla od oka pozorovatele.
Jasy L z oslňujících svítidel či částí jejich svíticích ploch se běžně počítají ze svítivosti I γ
svítidla ve směru k pozorovateli a plochy průmětu A psv , tj. z výrazu
L z = I γ / A psv (cd.m -2 ; cd, m 2 ) (8-8)
Činitel oslnění se počítá v bodech, v nichž uživatelé prostoru vykonávají požadovanou činnost,
a to v průměrné výši očí buď sedící (1,2 m) nebo stojící (1,5 m) osoby a v převážně se
vyskytujících směrech jejího pohledu. V každém kontrolním bodě se pak z hodnot činitele
oslnění stanovených pro různé směry pohledu uvažuje nejvyšší hodnota a ta musí být nižší než
maximální dovolená hodnota uvedená v tabulkách v normě ČSN EN 12464-1 .
Mezní hodnoty činitele oslnění jsou vybrány z řady 16, 19, 22, 25, 28. Nejnižší hodnota 16 se
požaduje pro prostory s nejpřísnějšími požadavky na zábranu rušivého oslnění, např. pro
pracovny s monitory, a naopak hodnota 28 se uvažuje pro prostory s nejnižšími nároky na
omezení oslnění.
Mezní hodnoty indexu oslnění GI S se shodují s hodnotami používanými v britském systému
hodnocení oslnění. Příklady hraničních hodnot GI S pro některé prostory jsou uvedeny v tab. 8-7.
Tab. 8-7 Přípustné hodnoty indexu oslnění podle metody UGR (ČSN EN 12464-1)
ve vybraných vnitřních pracovních prostorech
Pracoviště UGR L (GI S max )
pracoviště s počítači 16
kanceláře, dozorny 19
jemná výroba 22
průmyslová pracoviště běžná výroba 25
hrubá výroba 28
Druhý systém hodnocení oslnění, dříve používaný v zemích střední Evropy a v Japonsku, je
německý systém omezení oslnění [DIN 5035]. Tento způsob byl původně převzat i do
mezinárodního doporučení CIE pro osvětlování vnitřních prostorů [CIE 29/2] a byl v zásadě
aplikován i v dřívější naší kmenové normě ČSN 360450 pod názvem „Metoda hodnocení
oslnění podle jasu svítidel“.
Německý systém omezení oslnění umožňuje hodnotit globálně celou osvětlovací soustavu a
platnost této metody je omezena na hodnocení celkového osvětlení :
• s jedním typem svítidel v pravidelném uspořádání
• při převážně vodorovném směru pohledu
• v prostorech s činitelem odrazu stropu min. 0,5 a stěn, resp. zařízení místnosti alespoň 0,25.
144

Hodnocená osvětlovací soustava se podle požadavků na kvalitu osvětlení zařadí do určité třídy
omezení oslnění a podle jmenovité hodnoty průměrné hladiny osvětlenosti srovnávací roviny se
pak s využitím připravených diagramů ověřuje, zda jasy použitých svítidel nepřekračují
statisticky stanovené maximální hodnoty jasů. V takovém případě je pak zajištěno, že alespoň
polovina respondentů hodnotila osvětlovací soustavu z hlediska oslnění jako vyhovující.
Vzhledem k tomu, že metoda hodnocení oslnění podle jasu svítidel byla v projekční praxi
poměrně oblíbena, jsou již i v systému UGR zkonstruovány diagramy mezních jasů alespoň pro
svítidla, jejichž vyzařování je popsáno typovými čarami svítivosti (tzv. BZ charakteristikami,
které zahrnují křivky svítivosti popsané funkcemi cos n γ [kde n = 0, 1 až 4], sinγ, 1+cosγ,
2+cosγ ).
I v tomto případě je diagram mezních jasů zkonstruován pro pravoúhlý prostor, činitele
odrazu stěn v rozmezí 0,5 až 0,2 , stropu 0,7 až 0,3 a podlahy 0,3 až 0,1 .
Dále se předpokládá rovnoměrné rozmístění svítidel stejného typu, umístění pozorovatele vždy
ve středu některé ze stran a vodorovný směr přímého pohledu. Za těchto předpokladů
zkonstruovaný diagram mezních jasů pro metodu UGR je na obr. 8-7. Vyzařování svítidel je
zmíněnými charakteristikami BZ omezeno pouze do dolního poloprostoru a proto diagram nelze
použít pro svítidla s velkým podílem toku do horního poloprostoru.
Vzhledem k tomu, že křivky
mezních jasů v systému UGR
vykazují i v oblasti úhlu γ
>75° lineární průběh, postačuje
na rozdíl od Söllnerovy metody
pracovat pouze s jedním
diagramem. Oblast mezních
jasů svítidel je v metodě UGR
detailněji vystižena a proto je
možno posuzovanou
osvětlovací soustavu z hlediska
zábran oslnění kritičtěji
zhodnotit.
Diagram nelze použít pro
hodnocení oslnění odrazem
ani při vidění za šera.
Obr.8-7 Diagram s čarami mezních jasů v systému UGR
pro pravoúhlé prostory s rovnoměrně rozmístěnými svítidly,
jejichž vyzařování popisují typové charakteristiky BZ
145

Pro kontrolu oslnění odrazem není zatím k dispozici vhodná praktická metoda.
Aby se zabránilo oslnění odrazem doporučuje se zejména:
- svítidla rozmísťovat a směrovat na pracovní místa tak, aby světlo odražené od
pozorovaných předmětů nesměřovalo do oka pozorovatele (alespoň při obvyklém směru
pohledu). Nejlepších výsledků se dosáhne, když převažující směr toku světelné energie, tj.
orientovaný směr světelného vektoru, přibližně souhlasí se směrem pohledu. Toto nelze
aplikovat u předmětů s tzv. vratným odrazem. Chybné je umísťovat řady svítidel ve
svislých rovinách proložených obvyklými směry pohledu,
- používat rozměrných svítidel s malým jasem,
- všude, kde je to možné využívat rozptylné, matné povrchové úpravy, a to i u povrchů
pozorovaných předmětů hlavní zrakové činnosti,
- využívat svítidla s vhodným rozložením svítivosti, např. s křivkami svítivosti motýlovitého
typu s maximem svítivosti v oblasti úhlů 40 0 až 50 0 od svislice.
Taková svítidla se umístí bočně vedle pracovních míst a ne tedy nad pracovními místy a světlo
odražené od pozorovaných ploch je pak nasměrováno zcela mimo zrak pozorovatele.
8.4 Jakost podání barev
Rovněž jakost podání barev, chromatičnost světla a kolorita povrchů ovlivňují zrakový
výkon a zrakovou pohodu. I tyto údaje je proto třeba přiřadit k významným ukazatelům celkové
kvality osvětlení. Proto je nedílnou součástí světelně technického projektu i barevná úprava
prostředí, která spočívá ve vhodném barevném sladění povrchů pozorovaných předmětů i
barevné jakosti použitých zdrojů světla. Přitom je nutno vycházet z charakteru činnosti v
uvažovaném prostředí a zvláště pak z potřebné zrakové orientace. Přihlížet je třeba i ke zkreslení
barev ve světle různých světelných zdrojů ve srovnání s vjemem barvy v přírodním světle. Je
důležité, aby barvy předmětů a lidské pokožky v daném prostředí byly podány přirozeně a věrně
tak, aby lidé vypadali přitažlivě a zdravě.
Na citový stav člověka mají vliv jak jednotlivé barvy, tak i kombinace barev. I když
posouzení harmonických kombinací barev je individuální, lze říci, že harmonické barvy působí
příjemné pocity, zatím co disharmonické kombinace vyvolávají nelibost. Barevnost prostředí
ovlivňuje i prostorový dojem prostředí. Méně jasné, méně syté barvy a studené tóny barev
zvětšují celkový prostorový vjem, kdežto jasné, syté barvy a teplé tóny celkový prostorový vjem
zmenšují.
Psychologické působení světla zdrojů, barevných ploch či předmětů a jakost jejich
barevného vjemu závisí na teplotě chromatičnosti T c světla zdrojů a na indexu barevného podání
R a a je podmíněno i výší hladiny osvětlenosti, což dokumentují údaje v tab. 8-8.
Tab.8-8 Psychologické působení světla v závislosti na osvětlenosti
Hladina
Tón barvy světla zdroje
osvětlenosti teple bílý neutrálně bílý chladně bílý (denní)
(lx)
do 700
přijatelně
osvětlení působí
nevýrazně
dojem
monotónnosti
studeně
dojem nedostatku
světla
700 až 3000 příjemně příjemně neutrálně
nad 3000
nepřirozeně
dojem přesvětlení
příjemně
živě
příjemně
146

Pro účely osvětlování lze světelné zdroje členit jednak podle tónu barvy jejich světla a podle
teploty chromatičnosti (resp. náhradní teploty chromatičnosti výbojových zdrojů), do tří skupin
(tab.8-9) a jednak podle jakosti podání barev předmětů a lidské pokožky v jejich světle
charakterizované indexem podání barev R a do pěti skupin (tab.8-10).
Tab.8 - 9 Třídění světelných zdrojů podle chromatičnosti světla
Náhradní teplota
chromatičnosti
(K)
Tón barvy
světla zdroje
Příklad světelného zdroje
< 3300 teple bílý žárovky, halogenové žárovky, zářivky (teple bílé),
výbojky vysokotlaké sodíkové, halogenidové výbojky
3300 až 5300 neutrálně bílý zářivky (bílé), výbojky rtuťové s luminoforem
výbojky halogenidové
> 5300 chladně bílý (denní)
zářivky (denní), výbojky rtuťové čiré
halogenidové výbojky
Z tab.8-9 vyplývá, že výbojové zdroje, zejména zářivky, mohou podle jejich provedení a druhu
použitého luminoforu patřit do kterékoliv z uvedených skupin, čímž je umožněno, pro ten který
osvětlovaný prostor volit vhodný světelný zdroj.
Tab.8 - 10 Třídění světelných zdrojů podle indexu podání barev a tónu barvy jejich světla
Stupeň jakosti
podání barev *)
podle
ČSN
podle
DIN
Všeobecný
index
podání barev
R a
1 1A R a ≥ 90
2 1B 80 ≤ R a < 90
Tón barvy
světla zdroje
teple bílý
chladně bílý (denní)
teple bílý
neutrálně bílý
neutrálně bílý
chladně bílý (denní)
Požadavky
na kvalitu
vjemu barev
velmi vysoké
vysoké
příklady použití
klinická diagnostika,
obrazové galerie, polygrafie
byty, hotely, restaurace,
obchody, nemocnice
tiskárny, textilní průmysl,
kanceláře, školy, sportoviště
3 2 60 ≤ R a < 80 teple bílý střední
neutrálně bílý
chladně bílý (denní)
4 3 40 ≤ R a < 60
malé
některé průmyslové provozy
5 4 20 ≤ R a < 40 teple bílý velmi nízké komunikace
*) Stupně jakosti podání barev uvedeny pro porovnání podle dřívějších norem ČSN a DIN
K údajům v tab.8-9 a 8-10 je třeba poznamenat, že vyšší požadavky na kvalitu vjemu barev
zpravidla vyžadují i zajištění vyšších hladin osvětlenosti. Pro přesné porovnávání a reprodukci
barev je nutno použít zdrojů, jejichž světlo je charakterizováno (náhradní) teplotou
chromatičnosti T n ≥ 6500 K a indexem barevného podání R a ≥ 90 a přitom se požaduje
místně průměrná hladina osvětlenosti ≥ 1000 lx.
Z hlediska zrakové pohody mají být v jedné místnosti používány světelné zdroje stejného
barevného tónu světla, přičemž teplota chromatičnosti světla zdrojů musí být v určitém
souladu s hladinou osvětlenosti v dané místnosti. Tato důležitá souvislost je zřejmá z údajů
v tab.8-11.
147

Tab.8-11 Závislost teploty chromatičnosti světla zdrojů na hladině osvětlenosti
Teplota chromatičnosti
[Náhradní teplota
chromatičnosti]
(K)
Hladiny osvětlenosti (lx) v prostorech
pracovních
148
kulturních a společenských
< 3300 ≤ 500 ≤ 200
3300 až 5300 300 až 1500 150 až 500
> 5300 > 500 > 200
Z tab.8-8, 8-9, 8-10 a 8-11 vyplývá, že se v současné době v pracovních prostorech
doporučuje teple bílý tón barvy světla zdrojů při osvětlenostech do 500 lx, neutrálně bílý tón
v oblasti osvětleností 300 až 1500 lx a chladně bílý (denní) tón barvy světla při hladinách nad
500 lx. V kulturních a společenských prostorech se pak doporučuje teple bílý tón barvy světla
zdrojů při osvětlenostech do 200 lx, neutrálně bílý tón v rozmezí 150 až 500 lx a chladně bílý
(denní) tón při hladinách osvětleností vyšších než 200 lx. Z uvedeného je zřejmé, že ve většině
běžných případů osvětlení vnitřních prostorů lze použít zdroje prakticky s libovolnou teplotou
chromatičnosti, pokud nejsou na osvětlení kladeny zvláštní požadavky, např. estetické.
Z hlediska zrakového výkonu lze tedy při kombinovaném osvětlení používat světelné zdroje
sousedních barevných tónů světla podle tab.8-9, zvláště při osvětlenostech 500 lx a vyšších.
Kolorita předmětů v zorném poli má být z psychologického hlediska volena tak, aby jasnější
pozorovaný předmět byl obklopen teplejšími odstíny barev a vzdálené okolí aby bylo řešeno
v chladnějších barevných tónech.
Praxe potvrdila, že volba nevhodné teploty chromatičnosti světla zdrojů odporuje požadavkům
vyplývajícím z hlediska dosažení potřebného zrakového výkonu a zrakové pohody, ale je právě
tak nehospodárná, jako nesprávně stanovená hladina osvětlenosti, protože působí na pozorovatele
a pracující depresivně a následně vede k poklesu jejich výkonnosti.
8.5 Směrovost a stínivost osvětlení
S m ě r o v o s t je vlastnost osvětlení, která charakterizuje převažující směr světla
v daném místě prostoru. Směrovost je určena světelným vektorem. S ohledem na geometrické a
fotometrické parametry pozorovaných předmětů je nutné směrovost světla řešit individuálně pro
jednotlivé zrakové úkoly. Většinou se směr osvětlení volí tak, aby světlo do místa úkolu
dopadalo převážně zleva a shora, pokud možno zezadu přes levé rameno.
S t í n i v o s t je schopnost osvětlení vytvářet na předmětech stíny. Rozvržení stínů, jak
na pracovním místě, tak v zorném poli pracovníka je velmi důležitým činitelem prostorové
rozlišitelnosti detailů. Při vysoké stínivosti vznikají tmavé a vržené stíny, jež znesnadňují
rozeznávání. Rychlé přechody ze světla do stínu při existenci ostrých stínů jsou také na závadu,
poněvadž se oko nemůže přizpůsobit značným rozdílům jasů, unavuje se a vidění se zhoršuje. Při
malé stínivosti je zhoršeno prostorové vidění, nesnadno se rozeznává tvar předmětů a ztěžuje se
odhad vzdáleností. Přednost se tedy dává stínům měkkým. Z tohoto hlediska jsou výhodné
velkoplošné zdroje, velká rozptylná stínidla u svítidel a světelné zdroje rozdělené do prostoru. Ze
stejného důvodu je nevhodné pouhé místní osvětlení se světlem usměrněným na malou pracovní
plochu a musí se doplnit rozptýleným celkovým osvětlením.
Úplně rozptýleného osvětlení se užívá zřídka. Častější je případ, kdy jsou při práci zapotřebí
zřetelné stíny, ovšem bez přílišného kontrastu, např. při rytí na leštěných plochách, při kontrole
textilií apod. Vhodného osvětlení se pak dosáhne směrovým místním osvětlením kombinovaným
a rozptylným celkovým osvětlením, dostatečně intenzivním. Zabránit je třeba vzniku rušivých
stínů, zvláště od pohybujících se předmětů. Nelze-li jinak, musí se pracoviště zasažené rušivými
stíny dostatečně osvětlit přídavným zdrojem. Určitá stínivost je tedy potřebná pro dosažení dobré

plastičnosti vidění a pro jasné zobrazení tvaru pozorovaných předmětů a dociluje se jí nalezením
správného převažujícího směru osvětlení.
Přímý výpočet hloubky a ostrosti stínů, které bezprostředně určují stínivost v osvětlovací
soustavě, je obtížný. Odborníci se snaží hodnotit zmíněné vlastnosti alespoň zjednodušeně, a to
jedinou hodnotou určitého činitele. Již Norden se pokusil o přibližné charakterizování stínivosti
tím, že navrhl hodnotit stupeň stínivosti činitelem S N
E p E − Eo
S N = =
(8-9)
E + E E
p
o
kde E p je střední hodnota osvětlenosti odpovídající světelnému toku dopadajícímu přímo ze
zdroje na uvažovanou plochu; zkráceně lze hovořit o přímé složce osvětlenosti,
E o je střední hodnota osvětlenosti odpovídající světelnému toku dopadajícímu na
uvažovanou plochu až po odrazu od stěn, stropu, předmětů apod.;
zkráceně se veličina E o nazývá odražená či difúzní složka osvětlenosti,
E je výsledná osvětlenost v daném bodě osvětlované, např. vodorovné, roviny E = E p + E o
Stupeň stínivosti S N definovaný vztahem (8-9) charakterizuje hloubku stínu a lze jej zjistit
výpočtem i měřením. Při měření se postupuje tak, že se nejprve v uvažovaném místě změří
celková osvětlenost E, tj. osvětlenost při nezastíněném zdroji světla (svítidla) a potom se zacloní
světelný tok přímo dopadající ze zdrojů na uvažované místo a změří se odražená (rozptylná)
složka osvětlení E o .
Pro praktické návrhy osvětlení se doporučuje, aby činitel S N byl v mezích 0,2 až 0,8. Je-li
v prostoru několik zdrojů či svítidel, určí se výsledný Nordenův stupeň stínivosti součtem dílčích
činitelů odpovídajících jednotlivým zdrojům. Pokud je ovšem prostor osvětlen velkými
plošnými zdroji, není již popsané zjištění činitele S N měřením toku možné.
Lepší možnosti pro hodnocení plastického vzhledu předmětů, stínivosti a směrovosti osvětlení
poskytuje využití poznatků z rozboru prostorových vlastností osvětlení a z teorie světelného
pole. Přitom je zapotřebí využít prostorových charakteristik světelného pole určujících směr
přenosu energie i objemovou hustotu energie ve zkoumaném bodě pole. Směr a velikost přenosu
světelné energie, tedy směrovost osvětlení, popisuje světelný vektor ε . Objemovou hustotu
energie, celkové nasycení prostoru světlem pak vyjadřují skalární funkce světelného pole, a to
střední kulová osvětlenost E 4π , popřípadě střední válcová osvětlenost E c .
Geršun, Meškov, Cuttle, Jay a další odborníci proto zavádějí pro charakterizování
plastičnosti vidění a stínivosti osvětlení v daném bodě veličinu
→
→
ε
P = (8-10)
E 4 π
nazývanou činitel podání tvaru. V zahraničí se pro tuto veličinu používá i dalších názvů, např.
činitel plastického vzhledu předmětů nebo činitel plastičnosti vidění a pod.
Orientovaný směr veličiny P je určen orientovaným směrem světelného vektoru ε. Ten lze
popsat např. úhly ψ a ϑ , přičemž úhel ψ svírá vektor ε s vodorovnou rovinou proloženou
osou pohledu pozorovatele a úhel ϑ svírají svislé roviny proložené osou pohledu a vektorem ε .
Např. tedy pro úhel ϑ = 0 je zdroj směrového osvětlení umístěn přímo za pozorovatelem a
plastický vzhled předmětů je téměř nepostřehnutelný. Vjem plasticity je znemožněn přímým
oslněním pozorovatele při úhlu ϑ = 180 0 .
Na základě výsledků řady výzkumů je činitel podání tvaru v některých státech zaveden do
norem umělého osvětlení (u nás již v dříve platné normě ČSN 360450 a nyní v informativní
národní příloze Změna Z1 k normě ČSN EN 12464-1.
Pro zjednodušení se s veličinou P nepracuje většinou jako s vektorem, ale hodnotí se pouze
velikost tohoto činitele. Teoreticky může velikost činitele P nabývat hodnot od 0 do 4. V případě
ideálně rozptýleného osvětlení, např. v kulovém integrátoru, je P = 0. Při osvětlení úzkým
149

svazkem paprsků, tzn. v poli bodového zdroje světla v černém prostoru je P = 4. Cuttle [Lighting
patterns and the flow of light. Lighting Resarch and Technology 1971, č.3] doporučil, aby pro
vytvoření potřebné stínivosti a dobré plastičnosti vidění lidského obličeje byla velikost činitele
P v mezích 1,2 až 1,8 při směru světelného vektoru ε určeném úhly ψ a ϑ v mezích ψ =
15 ° až 45 ° a ϑ = 30 ° až 120 ° . Fischer D. (Lichttechnik 1970, č.2, 3; 1972, č.8) ukázal, že pro
kvalitní plastický vzhled tvarově komplikovanějších předmětů, než je lidský obličej, je zapotřebí
vyšších hodnot činitele P , cca 1,6 až 4 a dále potvrdil, že při osvětlení bodovými zdroji světla
(žárovky) se ve srovnání s plošnými zdroji vytvořenými zářivkovými svítidly dosáhne stejně
kvalitního vjemu trojrozměrných předmětů i při nižších hodnotách činitele P (např. pro lidský
obličej 0,24 až 1 ).
Dobré prosvětlení místnosti a přirozený plastický vzhled pozorovaných trojrozměrných
předmětů vytváří nezbytné podmínky pro dosažení zrakové pohody. Tyto kvalitativní parametry
osvětlení se charakterizují hodnotami střední kulové osvětlenosti E 4π (popřípadě v prostorech
s převažujícími vodorovnými směry pozorování hodnotami střední válcové osvětlenosti E c ) a
činitelem podání tvaru P.
S ohledem na pracnost výpočtu se veličiny E 4π a P uplatňují především v kulturních a
společenských prostorech, např. v galeriích, v divadlech, v sálech atd. Doporučené hodnoty
těchto parametrů jsou podle informativní národní přílohy Změna Z1 normy ČSN EN 12464-1
shrnuty v tab.8-12.
Tab.8-12 Doporučené hodnoty střední kulové osvětlenosti (E 4π ) a činitele podání tvaru P
Charakteristika prostoru
kongresové sály
reprezentační prostory
hlediště divadel, sály kulturních
středisek, koncertní a společenské
sály
hlediště klubů, obrazové galerie,
kryté tržnice, vstupní haly
Požadavky na
prosvětlení
prostoru
E 4π
(lx)
Požadavky
na podání
tvaru
vysoké 130 až 150 vysoké 1,3 až 1,5
střední 90 až 120 střední 1,6 až 2,0
nízké 50 až 70 nízké 2,1 až 2,5
P
V prostorech s převážně vodorovnými pracovními plochami se doporučuje, aby střední kulová
osvětlenost byla rovna nejméně 45% osvětlenosti vodorovné roviny.
V prostorech, kde převažují směry pozorování blízké k vodorovnému směru, což je zejména ve
veřejných a společenských prostorech, se postupně místo charakteristiky E 4π začíná využívat
střední válcové osvětlenosti E c . V některých zemích jsou v normách pro osvětlování
společenských prostorů již předepsány určité hladiny E c ; např. se požaduje dodržení
minimálních hladin E c ve výši 1,5 m nad podlahou (při svislé orientaci osy válcového
přijímače), a to
při vysokých požadavcích na jakost soustavy ve výši E cmin = 150 až 200 lx,
při požadavcích zvýšených E cmin = 100 až 150 lx
a při normálních požadavcích E cmin = 75 až 100 lx.
Výsledky ověřovacích výpočtů a měření některých realizací prokázaly, že ve společenských
prostorech je možno ve vztahu pro činitele podání tvaru zjednodušeně nahradit světelný vektor
hodnotami osvětlenosti vodorovné roviny E h a pracovat pak s činitelem podání tvaru rovným
poměru ( E h / E c ) , přičemž pro dosažení potřebné úrovně plastického vzhledu předmětů je
třeba zajistit, aby ( E h / E c ) ≥ 2 . To ovšem vyžaduje, aby poměr jasu stropu k jasu stěn byl
větší než 3,5; nesmí však překročit hodnotu 10, aby nedocházelo k oslnění.
150

8.6 Stálost osvětlení
Další důležitý požadavek, kterému má dobré umělé osvětlení vyhovovat. je stálost hladiny
osvětlenosti. Při práci se nesmí světelný tok zdrojů znatelně měnit. Rychlé časové změny
parametrů osvětlení, způsobované elektrickými nebo mechanickými příčinami (kolísáním napětí
sítě, kýváním nevhodně upevněných svítidel apod.), které zrak rozezná, negativně ovlivňují
zrakovou činnost, ztěžují vidění a unavují zrakový systém. Je-li kolísání pravidelné
(odpovídající kmitočtu sítě), může vzniknout na pohybujících se předmětech
s t r o b o s k o p i c k ý j e v , který může mít nebezpečné následky. U točivých strojů se
např. jeho vlivem zdá, že se rotor bud nepohybuje, popřípadě, že se otáčí pomalu vpřed či zpět.
Kolísání hladiny osvětlenosti může vzniknout také vrhaným stínem pohybujících se
předmětů. Pravidelně však vzniká kolísáním napětí sítě a pochopitelně vlivem kmitočtu střídavé
sítě. Poměrně malé kolísání světelného toku způsobuje střídavý proud u žárovek (vlivem tepelné
setrvačnosti vlákna), větší pak u zářivek a u vysokotlakých výbojek.
Ke zlepšení časové stálosti osvětlení je třeba využít všech prostředků, které jsou k dispozici, a
to zejména v místnostech, kde se vykonávají práce s vysokou zrakovou obtížností a v prostorách
s vysokými požadavky na zrakovou pohodu.
Osvětlují-li se zářivkami, resp. výbojkami předměty, které se pohybují, je třeba zamezit
vzniku stroboskopického jevu připojením sousedních svítidel na různé fáze trojfázové soustavy,
popřípadě jsou-li v jednom svítidle dvě zářivky či výbojky, je výhodné zajistit, aby oba zdroje
byly napájeny proudy s vhodným vzájemným fázovým posunem. Osvědčuje se rovněž napájení
výbojových zdrojů proudem vyšší frekvence. Správným provedením a dimenzováním všech
součástí elektrického rozvodu napájejícího sledovanou osvětlovací soustavu je třeba zabránit
vzniku nedovolených úbytků napětí a jeho kolísání. V některých případech zlepší situaci i
postupné zapínání spotřebičů nebo vhodné rozdělení spotřebičů do několika skupin se
samostatným napájecím vedením apod.
K omezení kmitání světla z mechanických příčin se doporučuje jednak vhodné upevnění
svítidel, aby se zabránilo jejich chvění a kývání a jednak správná volba rozložení svítivosti
použitých svítidel, včetně úpravy jejich rozmístění tak, aby nemohly vznikat rušivé stíny
způsobené pohybujícími se předměty.
Stálost hladin osvětlenosti v určité osvětlovací soustavě je ovlivňována zejména stabilitou
světelného toku zdrojů. Z dlouhodobého hlediska jde o pokles toku v průběhu života světelných
zdrojů. Významnější však je kolísání světelného toku zdrojů v průběhu jedné periody při
napájení zdrojů střídavým proudem. Měřítkem velikosti periodického kolísání toku byl dříve
činitel vlnivosti světla k f , který se jako poměrná amplituda periodického kolísání toku určuje
ze vztahu
Φ
max
− Φ
min
k
f
=
(8-11)
Φ + Φ
max
min
Při různých tvarech vlny světelného toku kolísání toku však lépe vystihuje index míhání f
(flicker index) a proto se této veličině v současnosti dává přednost. Index míhání je definován
rovnicí
A1 A1
f = =
(8-12)
A + A T . Φ
1
2
kde Φ stř je střední hodnota časové změny toku Φ(t), která se vypočítá z výrazu
T
Φ stř =
0
stř
1
( t )dt
T ∫ Φ
(8-13)
A 1 (A 2 ) je plocha omezená křivkou průběhu Φ(t) nad (pod) stř. hodnotou Φ stř .
V mezinárodních doporučeních se požaduje, aby index míhání obecně nepřesáhl hodnotu 0,1 .
151

Orientační údaje o činiteli k f a indexu f jsou pro některé světelné zdroje shrnuty v tab.8-13.
Tab.8-13
Hodnoty činitele vlnivosti k f a indexu míhání f světla
vybraných světelných zdrojů při jejich jednofázovém napájení
Světelný zdroj k f f
40 W 12 0,047
žárovka 60 W 7 0,027
100 W 5 0,009
denní 58 / 24 0,152 / 0,080
zářivka chladně bílá 44 / 16 0,117 / 0,046
teple bílá 27 / 10 0,077 / 0,027
rtuťová s luminoforem 73 0,25
Vysokotlaká výbojka halogenidová 38 0,11
sodíková 95 0,29
Pozn.: 1) pro zářivky a vysokotlaké výbojky platí údaje pro klasické zapojení s tlumivkou,
2) druhý údaj u zářivek je pro svítidla se dvěma zářivkami v tzv. duo zapojení.
8.7 Hospodárnost osvětlení
Požadavky na hospodárnost osvětlení se při splnění uvedených světelně technických zásad
zpravidla kryjí s požadavky správného hospodaření s elektrickou energií. Osvětlovací soustava
má být navržena tak, aby umožňovala dosáhnout při co nejsnazší, přesné a bezpečné práci co
nejlepších pracovních výsledků při poměrně nízké spotřebě energie. Na dobré a hospodárné
osvětlení je třeba pamatovat již při projektování objektů, protože pozdější úpravy bývají velmi
nákladné.
Důležitou okolností ovlivňující hospodárnost osvětlovací soustavy je správná volba zdrojů a
svítidel, využívání moderních efektivních světelných zdrojů a systematická údržba jak zdrojů a
světelně činných částí svítidel, tak i stropu, stěn a dalších ploch i oken v uvažovaném prostoru.
Proto každý projekt osvětlovací soustavy musí obsahovat i plán údržby, a to nejen čištění
svítidel, ale i výměny zdrojů, aby se nehospodárně neprovozovaly zdroje, jejichž světelný tok
poklesl pod hospodárnou míru.
S návrhem, realizací a provozem osvětlovací soustavy souvisí plnění řady požadavků nejen
světelně technických, ale též stavebních, konstrukčních, estetických, hygienických,
energetických a ekonomických. Vzájemná souvislost a často protichůdná podmíněnost
zmíněných okolností nutí světelného technika hledat s využitím ekonomického hodnocení
optimální kompromisní řešení, které ovšem musí vycházet z dodržení světelně technických
potřeb.
152

9. OSVĚTLOVACÍ SOUSTAVY
Osvětlovací soustava je funkčně ucelený soubor osvětlovacích prostředků (tj. světelných
zdrojů, svítidel a jejich příslušenství, včetně napájení a ovládání), které vytváří v osvětlovaném
prostoru světelné prostředí v závislosti na vlastnostech, stavu a rozmístění zmíněných prostředků
a rovněž na světelných vlastnostech osvětlovaného prostoru a v něm umístěného zařízení.
Účelem osvětlovací soustavy je zajistit požadovanou úroveň zrakového výkonu a zrakové
pohody pro určitou činnost s přijatelnou spolehlivostí, bezpečností osob a majetku a při
přiměřených nákladech. Kromě toho přistupují zpravidla další požadavky realizační, provozní,
technologické, estetické aj., které je nutné při řešení osvětlení vzít v úvahu.
Podle použitých primárních zdrojů světla a funkčního rozsahu se osvětlovací soustavy dělí
na :
soustavy denního osvětlení, soustavy umělého osvětlení, popřípadě soustavy sdruženého
osvětlení.
Denním osvětlením vnitřních prostorů se chápe jak osvětlení přírodním světlem slunečním i
oblohovým pronikajícím do místností osvětlovacími otvory (např. okny či světlíky apod.) přímo,
tak osvětlení přírodním světlem odraženým od vnějších a vnitřních překážek. Denní světlo, které
se mění během dne i roku, vytváří při bočním osvětlení (okny) specifické podání trojrozměrných
předmětů a rozložení jasů v místnosti, poskytuje žádoucí vizuální kontakt s venkovním
prostředím, což má příznivý psychologický i fyziologický dopad na člověka a výrazně tak
přispívá k dosažení jeho zrakové pohody. Současně však může denní světlo způsobovat oslnění a
nepříznivě ovlivňovat tepelnou pohodu.
Soustavy umělého osvětlení zajišťují podmínky pro zrakovou činnost při nedostatku denního
světla.
Termínem sdružené osvětlení se označuje záměrné současné osvětlení vnitřního prostoru
denním světlem a doplňujícím umělým osvětlením. Zajišťují se tak potřebné hladiny
osvětlenosti v místnostech nebo v jejich funkčně vymezených částech, kde není zajištěno
dostatečné denní osvětlení pro danou činnost, např. ve větší vzdálenosti od oken, či při zastínění
pracovních ploch vnitřním vybavením interiéru. V České republice platí pro navrhování, užívání
a kontrolu sdruženého osvětlení norma ČSN 360020.
9.1 Členění osvětlovacích soustav umělého osvětlení
Osvětlovací soustavy se rozdělují podle zdroje proudu a provozního účelu, dále podle
soustředění světla a konečně podle rozložení světelného toku.
Podle zdroje proudu a provozního účelu se rozeznává osvětlení:
1) normální (napájené z rozvodné soustavy), v jejím bezporuchovém stavu, které dále může být
a) hlavní, které slouží pro normální provoz
b) pomocné, určené pro úklid a jiné pomocné práce
c) bezpečnostní, využívané při poruchách technologického zařízení a vzniku nebezpečných
stavů (např. při vzniku nebezpečí výbuchu se rozsvítí nebo zůstanou v provozu pouze
svítidla s vhodným krytím nebo v nevýbušném provedení)
2) poruchové (napájení z rezervního zdroje), které se člení (ČSN EN 1838 Poruchové osvětlení) na
a) náhradní, využívané při poruše hlavního osvětlení k dokončení nezbytných prací, aby
nedošlo k úrazům a nevznikly škody,
b) nouzové, k vyznačení únikových cest. Zdrojem nouzového osvětlení je obvykle
akumulátorová baterie nebo dieselelektrické soustrojí. V místnostech, v nichž je zajištěno
náhradní osvětlení, není třeba instalovat nouzové osvětlení.
Náhradní osvětlení se zřizuje v místnostech, v nichž při poruše hlavního osvětlení může nastat
nebezpečí požáru, výbuchu, poškození technologického zařízení, ohrožení technologického
153

procesu nebo zásobování velkého počtu spotřebitelů (elektrárny, vodárny, teplárny apod.). Musí
být uvedeno v činnost nejpozději do 15 sekund po zhasnutí hlavního osvětlení. V místnostech,
v nichž je zajištěno náhradní osvětlení, není obvykle třeba instalovat nouzové osvětlení.
Nouzové osvětlení se pak dále rozděluje na osvětlení únikových cest, na protipanické
osvětlení a na osvětlení protiúrazové.
Cílem osvětlení únikových cest je umožnit přítomným bezpečný odchod z daného prostoru
(osvětlenost na podlaze v ose únikové cesty do šíře 2 m nesmí být menší než 1 lx; po zapnutí
únikového osvětlení musí dosáhnout 50% požadované osvětlenosti do 5 s a plné hodnoty
osvětlenosti do 60 s; min. doba svícení musí být 1 h) a současně zajištění podmínek pro snadné
dosažení a použití protipožárních a bezpečnostních zařízení.
Účelem protipanického osvětlení veřejných prostorů je zmenšit pravděpodobnost paniky a
umožnit přítomným bezpečný pohyb směrem k únikovým cestám (směr světla na únikových
cestách a v otevřených prostorech má být dolů na pracovní plochu, osvětleny však mají být i
překážky do výšky 2 m nad podlahou).
Účelem protiúrazového osvětlení je přispět k bezpečnosti lidí při potenciálně nebezpečných
procesech nebo situacích a umožnit řádné ukončení činností bez nebezpečí pro ostatní uživatele
v daném místě. Zdrojem nouzového osvětlení je obvykle akumulátorová baterie nebo
dieselelektrické soustrojí.
9.2 Celkové, odstupňované a kombinované osvětlení
Podle soustředění světla se rozlišují osvětlovací soustavy celkového, odstupňovaného a
kombinovaného osvětlení. V případě, že soustava umělého osvětlení doplňuje v určité části
prostoru přírodní osvětlení, vzniká tzv. osvětlení sdružené.
Soustava celkového osvětlení je základní osvětlovací soustavou, zajištující v celém
osvětlovaném prostoru potřebnou hladinu osvětlení i bezpečnost s ohledem na požadovaný
zrakový výkon. Vhodná je zejména tam, kde se vykonávají přibližně stejně náročné práce.
Většinou jsou při ní svítidla rovnoměrně rozmístěna po osvětlovaném půdorysu. Jednotlivá
pracovní místa je pak možno v prostoru snadno přemísťovat.
Soustava odstupňovaného osvětlení je obdobná celkové soustavě osvětlení, ale podle zrakové
náročnosti vykonávané práce zajišťuje v některých částech vyšší hladiny osvětlenosti, a to buď
větším počtem svítidel, nebo svítidly se zdroji větších výkonů. Přechody mezi různě osvětlenými
částmi prostoru mají být pozvolné. Je třeba dbát na to, aby podmínky vidění v intenzivněji
osvětleném úseku nebyly nepříznivě ovlivněny temným pozadím vytvořeným méně osvětlenými
vertikálními plochami z části prostoru s nižší hladinou osvětlenosti.
Soustava kombinovaného osvětlení vzniká ze soustavy celkového nebo odstupňovaného
osvětlení přidáním místního osvětlení, tj. svítidel k místnímu přisvětlení jednotlivých pracovišť,
odpočinkových koutů apod. Celkové osvětlení zajišťuje v daném prostoru potřebnou
rovnoměrnost osvětlení a doporučuje se proto, aby hladina osvětlenosti odpovídající celkovému
osvětlení byla alespoň 30%, resp. minimálně 10% výsledné osvětlenosti zajištěné
kombinovaným osvětlením. Místní osvětlení pak zabezpečuje požadovanou vyšší osvětlenost na
pracovní rovině, vhodný převažující směr dopadu světla, popřípadě umožňuje vytvořit podmínky
pro lepší prostorové vnímání apod. Svítidla místního osvětlení nesmí způsobit nedovolené
kontrasty jasů v zorném poli pracovníků a nesmí přímo oslňovat jiná pracoviště. Použít
samotného místního osvětlení (bez celkového osvětlení) je nesprávné. Při pouhém místním
osvětlení vznikají totiž velké kontrasty jasů, které i při malých pohybech očí a hlavy způsobují
časté adaptační procesy, což zvyšuje únavu zraku.
Kombinované osvětlení se využívá i pro docílení vysokých hladin osvětlenosti na pracovním
místě, které nelze hospodárným využitím technických prostředků docílit soustavou celkového
osvětlení. Obvykle se volí už při hladinách osvětlenosti 1000 lx a vyšších. Kombinované
154

osvětlení je nutné též v případech, kdy celkovým osvětlením nelze některá pracovní místa
dostatečně osvětlit, např. při jejich zastínění jiným zařízením, při obrábění dutin apod., a dále
tehdy, kdy je třeba docílit zvýšení jasu tmavých součástí opracovávaných na světlejším pozadí a
v obdobných zvláštních případech.
Kombinované, popřípadě odstupňované osvětlení umožňuje zajistit zvýšení hladin
osvětlenosti osobám vyššího věku i lidem se sníženou zrakovou schopností. V průmyslových
závodech se zpravidla nejprve navrhuje celkové osvětlení a místní osvětlení se zřizuje dodatečně
až po dodání a rozmístění strojů a zařízení. Rovněž z hlediska úspor elektrické energie se
v posledních letech zdůrazňuje využívání kombinovaného a odstupňovaného osvětlení a upouští
se od požadavku vysoce rovnoměrného celkového osvětlení.
Celkové osvětlení se volí přednostně v místnostech, kde je většina činností charakterizována
stejnou zrakovou obtížností a náročností, dále tam, kde není možné s ohledem na technologické,
stavební a jiné požadavky zachovat stejnou orientaci zrakových úkolů (pracovních míst), rovněž
v prostorech, kde není možné fixovat zrakové úkoly do pevných poloh nebo kde se druh činnosti
často mění a konečně v prostorech s činností nevyžadující speciální techniku osvětlování. Při
návrhu osvětlovací soustavy celkového osvětlení je nutno vždy dbát na to, aby byly splněny
všechny požadavky kladené na osvětlení na všech místech zrakového úkolu (např. při zastínění
zařízením nebo stavebními konstrukcemi).
Odstupňované osvětlení se volí přednostně v místnostech, kde v určitých vymezených
prostorech jsou prováděny činnosti s různou zrakovou obtížností a náročností (obrábění,
mezisklad, komunikace apod.) a v prostorech, kde jsou prováděny různé činnosti splňující
podmínky pro použití kombinovaného osvětlení, kde však z technologického nebo
bezpečnostního hlediska nelze použít místního přisvětlení.
Kombinované osvětlení se volí přednostně v místnostech s různými zrakovými úkoly
v jednotlivých místech při vysokých požadavcích na osvětlení, dále tam, kde zrakové úkoly
vyžadují speciální techniku osvětlování (směrové světlo, osvětlení dutin apod.), všude, kde by
celkové či odstupňované osvětlení bylo neefektivní, např. pro značné zastínění jiným zařízením,
rovněž tam, kde je třeba omezit kmitání světla vlivem pohybujících se předmětů nebo vlivem
napájení ze střídavé sítě a konečně též v případě činností, u nichž se kladou vysoké nároky na
jakost podání barev.
9.3 Osvětlení přímé, smíšené a nepřímé
Podle rozložení světelného toku svítidel do horního a dolního poloprostoru se rozlišuje
osvětlení přímé, převážně přímé, smíšené, převážně nepřímé a nepřímé. Jde tedy o stejné členění
jako u svítidel.
V soustavě přímého osvětlení dopadá světelný tok na osvětlované plochy téměř beze ztrát,
takže pro danou hladinu osvětlení vychází u této soustavy nejmenší příkon zdrojů. Uvažují-li se
pouze jednotlivá svítidla žárovková nebo výbojková, vytváří se v prostoru ostré tmavé stíny a
velké kontrasty jasů v zorném poli. Možnost oslnění je při přímém osvětlení největší. Na obr.9-1
je znázorněn průběh osvětlenosti v bodech srovnávací roviny, ležících na stopě svislé roviny
proložené svítidlem (při osvětlení prostoru jedním svítidlem).
155

Obr. 9 - 1 Obr. 9 - 2
Je patrno, že nerovnoměrnost osvětlení jedním svítidlem je velká. Vyhovující rovnoměrnosti se
dosáhne jen velkým počtem svítidel nebo přímými svítidly s velkou vyzařovací plochou.
V soustavách převážně přímého, smíšeného a převážně nepřímého osvětlení roste množství
světelného toku, dopadajícího ze svítidel na strop a stěny osvětlovaného prostoru. Hospodárnost
osvětlení tedy postupně klesá, dosahuje se však lepší rovnoměrnosti osvětlení (viz např. pro
smíšené osvětlení obr. 9-2 ), vržené stíny se stávají měkčími a snižuje se možnost oslnění.
V soustavě nepřímého osvětlení, kdy na
osvětlovanou plochu dopadá jen světelný tok
odražený od stropu a stěn osvětlovaného prostoru je
jas stropu a stěn vyšší než jas pracovní plochy.
Nepřímé osvětlení zajišťuje téměř rovnoměrnou
hladinu osvětlení jak je patrno z obr.9-3. Stíny se
v této soustavě prakticky nevyskytují. Tím je ztíženo
rozlišování, zhoršena orientace v prostoru i odhad
vzdáleností. Činitel podání tvaru je velmi nízký. Zrak
Obr.9-3
se při akomodaci více namáhá a zvyšuje se tedy jeho
únava.
Provoz soustav nepřímého osvětlení je v porovnání s ostatními soustavami nepoměrně dražší,
vykazují vyšší spotřebu elektrické energie a vyšší jsou i nároky na údržbu. V těchto soustavách je
nutné používat svítidla s vysokou účinností, zdroje s vysokým měrným výkonem a je třeba
zajistit i co nejvyšší hodnoty činitelů odrazu stropu a stěn. V těchto soustavách se nečistoty
usazují přímo na hlavních vyzařovacích plochách a proto je nutné častěji svítidla čistit. Častěji je
třeba obnovovat nátěry stropu a stěn. Výhodou nepřímého osvětlení je, že je v této soustavě
vyloučeno přímé oslnění světelnými zdroji a prakticky je zamezeno i oslnění odrazem.
V místnostech, kde se vyžaduje dobré rozeznávání tvaru předmětů, tj. tam, kde je třeba zajistit
dobré kontrasty a stíny, se volí osvětlení přímé, převážně přímé, popřípadě smíšené. Naproti
tomu v místnostech určených k odpočinku, k zábavě a k různým kulturním účelům je vhodnější
osvětlení nepřímé nebo převážně nepřímé.
Přímé osvětlení se používá zejména jako celkové osvětlení všude tam, kde se nemá nebo
nemůže uplatnit nepřímá, tj. odražená složka světelného toku. Jsou to především všechny
venkovní prostory, velké a vysoké vnitřní prostory, jako sportovní haly, průmyslové haly se
skleněným nebo tmavým stropem apod. Přímého osvětlení se též užívá k místnímu osvětlení
pracovišť. Převážně přímé osvětlení se používá k celkovému osvětlení místností, např. učeben i
hal, pokud nemají skleněný nebo tmavý strop.
156

Smíšené osvětlení se používá k celkovému osvětlení všech místností se světlými stěnami a
stropem, je vhodné pro učebny, kreslírny, rýsovny, k osvětlení obytných místností, chodeb;
v průmyslu je možno smíšené osvětlení užít k osvětlení rozlehlejších pracovišť, kde se provádí
méně jemná práce, jako třídění a překládání kusového zboží apod.
Převážně nepřímé a nepřímé osvětlení se užívá k celkovému osvětlení místností, kde nejsou
nežádoucí stíny, k osvětlení laboratoří, obytných místností, jako např. ložnice, a dále také
k osvětlení reprezentačních místností. Převážně nepřímé osvětlení se užívá též k osvětlení
kreslíren, konstrukčních kanceláří a z obytných místností ještě k osvětlení dětských pokojů a
hotelových pokojů. Při osvětlování obývacích pokojů se dává přednost soustavě nepřímého
osvětlení s vhodně rozmístěným místním osvětlením.
Využití samotné nepřímé soustavy osvětlení v restauračních provozovnách je nesprávné,
neboť při nepřímém osvětlení jsou nejvyšší jasy v horní části zorného pole, tedy na stropě. Zrak
se podvědomě stáčí právě do míst s vyšším jasem a tak je pozornost stolujících odváděna od
plochy stolu a zejména od jídla.
S ohledem na již zmíněnou zhoršenou orientaci a ztížený odhad vzdáleností je zcela nevhodné
používat nepřímé osvětlení k osvětlování tělocvičen. Výjimkou by měly být případy, kdy jiný
způsob osvětlení není technologicky možný (k tomu poznamenejme, že při osvětlování
sportovišť je třeba vycházet z požadavků normy ČSN EN 12193 Světlo a osvětlení – Osvětlování
sportovišť).
Provoz soustav nepřímého osvětlení je v porovnání s ostatními soustavami nepoměrně dražší,
vykazují vyšší spotřebu elektrické energie a vyšší jsou i nároky na údržbu. V těchto soustavách je
nutné používat svítidla s vysokou účinností, zdroje s vysokým měrným výkonem a je třeba
zajistit i co nejvyšší hodnoty činitelů odrazu stropu a stěn. V soustavách nepřímého osvětlení se
nečistoty usazují přímo na hlavních vyzařovacích plochách a proto je nutné častěji svítidla čistit.
Častěji je třeba obnovovat také nátěry stropu a stěn. Výhodou nepřímého osvětlení je, že je v této
soustavě vyloučeno přímé oslnění světelnými zdroji a prakticky je zamezeno i oslnění odrazem.
V místnostech, kde se vyžaduje dobré rozeznávání tvaru předmětů, tj. tam, kde je třeba zajistit
dobré kontrasty a stíny, se volí osvětlení přímé, převážně přímé, popřípadě smíšené. Naproti
tomu v místnostech určených k odpočinku, k zábavě a k různým kulturním účelům je vhodnější
osvětlení nepřímé nebo převážně nepřímé.
9.4 Výběr světelných zdrojů, volba svítidel a jejich rozmístění
Různorodost vnitřních prostorů, ať již z hlediska jejich účelu, rozměrů, či vybavení a
požadavků na osvětlování je velmi velká a nelze proto uvést jednoduchá pravidla pro aplikaci
jednotlivých typů zdrojů světla a svítidel. Volba světelných zdrojů a odpovídajících svítidel musí
vycházet z konkrétního posouzení výchozích podkladů pro návrh osvětlení, požadavků na
osvětlení, druhu osvětlovací soustavy atd., tedy ze zhodnocení světelně technických,
architektonických, estetických a dalších okolností, ale také z rozboru technicko-ekonomických
parametrů. Obecnou snahou vyplývající z potřebného zvyšování jakosti osvětlení při co
nejhospodárnějším využití elektrické energie a vynaložených investičních prostředků, je
maximálně využívat zdroje s vysokým měrným výkonem, s dlouhým životem, s velkou
spolehlivostí a s malými nároky na obsluhu či údržbu. To ovšem znamená zvýšit investiční
náklady, které se však zaplatí levnějším provozem, zvláště úsporami elektrické energie. V praxi
to znamená nahrazovat, pokud možno, žárovky zářivkami, popřípadě výbojkami, ale také starší
typy zářivek, resp. výbojek modernějšími, efektivnějšími typy těchto zdrojů a dále při zachování
všech zásad osvětlování a ostatních technických, architektonických a dalších požadavků také, je-
-li to možné, nahrazovat zdroje s menšími jednotkovými výkony zdroji větších výkonů.
157

V úzké souvislosti s volbou světelného zdroje a druhu osvětlovací soustavy se podle účelu a
charakteru osvětlovaného prostoru a podle požadavků kladených na osvětlení se provádí výběr
svítidla. Svítidla se volí podle:
1) světelně technických vlastností určených zejména fotometrickou plochou svítivosti,
účinností svítidla a provedením svítidla z hlediska zábrany oslnění,
2) konstrukčního provedení svítidla, které určuje podmínky jeho použití s ohledem na
prostředí, způsob upevnění apod.
Posuzuje se přitom elektrický příkon, světelný tok zdrojů instalovaných ve svítidle, prostorové
rozložení svítivosti a jasu svítidla (z hlediska navrhovaného rozmístění svítidel, požadavků na
osvětlení a oslnivosti soustavy), dále provozní účinnost svítidla a její časová stálost (z hlediska
dosažení maximálního činitele využití při požadovaném rozmístění svítidel), konstrukční
provedení svítidla podle prostředí a montážních podmínek. Značnou roli hraje i tvarové řešení
svítidla, jeho hmotnost, rozměry, snadnost montáže, čištění a výměny zdrojů, ale také otázka
kompenzace účiníku u výbojkových a zářivkových svítidel, problém náběhového proudu, míhání
světla, popřípadě i možnost regulace světelného výkonu.
Výrobci svítidel vyvíjí a konstruují svítidlo vždy k určitému účelu. Sortiment svítidel by měl
proto pokrývat všechny v praxi potřebné oblasti použití.
Svítidla celkového osvětlení lze po půdorysu osvětlovaného prostoru rozmístit buď
rovnoměrně nebo lokálně s ohledem na rozmístění pracovišť. Rovnoměrné rozmístění svítidel se
volí tam, kde se předpokládá stejně zrakově náročná práce na různých místech půdorysu (např.
montážní haly, slévárny apod.), dále tam, kde jsou stroje a zařízení rovnoměrně rozmístěny po
půdorysu a také je-li prostor osvětlen soustavou kombinovaného osvětlení, tj. když se soustava
celkového osvětlení doplňuje místním přisvětlením.
Volbu výšky zavěšení svítidel nad srovnávací rovinou a jejich rozmístění po osvětlovaném
půdorysu podmiňuje potřeba zajistit požadovanou hladinu osvětlenosti, její vhodnou
rovnoměrnost při omezení možnosti oslnění a při co nejmenším měrném elektrickém příkonu
(W.m -2 ). V řadě případů je výška svítidel dána stavebními či výrobními podmínkami; např.
v halách s mostovými jeřáby se svítidla musí umístit tak, aby nebyl rušen provoz jeřábu apod.
Poměr vzdálenosti mezi svítidly k výšce jejich zavěšení či poměr šířky k výšce osvětlovaného
prostoru ovlivňuje i volbu typu svítidel. Je-li poměr šířky k výšce prostoru větší než 2, používají
se obvykle svítidla přímého až smíšeného osvětlení, světelné pásy, svítidla s rozptylnými
reflektory, svítidla s lamelami nebo rozptylnými mřížkami apod. Pro vysoké prostory s poměrem
šířky k výšce menším než 2 se volí s ohledem na dosažení dobré hospodárnosti osvětlení
svítidly se zrcadlovými reflektory.
V praxi se daří výšku zavěšení svítidel měnit jen málokdy. Ve většině případů je výška
svítidel nad podlahou určena požadavky omezení oslnění a málo se liší od skutečně možné
závěsné výšky určené rozměry místnosti.
Zářivková svítidla se všeobecně doporučuje používat až do výše zavěšení 4 m, za vhodných
podmínek (čisté prostory, jednoduchá údržba) až do výše 10 m. Pokud jde o vysokotlaké rtuťové
výbojky, doporučuje se jejich použití ve svítidlech s rozptylným reflektorem při jejich zavěšení
od 5 do 8 m. Ve výškách nad 8 m je lépe využít halových zrcadlových hlubokozářicích svítidel.
Výhodou těchto svítidel je mimo jiné, že jimi lze dosáhnout vysokých hladin osvětlenosti
relativně malým počtem svítidel vzhledem k poměrně vysokým jednotkovým výkonům zdrojů
v jednom svítidle.
158

Obvyklé rozmístění žárovkových, popřípadě výbojkových svítidel po
půdorysu je buď ve vrcholech obdélníku nebo kosočtverce
(šachovnicové uspořádání) podle obr.9-4.
Obr. 9-4
Náčrt čtvercového, resp. šachovnicového
rozmístění svítidel po půdorysu místnosti
Nejhospodárnější řešení (tj. minimální hodnoty elektrického příkonu na 1 m 2 osvětlované plochy) se
dosahuje, když se při obdélníkovém uspořádání rovnají vzdálenosti r a = r b (čtvercové uspořádání) a když
při šachovnicovém uspořádání platí
r a = r c a r b = 3 . r a
(uspořádání ve vrcholech rovnostranného trojúhelníka).
Uváží-li se čtvercové uspořádání svítidel zavěšených ve výšce h a předpokládá-li se rotačně
souměrné rozložení svítivosti svítidel určené rovnicí
I = I 0 . cos n γ
a exponenciální závislost světelného toku Φ z zdrojů na elektrickém příkonu P svítidel podle vztahu
Obr. 9 - 4 Φ z = c . (P z ) m ,
pak lze pro hospodárnou (min. měrný příkon W.m -2 ) poměrnou vzdálenost r/h svítidel odvodit
vztah
⎛ r ⎞
4 m
⎜
h
⎟ =
(9 – 1)
⎝ ⎠ n + 3 − 2 m
o
Pro obvyklou hodnotu exponentu m = 1,2 a pro kosinusové rozdělení svítivosti (n = 1) vychází
z rovnice (9-1) poměrná vzdálenost svítidel (r/h) o = 3 ≐ 1,7.
Výraz (9-l) umožňuje vyšetřit i nejvhodnější poměrnou vzdálenost svítidel (r/h) E z hlediska
minimálního světelného toku zdrojů světla připadajícího na 1 m 2 osvětlované plochy, a to dosazením
m = 1 . Platí tedy
⎛ r ⎞ 4
⎜ ⎟ =
(9 - 2)
⎝ h⎠
n + 1
E
odkud pro kosinusové rozdělení svítivosti (n = 1) vychází (r/h) E = 2 ≐ 1,4 .
Rozdíl v hodnotách poměrných roztečí (r/h) o a (r/h) E zjištěných podle minima příkonu a nejmenšího
měrného toku lze vysvětlit tím, že vzrůst měrného výkonu žárovek při zvětšování příkonu činí účelným
přechod k výkonnějším zdrojům, tj. k určitému zvětšení vzdálenosti mezi svítidly oproti výsledku z
kriteria minima světelného toku.
Aby byla dodržena rovnoměrnost hladiny osvětlenosti, je třeba, aby krajní řada svítidel
celkového osvětlení nebyla příliš vzdálena od stěn. Ve výrobních provozech a v místech
veřejných budov, v nichž se vykonává ruční práce určité zrakové náročnosti a v nichž jsou
pracoviště umístěna těsně u stěn, by tato vzdálenost neměla být větší než 1/4 až 1/3 vzdálenosti
mezi řadami svítidel. V ostatních případech lze vzdálenost svítidel od stěn zvětšit na 2/5 až na
1/2 vzdálenosti mezi řadami svítidel.
159

Při rozmísťování svítidel vysílajících část světelného toku na strop, je zapotřebí zvolit i jejich
vzdálenost od stropu vzhledem ke vzdálenosti mezi svítidly, aby na stropě nevznikaly světlé
skvrny.
Zářivková svítidla se, obvykle rozmísťují do plynulých nebo přerušovaných řad rovnoběžných
se stěnami, resp. s okny. K zajištění rovnoměrnosti osvětlenosti podél řady svítidel nesmí
vzdálenost mezi jednotlivými svítidly přesáhnout 1/2 výšky zavěšení svítidel nad srovnávací
rovinou. Optimální poměrnou vzdálenost r/h mezi řadami zářivkových svítidel lze s určitou
přibližností stanovit z výrazu (9-2).
U zářivkových svítidel s kosinusovým rozdělením svítivosti v podélné i příčné rovině (n = 1)
je tedy (r/h) o ≐ 1,4. V některých případech je nutné ke zlepšení rovnoměrnosti osvětlenosti
umístit u krajů řad zářivkových svítidel přídavná svítidla.
S růstem doporučovaných hladin osvětlenosti se ve vnitřních prostorech instalují jednak větší
počty svítidel a jednak vzrůstá i výkon zdrojů světla. Takto narůstá množství tepla vyvinutého
v osvětlovacích zařízeních, s nímž je třeba počítat při rozboru vytápění a větrání prostoru. Tuto
problematiku řeší tzv. integrované osvětlovací soustavy, v nichž jsou svítidla přímou součástí
klimatizační soustavy daného prostoru. Výroba je zejména propracována v oblasti zářivkových
svítidel, kde se současně přihlíží k udržení optimálního pracovního bodu zářivek.
9.5 Návrh osvětlovací soustavy a světelně technický projekt
Postup návrhu osvětlovací soustavy lze v zásadě rozdělit do pěti etap:
1. Shromáždění a studium výchozích podkladů o osvětlovaném prostoru, o jeho účelu, vybavení,
provozu, o zrakové obtížnosti úkolů atd.
2. Stanovení požadavků na osvětlení a parametrů osvětlovací soustavy podle předpisů a norem
3. Vlastní návrh osvětlovací soustavy, volba zdrojů světla a svítidel, stanovení potřebného počtu
svítidel a jejich rozmístění
4. Provedení kontrolních světelně technických výpočtů, zpřesnění rozmístění svítidel, kontrola
rovnoměrnosti osvětlení, hodnocení oslnění, popřípadě úprava, resp. změna původního
návrhu soustavy a zpracování nových ověřovacích výpočtů, až se podaří všechny sledované
ukazatele splnit v předepsaných tolerancích. Vypočtené hodnoty se považují za vyhovující,
neliší-li se od předepsaných hodnot o více než ±5% . V této fázi může být vypracováno i
několik variant návrhů osvětlovací soustavy
5. Výpočet technicko ekonomických ukazatelů a výběr optimální varianty řešení, včetně
zhodnocení vedlejších účinků osvětlovací soustavy, např. zvětšení tepelné zátěže prostoru,
ovlivnění akustických poměrů atd.
Osvětlovací soustava musí být vždy navržena tak, aby ji bylo možno co nejhospodárněji
realizovat a poté co nejsnáze provozovat a udržovat.
Pro vypracování návrhu osvětlení jsou zapotřebí zejména tyto údaje a podklady:
1) půdorys a nárys stavby nebo zařízení s důležitými stavebními údaji (vchody, okna, světlíky,
schody apod.)
2) světelně technické vlastnosti stěn a stropů osvětlovaných prostorů (provedení, povrch, barva,
činitel odrazu)
3) vnitřní zařízení s ohledem na účel prostoru; velikost a rozmístění nábytku nebo zařízení,
velikost pracovních strojů a stolů, odrazné vlastnosti povrchů vnitřních zařízení, postup a směr
případného pravidelného přemísťování velkých předmětů, které by mohly vrhat stíny na
osvětlované pracovní plochy, požadavky na potřebu přenosných svítidel apod.
4) druh práce vykonávané v jednotlivých osvětlovaných prostorech; postavení pracujících,
obvyklá pracoviště, potřebná rozlišovací schopnost na jednotlivých pracovištích', tj.
minimální rozměry předmětů, které je třeba rozlišovat z určité vzdálenosti
160

5) podmínky čištění a údržby svítidel; druh prostředí (nebezpečí zaprášení, znečištění, vlhka,
otřesů, ohně, výbuchu)
6) instalace v budově (potrubí vodovodního, tepelného nebo vzduchového rozvodu, výtahy,
jeřáby, větráky, komíny apod.)
7) upozornění na zvláštní nebezpečí (schody, stupně, otvory, prahy, příkopy, nebezpečné části
strojů a zařízení atd.)
8) určení elektrické napájecí sítě (proudová soustava, napětí, kmitočet atd.)
9) požadavky na spolehlivost dodávky el. energie a rizika přerušení dodávky proudu; potřeba
nouzového aj. osvětlení
10) údaje o nákladech na el. instalaci (kalkulační podklady, popřípadě i další potřebné technicko
hospodářské ukazatele).
Součástí projektové dokumentace určitého objektu je také světelně technický projekt, který se
skládá z technické zprávy a výkresové dokumentace.
V dokumentaci světelně technického projektu musí být uvedeny zejména údaje o :
1) výchozích podkladech
2) použitých světelných zdrojích a svítidlech
3) udržovacích činitelích a o způsobu a plánu údržby osvětlení
4) požadavcích na povrchovou úpravu prostoru a návrh na jeho barevné řešení
5) požadavcích na elektrický rozvod, zvl. členění světelných okruhů, zapojení svítidel a zdrojů
do jednotlivých fází elektrického rozvodu, ovládání osvětlení, řízení provozu osvětlovacích
soustav, ale také údaje o způsobu instalace svítidel
6) řešení pomocného, náhradního či nouzového osvětlení, pokud je požadováno.
Vzhledem k tomu, že kontrolní orgán je oprávněn požadovat doložení navržených parametrů
osvětlení, je třeba mít k dispozici popis použité výpočtové metody, postup výpočtu ukazatelů,
včetně výchozích údajů a výsledků a rovněž zdůvodnění a charakteristiku osvětlovací soustavy.
Výkresová dokumentace obsahuje zejména půdorysné plány osvětlovaných prostorů se
zakresleným rozmístěním všech svítidel. Ve složitějších případech se kreslí i podélné a příčné
řezy s vyznačením umístění, popřípadě upevnění svítidel, doplněné podle potřeby výkresem
návrhu úpravy upevňovacích konstrukcí, či údaji o směrování svítidel apod. V jednoduchých
případech postačuje uvést závěsnou výšku svítidel.
Do výkresové dokumentace se zakreslují i vybraná místa úkolu a směr pohledu pro hodnocení
oslnění. Vyznačují se také části místnosti s odlišnými navrhovanými hodnotami osvětlenosti.
161

9.6 Údržba osvětlovacích soustav - udržovací činitel
Údržba osvětlovací soustavy podstatně ovlivňuje hospodárnost využívání navrženého
osvětlovacího zařízení. V průběhu využívání osvětlovací soustavy se mění její parametry.
Zejména klesá světelný tok dopadající na jednotlivá místa zrakových úkolů. Dochází však nejen
ke snižování kvantitativních parametrů osvětlení, ale mění se též ukazatele kvalitativní, zvláště
rovnoměrnost osvětlení, prostorové rozložení světelného toku i oslnivost soustavy. Údržba
osvětlovací soustavy zahrnuje nejen čištění osvětlovacích zařízení, obnovu světelně aktivních
povrchů místnosti a výměnu světelných zdrojů, předřadníků a dalších částí i svítidel, ale také
udržování konstrukčních částí, těsnosti zařízení a rovněž údržbu elektrické části soustavy.
Údržba osvětlení musí být řešena již ve stadiu projektu v návaznosti na údržbu a provoz celého
objektu a pro údržbu musí být vytvořeny veškeré potřebné předpoklady, včetně obslužného
zařízení a pomůcek. Již při návrhu osvětlení je třeba předpoklady údržby zařízení mít na zřeteli, a
to také při volbě materiálu a konstrukce svítidla podle druhu a vlastností prostředí. Např. v
prašném prostředí textilních provozů je třeba dát přednost svítidlům z materiálů, na nichž se
nevytvářejí elektrostatické náboje, jejichž povrch je hladký a které jsou provedeny a větrány tak,
aby se omezilo usedání prachu vně i uvnitř svítidla. Z hlediska údržby není výhodné zvyšovat
neodůvodněně krytí svítidel, neboť vyšší stupeň krytí představuje obvykle i komplikovanější
demontáž jednotlivých částí svítidel. Při rozmísťování svítidel se přihlíží k tomu, aby funkční
selhání jednotlivých zdrojů nevyvolalo příliš velkou nerovnoměrnost osvětlení, která by
vyžadovala rychlou individuální výměnu zdrojů.
V průmyslových provozech je výhodné připojovat svítidla buď individuálně nebo alespoň
skupinově přes zásuvku, aby při individuální údržbě zůstala převážná část osvětlení v provozu.
Aby se omezila pravděpodobnost výskytu poruch v obtížně přístupných místech, je výhodné
např. předřadníky umístit do snadno přístupných míst.
V návrhu plánu údržby je třeba stanovit základní pravidla pro hromadné činnosti, např. pro
čištění svítidel, nebo výměnu zdrojů, a sladit hospodárný interval čištění svítidel a ostatních
světelně činných ploch s hospodárnou dobou života zdrojů, a to na základě technicko
ekonomických propočtů.
Míru stárnutí a znečištění hlavních součástí osvětlovacího zařízení a světelně činných ploch
v daném prostoru charakterizuje udržovací činitel označovaný písmenem z. Udržovací činitel
se stanoví jako součin čtyř dílčích činitelů, a to činitele z z stárnutí světelných zdrojů, činitele z s
stárnutí svítidel, činitele z p znečištění ploch osvětlovaného prostoru a činitele z f funkční
spolehlivosti světelných zdrojů, tj.
z = z z . z s . z p . z f (9 – 3)
Pro činitel z platí přitom podmínka, že nesmí být menší než 0,5. Takto je v souladu s normou
ČSN EN 12464-1, Změna Z1 alespoň částečně omezena energetická náročnost osvětlení.
Činitel z z stárnutí světelných zdrojů se stanovuje na základě údajů výrobce nebo norem.
S ohledem na krátkou dobu života bývá činitel z z u žárovek asi 0,9, zatím co u výbojových
zdrojů bývá i 0,7.
Časovou změnu činitele z z lze popsat vztahem
kde γ z
τ z
t
z
z
τ z
( t) γ + ( −γ
) e
z
z
−
t
= 1 (9 –4)
je konstanta charakterizující průběh činitele z z
je časová konstanta průběhu stárnutí zdroje (h)
je čas (h)
162

Při individuální výměně zdrojů se po určité době činitel stárnutí ustálí na střední hodnotě
označované z pz , která se zjistí z rovnice
⎡
2t − z
1
⎤
( ) ⎢
τ
z
z = + − − ⎥
pz γ z 1 γ z . τ z 1 e
2 tz
⎢ ⎥
⎣ ⎦
kde t z je doba života uvažovaného zdroje (h)
Příklady orientačních hodnot veličin γ z a τ z
uvedeny v tab.9-1.
(9 –5)
pro některé typy světelných zdrojů jsou hodnoty
Tab. 9-1 Příklady konstant charakterizujících stárnutí některých zdrojů
Typ zdroje
Zářivka
Vysokotlaká
sodíková výbojka
Příkon
(W)
Život
(h)
γ z
τ z
(h)
20 6000 0,69 1200
až 8000 0,70 1140
65 12000 0,70 1120
70 6000 0,62 2650
150 8000 0,68 2050
250 10000 0,69 1910
400 12000 0,70 1840
Pro stanovení činitele z s znečištění svítidel se dané svítidlo zařadí do určité kategorie I až VI
podle tab 9-2 a pak se pro konkrétní míru znečištění prostoru stanoví z s z grafů uvedených
v normě ČSN EN 12464-1, Změna Z1, nebo se činitel z s vypočte z rovnice vystihující časovou
závislost této veličiny
γ s
−τ . t
s
z s ( t ) = e
(9 –6)
kde t je čas v měsících
τ s , γ s jsou konstanty, které se zjistí z tab. 9-3.
Tab. 9-2 Kategorie svítidel pro stanovení činitele z s
Kategorie svítidel I II III IV V VI
ž η sH p o η sH p b o p b o ž
v horní části ž p o ≥ 15 s o < 15 % s b o s b o h
%
Kryt s o n s o n s b o n s b o n s
svítidel ž ž ž p b o h
v dolní části ž m. 1 m, 1 m s b o s
n s
Označení: ž - žádný p - průhledný n p - neprůhledný m - mřížky
s - průsvitný n s - neprůsvitný l - lamely
h - průhledný n h - neprůhledný o - otvory
b o - bez otvorů
η sH - účinnost svítidla do horního poloprostoru, tj. podíl toku vyzařovaného
svítidlem do horního poloprostoru k toku všech zdrojů ve svítidle
163

Tab. 9-3
Konstanty charakterizující znečištění svítidel
x)
Kategorie
τ s pro prostředí
γ
svítidel s
velmi čisté čisté průměrné špinavé velmi špinavé
I 0,69 0,0068 0,0128 0,0200 0,0292 0,0542
II 0,62 0,0710 0,0146 0,0219 0,0315 0,0403
III 0,70 0,0139 0,0186 0,0251 0,0323 0,0414
IV 0,72 0,0117 0,0219 0,0361 0,0525 0,0755
V 0,53 0,0209 0,0343 0,0509 0,0667 0,0860
VI 0,88 0,0085 0,0173 0,0245 0,0319 0,0445
x)
Podrobněji ČSN EN 12464-1, Změna Z1
Činitel z p znečištění ploch se určuje jako poměr činitelů využití osvětlovací soustavy η k a η o
zjištěných pro konečné (ρ ik ) a počáteční (ρ io ) hodnoty činitelů odrazu stropní dutiny (označena
indexem i = 1), stěn (označeny indexem i = 2) a podlahové dutiny (index i = 3).
Konečné hodnoty ρ ik uvedených činitelů se zjistí ze vztahu
ρ ik = r ρ . ρ io (9 –7)
kde r ρ je činitel zmenšení odraznosti povrchu, pro který platí vztah
t
−
τ
p
rρ
( t) = γ p + ( 1 − γ p ).
e
(9 –8)
při čemž čas t je v měsících a konstanty γ p a τ p se určí z tab. 9 – 28.
Tab. 9 – 28 Konstanty charakterizující znečištění povrchů
Prostředí velmi čisté čisté průměrné špinavé velmi
špinavé
γ p 0,848 0,767 0,701 0,635 0,571
τ p (měsíců) 16,68 15,48 14,05 13,33 11,39
Činitel z fz funkční spolehlivosti zdrojů se určuje podle údajů výrobce nebo přibližně
linearizací skutečného průběhu ve dvou úsecích, a to tak, že do 2/3 doby života zdroje se
předpokládá z fz = 1 a poté se uvažuje lineární snižování hodnoty z fz podle vztahu
t
z fz = 2 − 1, 5
(9 – 9)
t
z
kde čas t se mění od (2/3) . t z až do (4/3) . t z . Pro t = t z je z fz = 0,5 a pro
t ≥ (4/3) . t z je už z fz = 0 .
Uvažuje se tedy, že při dovršení doby života t z zdrojů je ještě polovina zdrojů
v provozu.
Je výhodné volí-li se jednotlivé intervaly údržby tak, aby se buď shodovaly nebo, aby delší
interval byl násobkem intervalu kratšího. Ideálně by měla být hodnota udržovacího činitele a
dílčí intervaly údržby stanoveny na základě technicko ekonomické optimalizace.
Ve větších objektech nestačí, aby předpisy pro provoz a údržbu osvětlovacích zařízení
obsahovaly jen pravidla pro obsluhu osvětlení, pracovní postupy jeho údržby a způsoby zajištění
bezpečnosti, ale musí zahrnovat i způsob likvidace odpadu (zejména vyřazených světelných
164

zdrojů a další součástí osvětlovacího zařízení) a rovněž termíny revizí a kontrolních měření a též
způsob evidence stavu osvětlovacích soustav.
Velmi důležitou okolností pro uskutečnění pravidelné údržby osvětlovacího zařízení je, aby
byl k jednotlivým součástem osvětlovací soustavy, zejména pak ke svítidlům snadný přístup. Jen
výjimečně lze provádět údržbu osvětlení ze země. Většinou musí být předem připravena a
v rámci výstavby objektu zajištěna vhodná obslužná zařízení (pracovní plošiny, lávky, různé
konstrukce, popřípadě žebříky atd.), která by v daném prostoru co nejméně ovlivňovala
technologický proces, ať již jakýkoliv.
Pracovníci, kteří provádějí údržbu osvětlení, provádějí práce na elektrickém zařízení a musí
tudíž splňovat potřebný stupeň odborné způsobilosti. Většinou jde též o práce ve větších výškách,
pro něž platí rovněž zvláštní předpisy. Snahou by mělo být práce ve výškách omezovat, zejména
ve velkých objektech a podnicích. Proto například se čištění spojuje s opravami a provádí se
výměnným způsobem, tj. demontované zařízení se nahradí čistým a předem připraveným a
vyzkoušeným. Čištění a opravy se provádí v dílně, resp. na vhodném umývacím zařízení.
V takovém případě je výhodné připojení svítidel na zásuvky a jejich připevnění na lehce
odpojitelných závěsech. Vždy však musí být k dispozici dostatek náhradních světelných zdrojů,
svítidel a dalších potřebných náhradních dílů.
Při výměně světelných zdrojů je možno aplikovat skupinovou nebo individuální výměnu.
Skupinová výměna zdrojů dovoluje dosáhnout vyšší produktivity práce pracovníků údržby, neboť
se po uplynutí hospodárné doby života vymění všechny zdroje. Většinou je však nutno provádět i
individuální výměnu, neboť výpadkem určitých zdrojů bývá většinou narušena rovnoměrnost
osvětlení i podmínky pro dosažení potřebného zrakového výkonu a zrakové pohody. Skupinová
výměna zdrojů je nevýhodná zejména u zdrojů velkého příkonu, které jsou instalovány
v soustavách s velkou roztečí a jsou drahé. Při skupinové výměně, které v těchto případech nutně
musí předcházet výměna individuální, by došlo k tomu, že by se vyměňovaly i některé zdroje po
relativně krátké době provozu a to by bylo velmi nákladné.
Pro kontrolu zdrojů, svítidel, předřadných přístrojů, zapalovacích systémů, je účelné mít
k dispozici vhodné přenosné diagnostické měřící přístroje, které bez komplikovaných zásahů do
svítidla, či zařízení umožní snadno prověřit jeho parametry. Jde například i o takové pomůcky,
které umožní zjistit proud nakrátko předřadných tlumivek. Tato pomůcka je zkonstruována tak, že
se našroubuje do svítidla místo výbojky, přičemž izolovaná smyčka, uzavírající dokrátka obvod
s tlumivkou, umožňuje nasazení klešťového ampérmetru a tak lze jednoduše ověřit správnou
funkci tlumivky a ušetří se případně světelný zdroj, k jehož zničení by došlo, kdyby byla tlumivka
vadná.
9.7 K osvětlování některých typů interiérů
Vnitřní prostory představují pro osvětlovací techniku velmi rozsáhlou aplikační oblast.
Rozličnost interiérů je dána jejich stavebním provedením a rozměry, účelem, vybavením a
využitím, ale také rozdílnými požadavky na zrakový výkon a zrakovou pohodu, světelně
technickým řešením prostředí, parametry osvětlovacích soustav i dalšími okolnostmi. Z těchto
hledisek je například možné hovořit o osvětlování průmyslových prostorů, administrativních
budov, obytných budov, škol, objektů ve zdravotnictví, společenských prostorů, muzeí, galerií a
výstavních prostorů, veřejných prostorů v obchodu a ve službách, ubytovacích a stravovacích
prostorů, vnitřních prostorů v dopravě, zemědělských prostorů v živočišné a rostlinné výrobě,
vnitřních sportovišť, ale také hlubinných dolů a dalších objektů.
V rámci omezeného rozsahu předkládané učební pomůcky není možné věnovat pozornost
jednotlivým zmíněným oblastem podrobněji. Proto byly probrány všeobecné zásady osvětlování
interiérů, při jejichž správné aplikaci a dodržení předepsaných parametrů lze zajistit kvalitní
osvětlení i v dané konkrétní situaci. V některých případech je třeba respektovat určité zvláštní
165

požadavky. Jde např. o zdravotnická zařízení, některé zemědělské provozy, hlubinné doly a další.
Většinou jsou pro tyto prostory vypracovány buď přidružené normy, či speciální směrnice,
k nimž je nutno při zpracování návrhu osvětlení těchto prostorů přihlížet.
Na závěr této kapitoly uveďme ještě jen několik poznámek k problematice osvětlování
některých konkrétních interiérů:
Daleko větší pozornost než dosud bude třeba věnovat osvětlování bytů, a to jak z hlediska
zlepšení jakosti osvětlení obytných prostorů, zvláště v oblasti využití světla a vhodných svítidel
při tvorbě příjemného, esteticky působícího prostředí, tak také z hlediska reálných úspor
elektrické energie na osvětlování. Uvědomíme-li si, že člověk v bytě stráví až asi 60% času,
zatím co v pracovním prostředí asi 25%, zřejmě si bytové prostory zaslouží, aby nebyly na
okraji našeho zájmu. Pro vykonávání zrakově náročnějších prací (např.příprava jídel, školní
příprava, studium, čtení) je třeba zajistit hladiny osvětlenosti E pk = 300 lx a pro zrakově velmi
náročné práce (např. vyšívání, rýsování, ale i u běžnějších prací, které vykonávají starší osoby)
hladiny ještě vyšší, např. 500 lx. Takových osvětleností většinou dosahujeme kombinovaným
osvětlením při využití zářivkových svítidel, ať již s lineárními nebo kompaktními zářivkami.
V doporučení Světové zdravotnické organizace se pro celkové osvětlení obytných místností
sice uvádějí hodnoty pouze 50 lx, stejně jako u ložnic, ale předpokládá se podle potřeby jeho
doplnění vhodným variabilním místním přisvětlením, např. v ložnicích v čele postelí alespoň na
150 lx atd. Pro koupelny se ve zmíněném doporučení uvažuje s hladinou 100 lx (při možnosti
přisvětlení zrcadla) a pro předsíně, haly a schodiště se uvádí průměrná osvětlenost 150 lx.
Na osvětlení bytových prostorů se však kladou i poměrně velké estetické požadavky, jejichž
splnění je podmínkou vytvoření celkové příjemné pohody. Osvětlovací soustava musí být
dostatečně proměnlivá a přizpůsobivá okamžitým činnostem či potřebám. Nutná zvýšení hladiny
osvětlenosti, popřípadě úpravu či zvýraznění převažujícího směru dopadu světla je třeba zajistit
bez narušení kontrastů a bez oslnění místním osvětlením. Je třeba mít na zřeteli, že pokud jde o
osvětlení, souvisí estetický vzhled prostoru s barevnou úpravou prostředí (světlé barvy - bílá,
světle žlutá, světle modrá, světle zelená, odráží více než 70% dopadlého světla a tudíž místnosti
zesvětlují; žlutá a zelená barva zlepšují vidění a snižují zrakovou únavu atd.), ale také
s rozložením jasů, s jejich kontrasty, s tvorbou stínů i s místní a časovou proměnlivostí osvětlení.
Abychom si lépe uvědomili, jak významně může světlo přispět k vytvoření atmosféry vhodné pro
určitou (oddychovou či pracovní) činnost postačí, představíme-li si jak rozdílně na nás působí
obývací pokoj osvětlený centrálním lustrem v porovnání s tím, když takový prostor osvětlíme
nepřímým osvětlením (k vytvoření oddychového prostředí), nebo když při stolování zvýšíme
vhodně umístěným svítidlem osvětlení jídelního stolu a podávaných pokrmů. Je vždy jen třeba co
nejlépe sladit praktické potřeby s estetickými hledisky, přičemž ovšem nelze opominout ani
požadavky energetické a ekonomické.
Při osvětlování ve školách s celodenním provozem je třeba věnovat největší pozornost
učebnám, kde jsou z hlediska zrakové zátěže významná dvě místa, a to tabule (která bývá od očí
žáka zpravidla vzdálena minimálně 2,2 m) a pracovní plocha lavic či stolků (vzdálená od očí
žáka asi 30 až 40 cm). Výzkumy zrakové zátěže ukázaly, že nejnáročnější je dynamické
namáhání adaptačního zrakového systému vlivem vyrovnávání jasových kontrastů na zmíněných
plochách pozorování. Proto je snahou přisvětlováním tabule docílit buď rovnováhy, či mírného
kontrastu (1:3) jasů tabule a pracovní plochy (např. bílého linkovaného papíru) na lavici.
Přípustný je, ještě tento kontrast 1:5, ale kritický je již poměr 1:10. Nátěr tabule musí být matný,
aby se odstranilo zrcadlení oken a svítidel.
Je-li činitel odrazu černé čisté tabule asi ρ = 0,04 a bílého linkovaného papíru asi ρ = 0,9 a
předpokládá-li se na obou plochách stejný charakter odrazu (např. difúzní), pak k docílení
poměru jasů tabule (L 1 ) k papíru (L 2 ) L 1 : L 2 = 1: 3 je zapotřebí zvětšit osvětlenost vertikální
166

plochy tabule (E 1 ) oproti osvětlenosti přibližně horizontální plochy papíru (E 2 ) 7,5 krát, neboť
E1
ρ2
L1
0,9 1
= = = 0,75
E ρ L 0,04 3
2
1
2
U zelené čisté tabule s činitelem odrazu ρ = 0,18 by postačilo zvýšit její osvětlenost
k dosažení kontrastu 1:3 pouze 1,6 krát. Při stejné osvětlenosti zelené tabule a papíru na lavici se
dociluje ještě přípustného kontrastu L 1 : L 2 = 1: 5 . Kontrast jasu stěny v okolí tabule a jasu
tabule může být asi 10:1. Za zelenou tabulí může tedy být stěna mnohem světlejší. I z tohoto
hlediska se jeví zelená tabule příznivěji. Mezi povrchem lavice (stolu) a papíru (či sešitu) mohou
být poměry jasů asi 1 : 4 až 1 : 2.
Osvětlení v učebnách musí být zásadně řešeno celkovou soustavou osvětlení. Jen v některých
zvláštních případech se ještě doplňuje místním osvětlením. Místně průměrná a časově minimální
osvětlenost na lavicích v běžných učebnách má být |131| E pk = 300 lx, v kreslírnách, rýsovnách,
většinou postačuje 500 lx, i když v řadě zemí se požadují hladiny i 1000 lx. Při promítání
diapozitivů či filmů se hladina osvětlenosti může pochopitelně podstatně snížit; je však třeba
přihlédnout k tomu, budou-li si žáci při promítání psát poznámky.
Kromě tabule je ve specializovaných učebnách světelně též třeba zdůraznit vertikální plochy
předváděcích a demonstračních stolů, popříp. samotného učitele vyššími hladinami osvětlenosti
než je průměrná osvětlenost v učebně, a to přisvětlením vhodnými, např. stropními, svítidly.
Svítidla k přisvětlení tabule musí být umístěna tak, aby byla tabule co nejrovnoměrněji
osvětlena, aby svítidla žáky neoslňovala a aby se tabule při pohledu z kterékoliv místa v učebně
neleskla. Tomu vyhovuje umístění svítidel ve vyšrafované části prostoru v obr.9-16, neboť tehdy
ani nejblíže sedící žák nevidí odlesky míst při horní hraně tabule.
Obr.9 – 16
Nejčastěji se učebny osvětlují souvislými nebo
přerušovanými řadami zářivkových (v určité výši
zavěšených nebo stropních) svítidel, která mají rozptylný
kryt, popřípadě příčné clonky, parabolické mřížky apod. a
jsou umístěna rovnoběžně s okenní stěnou, a to nad levou
hranou lavic či stolů, aby se svítidla nemohla viditelně
zrcadlit v pracovní rovině. Je důležité, aby jednotlivé pásy
byly samostatně ovladatelné, aby se mohl postupně
eliminovat úbytek denního světla na lavicích, které jsou
umístěny dále od oken.
V učebnách, v nichž se předpokládá široké využití netradičních metod výuky, kde žáci budou
pracovat v často se měnících a různě umístěných skupinkách, ztrácí výrazné směrování světla
svůj význam. V takových učebnách se zajišťuje poměrně rovnoměrné osvětlení po celé ploše
půdorysu, např. svíticími stropy. V některých případech se aplikuje i kombinované osvětlení.
Ve zdravotnických zařízeních musí osvětlení vytvářet dokonalou zrakovou pohodu současně
pro nemocné i pro ošetřující a přitom pro lékaře a zdravotnický personál musí zajistit optimální
podmínky i z hlediska často velmi náročných zrakových úkolů.
Svým způsobem je obdobná i situace v obchodních, stravovacích, kulturních a společenských
zařízeních, kde se osvětlení řeší jako pracovní pro zaměstnance, kteří v těchto prostorech
setrvávají po celou pracovní dobu, a jako užitné, architektonicky a esteticky určitým způsobem
laděné pro návštěvníky, kteří v těchto místech pobývají relativně krátce. Světlo by mělo v těchto
případech skutečně přispět k tvorbě prostředí, odpovídající atmosféry a k dosažení zrakové
pohody, přičemž by současně mělo vhodně usměrňovat pozornost návštěvníka.
V obchodech by mělo světlo napomáhat prodeji, nabízet zboží, ulehčovat jeho výběr, např.
zvýrazněním některých prvků směrovým osvětlením, a potlačením jiných částí jejich osvětlením
167

difúzním světlem atp. Je zřejmé, že osvětlovací soustava se v těchto případech musí navrhovat
pro zcela určité rozmístění vybavení a umístění určitého prodávaného zboží.
Ve výstavních sálech, v galeriích a v muzeích je třeba soustředit pozornost návštěvníků na
vystavované exponáty a dosáhnout toho, aby co nejlépe vynikla plastičnost a kolorita
vystavovaných prací a uměleckých děl. Často značné hodnoty exponátů umístěných ve
výstavních prostorách však také vyžadují zajistit, aby exponáty, zvláště pak malby, nebyly
nevhodným denním, či umělým osvětlením poškozeny. Světlo, ale i infračervené a zejména
ultrafialové záření vyvolávají v malbách různé fyzikální a chemické procesy, které mohou
postupně vést až k jejich trvalému poškození. Proto se většinou požaduje omezit jak dobu, po
kterou jsou exponáty osvětlovány, tak také hladinu osvětlenosti na jejich povrchu. Doporučuje
se, aby hladiny osvětlenosti dosahovaly u velmi citlivých látek a maleb (např. akvarely, tisky,
perokresby, některé textilie apod.) jen 50 lx, u citlivých materiálů (gobeliny, textilie, nástěnné
malby aj.) 100 lx, u středně citlivých látek (např. olejomalby, tempery, přírodní kůže, rohoviny)
200 lx a u málo citlivých maleb (keramika, mosaika, skla, smalty, kovy apod.) 300 lx.
Z uvedeného je zřejmé, že návrh osvětlení výstavních prostorů musí být určitým kompromisem
mezi snahou o dosažení co nejlepšího zrakového vjemu vystavovaných exponátů a požadavky na
jejich bezpečnost.
168

10. PŘEDBĚŽNÝ VÝPOČET PARAMETRŮ OSVĚTLOVACÍCH SOUSTAV
Navrhování a projektování umělého osvětlení vnitřních či venkovních prostorů je spojeno
s celou řadou světelně technických výpočtů. Jejich cílem je jednak stanovit výkon a potřebný
počet světelných zdrojů, respektive svítidel, tedy celkový instalovaný příkon pro osvětlení
daného prostoru, a jednak v navržené osvětlovací soustavě ověřit dodržení ukazatelů jakosti
osvětlení.
Metody základních světelně technických výpočtů lze rozdělit do dvou skupin, a to na metody,
které pracují s místně průměrnými hodnotami světelně technických veličin a na metody bodové.
Do prvé skupiny metod patří, vedle předběžného stanovení příkonu osvětlovací soustavy
využitím hodnot měrných příkonů, zejména toková metoda světelně technických výpočtů.
U tokové metody se vychází z požadované průměrné hladiny celkové osvětlenosti obvykle
vodorovné výpočtové roviny a stanovuje se k tomu účelu potřebný světelný tok zdrojů a příkon
osvětlovací soustavy, z téhož vyplývá i počet světelných zdrojů a svítidel. Tokové metody je též
možno využít k určení střední hodnoty jasů stěn a stropu daného prostoru. Vliv zastínění částí
srovnávací roviny velkými předměty umístěnými do osvětlovaného prostoru se u tokové metody
neuvažuje. Bodovou metodou výpočtu se zjišťují hodnoty ukazatelů jakosti osvětlení (nejčastěji
hodnoty osvětleností libovolně natočených pracovních rovin, či hodnoty střední kulové, popříp.
válcové osvětlenosti v různých bodech osvětlovaného prostoru), stanovují se maximální a
minimální hodnoty sledovaných veličin i odpovídající hodnoty jejich rovnoměrnosti. Při běžných
výpočtech integrálních charakteristik bodovou metodou se vliv odražených světelných toků
obvykle neuvažuje nebo se respektuje jen přibližně.
Ani toková, ani bodová metoda výpočtu není metodou univerzální. Obě metody mají svá
určitá omezení a předpoklady správného použití. Tyto okolnosti musí brát v úvahu projektant při
volbě výpočtové metody. Tokové metody se většinou užívá k výpočtu průměrné hodnoty
osvětlenosti v soustavě celkového osvětlení. Odstupňované osvětlení vyžaduje pak obvykle
řešení bodovou metodou. V případech, kdy činitel odrazu světelně činných ploch osvětlovaného
prostoru (zvl. stropu a stěn) je vysoký a zejména, když je prostor ještě osvětlen svítidly jinými
než přímými, je třeba bodovou metodu výpočtu integrálních charakteristik odpovídajících pouze
přímým světelným tokům doplnit výpočtem nepřímých složek charakteristik, které odpovídají
světelným tokům odraženým od světelně činných ploch daného prostoru.
K zabezpečení určité průměrné hladiny osvětlenosti v bodech uvažovaných výpočtových
rovin je třeba v osvětlovaných prostorech instalovat a vhodně rozmístit určité množství
světelných zdrojů a svítidel a zajistit potřebný elektrický příkon navržené osvětlovací soustavy.
K předběžnému odhadu nutného elektrického příkonu osvětlovací soustavy se v praxi často užívá
hodnot poměrných příkonů. Ve vnitřních prostorech se poměrné příkony vztahují na jednotku
osvětlované plochy, zatím co v uličních osvětlovacích soustavách pak na jednotku délky
osvětlované komunikace.
S místně průměrnými hodnotami světelně technických veličin, zejména osvětleností a jasů se
pracuje i při návrhu osvětlovacích soustav tokovou metodou. Průměrné hodnoty veličin
odpovídají úhrnným světelným tokům dopadajícím na uvažovanou výpočtovou rovinu
v osvětlovaném prostoru. Ve vnitřních prostorech se pak berou v úvahu toky dopadlé na
srovnávací rovinu jak přímo ze svítidel, tak i po odrazu od světelně činných ploch v daném
prostoru, zvláště od stropu a od stěn. Výpočet osvětlení vnitřního prostoru tokovou metodou
vychází proto z předpokladu, že svítidla soustavy celkového osvětlení jsou po půdorysu
osvětlovaného prostoru rozložena rovnoměrně.
169

10.1 Odhad příkonu osvětlovací soustavy
K orientačnímu stanovení elektrického příkonu P (W) osvětlovací soustavy potřebného
k zajištění požadované průměrné hladiny osvětlenosti E (lx) srovnávací roviny v daném vnitřním
prostoru se v projekční praxi běžně využívá měrných příkonů p = P / A (W.m -2 ) vztažených na
1 m -2 osvětlované plochy. Měrné příkony závisí nejen na způsobu osvětlení a na duhu a
rozmístění zdrojů, resp. svítidel, ale i na geometrických a světelně technických vlastnostech
osvětlovaného prostoru. K odhadu měrných příkonů lze například použít údajů v tab.10-l.
Tab. 10 – 1
Měrné elektrické příkony p (W.m -2 ) k dosažení průměrné hladiny osvětlenosti
E = 100 lx při měrném výkonu světelných zdrojů ηz = 10 lm.W –1
Osvětlení
přímé
smíšené
nepřímé
nepřímé
stropními římsami
činitel µ *)
Stěny a strop osvětlovaného
prostoru
světlé středně
světlé
tmavé
měrný příkon p (W.m -2 )
2 25 28 30
2 až 4 19 20 22
4 15 16 18
2 42 60 80
2 až 4 28 36 48
4 20 26 32
2 56 86 160
2 až 4 36 56 106
4 26 40 74
- 64 96 -
*) činitel µ je roven poměru šířky š místnosti k výpočtové výšce h v [ µ = š / h v ] .
Pro přímé a smíšené osvětlení je h v výška zdrojů (svítidel) nad srovnávací rovinou.
Pro nepřímé osvětlení se za h v dosazuje výška stropu nad srovnávací rovinou.
Potřebný elektrický příkon P osvětlovací soustavy v daném prostoru se s využitím hodnot
měrného příkonu p (W.m -2 ) z tab.10-l stanoví po lineárním přepočtu ze 100 lx na potřebnou
hladinu osvětlenosti E p a z 10 lm.W -l na skutečný měrný výkon η z zdrojů ze vztahu
10 E p
P = p . A . .
(W; W.m -2 , m 2 , lm.W -1 , lx) (10-1)
ηz
100
kde η z je měrný výkon použitých světelných zdrojů (lm.W –1 )
E p požadovaná průměrná hladina osvětlenosti v bodech srovnávací roviny (lx)
A osvět1ovaná plocha srovnávací roviny (m 2 ).
Známe-li celkový příkon osvětlovací soustavy, můžeme již snadno při určitém
předpokládaném příkonu jednoho svítidla určit i počet svítidel, které bude třeba pro osvětlení
uvažovaného prostoru použít. Tento předběžný návrh je nutno dalšími metodami, např. metodou
tokovou (odst.10.2) a zejména pak bodovou metodou výpočtu, dále zpřesňovat.
170

Vydělíme-li takto získaný příkon soustavy příkonem jednoho svítidla, zjistíme potřebný počet
uvažovaného typu svítidel. Parametry takto orientačně navržené soustavy je nutno ověřovat
bodovou metodou a postupně upravovat, aby byly splněny všechny požadavky, které jsou
předepsány v příslušných normách.
Využití měrných příkonů má své opodstatnění zvláště pro rychlý odhad celkového příkonu
potřebného pro osvětlení projektovaného objektu. Z ekonomického hlediska je důležité, že
hodnoty měrných příkonů osvětlovacích soustav umožňují posuzovat efektivnost využití
elektrické energie pro osvětlování určitých typů prostorů různými druhy osvětlovacích
prostředků. Proto se zmíněným ukazatelům v projekční praxi věnuje stále pozornost.
10.2 Toková metoda výpočtu průměrné osvětlenosti ve vnitřním prostoru
Toková metoda je v praxi nejčastěji používaný postup předběžného návrhu osvětlení.
Nejběžněji se tokové metody využívá ke stanovení celkového, časově maximálního
(počátečního) světelného toku Φ z zdrojů světla potřebného k zajištění určité průměrné hladiny
celkového osvětlení v bodech vodorovné srovnávací roviny, tj. např. normou ČSN EN 12464-1
požadované udržované osvětlenosti E m
.
Tok Φ z zdrojů světla, které je třeba v uvažovaném prostoru instalovat, se stanoví ze vztahu
kde
E
.
A
Φ z =
Em
. A p0
=
z . ηE
ηE
(lm, lx, m 2 , -) (10−2)
E m
je udržovaná osvětlenost (dříve E pk místně průměrná a časově minimální osvětlenost),
A velikost osvětlované plochy (půdorysu),
z udržovací činitel,
E p0 místně průměrná a časově maximální (počáteční) osvětlenost,
činitel využití pro výpočet osvětlenosti.
η E
Vydělíme-li tok Φ z vypočtený z rovnice (10−2) tokem zdrojů v jednom svítidle, které uvažujeme pro
osvětlení daného prostoru použít, zjistíme, kolik je třeba těchto svítidel instalovat. Takto stanovený počet
svítidel je však nutno vhodně zaokrouhlit, přičemž je třeba přihlédnout i k předpokládanému rozmístění
svítidel. Protože jsme ovšem takto změnili celkový tok zdrojů, tedy hodnotu Φ z , je nutno ověřit, zda
bude i v tomto případě dodržena požadovaná osvětlenost E pk . K tomu použijeme z rovnice (10−2)
vyplývajícího vztahu
Φ
z
E
pk
= . z . ηE
( lx; lm, m 2 , -) (10−3)
A
Činitel využití η E je roven podílu tzv. užitečného světelného toku Φ už (popříp. Φ 3 ) dopadajícího
(včetně odražených toků) na srovnávací rovinu a toku Φ z vyzařovanému všemi zdroji světla.
Současně však je možno činitele η E vyjádřit součinem optické účinnosti svítidel η sv a světelné
účinnosti (činitele využiti) η op osvětlovaného prostoru. Platí tedy
η E =
Φ už
Φ
= η
už
sv . = η sv . η
(10−4)
op
Φ z
Φ sv
kde Φ sv je světelný tok všech v daném prostoru instalovaných svítidel, jejichž světelné
zdroje vyzařují úhrnný tok Φ z .
Z rovnice (10−4) je zřejmé, že činitel využití η op osvětlovaného prostoru je roven podílu
užitečného toku Φ už a toku Φ sv vyzařovanému všemi svítidly.
Činitel využití η E závisí tedy jednak na účinnosti použitých svítidel a jejich fotometrické
ploše svítivosti a jednak na geometrických parametrech a světelně technických vlastnostech
osvětlovaného prostoru.
171

Geometrické parametry, tj. rozměry určitého prostoru se popisují indexem místnosti m nebo
činitelem prostoru k . Hodnoty indexu místnosti m , respektive v posledních letech více
užívaného činitele prostoru k se stanovují pro osvětlení přímé, převážně přímé a smíšené při
obdélníkovém půdorysu místnosti ze vztahů
c . d
5 5 . h . ( c + d )
m =
k = =
h . ( c + d )
m c . d
(10 - 5)
a pro osvětlení převážně nepřímé a nepřímé se vychází z výrazů
3 . c . d
5 10 . H . ( c + d )
m =
k = =
2 . H . ( c + d )
m 3 . c . d
(10 - 6)
kde c, d jsou šířka a délka osvětlovaného prostoru (m)
h je výška svítidel nad srovnávací rovinou (m)
H je výška stropu nad srovnávací rovinou (m).
Je-li půdorys osvětlovaného prostoru nepravidelný, vypočtou se pro přímé až smíšené osvětlení
veličiny m a k z výrazů
plocha pudorysu prostoru
5 . h . ( obvod prostoru)
m = ; k = (10 - 7)
h . polovina obvodu prostoru
2 . plocha pudorysu prostoru
( )
172
( )
Světelně technické vlastnosti osvětlovaného prostoru se pro účely tokové metody
charakterizují odraznými vlastnostmi hlavních světelně činných ploch, to znamená zejména
stropu, stěn a podlahy, respektive přesněji integrálními hodnotami činitelů odrazu: ρ 1 − fiktivní
roviny svítidel, či stropu (jsou-li svítidla instalována na stropě), ρ 2 − stěn (uvažovaných jako
jedna plocha) a ρ 3 − srovnávací roviny (resp. podlahy).
Hodnoty činitele využití η E se pro pravidelné rozmístění určitého typu svítidel stanovují
z rovnice (10-4) na základě podrobného výpočtu užitečných toků Φ už = Φ 3 a dříve se
sestavovaly do tabulek platných pro ten který typ svítidla a zdrojů, pro různé rozměry
osvětlovaného prostoru, tj. pro vybrané hodnoty indexu místnosti m , či činitele prostoru k a
činitelů odrazu ρ 1 , ρ 2 , ρ 3 .
Při přípravě podkladových materiálů pro navrhování osvětlovacích soustava tabulek ke
stanovení činitele využití η E se většinou pracuje s hodnotami indexu místnosti m = 0,6; 0,8; 1;
1,25; 1,5; 2; 2,5; 3; 4; 5 nebo s řadou hodnot činitele prostoru k = 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 a
dále s hodnotami činitelů odrazu:
ρ 1 = 0,8; 0,7; 0,5; 0,3; 0,1; ρ 2 = 0,5; 0,3; 0,1 a ρ 3 = 0,3; 0,2; 0,1.
Vlastnosti světelně činných ploch se v průběhu využívání osvětlovací soustavy mění. To
ovšem znamená, že se s časem mění i činitele odrazu ρ 1 , ρ 2 , ρ 3 . Postupně klesá také účinnost
svítidel. Proto se během provozu osvětlovací soustavy mění také hodnota činitele využití. Při
návrhu osvětlovací soustavy se pochopitelně vychází z počátečních hodnot činitelů odrazu ρ 1 ,
ρ 2 , ρ 3 a tedy i činitele využití η E .
V posledních letech byly zpracovány počítačové programy, které umožňují stanovit
činitele využití η E poměrně rychle přímo výpočtem z poměru toků ( Φ 3 / Φ z ) bezprostředně
pro každou řešenou alternativu, pokud jsou využita svítidla, jejichž světelně technické
charakteristiky jsou obsaženy v paměti počítače. Daří se tak nejen zrychlit, ale i zpřesnit určení
činitele η E . Proto také postupně klesá význam předem připravených tabulkových podkladových
materiálů pro určení činitele využití, v nichž bylo běžně nutno i několikanásobně interpolovat,
což pochopitelně znatelně zvyšovalo chybu výpočtu.
Výpočet světelné účinnosti η op osvětlovaného prostoru a činitele využití η E se v posledních
letech provádí tzv. metodou dutin, při níž se daný prostor uvažuje rozdělený podle obr.10-l na
dutiny: stropní, podlahovou a vnitřní. Hledané veličiny se pak řeší jen pro vlastní vnitřní dutinu.
Fiktivní rovině svítidel se přitom přiřazuje ekvivalentní činitel odrazu ρ 1 stropní dutiny a
podobně srovnávací rovině ekvivalentní činitel odrazu ρ 3 podlahové dutiny (viz odst.10.4).

Stěny vnitřní dutiny se uvažují jako jedna plocha se střední hodnotou činitele odrazu ρ 2 (viz
odst.10.3). Předpokládá se, že počáteční toky dopadlé na jednotlivé povrchy přímo ze svítidel
jsou po těchto plochách rovnoměrně rozloženy a že uvažované povrchy vykazují vlastnosti
rovnoměrně rozptylně odrážejících ploch.
Obr.10 - 1 Obr.10 – 2
Vymezení stropní, podlahové a vnitřní dutiny Příklad tzv. čtvercového uspořádání svítidel
v osvětlovaném prostoru
v půdorysu osvětlovaného prostoru
V některých podkladech se též uvádějí hodnoty η E pro nulové činitele odrazu a získané
výsledky pak odpovídají pouze vlivu světelných toků dopadajících na srovnávací rovinu přímo
ze svítidel. Porovnáním s výsledky vypočtenými pro nenulové činitele odrazu můžeme hodnotit
vliv mnohonásobných odrazů na průměrnou hladinu osvětlenosti srovnávací roviny, a to
v závislosti na hodnotách činitelů odrazu ρ 1 , ρ 2 a ρ 3 .
Tabulky hodnot činitelů využití se počítají za předpokladu pravidelného čtvercového
rozmístění svítidel po půdorysu osvětlovaného prostoru (příklad viz obr.10-2) a pro určitou
poměrnou rozteč svítidel r / h (kde r je vzdálenost středů dvou sousedních svítidel a h je
výška zavěšení svítidel nad srovnávací rovinou). Kontrolní výpočty prokázaly, že při běžných
změnách poměru r/h je chyba výpočtu činitele využití prakticky zanedbatelná. V některých
pomůckách se udávají maximální hodnoty poměrné rozteče svítidel r / h , které lze použít, aby
byla zachována určitá předepsaná rovnoměrnost osvětlení, V katalozích našich výrobců svítidel
se uvádějí pouze hodnoty r / h , pro které byly činitele využití vypočteny, a proto je pak třeba
rovnoměrnost osvětlenosti kontrolovat bodovou metodou výpočtu.
10.3 Střední činitel odrazu plochy
Při výpočtu mnohonásobných odrazů se pro každý uvažovaný povrch stanoví jediná
(střední, po ploše vážená) hodnota činitele odrazu, o níž se předpokládá, že je stejná ve všech
směrech, které přicházejí v úvahu. Střední hodnota ρ s činitele odrazu povrchu A, který má n
částí o plochách A 1 A 2 , A 3 ... A n s činiteli odrazu ρ 1 , ρ 2 , ρ 3 … ρ n se stanoví ze vztahu
ρ A + A + A + + n An
s =
1 . 1 ρ 2 . 2 ρ 3 . 3 ... ρ .
ρ (10-8)
A1
+ A2
+ A3
+ ... + An
Podle vzorce (10-8) vypočteme i střední (po ploše váženou) hodnotu činitele odrazu stěn ρ 2
potřebnou k určení činitele využití η E , při čemž můžeme dle potřeby i jednotlivé stěny členit na
několik dílčích ploch.
173

Běžně však potřebujeme stanovit také střední hodnotu činitele odrazu ρ 1s všech ploch,
které tvoří stropní dutinu (viz obr.10-1). Postupujeme opět podle rovnice (10-8) a hodnotu
činitele ρ 1s vypočteme podle vztahu
ρ
11
. ( c . d ) + ρ
21
. 2 . h1
. ( c + d )
ρ
s
=
(10-9)
1
c . d + 2 . h1
. ( c + d )
kde ρ 11 je střední hodnota činitele odrazu povrchu samotného stropu,
c, d jsou šířka a délka osvětlovaného prostoru (m),
h 1 je vzdálenost roviny svítidel od stropu (m),
je střední činitel odrazu stěn ve stropní dutině.
ρ 21
Zcela analogicky se určí střední hodnota činitele odrazu ρ 3s ploch podlahové dutiny z výrazu
kde ρ 33
1s
( c . d ) + ρ23
. 2 . h3
. ( c + d )
c . d + 2 . h . ( c + d )
ρ33
.
ρ =
(10-10)
h 3
ρ 23
3
je střední činitel odrazu povrchu podlahy,
je vzdálenost srovnávací roviny od podlahy (m),
je střední činitel odrazu stěn v podlahové dutině.
Zavedou-li se činitele prostoru k 1 a k 3 stropní a podlahové dutiny výrazy
( c + d )
( c + d )
h1
5 . h1
.
h3
5 . h1
.
k1
= k =
; k3
= k =
h
c . d
h
c . d
(10-11)
kde k je činitel prostoru. pro který platí rovnice (10-5),
pak je možno vztahy (10-9) a (10-10) pro střední hodnoty činitelů odrazu povrchů stropní, resp.
podlahové dutiny upravit ještě do tvaru
ρ + 0,4 . k
. ρ
11
1 21
ρ
1s
=
;
1 + 0,4 . k1
ρ + 0,4 . k
. ρ
33
3 23
ρ
3s
=
(10-12)
1 + 0,4 . k3
10.4 Ekvivalentní činitel odrazu výstupního otvoru dutiny
Z výpočtu mnohonásobných odrazů v obecné duté ploše s otvorem vychází, že ekvivalentní
činitel odrazu ρ e , který lze připsat fiktivní ploše otvoru, jíž se nahrazuje vliv uvažované duté
plochy, se stanoví ze vztahu
A0
ρ .
A
ρ
e
=
⎡ A ⎤
− ⎢ −
0
1 ρ . 1 ⎥
⎣ A⎦
(-; -, m 2 , m 2 , -) (10-13)
kde A 0 je velikost rovinné plochy výstupního otvoru duté plochy,
A je velikost plochy celého vnitřku duté plochy,
ρ je střední činitel odrazu vnitřního povrchu A uvažované duté plochy.
Pro stropní dutinu v souladu s obr.10-1 platí:
A 0 = c . d
A = c . d + 2 . h 1 . (c + d)
174

a ekvivalentní činitel ρ 1 odrazu stropní dutiny, který připisujeme fiktivní rovině svítidel, je tedy
roven
c . d
ρ1s
c . d + 2 h1
( c + d ) )
ρ 1 =
(-; -, m, m, m) (10 - 14)
⎡
c . d
( ) ⎥ ⎤
1 − ρ1s
⎢1
−
⎣ c . d + 2 h1
c + d ) ⎦
kde ρ 1s je střední činitel odrazu povrchů stropní dutiny [viz rovnice (10-9) a (10-12)].
Jsou-li svítidla umístěna přímo na stropě osvětlovaného prostoru, pak h 1 = 0 a ekvivalentní
činitel odrazu výstupního otvoru stropní dutiny, tj. fiktivní roviny svítidel je roven střední
hodnotě činitele odrazu stropu ρ 1 = ρ 11 .
Analogicky lze podle vztahu (10-12) napsat výraz pro ekvivalentní hodnotu činitele odrazu
ρ 3 podlahové dutiny, který přisoudíme srovnávací rovině
c . d
ρ3s
c . d + 2 h3
( c + d ) )
ρ 3 =
(-; -, m, m, m) (10 - 15)
⎡
c . d
( ) ⎥ ⎤
1 − ρ3s
⎢1
−
⎣ c . d + 2 h3
c + d ) ⎦
kde ρ 3s je střední činitel odrazu povrchů podlahové dutiny [viz rovnice (10-10) a (10-12)].
Zavedou-li se činitele prostoru k 1 a k 3 stropní a podlahové dutiny podle rovnic (10-11), je
možno výrazy (10-14) a (10-15) pro ekvivalentní činitele odrazu ρ 1 a ρ 3 stropní a podlahové
dutiny upravit do tvaru
ρ1s
ρ1
= 1 + 0,4 . . 1 − ρ
;
( )
k1
1s
ρ
3
= ρ
1 + 0,4 . ρ
(10 - 16)
3s
k3
. 3s
( 1 − )
10.5 Toková metoda výpočtu průměrného jasu stropní dutiny a stěn
Jak již bylo řečeno, při světelně technických výpočtech předpokládáme, že povrchy tvořící
stropní dutinu vykazují vlastnosti difúzních ploch. Proto i fiktivní rovina svítidel, nahrazující
účinek stropní dutiny, je difúzní plochou s ekvivalentním činitelem odrazu ρ 1 , který se vypočte
ze vztahu (10-14). Mezi jasem a osvětleností difúzní plochy platí obecně vztah M = π L = ρ E .
⇒
Označíme-li L 1e a E 1 místně průměrné a časově minimální hodnoty jasu a osvětlenosti
fiktivní roviny svítidel, platí
ρ1
L1 e = E1
(cd.m -2 , -, lx) (10 - 17)
π
V procesu mnohonásobných odrazů ve vnitřní dutině uvažovaného prostoru dopadá na fiktivní
rovinu svítidel o ploše A (m 2 ) světelný tok označený Φ 1 . Místně průměrná a časově
maximální osvětlenost fiktivní roviny svítidel je tedy určena poměrem toku Φ 1 k ploše A , tj.
Φ 1 / A .
Časově minimální hodnotu této osvětlenosti, tj. veličinu E 1 dostaneme vynásobením uvedeného
poměru Φ 1 / A udržovacím činitelem z . To znamená
E 1 = (Φ 1 / A ) . z (lx; lm, m 2 ,-) (10 - 18)
175

Dosadíme-li za E 1 výraz (10-18) do rovnice (10-17) dostaneme pro jas L 1e rovnici
ρ1
Φ1
L1
e = π A
. z
(cd. m -2 ; -, lm, m 2 , -) (10 - 19)
z níž po úpravě vychází hledaný vztah
Φ z ρ1
Φ1
Φ z
L1 e = z = z ηL1
A π Φ A
(cd.m -2 ; lm, m 2 , -, -) (10 - 20)
z
kde Φ z je časově maximální (počáteční) hodnota světelného toku všech nainstalovaných
světelných zdrojů, která se vypočte z rovnice (10-2),
η L1 je činitel využití pro výpočet jasu stropní dutiny (fiktivní roviny svítidel), který se
zjistí z výrazu
ρ1
Φ1
η L1
= (-, -, lm, lm) (10 - 21)
π Φ z
Jsou-li svítidla umístěna přímo na stropě daného prostoru, vypočte se z rovnice (10-20) místně
průměrná a časově minimální hodnota L 1 jasu stropu, tj. v daném případě je L 1e = L 1 .
Uvědomme si dále, že také mezi jasem a osvětleností stěn existuje obdobný vztah jako mezi
jasem a osvětleností fiktivní roviny svítidel. Zaveďme proto činitel využití η L2 pro výpočet jasu
stěn ve tvaru
ρ2
A Φ2
η L2
= (10 - 22)
π A2
Φ z
kde A 2 je velikost (m 2 ) plochy všech stěn; jejichž střední činitel odrazu je ρ 2 a na které
v procesu mnohonásobných odrazů dopadá výsledný tok Φ 2 ,
A je plocha půdorysu osvětlovaného prostoru (m 2 ).
Místně průměrnou a časově minimální hodnotu L 2 jasu stěn pak vypočteme z výrazu
Φ z
L2 = . z . ηL2
(cd.m -2 ; lm, m 2 , -, -) (10 - 23)
A
Je patrno, že vztahy (10-20), (10-23) a (10-3) jsou zcela obdobné. Světelný tok Φ z všech
instalovaných zdrojů světla se stanoví z rovnice (10-2).
Pozn. : Indexy p, k (charakterizující místně průměrnou a časově minimální hodnotu),
jsou u veličin L 1e a L 2 pro zjednodušení zápisu vypuštěny.
Stejně jako činitel využití η E pro výpočet osvětlenosti se činitele využití η L1 a η L2 pro
výpočet středního jasu stropní dutiny a stěn řeší za předpokladu pravidelného čtvercového
rozmístění svítidel pro určitou poměrnou rozteč r / h svítidel (viz obr.10-l a 10-2). Při
obvykle se vyskytujících změnách poměru r / h se činitele využití η L1 a η L2 mění jen málo a
v praxi lze tyto odchylky obvykle zanedbat.
Ke stanovení činitelů využití pro výpočet jasu η L1 a η L2 je možno vypočítat a sestavit
obdobné tabulky jako pro činitele η E k výpočtu osvětlenosti. Činitele η L1 a η L2 se z tabulek
zjišťují pro určité hodnoty činitele prostoru k a pro různé hodnoty ekvivalentních činitelů odrazu
ρ 1 roviny svítidel (stropní dutiny), ρ 3 srovnávací roviny (podlahové dutiny) a střední hodnotu
činitele odrazu ρ 2 stěn. V katalozích starších svítidel se tyto tabulky ještě naleznou.
Nicméně v posledních letech se činitele η L1 a η L2 stejně jako činitel využití η E nejčastěji
počítají pro každý konkrétní případ přímo na počítači z výrazů (10-21) a (10-22) po vyřešení
mnohonásobných odrazů ve vnitřní dutině daného prostoru a zjištění toků Φ 1 , Φ 2 a toku Φ 3 .
Takový postup dovoluje nejen urychlit samotné řešení činitelů využití, ale také podstatně zpřesnit
jejich výpočet.
176

10.6 Určení průměrné hodnoty střední kulové osvětlenosti
Místně průměrnou hodnotu střední kulové osvětlenosti E 4π ve vnitřním prostoru je možno
stanovit z přibližného vztahu
E 4π = E h . (K + 0,5 . ρ 3 ) (lx; lx, -) (10 - 24)
kde E h je místně průměrná hodnota osvětlenosti v bodech vodorovné roviny,
ρ 3 je činitel odrazu podlahy,
K je činitel závislý na odraznosti stropu, stěn, na fotometrické ploše svítivosti svítidla
a na indexu místnosti m [viz rovnice (10-5) a (10-6)].
Hodnoty činitele K se pohybují v mezích 0,25 až 0,5. Obvykle bývá K = 0,3 až 0,4.
Činitel K lze určit z grafů, jejichž příklady jsou nakresleny na obr.10-3, 10-4 a 10-5.
Obr. 10- 3 Obr. 10- 4
Diagramy jsou sestrojeny pro činitele odrazu stropu
0,7 a pro činitele odrazu stěn 0,1 , 0,3 a 0,5 , a to
jednak v závislosti na indexu místnosti m a jednak
v závislosti na typu vyzařovací charakteristiky
použitých svítidel.
Předpokládá se, že fotometrická plocha svítidel je určena
křivkou svítivosti popsanou v závislosti na zvolené
vztažné svítivosti I 0 rovnicí
Iγ = I 0 . f I (γ).
Typ vyzařovací charakteristiky se označuje BZl, BZ2,
BZ3, ... BZ10. Tomuto označení odpovídající typové
křivky svítivosti a charakteristické funkce svítivosti jsou
uvedeny v obr. 10-6. Typ vyzařovací charakteristiky se
určí porovnáním křivky svítivosti použitého svítidla s
typovou křivkou, popřípadě určené charakteristické
funkce f I (γ) s typovou funkcí uvedenou v tabulce u obr.
10-6 .
177

Obr. 10- 5
Obr. 10-6
178

11. BODOVÁ METODA VÝPOČTU PARAMETRŮ OSVĚTLENÍ
Z hlediska osvětlovací soustavy rozhoduje o jakosti osvětlení v daném místě prostoru
rozložení jasu popsané fotometrickou plochou jasu. Vyšetřování fotometrických ploch jasu, které
vystihují vlastnosti světelného pole v každém jeho bodě ne jednou, ale mnoha hodnotami, je
prakticky nezvládnutelné. Proto se věnuje pozornost integrálním charakteristikám světelného
pole, které každému bodu pole přiřazují jednoznačně jen jedinou hodnotu. Do skupiny skalárních
integrálních charakteristik patří i osvětlenost rovinné plochy. Tato charakteristika je dosud
nejrozšířenější normovanou veličinou, vhodnou ovšem pouze k popisování vlastností osvětlovací
soustavy v těch případech, kdy je možno: se omezit na zkoumání rozložení světelného toku na
rovinné ploše. V obecnějších situacích je třeba využít i dalších charakteristik, a to kromě
světelného vektoru zejména střední kulové a válcové osvětlenosti. Výpočtem integrálních
charakteristik světelného pole v řadě bodů osvětlovaného prostoru se získává úplnější a
přehlednější obraz o rozložení hladin sledované veličiny a tedy i o její rovnoměrnosti
v uvažovaném prostoru. Současně to dovoluje zjistit i poměry světelného vektoru ke střední
kulové, či válcové osvětlenosti, tedy hodnoty činitele podání tvaru, a získat tak podrobnější
informace o vytvoření podmínek pro kvalitní vjem trojrozměrných předmětů.
Bodovou metodou se v určitém kontrolním místě nejčastěji stanovují hodnoty integrálních
charakteristik odpovídající světelným tokům dopadajícím do okolí kontrolního bodu přímo
z uvažovaných svítidel či zdrojů, to značí tzv. přímé složky charakteristik. Například se v poli
jednotlivých svítidel počítají hodnoty osvětlenosti, a to v bodech různých pracovních rovin, ať již
vodorovných, svislých či nakloněných. Bodovou metodou je však možno vypočítat i nepřímé
složky charakteristik, odpovídající světelným tokům, které jsou výsledkem procesu
mnohonásobných odrazů a které vysílají tzv. sekundární zdroje, např. strop a stěny daného
prostoru. Jasy těchto zdrojů se určují na podkladě výsledků získaných při řešení
mnohonásobných odrazů, popřípadě i přibližně tokovou metodou (viz odst.10.5). Při výpočtech
se pak většinou předpokládá, že sekundární zdroje, zvláště pokud jde o strop a stěny prostoru,
vyzařují rovnoměrně rozptylně.
Výpočet osvětlenosti v bodech srovnávací roviny či pracovních rovin ve vnitřním prostoru se
podle normy ČSN EN 12464-1 (Světlo a osvětlení – osvětlení pracovních prostorů, část 1 – Vnitřní
pracovní prostory) provádí ve všech místech, kde jsou hlavní předměty zrakové činnosti, tedy
v místech zrakových úkolů. Střední kulová či válcová osvětlenost, světelný vektor a činitel
podání tvaru se stanovují v kontrolních bodech umístěných 1,5 m nad podlahou a 1 m od každé
ze stěn v polovině délky stěny.
Vyzařování zdrojů světla a svítidel se při světelně technických výpočtech charakterizuje
rozložením svítivosti. Tato veličina je však definována pouze pro zdroj (svítidlo), jehož rozměry
se blíží k nule, tedy pro bodový zdroj. Ve skutečnosti však každé svítidlo, či světelný zdroj
zaujímá určitý objem, má určité rozměry, a to způsobuje chybu výpočtu. Aby se tato chyba
omezila, rozdělují se svítidla (zdroje) podle poměru jejich rozměrů ke vzdálenosti od kontrolního
místa na zdroje či svítidla bodového, přímkového, plošného, popřípadě i objemového typu. Pro
jednotlivé typy zdrojů jsou propracovány různé způsoby výpočtu sledovaných veličin.
Jsou-li tedy rozměry svíticího povrchu zdroje, resp. svítidla prakticky zanedbatelné
v porovnání se vzdáleností od osvětlovaného okolí kontrolního bodu, považujeme takový zdroj
za bodový zdroj (svítidlo bodového typu). Je-li největší rozměr svíticí plochy menší než jedna
pětina vzdálenosti zdroje od nejbližšího kontrolního bodu, klesne chyba řešení pod 5%. Vztahy,
které jsou odvozeny pro výpočet integrálních charakteristik v poli bodového zdroje, jsou
jednoduché a proto je snadná i jejich praktická aplikace. Podmínky pro výpočty s bodovým
zdrojem jsou dobře splněny při osvětlování venkovních prostorů svítidly upevněnými na
stožárech či zavěšenými na převěsech, ale také při osvětlování vnitřních prostorů, např.
průmyslových hal, svítidly se rtuťovými či sodíkovými vysokotlakými výbojkami, popřípadě
s výbojkami halogenidovými, resp. i se žárovkami a v řadě dalších situací.
179

Použije-li se pro osvětlení vnitřních prostorů zářivkových svítidel, zvláště instaluje-li se
několik zářivkových svítidel za sebou do řady, nelze již délku svítící plochy svítidel zanedbat ve
srovnání se vzdáleností od kontrolního bodu a pro výpočet integrálních charakteristik je nutno
použít vztahů odvozených pro přímkové zdroje. Běžně je tomu již tehdy, kdy největší rozměr
svíticí plochy svítidla je nejméně roven jedné pětině (výjimečně třetině) vzdálenosti od
nejbližšího kontrolního bodu a ostatní rozměry svíticích částí svítidla jsou v porovnání s touto
vzdáleností zanedbatelné.
Jako s přímkovými zdroji se v praxi nejčastěji pracuje se svítidly s běžnými lineárními
zářivkami. Vyzařování těchto svítidel se obvykle popisuje křivkami svítivosti, změřenými na
goniofotometrech s dostatečně velkou fotometrickou vzdáleností. V praxi se ovšem ukázalo, že
v případech, kdy délka přímkového zdroje je větší než polovina výšky zavěšení svítidla nad
výpočtovou rovinou, neplatí již údaje o svítivosti svítidel a tudíž neodpovídají skutečnosti ani
výsledky výpočtů se vztahy platnými pro přímkové zdroje. V takové situaci je nutno určit
sledované veličiny měřením a na základě výsledků experimentů vypracovat například izoluxní
plány apod.
V osvětlovací praxi se dále často setkáváme se svítidly, u nichž ve srovnání se vzdáleností
zdroje od kontrolního bodu nelze zanedbat ani délku ani šířku vyzařovací plochy svítidel.
V takových případech se k výpočtu charakteristik použijí vztahy odvozené pro plošné zdroje.
Nejčastěji má vyzařovací plocha tvar obdélníku nebo kruhu. Za plošný zdroj se považuje takové
svítidlo, u kterého délka i šířka vyzařovací plochy je nejméně rovna jedné pětině (výjimečně
třetině) vzdálenosti středu zdroje od nejbližšího kontrolního místa a případný třetí rozměr
vyzařovací části svítidel je vzhledem k uvedené vzdálenosti zanedbatelný. V praxi jsou svítidla
plošného typu zcela běžná. Jde např. o světelné stropy, ať již s rozptylnými kryty, nebo
tvořenými mřížkovými systémy, popřípadě již i o vaničková zářivková svítidla 4x40 W různého
provedení. Do této skupiny plošných zdrojů však patří i běžný strop nebo stěny místnosti jako
sekundární zdroje světla. Vyzařování plošných zdrojů se charakterizuje rozložením jasu do
různých směrů prostoru, ale také na samotné vyzařovací ploše zdroje. Zde je třeba poznamenat,
že výrobci zářivkových svítidel plošného typu udávají v katalozích i v těchto případech diagramy
svítivosti. Pokud je pak některý z rozměrů svíticí plochy zdroje větší než polovina výšky
zavěšení svítidla nad srovnávací rovinou, údaje o svítivosti již neplatí a sledované charakteristiky
je třeba zjišťovat měřením, podobně jak jsme se již zmínili u zdrojů přímkového typu.
Ovládnutí bodové metody řešení integrálních charakteristik světelného pole v poli
bodového, přímkového, obdélníkového a popřípadě i kruhového zdroje je důležitým
předpokladem ke zvládnutí problematiky navrhování a kontroly osvětlovacích soustav, a to
včetně využívání střední kulové a válcové osvětlenosti jako nových ukazatelů jakosti
osvětlovacích soustav.
180

11.1 Integrální charakteristiky v poli svítidla bodového typu
Vyzařování bodového zdroje se popisuje fotometrickou plochou svítivosti zdroje, resp.
křivkami svítivosti v rovinách řezů touto plochou procházejících světelným středem daného
zdroje či svítidla. Pro rotačně souměrně vyzařující svítidlo stačí udat pouze jedinou křivku
svítivosti, a to v polorovině osového rovinného řezu jeho rotační plochou svítivosti.
U nesouměrně vyzařujících svítidel se udávají křivky svítivosti nejméně dvě, a to obvykle
v rovinách proložených podélnou a příčnou osou svítidla. V posledních letech, zvláště
u nesouměrných uličních svítidel, se v katalozích udává poměrně podrobné rozložení svítivosti
nejčastěji v některé ze soustav fotometrických rovin C-γ , popřípadě B-β.
11.1.1 Světelný vektor a osvětlenost v poli svítidla bodového typu
Světelný vektor r ε charakterizující pole bodového zdroje Z v bodě P (viz obr. 11-1) leží na
prodloužení paprsku Z P , je orientován ve směru od zdroje Z k bodu P a co do velikosti je
roven normálové osvětlenosti E N , tj. osvětlenosti v bodě P roviny kolmé k paprsku l , takže
r Iγ
ε = E N =
(lx; lx; cd, m) (11 - 1)
2
l
p
kde I γ je svítivost bodového zdroje Z přečtená pod úhlem γ = arctg od zvoleného
h
směru vztažné svítivosti I 0 z křivky svítivosti v rovině určené body Z, P, B a
přepočtená na světelný tok Φ z zdrojů světla v uvažovaném svítidle (viz odst.3.3),
l je vzdálenost zdroje Z od bodu P.
Obr.11 – 1 Obr.11 – 2
Osvětlenost E Pρ v bodě P obecně položené roviny ρ bodovým zdrojem Z je pak rovna průmětu
světelného vektoru r ε do směru normály N' ρ k neosvětlené straně roviny ρ a počítá se tedy ze
vztahu
Iγ
Iγ
. cos β
E P ρ = ε . cos β = cos β =
( lx; cd, m, m) (11 - 2)
2
2 2
l
h + p
kde β je úhel sevřený vektorem ε r a normálou N' ρ resp. je to úhel mezi normálou N ρ (v bodě
P k osvětlené straně roviny p) a paprskem l ,
h je výška zavěšení zdroje Z nad rovinou ρ 0 proloženou bodem P kolmo ke směru
vztažné svítivosti I 0 ,
p je vzdálenost bodu P od paty B kolmice spuštěné ze zdroje Z na rovinu ρ 0 .
181

Osvětlenost E Pρo v bodě P roviny ρ 0 kolmé ke zvolenému směru vztažné svítivosti I 0 (viz
obr.11-2) se stanoví z rovnice (11-2) jako průmět světelného vektoru r ε do normály N' ρo ,
přičemž v daném případě platí β = γ .
Po dosazení do rovnice (11 - 2) a po úpravě vychází pro E P ρo výraz
3
I
γ
. cos γ I
γ
. h
E P ρ o
= ε .cosγ
=
=
(lx; cd,m,m) (11 - 3)
2
h
2 2
h + p
( ) 3
Je-li směr I 0 svislý, pak rovina ρ o je rovinou vodorovnou, v jejíchž bodech se v praxi počítá
osvětlenost nejčastěji.
Pro výpočet osvětlenosti E P ρv v bodě P obecně natočené roviny ρ v kolmé k rovině ρ o
bodovým zdrojem Z (viz obr.11-3) lze obdobně ze vztahu (11-2) dosazením za
cos β =
p0
p0
p . cosψ
= cosγ
= cosγ
l h
h
odvodit rovnici
E P ρv = ε . cos β =
3
Iγ
. cos γ
p
. p . cosψ
= E
3
P ρo 0
h
h
(11 - 4)
(lx; cd, m, m; lx, m, m)
kde p 0 je vzdálenost roviny ρ v od roviny určené body Z,B,C, p 0 = p . cosψ
ψ
je úhel, který svírá normála N ρv roviny ρ v s rovinou určenou body Z,P,B.
V praxi se často počítá osvětlenost roviny ρ v┴ , která je kolmá nejen k rovině ρ o , ale i
k rovině určené body Z,P,B. Popsaný případ nastane, natočí-li se v obr.11-3 osvětlovaná rovina
ρ ≡ ρ v tak, aby ψ = 0, kdy p = p 0 (viz obr.11-4).
Obr.11 – 3
Obr.11– 4
π
Dosadí-li se do výrazu (11-2) β = − γ , tj. cos β = sinγ vychází pro průmět r ε do normály
2
N' ρv┴ , tj. pro osvětlenost E Pρv┴ v bodě P roviny ρ v┴ , umístěné podle obr.11-4 , vztah
E Pρv┴ = ε . sinγ =
I
γ
3
. cos γ . p
=
3
h
I
γ
. p
2 2
( h + p ) 3
(lx; cd, m, m) (11 - 5)
182

Upraví-li se rovnice (11-5) ještě dosazením z výrazu (11-3), zjistí se vzájemná souvislost
osvětleností E Pρv┴ roviny ρ v┴ a E P ρo roviny ρ o určená rovnicí
p
E Pρv┴ = E P ρo
(lx; lx, m, m) (11 - 6)
h
Z porovnání rovnic (11-4) a (11-5) vyplývá, že
E Pρv = E Pρv┴ . cosψ (lx; lx) (11 - 7)
takže osvětlenost E Pρv┴ v bodě P roviny ρ v┴ má největší hodnotu z osvětleností všech různě
natočených rovin ρ v kolmých k rovině ρ o v bodě P.
11.1.2 Střední kulová a válcová osvětlenost v poli bodového zdroje
Střední kulová osvětlenost E 4π v kontrolním bodě P světelného pole bodového zdroje světla
Z (viz obr.11-5) je rovna jedné čtvrtině normálové osvětlenosti E N , to značí
1 1 Iγ
1 Iγ
E 4π = E N = =
2
2 2
4 4 l 4 h + p
(lx; cd, m; cd, m, m) (11 – 8)
Podobně z definičního vztahu vychází pro střední válcovou osvětlenost E z v bodě P v poli
bodového zdroje Z při vertikálním umístění válcového přijímače podle obr.11-6 výraz
sinϑ
Iγ
sin( γ + ψ ) Iγ
2 sin( γ + ψ ) Iγ
E z =
=
cos γ =
(11 – 9)
2
2
2 2
π l π h
π h + p
(lx; cd, m; cd, m, m)
kde ϑ je úhel osy o válcového přijímače s paprskem ZP. Svírá-li směr I 0 s osou o úhel ϑ ,
pak při uspořádání na obr.11-6 platí pro úhel ϑ
rovnice
ϑ = γ + ψ
Obr.11-5
Obr.11-6
183

11.2 Výpočet parametrů v poli svítidel přímkového a plošného typu
Při bodových výpočtech se v praxi za přímkový zdroj považuje svítidlo, jehož vyzařovací
plocha má jeden rozměr rovný nebo větší než je jedna třetina vzdálenosti svítidla od nejbližšího
kontrolního místa, při čemž ostatní rozměry této svíticí plochy jsou oproti zmíněné vzdálenosti
zanedbatelné.
Typickými představiteli zdrojů přímkového typu jsou svítidla se zářivkami, instalovaná
samostatně nebo tvořící souvislý či přerušovaný pás. Metodika výpočtu sledovaných parametrů
v poli svítidla přímkového typu je založena na předpokladu, že všechny elementy přímkového
zdroje vykazují stejné prostorové rozložení svítivosti.
Za svítidlo plošného typu se při světelně technických výpočtech považuje svítidlo, jehož
vyzařovací plocha má rozměry rovné nebo větší než jedna třetina vzdálenosti středu svíticí
plochy od nejbližšího kontrolního místa a třetí rozměr je oproti této vzdálenosti zanedbatelný.
Těmto podmínkám vyhovuje mnoho svítidel, včetně svíticích stropů překrytých různými
průsvitnými materiály nebo mřížkovými clonami. Při výpočtu vlivu odražených toků na
sledované parametry se jako s plošnými zdroji pracuje rovněž se sekundárními zdroji, kterými
jsou světelně činné povrchy (zejména strop, stěny a podlaha) osvětlovaného prostoru. Pokud jde
o tvar plošných zdrojů, nejčastěji se v osvětlovacích soustavách vyskytují svítidla plošného typu
ve tvaru obdélníku či čtverce.
Metodika výpočtu sledovaných parametrů v poli svítidla plošného typu je založena na
předpokladu, že všechny elementy svíticí plochy svítidla vyzařují stejně, tzn., že jas, resp.
svítivost jsou po povrchu vyzařovací plochy plošného zdroje rovnoměrně rozloženy. Není-li
uvedená podmínka splněna, pak se buď počítá přibližně se střední hodnotami jasu nebo se svíticí
plocha zdroje rozdělí na části, pro které je zmíněná podmínka splněna.
U reálných svítidel existují vždy určité odchylky od zmíněných předpokladů a tuto
skutečnost je třeba mít na zřeteli při posuzování výsledků výpočtů a stanovování jejich nejistoty.
Nerovnoměrnost rozložení svítivosti po vyzařovací ploše skutečných svítidel plošného, popř.
přímkového typu, včetně rozdílného prostorového rozdělení svítivosti jejich jednotlivých
elementů, se projevuje zejména v podmínkách místního přisvětlování, tedy při relativně menší
vzdálenosti svítidla od srovnávací roviny. Jde o případy, kdy jeden rozměr svíticí plochy svítidla
je větší než polovina závěsné výšky svítidla nad rovinou proloženou kontrolním bodem kolmo ke
směru vztažné svítivosti (což je obvykle směr kolmý k hlavní vyzařovací ploše svítidla).
V těchto situacích se již vypočtené hodnoty sledovaných veličin, např. osvětlenosti srovnávací
roviny, výrazně liší od hodnot skutečně naměřených. Je to proto, že při výpočtu použité svítivosti
svítidel, naměřené v tzv. fotometrických vzdálenostech, tj. ve vzdálenostech větších než
pětinásobek délky svítidla, již v relativně menších vzdálenostech od svítidla neplatí. Někteří
odborníci navrhují používat v těchto případech hodnot svítivosti naměřených ve vzdálenostech
rovných např. jen trojnásobku délky svítidla. Ovšem takové údaje nejsou zatím od výrobců
svítidel k dispozici. Proto se v popsaných situacích všeobecně doporučuje sledované parametry
stanovovat, popřípadě alespoň ověřovat měřením.
Pokud se fotometrická plocha svítivosti či jasu svítidla plošného, resp. přímkového typu,
popřípadě alespoň čáry svítivosti (jasu) ve vybraných rovinách matematicky popíší (aproximují)
např. lineárními kombinacemi funkce sinus a mocninami funkce kosinus, lze ve většině takových
případů pro výpočet jednotlivých integrálních charakteristik ve zvolených kontrolních bodech
odvodit uzavřené výrazy, a tím podstatně urychlit světelně technické výpočty. Tento postup však
je možno aplikovat pouze pro omezený okruh svítidel.
Proto se dnes většinou pro počítačové zpracování využívá tabelárního zadání čar svítivosti
(jasu) svítidel a předpokládá se rovnoměrné rozložení svítivosti (jasu) po vyzařovací ploše
svítidel. Ta se pak rozdělí na části, které z hlediska vzdálenosti od nejbližšího kontrolního bodu
vyhovují podmínkám platným pro svítidla bodového typu. Světelné středy dílčích zdrojů se
umísťují do geometrických středů jednotlivých plošek. Předpokládá se, že fotometrická plocha
svítivosti (jasu) je u všech takto vzniklých dílčích zdrojů co do tvaru stejná jako u celého
184

uvažovaného svítidla, ovšem absolutní hodnoty svítivosti či jasu je však třeba snížit úměrně
velikosti svíticí plochy. Je-li např. z čáry svítivosti nebo z tabulek přečtena svítivost I o (cd)
svítidla ve směru kolmém k jeho vyzařovací ploše o velikosti A (m 2 ), pak svítivost I oi v témže
směru, ale dílčího svítidla se svíticí ploškou o velikosti A i (m 2 ) bude pouze
I oi = I o · (A i / A) (cd).
V každém ze zvolených kontrolních bodů se pak s využitím vztahů platných pro bodové
zdroje vypočtou hledané integrální charakteristiky v poli jednotlivých dílčích zdrojů. Pokud jde
např. o osvětlenosti v bodech rovin rovnoběžných se svíticí plochou uvažovaných svítidel nebo o
hodnoty střední kulové osvětlenosti, je výsledná hodnota veličiny zajištěná daným svítidlem
rovna součtu příspěvků vypočtených od všech dílčích zdrojů, na které se vyzařovací plocha
svítidla rozdělila. Řeší-li se však např. osvětlenosti v bodech vertikálních rovin kolmých
k vyzařovací ploše uvažovaného svítidla, pak se sčítají pouze příspěvky těch dílčích zdrojů, které
osvětlují stejnou stranu té které vertikální roviny.
Popsaným postupem se stanoví složky sledovaných světelně technických veličin
odpovídající světelným tokům, které dopadají na osvětlované roviny do okolí kontrolních bodů
přímo ze svítidel.
11.3 Výpočet nepřímých složek parametrů
Pokud jde o hodnoty osvětleností vypočtené v kontrolních bodech osvětlovaných rovin, tak
ty lze využít nejen ke stanovení tzv. přímých složek osvětlenosti, ale i ke stanovení světelných
toků dopadajících přímo ze svítidel na osvětlované plochy, tzn. počátečních hodnot toků, se
kterými světelně činné plochy vstupují do procesu mnohonásobných odrazů.
Osvětlovaná plocha o velikosti A, např. srovnávací rovina, či stěna atd. daného interiéru, se
rozdělí na n malých plošek A 1 , A 2 , ... A i , ... A n , v jejichž mezích bude změna hladiny
osvětlenosti sledované roviny prakticky zanedbatelná. Do středu každé z plošek se umístí
kontrolní bod a v každém z nich stanoví hladiny osvětlenosti od všech uvažovaných svítidel. Poté
se výsledné hladiny osvětlenosti v jednotlivých bodech vynásobí velikostí příslušné dílčí plošky
a součtem zmíněných součinů se zjistí světelný tok Φ 0 dopadající na osvětlovanou rovinu přímo
ze svítidel, tj.
n
∑
Φ0 = E i . A i (lm; lx, m 2 ) (11-10)
i=
1
Vydělí-li se zjištěný tok Φ 0 velikostí A osvětlované plochy, stanoví se po ploše A střední hodnota
E s(př) osvětlenosti odpovídající světelným tokům dopadajícím přímo ze svítidel, tedy přímá
složka zmíněné osvětlenosti
E s(př) = Φ 0 / A (lx; lm, m 2 ) (11-11)
Běžně se uvažuje, že procesu mnohonásobných odrazů se v daném interiéru zúčastní rovinné
plochy, a to např. strop (1), či fiktivní rovina svítidel, čtyři stěny (2, 3, 4, 5) a podlaha (6), resp.
srovnávací rovina. Ovšem i tyto plochy je možno podle potřeby dále rozdělit na menší části. Pro
jednoduchost se předpokládá, že všechny plochy vykazují vlastnosti rovnoměrně rozptylně
odrážejících ploch s činiteli odrazu např. ρ 1 , ρ 2 , ρ 3 , ρ 4 , ρ 5 , ρ 6 a že jsou známy počáteční
světelné toky např. Φ 10 , Φ 20 , Φ 30 , Φ 40 , Φ 50 , Φ 60 , (obecně Φ i0 ), které na zmíněné plochy
dopadají přímo ze svítidel.
185

Uváží-li se, že na dané plochy budou, včetně vlivu mnohonásobných odrazů, dopadat
výsledné toky Φ 1 , Φ 2 , Φ 3 , Φ 4 , Φ 5 , Φ 6 , (obecně tok Φ i či Φ k ), lze pro tyto toky napsat
obecnou rovnici, která má, např. pro výsledný tok Φ i dopadající na i-tou plochu, tvar
6
Φ i = Φ i0 + ∑ψ ki . ρ k . Φk
(lm; lm, -, -, lm) (11-12)
k = 1
k ≠i
kde (ψ ki · ρ k · Φ k ) je příspěvek od k-té plochy k výslednému toku Φ i ,
(ρ k · Φ k ) výsledný tok odrážený k-tou plochou,
ψ ki
činitel vazby k-té plochy s plochou i-tou; vyjadřuje, jaká část toku
(ρ k · Φ k ) odráženého k-tou plochou dopadá na i-tou plochu.
Po vyřešení soustavy rovnic (v popisovaném případě šesti lineárních rovnic o šesti neznámých
Φ 1 , Φ 2 , Φ 3 , Φ 4 , Φ 5 , Φ 6 ) lze již stanovit místně průměrné celkové osvětlenosti jednotlivých
ploch.
Např. pro srovnávací rovinu (či podlahu) o velikosti A 6 , na kterou dopadá výsledný tok Φ 6 ,
bude místně průměrná celková osvětlenost E s6c rovna
E s6c = Φ 6 / A 6 (lx; lm, m 2 ) (11-13)
Přímá složka E s6(př) průměrné osvětlenosti srovnávací roviny odpovídá počátečnímu toku Φ 60 a je
tedy dána vztahem
E s6(př) = Φ 60 / A 6 (lx; lm, m 2 ) (11-14)
Nepřímá složka E s6(n) místně průměrné osvětlenosti srovnávací roviny, vystihující vliv
odražených světelných toků na výši průměrné hladiny osvětlenosti, se zjistí jako rozdíl celkové
průměrné osvětlenosti E s6c a její přímé složky E s6(př) , tj. z výrazu
E s6(n) = E s6c − E s6(př) (lx; lx, lx) (11-15)
Důležité je, že vypočtené výsledné toky Φ 1 , Φ 2 , Φ 3 , ... , dopadající na jednotlivé plochy a
zahrnující vliv mnohonásobných odrazů, umožňují, s využitím předpokladu o difúzním
charakteru uvažovaných povrchů, stanovit místně průměrné celkové jasy L 1 , L 2 , L 3 , ... L i ...
uvažovaných povrchů. Např. pro i-tou plochu o velikosti A i se hledaný jas L i určí ze vztahu
L i =
ρi
π
Φ
A
i
i
(cd.m -2 , -, lm, m 2 ) (11-16)
Poté již lze s jednotlivými plochami 1, 2, 3, ... charakterizovanými konstantními jasy L 1 , L 2 ,
L 3 , ... pracovat jako se sekundárními svítidly plošného typu a v jejich světelném poli
v uvažovaných kontrolních bodech stanovit hledané světelně technické veličiny, přesněji jejich
nepřímé či odražené složky, tedy složky odpovídající odraženým světelným tokům,
respektujícím vliv mnohonásobných odrazů.
186

11.4 Hodnocení úrovně zábrany oslnění v interiérech
Ze světelně technického hlediska je základní příčinou oslnění výskyt příliš vysokého jasu (v
porovnání s adaptačním jasem, kterému je zrak pozorovatele přizpůsoben) nebo nevhodné
rozložení jasů v zorném poli, popřípadě velký prostorový nebo časový kontrast jasů. Oslnění je
tedy takový nepříznivý stav zraku, při kterém je narušena zraková pohoda (psychologické rušivé
oslnění) a při jeho vyšším stupni (fyziologické omezující oslnění) je zhoršeno, popřípadě až
znemožněno vidění (fyziologické oslepující oslnění).
Při rušivém oslnění není zdánlivě zhoršeno nebo omezeno vidění. Je to způsobeno tím, že
oslňující zdroj poutá pozornost na úkor místa, na které by se měl zrak soustředit. Důsledkem je
rozptýlení pozornosti, pocit nepříjemného stavu apod. Omezující oslnění se již projevuje
měřitelným narušením některých funkcí zraku, je při něm ztíženo rozeznávání, vidění se stává
namáhavé, vzniká pocit nejistoty, únavy a produktivita práce klesá. Oslepující oslnění je pak již
tak intenzivní, že znemožňuje vidění a trvá někdy i určitou dobu po zániku příčiny oslnění.
V mnoha případech a zvláště v dopravě je takový stav velmi nebezpečný. Jas, který vyvolává
absolutní oslnění se nazývá kritický jas. Tomuto jasu není již zrak schopen se adaptací
přizpůsobit. Kritický jas závisí na předchozím stavu adaptace. Tak například v podmínkách
přírodního osvětlení může být kritický jas roven i hodnotě 200.000 cd.m -2 (což přibližně
odpovídá jasu mdlené žárovky 200 W), zatímco při umělém osvětlení může být pozorovatel
absolutně oslněn i jasem 3000 cd.m -2 , popřípadě ve velmi tmavém prostředí též pouze jasem
1000 cd.m -2 .
Z uvedeného vyplývá, že zejména v pracovních prostorech je třeba zamezit vzniku nejen
oslepujícího a omezujícího oslnění, ale zabránit je nutno i oslnění rušivému.
Podle příčiny oslnění se dále rozlišuje ještě oslnění přechodové, závojové a patrně nejčastější
oslnění kontrastem.
Přechodové oslnění nastává při náhlé změně jasu zorného pole, poněvadž adaptace zraku
nemůže proběhnout současně se změnou jasu, ale s určitým zpožděním. K takovému stavu
dochází například při náhlém přechodu z tmavého prostředí do světlého nebo při rozsvícení.
Zraková pohoda může být narušena již při poměru jasu 1:10; oslnění nastává, překročí-li
poměr jasů v zorném poli hodnotu asi 1:100. Přechodové oslnění pozvolna mizí s postupnou
adaptací oka.
Závojové oslnění vzniká, vyskytuje-li se mezi okem a pozorovaným předmětem jasnější
prostředí, kalné nebo s poměrně jemnou strukturou jako záclona, znečištěné sklo, déšť, mlha.
Větší jas závoje nutí zrak k adaptaci na vyšší úroveň jasu, než jaká odpovídá jasu pozadí, a tím
se zmenšuje rozeznatelnost tvaru i kontrastu. Závojové oslnění vzniká například při pohledu
do mlhy před automobilovými světlomety, při pohledu zvenku do místnosti oknem, v němž se
zrcadlí obloha nebo za nímž je záclona.
Oslnění kontrastem vzniká, vyskytnou-li se v zorném poli současně plochy s natolik
rozdílným jasem, že se takové situaci zrak pozorovatele již nemůže adaptací přizpůsobit.
Zdrojem tohoto oslnění mohou být dvě různě světlé plochy, necloněné světelné zdroje nebo
svítidla kontrastující s tmavým pozadím. Ke vzniku oslnění kontrastem a k narušení zrakové
pohody dochází asi při stejných poměrech jasů jako u přechodového oslnění. Oslnění
kontrastem je v osvětlovacích soustavách nejběžnější a působí nejvíce obtíží. Možnosti vzniku
oslnění kontrastem se snižují při vyšších průměrných hladinách osvětlenosti.
Oslnění může být způsobeno světlem přímým i odraženým. Přímé oslnění je způsobeno
přílišným jasem nebo světelným kontrastem zdroje v zorném poli, jaký dávají např. světelné
zdroje bez svítidel nebo povrchové plochy svítidel s přílišným jasem. Aby se zamezilo oslnění
při umělém osvětlení, je třeba, aby přímé světlo zdroje nepřicházelo k oku pod úhlem menším
než 30 0 nad vodorovnou rovinou, popřípadě nad obvyklým směrem pohledu. Proto se svítidla
zavěšují dostatečně vysoko nebo se používá vhodně upravených svítidel. Je nutno zamezit
187

oslnění i svítidly místního přisvětlení a v soustavách sdruženého osvětlení též možnému
oslnění od oken.
Oslnění odraženým světlem vzniká odrazy od stropů, stěn, od desek stolů nebo jiných
povrchů v zorném poli. Velký jas může vzniknout zejména, jsou-li plochy hladké nebo
zrcadlově lesklé, jako např. vysoce leštěné součásti strojů, jemně opracované plochy, lakované
povrchy apod. Jas způsobený odrazem světla unavuje často více než jas přímý, zvláště je-li
přímo v pohledu a oko se mu nemůže vyhnout. Nápravy lze dosáhnout vhodným umístěním a
směrováním svítidel.
Vzhledem k tomu, že většina osvětlovacích soustav, které jsou nyní v provozu byla
z hlediska zábrany oslnění navrhována podle předpisů platných před zavedením nových norem
v roce 2004, jsou nejprve uvedeny postupy kontroly oslnění doporučované v dříve platných
normách ČSN 36 0008 „Oslnění, jeho hodnocení a zábrana“ a ČSN 36 0450 „Umělé osvětlení
vnitřních prostorů“.
Při kontrole zábrany rušivého oslnění se do roku 2004 většinou se využívalo metody
hodnocení oslnění podle jasu svítidel a pouze v případech, kdy zmíněnou metodu nebylo možno
použít, se situace hodnotila na základě výpočtu činitele oslnění G N podle Netušila. Hodnocení
oslnění podle jasu svítidel vycházelo z prací Söllnera a bylo založeno na ověření, zda jasy
použitých svítidel v kritické oblasti vyzařovacích úhlů nad 45° od normály k hlavní vyzařovací
ploše svítidla nepřekračují maximální hodnoty stanovené statistickým zpracováním výsledků
řady experimentů. Kvalita osvětlovací soustavy z hlediska omezení oslnění se při tom oceňovala
stupněm oslnění G S .
Podle požadavků dříve platné normy ČSN 360450 „Umělé osvětlení vnitřních prostorů“
kladených na úroveň zábrany oslnění se rozlišovaly čtyři třídy omezení oslnění (tab. 11-1).
Tab. 11-1 Třídy omezení oslnění podle dříve platné normy ČSN 360450
Třída
omezení
oslnění
Požadavky
na omezení
oslnění
Příklady místností
1 velmi vysoké Operační sály, pracoviště
s displeji, nemocniční pokoje
činitel oslnění
podle
Netušila
G N
stupeň
oslnění
podle
Söllnera
G S
G N ≤ 30 1,5
2 vysoké A 30 < G N ≤ 70 1,85
běžné místnosti
3 střední s kategorií B 70 < G N ≤ 130 2,2
osvětlení
4 nízké
C, D 130 < G N ≤ 2,55
200
Pozn. Požadavky na omezení oslnění musely být splněny v pracovních prostorech
(kategorie osvětlení A,B,C). Pro kategorii osvětlení D měly být splněny.
V tab.11-1 se uvedené třídy omezení oslnění vztahovaly na celkové osvětlení vnitřních
prostorů při vodorovném směru pohledu v podélné i příčné ose místnosti. Kontrolní místa pro
hodnocení oslnění se uvažovala 1 m od uvažované stěny v polovině délky této stěny a 1,5 m nad
podlahou (podle současných doporučení se počítá s výškou 1,2 m pro sedícího pozorovatele a 1,5
m pro pozorovatele stojícího). Při kombinovaném osvětlení pracovních prostorů se požadovalo,
aby místní osvětlení prokazatelně nezhoršovalo oslnění v celé místnosti a v místě úkolu aby při
obvyklém směru pohledu vyhovovalo předepsané třídě omezení oslnění.
188

V podmínkách místního osvětlení se oslnění hodnotilo činitelem oslnění G N podle Netušila.
Činitel oslnění G N se stanovoval v souladu s výsledky Netušilových prací ze vzorce
2
n ⎡
0,4
L
∑
= ⎥ ⎥ ⎤
zi . Ωi
GN
= ⎢Ki
0,5
i 1 ⎢⎣
Lp
⎦
(-; -,cd.m -2 , sr, cd.m -2 ) (11-17)
kde L zi je jas i-tého oslňujícího zdroje (cd.m -2 ),
Ω i prostorový úhel, pod kterým pozorovatel vidí i-tý oslňující zdroj (sr),
K i činitel polohy i-tého oslňujícího zdroje, který se stanoví z diagramů na obr.11-7
nebo obr.11.8 pro geometrické poměry určené podle obr.11-9
(podle dříve platné normy ČSN 36 0008 „Oslnění, jeho hodnocení a zábrana“)
L p jas (cd.m -2 ) pozadí určený jako průměrná, podle prostorových úhlů, popříp.
podle velikosti ploch vážená hodnota jasu hlavních povrchů (bez vlivu oslňujících
zdrojů) umístěných v celém pozorovaném poloprostoru místnosti,
n počet uvažovaných oslňujících zdrojů.
Obr.11-7 Diagram pro určení činitele polohy K
ve vztahu (11-17) v závislosti na úhlech ϕ v a ϕ h
Obr.11-8 Diagram pro určení činitele polohy K
ve vztahu (11-17) v závislosti na poměrných
vzdálenostech h/l a a/l
Obr. 11.9
Umístění oslňujícího svítidla a oka pozorovatele
při hodnocení oslnění Netušilovým vzorcem (11.17)
189

Hodnota činitele oslnění G N vypočtená ze vzorce (11-17) se porovnávala
se směrnými hodnotami uvedenými v tab.11-1.
Netušilův vzorec (11-17), stejně jako obdobné vztahy jiných autorů, byl odvozen z výsledků
určitého množství pokusů a nemá tedy obecnou platnost. Nehodí se pro hodnocení oslnění zdroji
s relativně velkou svíticí plochou, které se pozorují pod prostorovými úhly většími než 0,12 sr.
Výraz (11-17) platí dále jen pro jasy pozadí v rozmezí mezi L p = 3 až 300 cd.m -2 a pro
vodorovný směr pohledu. Neuvažuje bezprostřední vliv hladiny osvětlenosti srovnávací roviny
na stupeň oslnění. Vztah se nehodí pro kontrolu oslnění ve venkovních prostorech a za šera.
Metoda hodnocení oslnění podle jasu svítidel vycházela ze statistického zpracování výsledků
experimentálních prací Söllnera. Metoda umožňuje pro určité geometrické uspořádání,
průměrnou hladinu osvětlenosti srovnávací roviny a požadovanou jakost osvětlovací soustavy
stanovit mezní jas použitých svítidel. Maximální jasy svítidel byly určeny tak, aby nejméně 50%
pozorovatelů v uvažovaném prostoru nepociťovalo rušivé oslnění. Pozorovatelé subjektivně
hodnotili stupeň oslnění s využitím stupnice podle tab. 11-2.
Tab. 11-2 Stupnice pro subjektivní hodnocení stupně oslnění aplikovaná
při experimentálních pracích Söllnera
Činitel G S
stupeň oslnění
0 oslnění nepozorovatelné
2 pozorovatelné oslnění
4 rušivé oslnění
6 nesnesitelné oslnění
Kvalita osvětlovací soustavy se hodnotila třídami jakosti A, B, C, D, E (podle Söllnera), resp.
třídami omezení oslnění 1, 2, 3, 4 podle dřívější normy ČSN 36 0450 s odpovídajícími
hodnotami stupně oslnění G S podle tab. 11-3.
Tab. 11-3 Porovnání tříd jakosti při hodnocení oslnění podle jasu svítidel a
tříd omezení oslnění podle dřívější normy ČSN 36 0450
Třída jakosti podle Söllnera A B C D E
Stupeň oslnění G S 1,15 1,5 1,85 2,2 2,55
Třída omezení oslnění
podle dřívější normy ČSN 360450
- 1 2 3 4
Metoda hodnocení oslnění podle jasu svítidel platila pro celkové osvětlení zajištěné jedním
typem svítidel v pravidelném uspořádání v místnosti s činitelem odrazu stropu nejméně 0,5 a
s činitelem odrazu stěn a zařízení místnosti nejméně 0,25 při převážně vodorovném nebo dolů
sklopeném směru pohledu. Šířka místnosti se předpokládala rovna alespoň čtyřnásobku výšky
prostoru. Pro nižší místnosti vycházejí přísnější požadavky. Pro účely metody hodnocení oslnění
podle jasu svítidel se rozlišují
− svítidla necloněná a cloněná s úhlem clonění podle tab. 11-4 nebo větším,
− svítidla se svíticími stranami, u kterých je výška průmětu svíticí části na libovolnou
rovinu větší než 30 mm,
− svítidla bez svíticích stran,
− svítidla krátká a dlouhá (u nichž je délka průmětu svíticí části na vodorovnou rovinu
nejméně dvojnásobkem jeho šířky).
190

Tab. 11-4
Minimální úhel clonění svítidel
Průměrný jas L Minimální úhel clonění svítidel Druh světelného
světelného zdroje podle třídy omezení oslnění
zdroje
(cd.m -2 ) 1 a 2 3 a 4
L ≤ 20 . 10 3 20° 10° x) normální zářivky
20 . 10 3 < L ≤ 500 . 10 3 30° 20°
vysokotlaké výbojky
s luminoforem nebo
s rozptylnými baňkami
L > 500 . 10 3 30° 30°
vysokotlaké výbojky
s čirou baňkou,
čiré žárovky
x) u zářivkových svítidel při podélném směru : 0°
Pro použitá svítidla se podle údajů výrobce nebo výpočtem zjistí rozložení jasu (čáry jasu)
v polorovinách (C 0 , C 180 nebo C 90 , C 270 ) ve směru rovnoběžném s vyšetřovaným kontrolním
směrem pohledu, a to v kritickém rozsahu vyzařovacího úhlu γ podle obr. 11-10
Obr. 11-10
Geometrické uspořádání uvažované při
hodnocení oslnění podle jasu svítidel
Podle požadované třídy omezení oslnění a podle požadované hladiny průměrné osvětlenosti
E pk se s využitím tab. 11-5 a diagramů na obr. 11.11, popř. 11-12 vyhledá mezní čára jasu.
Diagram 1 (obr. 11-11) se použije u osvětlovací soustavy s cloněnými svítidly bez svíticích stran
nebo s cloněnými svítidly dlouhými se svíticími stranami a s podélnou osou rovnoběžnou
s kontrolním směrem. Diagram 2 (obr. 11-12) se použije ve všech ostatních případech.
Tab. 11-5
Určení čáry mezního jasu
Třída
omezení
oslnění
Stupeň
oslnění
Osvětlenost E pk (lx)
G S
1 1,5 ≤ ≤ ≤ 500 ≤ 300
2000 1000
2 1,85 ≤ ≤ ≤ 500 ≤ 300
2000 1000
3 2,2 ≤ ≤ ≤ 500 ≤ 300
2000 1000
4 2,55 ≤ ≤ ≤ 500 ≤ 300
2000 1000
označení křivky
v obr. 11.13 a 11.14
a b c d e f g
191

Obr. 11-11
Čáry mezního jasu -
diagram 1
Obr. 11-12
Čáry mezního jasu –
diagram 2
Pokud jasy použitých svítidel v hodnoceném rozmezí úhlu γ od 45 0 do γ = arctg (a/h s )
(obr.11-10) byly rovny nejvýše jasům určeným ze zjištěné čáry mezního jasu, kontrolovaná
osvětlovací soustava splňovala požadavky kladené na omezení oslnění a uvažovaná svítidla v
takovém případě z hlediska zábrany oslnění vyhovovala. V případě, že jasy svítidel překračovaly
přípustné maximální hodnoty a nebylo již možno připustit vyšší stupeň oslnění G S , bylo nutno
zvolit jiný, vhodnější typ svítidel.
Pozn.: U svíticích stropů a rovnoměrného nepřímého osvětlení musel být
jas stropu v rozsahu úhlů γ ≥ 45 0 menší než 500 cd.m -2 .
Od roku 2004 se v souladu s přijatou normou [32] a publikací CIE [25] v rámci tzv.
„Jednotného systému hodnocení oslnění“ (UGR) k hodnocení úrovně rušivého oslnění ve
vnitřních prostorech užívá činitel oslnění UGR (dříve index oslnění GI S - viz odst.2.8).
Činitel oslnění UGR se stanovuje ze Sørensonova vzorce [vztah (2-5)], který může být také
zapsán ve tvaru
GI S = UGR = 8 .
⎡
n
1 1 ( L ⎤
zi ) Ω
⎢ ⋅ ∑
2 . i
log
2 ⎥ (-; cd.m -2 , cd.m -2 , sr, -) (11-18)
⎢⎣
4 Lp
i=
1 Pi
⎥⎦
kde L p je adaptační jas oka pozorovatele či jas pozadí (cd.m -2 ),
L zi jas svíticích částí i-tého oslňujícího svítidla ve směru k oku pozorovatele (cd.m -2 ),
Ω i prostorový úhel, pod nímž pozorovatel vidí svíticí části i-tého oslňujícího svítidla (sr),
P i činitel podle Luckieshe a Guha charakterizující vliv polohy i-tého oslňujícího svítidla
vůči ose pohledu pozorovatele,
n počet svítidel, která pozorovatele v dané pozici oslňují.
192

V porovnání se vztahy jiných autorů se Sørensonův vzorec vyznačuje celočíselnými
exponenty jednotlivých veličin, zvláště jedničkou v exponentu prostorového úhlu Ω (což
usnadňuje výpočty činitele oslnění od velkých oslňujících ploch při jejich rozdělení na několik
menších zdrojů). Podstatná změna je i ve stanovování adaptačního jasu či jasu pozadí L p , který
je definován jako rovnoměrný jas celého okolí, který v místě oka pozorovatele ve svislé rovině
zajistí stejnou osvětlenost jako skutečné zorné pole bez oslňujících zdrojů.
Běžně se jas L p počítá z nepřímé složky vertikální osvětlenosti E nv z výrazu
L p = E nv / π (cd.m -2 ; lx, -) (11-19)
Při obecném řešení nepřímé osvětlenosti E nv v interiéru se světelně činné povrchy rozdělí na
dílčí části, stanoví se počáteční rozdělení toků svítidel, vyřeší se proces mnohonásobných odrazů
mezi všemi uvažovanými dílčími povrchy, stanoví se výsledné rozdělení toků a posléze i jasy
jednotlivých dílčích povrchů. Předpokládá se, že zjištěné jasy jsou po povrchu těchto dílčích
sekundárních zdrojů rovnoměrně rozděleny. Poté se již hledaná nepřímá složka osvětlenosti E nv
stanoví jako součet osvětleností vypočtených ve světelném poli jednotlivých dílčích povrchů
(tzn. sekundárních zdrojů s daným jasem) ve svislé rovině proložené okem pozorovatele
v kontrolním bodě umístěném do oka pozorovatele.
Podrobnější výpočty prokázaly, že hodnoty činitele oslnění UGR zjištěné z rovnice (11-18)
jsou málo citlivé na odchylky ve stanovení jasu pozadí. Např. hodnoty jasu pozadí lišící se o 33%
způsobí změnu činitele UGR pouze o jednotku. Proto se stále vychází z předpokladu o
rovnoměrném osvětlení povrchů v dané místnosti a v některých případech se připouští i
zjednodušené určení nepřímé vertikální osvětlenosti E nv oka pozorovatele jako osvětlenosti
zajištěné světlem odraženým od stěn uvažované místnosti.
Prostorový úhel Ω , pod kterým pozorovatel vidí oslňující svíticí plochu svítidla nebo její
část, se vypočte ze vztahu
Ω = A psv / r 2 (sr; m 2 , m) (11-20)
kde A psv je průmět svíticí plochy svítidla (nebo její části) do roviny kolmé ke směru spojnice
středu oslňující plochy s okem pozorovatele,
r vzdálenost oslňující plochy svítidla od oka pozorovatele.
Jasy L z oslňujících svítidel či částí jejich svíticích ploch se běžně počítají ze svítivosti I γ
svítidla ve směru k pozorovateli a plochy průmětu A psv , tj. z výrazu
L z = I γ / A psv (cd.m -2 ; cd, m 2 ) (11-21)
Činitel oslnění se počítá v bodech, v nichž uživatelé prostoru vykonávají požadovanou
činnost, a to v průměrné výši očí buď sedící (1,2 m) nebo stojící (1,5 m) osoby a v převážně se
vyskytujících směrech jejího pohledu. V každém kontrolním bodě se pak z hodnot činitele
oslnění stanovených pro různé směry pohledu uvažuje nejvyšší hodnota a ta musí být nižší než
maximální dovolená hodnota uvedená v tabulkách v normě ČSN EN 12464-1. Mezní hodnoty
činitele oslnění jsou vybrány z řady 16, 19, 22, 25, 28. Nejnižší hodnota 16 se požaduje pro
prostory s nejpřísnějšími požadavky na zábranu rušivého oslnění, např. pro pracovny s monitory,
a naopak hodnota 28 se uvažuje pro prostory s nejnižšími nároky na omezení oslnění.
Činitel polohy P není definován pro případy, kdy by se oslňující svítidla nacházela pod
směrem pohledu pozorovatele, tzn. kdy by světelné paprsky z oslňujícího zdroje do oka
pozorovatele dopadaly z dolního poloprostoru. V těchto případech není tedy metoda UGR
použitelná.
Vzhledem k tomu, že byla v projekční praxi poměrně oblíbena metoda hodnocení oslnění
podle jasu svítidel, jsou již i v systému UGR zkonstruovány diagramy mezních jasů alespoň pro
svítidla, jejichž vyzařování je popsáno typovými čarami (tzv. BZ charakteristikami) svítivosti.
193

I v tomto případě je diagram mezních jasů zkonstruován pro pravoúhlý prostor, činitele
odrazu stěn v rozmezí 0,5 až 0,2 , stropu 0,7 až 0,3 a podlahy 0,3 až 0,1 , předpokládá se
rovnoměrné rozmístění svítidel stejného typu, umístění pozorovatele vždy ve středu některé ze
stran a vodorovný směr přímého pohledu. Za těchto předpokladů zkonstruovaný diagram
mezních jasů pro metodu UGR je na obr. 11.13. Vyzařování svítidel je zmíněnými
charakteristikami BZ omezeno pouze do dolního poloprostoru a proto diagram nelze použít pro
svítidla s velkým podílem toku do horního poloprostoru.
Vzhledem k tomu, že křivky mezních jasů v systému UGR vykazují i v oblasti úhlu γ >75°
lineární průběh, postačuje na rozdíl od Söllnerovy metody pracovat pouze s jedním diagramem.
Oblast mezních jasů svítidel je v metodě UGR detailněji vystižena a proto je možno
posuzovanou osvětlovací soustavu z hlediska zábran oslnění kritičtěji zhodnotit. Diagram nelze
použít pro hodnocení oslnění odrazem ani při vidění za šera.
Obr. 11-13
Diagram s čarami
mezních jasů
v systému UGR
pro pravoúhlé
prostory
s rovnoměrně
rozmístěnými
svítidly, jejichž
vyzařování
popisují typové
charakteristiky BZ
Pro kontrolu oslnění odrazem není zatím k dispozici vhodná praktická metoda. Aby se
zabránilo oslnění odrazem doporučuje se zejména:
− svítidla rozmísťovat a směrovat na pracovní místa tak, aby světlo odražené od
pozorovaných předmětů nesměřovalo do oka pozorovatele (alespoň při obvyklém směru
pohledu). Nejlepších výsledků se dosáhne, když převažující směr toku světelné energie,
tj. orientovaný směr světelného vektoru přibližně souhlasí se směrem pohledu.
Toto nelze aplikovat u předmětů s tzv. vratným odrazem. Chybné je umísťovat řady
svítidel ve svislých rovinách proložených obvyklými směry pohledu,
− používat rozměrných svítidel s malým jasem,
− všude, kde je to možné využívat rozptylné, matné povrchové úpravy, a to i u povrchů
pozorovaných předmětů hlavní zrakové činnosti,
− využívat svítidla s vhodným rozložením svítivosti, např. s křivkami svítivosti
motýlovitého typu s maximem svítivosti v oblasti úhlů 40 0 až 50 0 od svislice.
194

12. OVLÁDÁNÍ A ŘÍZENÍ OSVĚTLOVACÍCH SOUSTAV
Způsob ovládaní a případně řízení osvětlovací soustavy významně ovlivňuje jak její účelnost a
účinnost, a tím i pohodlí uživatelů, tak její energetickou náročnost.
V minulosti se pro ovládání a regulaci umělého osvětlení využívalo jednoduchého zapínání a
vypínaní svítidel. Postupem času se ve specifických aplikacích, jako je jevištní a divadelní
osvětlení nebo osvětlení konferenčních místností, začalo využívat technicky pokročilejších
systémů, které umožňovaly stmívání osvětlení, vytváření světelných scén apod. Tyto
propracovanější způsoby ovládání osvětlení se postupně stávají běžnou součástí osvětlovacích
soustav téměř ve všech aplikačních oblastech. V současné době jsou řídicí systémy osvětlení
jedním ze základních prvků dobrého návrhu osvětlení a nedílnou součástí strategií zaměřených
na úspory elektrické energie pro osvětlování (kapitola 20).
Důležitou podmínkou pro návrh účelného ovládání osvětlovací soustavy je, aby rozmístění
svítidel respektovalo nejen využití prostoru a rozmístění míst zrakových úkolů, ale také možné
využití denního světla a časové využití prostoru a pracovních míst. Na základě těchto informací
je možné navrhnout sdružení svítidel do společně ovládaných skupin, způsob ovládání (místní
nebo centrální) a umístění ovládacích prvků. Teprve pak je vhodné přistoupit k úvahám, zda
použít technicky propracovanější způsob ovládání. Pro toto rozhodování je důležité stanovit účel
řídicího systému, který může být následující:
zapnutí a vypnutí osvětlení;
optimalizace spotřeby elektrické energie;
zlepšení komfortu ovládání;
biodynamické osvětlení;
monitoring a diagnostika osvětlovací soustavy.
Teprve až po definování účelu ovládání má smysl přistoupit k volbě konkrétního způsobu
ovládání, případně řídicího systému. V praxi často dochází k chybnému postupu, kdy se již od
počátku uvažuje o řídicím systému z pohledu jeho možností a funkcí bez základních úvah o tom,
co je pro danou aplikaci potřebné a účelné.
12.1 Zapnutí a vypnutí osvětlení
Základem pro ovládání osvětlení je návrh rozmístění ovládacích prvků, které slouží k zapínání a
vypínaní osvětlovacích soustav nebo jejich částí. Uvedené rozmístění může sice nepřímo, ale
významně ovlivnit jak spotřebu elektrické energie, tak i komfort uživatelů a světelnou pohodu
v daném prostoru. Proto je v úvodní fázi návrhu osvětlení vhodné vyjít z tohoto účelu i způsobu
ovládání a v dalších fázích jej případně rozvinout do propracovanějších způsobů, které v sobě
mohou zahrnovat další účely.
12.2 Optimalizace spotřeby elektrické energie
Řízení a ovládání osvětlení umožňuje nastavit provoz osvětlovací soustavy tak, aby požadované
světelně technické parametry byly dosaženy energeticky nejúčinnějším způsobem. Na základě
informací z ovládacích zařízení (čidla, spínací hodiny apod.), upravuje řídicí systém příkon nebo
dobu využití osvětlovací soustavy, a tím ovlivňuje i její celkovou spotřebu.
Z pohledu optimalizace spotřeby elektrické energie na osvětlení lze řídicí systémy použít
následujícími způsoby:
optimalizace doby využití osvětlovací soustavy;
optimalizace využití denního světla;
eliminace předimenzování osvětlovací soustavy.
195

Optimalizace doby využití osvětlovací soustavy
Podkladem pro optimalizaci provozu osvětlovací soustavy jsou časové plány činností a
využití jednotlivých prostorů v osvětlovaném objektu. Z těchto plánů lze stanovit, zda je jejich
využití pravidelné (pevný časový plán) nebo nepravidelné. V budovách, kde se činnosti
v průběhu dne pravidelně opakují, lze provoz svítidel řídit podle pevného časového plánu. V řadě
průmyslových závodů, administrativních budov, škol, knihoven je, v průběhu pracovních dní,
víkendů a svátků, pevně dána například doba příchodu a odchodu zaměstnanců, období oběda a
úklidu apod. Na základě časových plánů může řídicí systém umělé osvětlení vypnout, případně
ztlumit na menší úroveň osvětlení. Existují prostory, kde časový průběh činností nelze přesně
stanovit. Typickými příklady jsou kancelářská pracoviště, která mohou být z důvodu pracovní
schůzky, porady, služební cesty, nemoci apod. neobsazena. Další prostory jako toalety,
kopírovací centra, archívy, konferenční místnosti, denní místnosti apod. se používají
nepravidelně. Ačkoliv u těchto prostorů nelze jejich časové využití dostatečně přesně popsat,
může být lokální automatický způsob ovládání osvětlení účinnější než běžné ruční ovládání. U
prostorů a činností, kde nelze určit pevný časový plán, se používají pro místní automatické
ovládání osvětlení přítomnostní čidla. Na základě informací z těchto čidel může řídicí systém
osvětlení vypnout nebo ztlumit.
Optimalizace využití denního světla
V obvodových částech budov lze v průběhu dne část z požadované osvětlenosti zajistit
denním světlem. Velikost úspory elektrické energie na umělé osvětlení, dosažené využitím
denního světla závisí na dostupnosti denního světla (kapitola 16.3.1 a kapitola 20), zeměpisné
poloze, orientaci budovy, požadované osvětlenosti a technickém řešení řídicího systému.
Světelné podmínky se snímají světelnými čidly. Na základě informací o úrovni denního osvětlení
(oblohová složka) optimalizuje řídicí systém příspěvek doplňujícího umělého osvětlení.
Informace o přímém slunečním záření slouží k regulaci pohyblivých stínicích prvků na
osvětlovacích otvorech (okna, světlíky), které zabraňují přímému oslnění uživatelů a omezují
přehřívání prostoru.
Eliminace předimenzování osvětlovací soustavy
Hodnoty osvětlenosti na srovnávací rovině nebo v místě pracovního úkolu jsou na začátku
provozu osvětlovací soustavy vždy vyšší než hodnoty předepsané v normách. Hlavním důvodem
je skutečnost, že osvětlovací soustava v průběhu provozu stárne a klesá její výstupní světelný
tok, a tím i osvětlenost na srovnávací rovině. Proto, aby osvětlenost v průběhu provozu neklesla
pod předepsanou hodnotu, musí být na začátku provozu osvětlovací soustavy její hodnota vyšší
než hodnota předepsaná v normách. Tato rezerva umožňuje pokrýt pokles osvětlenosti v průběhu
provozu. Dalším důvodem větších hodnot parametrů osvětlení je, že se světelné zdroje a svítidla
vyrábějí v určitých výkonových řadách, a proto pro dosažení požadovaných světelně technických
parametrů je třeba volit nejbližší vyšší výkonový stupeň daného zařízení. Ve specifických
případech, jako jsou například prostory s flexibilním dispozičním uspořádáním (velkoprostorové
kanceláře apod.), může dojít k dalšímu předimenzování osvětlovací soustavy. U těchto prostorů
lze vytvářet různě velké prostorové jednotky, například velkoprostorovou kancelář lze změnit na
řadu buňkových kanceláří a naopak. Osvětlovací soustavu je pak třeba navrhnout na
nejnepříznivější situaci. Pokud se prostorové uspořádání liší od této nejnepříznivější situace, jsou
světelně technické parametry (osvětlenost) větší než požaduje norma.
Popsané předimenzování osvětlovací soustavy lze eliminovat použitím stmívatelných svítidel
připojených na řídicí systém osvětlení, který je schopen průběžný pokles, nebo skokovou změnu
světelného toku vyrovnávat postupným nebo skokovým zvyšováním příkonu svítidel při
současném zachování požadovaných parametrů osvětlení.
196

12.3 Zlepšení komfortu ovládání
Ovládání a řízení osvětlení z pohledu zlepšení komfortu v sobě zahrnuje jednak možnost
změny parametrů osvětlení a světelné atmosféry změnou kvantitativních, spektrálních nebo
směrových vlastností osvětlení a jednak flexibilitu v ovládání osvětlení. Komfort osvětlení lze
zlepšit následujícími způsoby:
přizpůsobením osvětlení prostoru;
nastavením osvětlení místa zrakového úkolu;
změnou ovládání osvětlení.
Nastavení osvětlení prostoru
Řídicí systémy umožňují v daném prostoru nastavit a měnit světelnou atmosféru i parametry
světelného prostředí. Požadavky na změnu osvětlení v prostoru mohou být vyvolány například
náhlou změnou denního osvětlení, změnou využití prostoru nebo estetickými důvody.
V místnostech s denním světlem mohou v průběhu dne vzniknout situace, kdy poměry jasů mezi
okny a sousedícími stěnami jsou nepřiměřeně velké a rušivé. Řídícím systémem lze tyto velké
jasové rozdíly zmírnit, například omezením vstupujícího denního světla natočením nebo
spuštěním žaluzií, nebo zvýšením povrchových jasů stěn zvětšením příspěvku od umělého
osvětlení.
K přizpůsobení osvětlení prostoru z důvodu změny využití nebo z estetických důvodů lze
použít jednoduchých spínačů a stmívačů nebo řídicí systémy, umožňující vytvořit tzv. světelné
scény. Při používání světelných scén jsou svítidla rozdělena na skupiny a v rámci jednotlivých
světelných scén je pak definováno, které skupiny se zapnou a v jakém regulačním stupni. Tento
způsob ovládání se používá například v konferenčních místnostech, komerčních a společenských
prostorech, obytných místnostech apod. Světelné scény mohou být statické nebo dynamické a
mohou pracovat jak s běžným bílým světlem, tak s kombinací barev. Specifickým jednorázovým
nastavením světelných podmínek jsou výstavní prostory, kde se jemným a přesným nastavením
vytváří požadovaná světelná atmosféra. Při používání světelných scén je důležité, aby jejich
ovládání bylo jednoduché a přehledné a jejich počet přiměřený.
Nastavení osvětlení místa zrakového úkolu
Předchozí nastavení světelné atmosféry se týká přizpůsobení světelných podmínek v rámci
prostoru. Vedle toho lze nastavovat a přizpůsobovat světelné podmínek také na konkrétním
pracovišti nebo místě. Místní přizpůsobení světelných podmínek může mít různé důvody.
V případě pracovních prostorů, jako jsou kanceláře nebo průmyslové prostory, může být
důvodem například změna náročnosti pracovního úkolu nebo rozdílné požadavky na osvětlení
vyplývající z rozdílných vlastností zrakového systému jednotlivých zaměstnanců. Jedním
z důležitých hledisek, který ovlivňuje požadavky na osvětlení, je věk zaměstnanců (kapitola
16.1). Možnost individuálního přizpůsobení světelných podmínek na pracovištích je proto velmi
důležitá u pracovišť, kde pracují rozdílné věkové skupiny zaměstnanců. V prostorech
společenského charakteru se místní nastavení světelných podmínek využívá například ve
výstavních prostorech, kde jsou rozdílné požadavky na osvětlení dány citlivostí jednotlivých
exponátů. Vzhledem k tomu, že se místní nastavení osvětlení provádí nepravidelně a
individuálně (pracoviště) nebo jednorázově (výstavní prostory), používá se ve většině případů
ruční regulace.
197

Flexibilita ovládání osvětlení
Řídicími systémy umožňují velmi výrazně zvětšit flexibilitu ovládání osvětlovací soustavy
při dispozičních a prostorových změnách interiéru. Tato flexibilita spočívá v možnosti snadných
změn ovládání osvětlení pouhým přeprogramováním systému bez nebo jen s minimálním
zásahem do zapojení osvětlovací soustavy. Možnost snadných změn v ovládání osvětlovací
soustavy je důležitá ve flexibilních pracovních prostorech, které se nacházejí například
v administrativních budovách. V těchto prostorech může docházet nejen ke změnám poloh
pracovišť, ale například také k prostorovým změnám velkoprostorových kanceláří na buňkové a
naopak.
12.4 Biodynamické osvětlení
Biodynamické osvětlovací soustavy umělého osvětlení se používají ve vnitřních prostorech
k napodobení průběhu denního osvětlení. U biodynamického osvětlení se v průběhu dne, stejně
jako u denního osvětlení, mění nejen intenzita osvětlení, ale také jeho barevné, popř. směrové
vlastnosti. Uvedené změny jsou naprogramovány v řídicím systému v podobě dynamických
světelných scén, které se mění na základě denní doby a ročního období a liší se v závislosti na
zeměpisné poloze objektu. Průběh dynamických světelných scén vychází z nejnovějších
poznatků o biologických účincích osvětlení. Důležitou oblastí pro tento způsob řízení osvětlení
jsou bezokenní prostory, které se vyskytují například u velínů a dispečinků v chemických
továrnách, elektrárnách, rozvodnách nebo vojenských zařízeních.
12.5 Monitoring a diagnostika osvětlovací soustavy
Diagnostické funkce řídicích systémů umožňují detekovat poruchové stavy v osvětlovací
soustavě, jako je například vadný předřadník nebo nefunkční světelný zdroj. To dovoluje rychle
odstraňovat poruchy i optimalizovat údržbu. Řídicí systémy též umožňují detekovat výpadek
v napájecí soustavě a aktivovat systém nouzového osvětlení. Provozní stav osvětlovací soustavy
lze kontrolovat z jednoho nebo více míst prostřednictvím schematické vizualizace, a tím mít
celkový přehled o její funkci a provozu. U větších soustav nouzového osvětlení lze řídicí systémy
využít pro jejich povinný a pravidelný monitoring. Centrální řídicí systémy též umožňují
podrobné měření spotřeby elektrické energie pro osvětlení i informace o okamžitém příkonu.
Tyto údaje dávají lepší přehled o průběhu spotřeby a jsou užitečným podkladem pro sjednávání
podmínek pro dodávky elektrické energie a mohou pomoci při regulování příkonu a spotřeby
v době špičkového zatížení, kde cena energie může být výrazně vyšší.
198

13. ENERGETICKÁ NÁROČNOST OSVĚTLOVACÍCH SOUSTAV
Před vlastními úvahami o problematice energetických úspor a energeticky účinných řešení
v oblasti osvětlení je vhodné se zmínit o významu osvětlení a také o hlediscích, která výslednou
podobu osvětlení předurčují. Návrh osvětlení ve vnitřních, ale i venkovních prostorech primárně
vychází z využití daného prostoru, tedy z účelu osvětlení. Smyslem návrhu osvětlení je vytvoření
dostatečných světelných podmínek pro danou zrakovou činnost (např. čtení, psaní, obrábění,
lékařské zákroky apod.).
Energetická náročnost osvětlení je při posuzování osvětlovacích soustav až následným
hlediskem, které lze formulovat tak, že požadované světelně technické parametry by měly být
dosaženy energeticky co možná nejúčinnějším způsobem. Požadavky na nižší energetickou
náročnost osvětlení nelze v žádném případě nadřazovat nad požadavky světelně technické.
Charakter osvětlení v řešeném prostoru se může lišit nejen podle využití prostoru, ale také podle
toho, jakou roli hrají fyziologické, psychologické či biologické požadavky pozorovatelů.
• Pro osvětlení, které primárně vychází z fyziologických hledisek, tedy z požadavků na
zrakový výkon, jsou v rámci norem stanoveny světelně technické parametry.
Příkladem je osvětlení kancelářských prostorů, průmyslových objektů apod.
• Osvětlení, které je primárně založeno na psychologických hlediscích, slouží k vytvoření
určité světelné atmosféry v daném prostoru a je zpravidla součástí výtvarného řešení
interiéru.
Takovýto charakter osvětlení se vyskytuje například ve společenských a kulturních
prostorech, jako jsou divadla, kina, restaurace apod. Poměrně složitá subjektivní povaha
zmíněného osvětlení neumožňuje zjednodušené objektivní vyjádření současnými světelně
technickými parametry. Proto i posuzování energetické náročnosti takového typu osvětlení
je obtížné. Případný návrh úsporných opatření je třeba konzultovat s autorem výtvarného
řešení interiéru.
• Osvětlení, které vychází z biologických hledisek uživatelů, není primárně zaměřeno na
vytvoření světelného prostředí pro určitý zrakový úkol, ale k ovlivnění biologických
pochodů (cirkadiánního cyklu) v lidském těle. Návrh tohoto typu osvětlení vychází z jiných
požadavků, než jsou požadavky vizuální a energetická náročnost takových osvětlovacích
soustav je vyšší než energetická náročnost běžných osvětlovacích soustav.
Pro hodnocení energetické náročnosti budov slouží nově vydaná norma ČSN EN 15193,
Energetická náročnost budov – Energetické požadavky na osvětlení, ve které jsou uvedeny
způsoby stanovení energetické náročnosti osvětlovací soustavy i hodnoty směrných ukazatelů
měrné spotřeby pro různé aplikační oblasti.
13.1 Energetická náročnost umělého osvětlení budov
Hodnocení energetické náročnosti osvětlovacích soustav určité budovy se liší v závislosti na tom,
zda se hodnotí navrhovaný, popř. nově realizovaný objekt, nebo zda se posuzuje energetická
náročnost stávající budovy.
• Pokud se posuzuje energetická náročnost osvětlení v rámci zpracovávaného návrhu určitého
objektu nebo nově realizované budovy, pak je přesně znám instalovaný příkon osvětlovacích
soustav, ale dobu jejich využití a případně i skutečný provozní příkon, je třeba určit na
základě informací o předpokládaném charakteru provozu daného objektu. Spotřeba elektrické
energie se tedy stanovuje odhadem.
199

8
6
4
2
0
• V případě stávajících budov lze energetickou náročnost osvětlení stanovit z naměřených
hodnot spotřeby elektrické energie, ale vzhledem k tomu, že ve většině případů není měření
spotřeby elektrické energie pro osvětlení samostatné, je třeba tento podíl spotřeby opět
odhadnout (obr. 13.1a). Následně je třeba se pokusit, na základě instalovaného příkonu a
charakteru provozu objektu, stanovit, jaké je časové využití příkonu osvětlovací soustavy
v průběhu určitého časového období, například roku.
V obou uvedených případech se tedy pracuje s přibližnými hodnotami. Pro následný postup při
hledání úsporných opatření a stanovení jejich návratnosti je proto důležité stanovit míru nepřesnosti
zmíněných odhadů.
Proto, aby v budoucnu bylo možné objektivně hodnotit energetickou náročnost osvětlení
objektů, je třeba zajistit přímé měření spotřeby elektrické energie pro osvětlení [13.1] (obr. 13.1b).
Pokud se požadují informace o využití dílčích částí osvětlovací soustavy, je třeba použít řídicích
systémů osvětlení, které jsou schopny zaznamenat průběh spotřeby jak celé osvětlovací soustavy,
tak i jednotlivých svítidel (obr. 13.1c).
spotřeba pro
umělé
osvětlení
20%
W (kWh/měsíc)
100
90
80
70
60
50
40
30
20
P ci (W)
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
ostatní
spotřeba
80%
10
0
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
a) b) c)
Obr. 13-1 Podklady pro stanovení energetické náročnosti budovy.
Spotřeba elektrické energie pro osvětlení je
a) odhadnuta jako podíl z celkové spotřeby el. energie,
b) zjištěna na základě měření,
c) stanovena z průběhu skutečného pracovního příkonu jednotlivých svítidel.
T (měsíc)
0
10
t (hod)
12
14
16
18
20
22
1
3 5 7 9 11
T (měsíc)
13.2 Výpočet spotřeby elektrické energie pro osvětlení
Jak je zřejmé z grafického znázornění na obr.13.2 lze pro stanovení energetické náročnosti
budov výpočtem použít rychlou nebo podrobnou metodu [13.1].
Rychlá metoda hodnotí spotřebu elektrické energie budovy jako celku. Tato metoda se používá
v případě, kdy jsou k dispozici pouze hodnoty o celkové spotřebě elektrické energie pro osvětlení
v daném objektu a její podíl na celkové spotřebě objektu je malý. Při této metodě se ověří pouze
to, zda daná spotřeba elektrické energie na osvětlení odpovídá směrným hodnotám spotřeby
elektrické energie stanoveným pro referenční objekt.
Podrobná metoda umožňuje analyzovat spotřebu elektrické energie pro osvětlení z pohledu
prostorového a časové distribuce spotřeby elektrické energie pro osvětlení. Při tomto způsobu
hodnocení lze osvětlovací soustavu prostorově dělit podle typových prostorů, místností nebo zón.
Typové místnosti jsou prostory s podobných charakter využití jako jsou například komunikační
prostory, kancelářské prostory, učebny apod. Spotřebu zmíněných prostorových jednotek lze pak
posuzovat časově pro jednotlivá časová období jako je celý rok, čtvrtletí, měsíce nebo dny. Tento
způsob hodnocení umožňuje získat přehled o podílu spotřeby elektrické energie jednotlivých
prostorových jednotek objektu.
200

Energetické požadavky
na osvětlení
Výpočet
Měření
Podrobná
metoda
Rychlá
metoda
Metoda měření
bez period
Reálné údaje
roční
měsíční
denní
hodinové
Standardní údaje
roční
Obr. 13-2 Znázornění možných způsobů stanovení energetické náročnosti budov
Spotřeba elektrické energie pro osvětlení (W) je tvořena dvěma složkami, a to spotřebou pro
normální osvětlení (W L ) a spotřebou (W P ) pro nabíjení svítidel nouzového osvětlení, pro krytí
ztrát, včetně spotřeby pro ovládací systémy mimo pracovní dobu, tj.
W = W L
+ W P
(kWh·rok -1 ) (13-1)
V případě rychlé metody charakterizují parametry W L a W P spotřebu celého objektu. V případě
metody podrobné jde o údaje platné pro jednotlivé celky či místnosti a celková spotřeba se pak
získá součtem zjištěných dílčích spotřeb.
Spotřeba elektrické energie pro normální osvětlení W L se stanovuje ze vztahu :
W
L
( P ⋅ F ) ⋅ [( t ⋅ F ⋅ F ) + ( t ⋅ F )]
n C D O D N O
= (kWh·rok -1 ) (13-2)
1000
kde P n je celkový instalovaný příkon svítidel (W)
t D
t N
je doba provozu s denním světlem (h)
je doba provozu bez denního světla (h)
F D je činitel závislosti na denním světle (-)
F O je činitel závislosti na obsazení (-)
F C je činitel konstantní osvětlenosti (-)
V rovnici (13-2) se respektuje využití denního světla činitelem F D , obsazení prostoru činitelem
F O a vliv regulace osvětlovací soustavy na konstantní hodnotu osvětlenosti vystihuje činitel F C .
201

Ostatní součásti spotřeby označené W P se stanoví z rovnice:
W
P
[ t − ( t + t )]
Ppc
⋅
y D N
+ Pem
⋅ tem
= (kWh·rok -1 ) (13-3)
1000
kde P pc je celkový instalovaný ztrátový příkon ovládacích zařízení (W),
P em je celkový instalovaný nabíjecí příkon svítidel nouzového osvětlení (W),
t D je doba provozu s denním světlem (h),
t N je doba provozu bez denního světla (h),
t y je standardní roční doba v hodinách, činí 8760 h,
t em je doba nabíjení nouzového osvětlení (h).
Po stanovení celkové spotřeby elektrické energie pro osvětlení výpočtem nebo měřením se určí
měrná spotřeba energie na 1 m 2 označovaná v normě [40] LENI dle vztahu
W
LENI = (kWh.m -2 .rok -1 ) (13-4)
A
Hodnota měrné spotřeby LENI se porovná se směrnými údaji, jejichž příklady jsou uvedeny
v tab. 13-1. V tab. 13-1 jsou pro každý typ budovy uvedeny směrné hodnoty měrné spotřeby
energie pro tři třídy kvality pro manuální ovládání osvětlení bez systému pro hlídání konstantní
osvětlenosti [40, 41]. Popis zmíněných tříd kvality osvětlení je uveden v tab. 13-2. Případná
úsporná opatření se navrhují až po posouzení energetické náročnosti celého objektu. Proto pro
komplexní hodnocení celkové energetické náročnosti budovy je třeba zjištěnou spotřebu
elektrické energie na osvětlení W (kWh. rok -1 ) přepočítat na veličinu EP Light udávanou ve
všeobecně používaných jednotkách (GJ . rok -1 ), například s využitím vztahu
W
EP Light = (GJ·rok -1 ) (13-5)
277,8
Spotřeba elektrické energie stanovená z rovnice (13-5) se pak zahrne do celkové energetické
bilance budovy.
202

Tab.13-1 Příklad směrných hodnot měrného příkonu p N pro různé typy budov a třídy kvality osvětlení
při ručním ovládání bez systému pro hlídání konstantní osvětlenosti
[ČSN EN 15193 Energetická náročnost budov – Energetické požadavky na osvětlení]
Typ prostoru
Administrativní
budovy
Vzdělávací
zařízení
Zdravotnická
zařízení
Hotely
Restaurace
Sportoviště
Obchodní
prostory
Průmyslové
prostory
Třída kvality
osvětlení
P em
(kWh·m -2·rok -1 )
P pc
(kWh·m -2·rok -1 )
p N
(W/m 2 )
x )
LENI
(kWh·m -2·rok -1 )
* 1 5 15 42,1
** 1 5 20 54,6
*** 1 5 25 67,1
* 1 5 15 34,9
** 1 5 20 44,9
*** 1 5 25 54,9
* 1 5 15 70,6
** 1 5 25 115,6
*** 1 5 35 160,6
* 1 5 10 38,1
** 1 5 20 72,1
*** 1 5 30 108,1
* 1 5 10 29,6
** 1 5 25 67,1
*** 1 5 35 92,1
* 1 5 10 43,7
** 1 5 20 83,7
*** 1 5 30 123,7
* 1 5 15 78,1
** 1 5 25 128,1
*** 1 5 35 178,1
* 1 5 10 43,7
** 1 5 20 83,7
*** 1 5 30 123,7
Pozn. x ) v normě ČSN EN 15193 je měrný příkon p N označen písmeny P N
Tab. 13-2 Uvažované světelně technické parametry pro jednotlivé třídy kvality osvětlení
Parametry
Třída kvality osvětlení
* ** ***
Udržovaná osvětlenost ( Ē m )
Omezení rušivého oslnění (UGR)
Vyloučení míhání a stroboskopického jevu ̌ ̌ ̌
Omezení závojových odrazů a oslnění odrazem ̌ ̌
Zlepšené podání barev
Zajištění dobré modelace ̌ ̌
Zajištění vhodného rozložení jasů v místnosti ̌ ̌
Zajištění vhodného osvětlení obličejů (E z )
̌
Věnování zvláštní pozornosti zdravotním hlediskům *)
̌
Pozn.: musí splňovat světelně technické parametry dle normy ČSN EN 12464-1.
̌ musí splňovat slovně popsané požadavky na osvětlení dle normy ČSN EN 12464-1.
*) zdravotní hlediska mohou vyžadovat mnohem vyšší osvětlenosti a tím i vyšší měrnou
spotřebu el. energie na jednotku osvětlované plochy (kWh·m -2·rok -1 ).
203

13.3 Možnosti úsporných opatření
Pro volbu strategie při návrhu úsporných opatření lze vyjít ze základního vztahu vyjadřující
spotřebu elektrické energie pro osvětlení za určité časové období, např. za rok
W = P n ⋅ t o
(kWh·rok -1 ) (13-6)
kde
P n je celkový provozní příkon svítidel (kW)
t 0 provozní doba (hod·rok -1 )
Ze vztahu (13-6) je zřejmé, že strategie hledání úspor ve spotřebě elektrické energie pro osvětlení
může vycházet z hledání úspor v provozním příkonu nebo v době využití osvětlovací soustavy,
případně z kombinace obou parametrů.
Úsporná opatření mohou být založena na následujících strategiích :
volba osvětlovací soustavy;
volba technických prostředků;
kontrola dimenzování osvětlovací soustavy;
využití denního světla;
kontrola přítomnosti osob;
využití časových režimů.
13.3.1 Volba osvětlovací soustavy
Osvětlovací soustavy lze rozlišit podle jejich typu a podle jejich charakteru. Jak typ, tak i
charakter osvětlovací soustavy ovlivňuje její energetickou náročnost. Hlavní osvětlení, které
vychází z fyziologických požadavků uživatelů, lze realizovat třemi základními typy osvětlovacích
soustav :
celkovou soustavou;
odstupňovanou soustavou;
kombinovanou soustavou.
Možnosti využití jednotlivých typů osvětlovacích soustav souvisí s aplikační oblastí a
charakterem osvětlovaného prostoru. Nejvyšší energetickou náročnost vykazuje celková
osvětlovací soustava, nejmenší kombinovaná osvětlovací soustava. Příkon kombinované
osvětlovací soustavy v porovnání s příkonem celkové osvětlovací soustavy může být při stejných
předepsaných světelně technických parametrech až poloviční.
13.3.2 Volba technických prostředků
Základními technickými prostředky, které tvoří osvětlovací soustavu a ovlivňují energetickou
náročnost, jsou světelné zdroje, předřadné přístroje, svítidla a řídicí systémy.
Světelné zdroje se z hlediska energetické účinnosti přeměny elektrické energie na energii
světelnou posuzují měrným výkonem η (lm/W). Některé typy světelných zdrojů potřebují ke
svému provozu předřadné přístroje, které umožňují start a stabilní provoz světelného zdroje nebo
přizpůsobují napájecí napětí či proud. Energeticky se předřadné přístroje popisují ztrátovým
příkonem P Z (W). Příkony světelných zdrojů se obvykle uvádějí bez ztrát v předřadných
přístrojích. Z těchto důvodu nemá energetické porovnávání samotných světelných zdrojů
dostatečnou vypovídací hodnotu a lze jej použít pouze jako určité vodítko.
204

Z pohledu energetického hodnocení svítidel je důležitá jejich účinnost η sv (%), která udává podíl
výstupního světelného toku svítidla a světelného toku světelných zdrojů změřeného za stanovených
podmínek mimo svítidlo.
Druhým důležitým parametrem je charakter vyzařování svítidla. Tento parametr se popisuje
křivkami svítivosti, které znázorňují prostorové rozložení vyzařovaného světelného toku.
Při hodnocení energetické náročnosti technických prostředků pro konkrétní účel je nejvhodnější
posuzovat kompletní svítidla. Určitým vodítkem je měrný výkon svítidla označovaný LER (lm·W -1 )
[1] a definovaný jako poměr výstupního světelného toku svítidla (lm) a elektrického příkonu (W)
svítidla.
Obdobně lze hodnotit celé osvětlovací soustavy měrným výkonem (lm·W -1 ) osvětlovací
soustavy, který se stanoví jako poměr světelného toku (lm) vyzařovaného všemi svítidly soustavy
k jejich celkovému elektrickému příkonu (W). Na obr.13-3 je znázorněno osvětlení
velkoprostorové kanceláře podhledovými svítidly. V tab.13-3 je uvedena energetická náročnost
takové osvětlovací soustavy při použití různých typů podhledových mřížkových svítidel. V první
variantě jsou použita zářivková svítidla 4x18 W s elektromagnetickými předřadníky, ve variantě 2
a 3 jsou použita svítidla s elektronickým předřadníkem pro zářivky 4x14 W, resp. 2x28 W.
Obr. 13-3 Příklad osvětlení vnitřního prostorou podhledovými svítidly
Tab. 13-3 Energetická náročnost osvětlení velkoprostorové kanceláře (obr. 13-3)
osvětlených na stejnou hladinu osvětlenosti různými typy podhledových svítidel
Podhledové Předřadník n η
p
P
svítidlo
(ks) (%) i (W) 1
(W/m 2 )
p 2
(W/m 2 /100 lx)
4x18 W elektromagnetický 27 62 2 376 20 3,7
4x14 W elektronický 27 85 1 755 15 2,7
2x28 W elektronický 21 85 1 300 10 2
Při použití řídicích systémů k plynulé regulaci osvětlení dochází ke snižování měrného výkonu
osvětlovací soustavy (lm·W -1 ). Je to dáno tím, že závislost mezi výstupním světelným tokem a
příkonem soustavy není lineární. Při příliš velké regulaci světelného toku na úroveň pod 20%
maximální hodnoty je pokles měrného výkonu tak výrazný, že provoz takto nastavené osvětlovací
soustavy je z pohledu energetické účinnosti nehospodárný.
13.3.3 Kontrola dimenzování osvětlovací soustavy
Výsledná hodnota osvětlenosti na srovnávací rovině nebo v místě pracovního úkolu je na
začátku provozu osvětlovací soustavy vždy vyšší než jsou hodnoty uvedené v normách. Hlavním
důvodem je, že požadované parametry osvětlení musí být dodrženy po celou dobu života
osvětlovací soustavy. Vzhledem k tomu, že v průběhu provozu dochází ke stárnutí osvětlovací
soustavy, musí být nová osvětlovací soustava předimenzovaná. Dalším důvodem vyšších hodnot
parametrů osvětlení je, že se světelné zdroje a svítidla vyrábějí v určitých výkonových řadách, a
proto zpravidla nelze přesně dosáhnout požadovaných světelně technických parametrů, ale je třeba
205

zvolit nejbližší vyšší výkonový stupeň daného technického zařízení. V praxi se také vyskytují
prostory s flexibilním dispozičním uspořádáním. Například velkoprostorovou kancelář lze změnit
na řadu buňkových kanceláří a naopak. U takovýchto prostorů je třeba osvětlovací soustavu
navrhnout na nejnepříznivější situaci. Pokud se prostorové uspořádání liší od této nejnepříznivější
situace, dochází ke zvýšení hodnot světelně technických parametrů, a tím k dalšímu
„předimenzování“ osvětlovací soustavy. Popsané předimenzování osvětlovací soustavy lze
eliminovat použitím stmívatelných svítidel připojených na řídicí systém osvětlení, který je schopen
průběžný pokles světelného toku vyrovnávat postupným zvyšováním příkonu svítidel tak, aby byly
zachovány požadované parametry osvětlení.
13.3.4 Využití denního světla
Osvětlení prostoru i místa zrakového úkolu se neposuzuje podle toho, zda je dosaženo umělým
nebo denním osvětlením. Proto dobře navržené denní osvětlení prostoru umožňuje snížit
požadavky na dobu provozu soustavy umělého osvětlení. V případě dostatečného denního osvětlení
v řešeném prostoru lze dosáhnout významných úspor kontrolou úrovně denního osvětlení
prostřednictvím řídicího systému. Informace ze světelných čidel umožňují omezit dobu provozu
umělé osvětlovací soustavy, případně její příkon tak, aby nesvítila v době dostatečného denního
osvětlení. Na základě informací ze světelných čidel může být osvětlovací soustava ovládána
skokově nebo plynulým řízením výstupního světleného toku. Volba způsobu regulace souvisí
s použitými světelnými zdroji a určuje technickou i finanční náročnost navrženého úsporného
opatření.
13.3.5 Kontrola přítomnosti osob
Řada pracovních prostorů a pracovních míst není využívána po celou pracovní dobu. Často dochází
k tomu, že v průběhu nepřítomnosti osob zůstává osvětlovací soustava zapnuta. Pokud uživatel
není v místnosti přítomný, nemá význam, aby osvětlovací soustava byla v provozu. Pro kontrolu
přítomnosti osob se používají pohybová čidla. Na základě informací z pohybových čidel se pak
zapínají/vypínají příslušná svítidla, osvětlovací soustava nebo její části, případně se omezuje jejich
příkon [ČSN EN 15193 Energetická náročnost budov – Energetické požadavky na osvětlení.].
13.3.6 Zavedení časových režimů
Osvětlovací soustavy plní svojí hlavní funkci zpravidla pouze po určitou část dne. Po skončení
vymezené doby provozu přestávají plnit svoji funkci a je možné je vypnout nebo je přepnout do
jiného režimu, ve kterém přejímají jinou funkci. Proto, aby osvětlovací soustava byla provozována
pouze po definovanou dobu, případně, aby se automaticky přepnula do jiného provozního režimu,
slouží časové ovládací prvky. Ty mohou, dle nastavení, ovládat osvětlovací soustavu jednoduchým
zapínáním nebo vypínáním, případně mohou být součástí řídicího systému, který na základě
informace z časového ovládacího prvku spouští přednastavené světelné scény. Příkladem mohou
být výlohy obchodů, ve kterých osvětlení slouží jako prostředek k propagaci určitého zboží. Tuto
funkci plní po určitou dobu, například do půlnoci. Po této době je již účinnost osvětlení z pohledu
obchodního minimální a proto je možné jej vypnout, nebo přepnout do redukovaného režimu, který
plní například funkci bezpečnostní.
206

Literatura
[1] Lighting handbook. Ill. Eng. Society of North America. Ninth Edition.
ISBN 0-87995-150-8. New York 2000.
[2] Meškov, V.V. – Matvejev, A.B.: Osnovy svetotechniki. Časť 2 –Fiziologičeskaja optika
i kolorimetria. Moskva, Energoatomizdat 1989
[3] Figueiro, M. G., Bullough, J. D. and Rea, M. S. : Spectral Sensitivity of the Circadian
System. Rensselaer Polytechnic Institute, Troy, NY, USA 12180, Lighting Research
Center, 2002.
[4] Lighting manual, Philips Lighting B.V., 5. Edition, Eindhoven,1993
[5] Habel J. a kol.: Světelná technika a osvětlování. FCC Public, Praha 1995
[6] Hober, H. Das Sehen I., II. Leipzig, Fachbuchverlag 1969.
[7] Maňák, V.: Zrak. GŘ Vlnařského průmyslu, Brno 1977.
[8] Rea, M.S.: Light – Much More Than Vision. Rensselaer Polytechnic Institute, Troy,
NY, USA 12180, Lighting Research Center, 2004.
[9] Lieberman, J.: The effects of syntonic colored light stimulation on certain visual
and cognitive functions. Journal of Optomectric Vision Development 1986, 17 (June).
[10] Agoston, G.A.: Color theory and its application in art and design, Heidelberg New
York, Springer-Verlag Berlin, 1979
[11] Helbig, E.: Lichtmeßtechnik. Akademische Verlagsgesellschaft, Leipzig 1977.
[12] Mezinárodní doporučení CIE Illuminance Meters and Luminance Metrs. 1983.
[13] Publication CIE 69 Methods of characterizing illuminance meters and luminance meters
(1987).
[14] Photometry – The CIE systém of Physical Photometry. CIE, 2004.
[15] Krochmann, J.: Über ein neues Raumbeleuchtungs-Meßgerät. Lichttechnik, 1964, č.4.
[16] Návrh zákona o metrologii z r.2005 (změna zákona č.505/1990 a č.119/2000).
[17] Waymouth, J.F.: Electric Discharge Lamps. Cambridge, Massachusetts and London.
The T.M.I. Press 1971
[18] Miškařík S.: Moderní světelné zdroje. Praha, SNTL, 1979
[19] Dvořáček V.: Světelné zdroje.Časopis Světlo 2008, č.2 až 6, Světlo 2009, č.1 až 3.
[20] Habel, J. : Osvětlování. ČVUT, Praha 1998
[21] Krtilová, A. – Matoušek, J. – Monzer, L.: Světlo a osvětlování. Praha, Avicenum –
zdravotnické nakladatelství 1981.
[22] Meškov, V.V. – Jepaněšnikov, M.M.: Osvětlovací soustavy. Praha, SNTL 1979.
[23] Fischer, D.: Blendung. Neuer Eisatz für ein internationales
Blendungsbewertungssystem. Licht 1990, Nr.1.
[24] Publication CIE 147 – Glare from small, large and complex sources. 2002.
[25] Publication CIE 117 – Discomfort Glare in Interior Lighting. 1995. ISBN 3900734704
[26] ANSI/IESNA RP-1-04 American National Standard Practice for Office Lighting, 2004
[27] ZVEI Guide to DIN EN 12464-1, April 2005
[28] ČSN IEC 50 (845) Mezinárodní elektrotechnický slovník.
Kapitola 845: Osvětlení. 1996
[29] ČSN ISO 31-6 Veličiny a jednotky, část 6: Světlo a příbuzná elektromagnetická záření.
ČSNI, Praha 1995
[30] ČSN 011718 Měření barev. 1992
[31] ČSN 011710 Poměrná světelná účinnost barevného záření.
[32] ČSN EN 12464-1 Světlo a osvětlení – Osvětlení pracovních prostorů – část 1: Vnitřní
pracovní prostory. ČNI, Praha 2004 + Změna 1.
[33] ČSN EN 360011 Měření osvětlení vnitřních prostorů (2005); část l – Základní
ustanovení, část 2 – Měření denního osvětlení, část 3 – Měření umělého osvětlení.
[34] ČSN EN 13032 Světlo a osvětlení – Měření a uvádění fotometrických údajů světelných
zdrojů a svítidel; část 1 – Měření a formát souborů dat (2005), část 2 – Způsob údajů
207

pro vnitřní a venkovní prostory (2005), část 3 – Způsob uvádění údajů pro nouzové
osvětlení pracovních prostorů (2008).
[35] ČSN EN 12193 Světlo a osvětlení – Osvětlení sportovišť
[36] ČSN 73 4301 Obytné budovy + změna Z1
[37] ČSN 73 0580-1 Denní osvětlení budov – část 1: Základní požadavky, část 2: Denní
osvětlení obytných budov, část 3: Denní osvětlení škol, Část 4: Denní osvětlení
průmyslových budov
[38] ČSN 36 0020 Sdružené osvětlení
[39] ČSN 730581 Metoda stanovení hodnot oslunění budov a venkovních prostorů
[40] ČSN EN 15193, Energetická náročnost budov – Energetické požadavky na osvětlení,
[41] TNI 73 0327, Energetická náročnost budov – Energetické požadavky na osvětlení.
[42] TNI 36 0450 Rušivé oslnění při osvětlení vnitřních prostorů
[43] TNI 36 0451 Údržba vnitřních osvětlovacích soustav
[44] Katalog firmy Osram GmbH 2008/2009.
[45] Technická dokumentace firmy Philips.
208