Jak vybírat svítilnu
trocha teorie kolem svícení
Podle čeho vybírat potápěčské světlo? Absolutní radu vám nedám, ale zkusím vám poskytnout nějaká vodítka. Hlavním parametrem, který určuje vhodnost světelného zdroje je jeho "svítivost". Co to je ?
Připoměňme si trochu středoškolské fyziky. Svítivost je základní jednotka SI, ale je definována pomocí světelného toku, takže raději začneme světelným tokem.
Světelný tok
(nebo také výkon) - je "světelná energie, kterou zdroj vyzáří za časovou jednotku" (tedy 1 sekundu). Světelný tok označujeme velkým řeckým písmenem Φ (fí) a jednotkou je lumen (lm)
Energie světelného toku je ale posuzována podle citlivosti lidského oko na různé vlnové délky. Je to tedy svým způsobem jednotka lidsky "subjektivní". Pes nebo mimozemšťan by to vnímal jinak. Lidé jsou (ve dne) nejcitlivější na světlo o vlnové délce 555 nm (to odpovídá frekvenci 540 x 1012 Hz) - vnímání čípky. Za šera se maximální citlivost posouvá směrem ke kratším vlnovým délkám až k 507 nm - vnímání tyčinkami. Jsme schopni vnímat zhruba vlnové délky mezi 380 až 790 nm.
Rozložení spektrální citlivosti lidského oka - zdroj Wikipedie
Infračervená lampa tak může mít příkon klidně 100 W, ale září 0 lumenů (září v infračervené oblasti, a tudíž není vidět). Jinými slovy lumen měří jen užitečné světlo (záření), které je vidět. To neužitečné (neviditelné) se nepočítá. Bylo by tedy mnohem správnější kupovat žárovky cejchované v lumenech - platili bychom jen za užitečné světlo. Kupujeme-li žárovky cejchované ve wattech, platíme i za neužitečné, neviditelné (obvykle infračervené) světlo.
Představme si fotony emitované zdrojem jako tenisáky, některé jsou viditelné a některé neviditelné. Pak světelný tok (výkon) je počet viditelných tenisáků, které za jednu sekundu vylétnou ze zdroje.
| Typické hodnoty světelného výkonu | ||
|---|---|---|
| Zdroj světla | Světelný výkon [lm] | Účinnost [lm/W] |
| Domácí osvětlení | ||
| Klasická žárovka 40 W | 380 | 9,5 |
| Klasická žárovka 60 W | 710 | 11,8 |
| Klasická žárovka 75 W | 920 | 12,2 |
| Klasická žárovka 100 W | 1 340 | 13,4 |
| Kompaktní zářivka 10 W | 580 | 58,0 |
| Kompaktní zářivka 14 W | 800 | 57,1 |
| Kompaktní zářivka 22 W | 1 360 | 61,8 |
| Potápěčské lampy | ||
| Halogenová žárovka 20 W | 380 | 19,0 |
| Halogenová žárovka 35 W | 880 | 25,1 |
| Halogenová žárovka 50 W | 1 220 | 24,4 |
| HID 10 W | 500 | 50,0 |
| HID 35 W | 2 700 | 77,1 |
| LED 3 W | 180 | 60,0 |
| LED 10 W | 975 | 97,5 |
Teď se můžeme vrátit ke svítivosti.
Svítivost
- je "prostorová hustota světelného zdroje v různých směrech". Lze ji určit pouze pro zdroj světla, jehož rozměry jsou zanedbatelné v porovnání se vzdáleností kontrolního bodu od tohoto zdroje - tomu říkáme bodový zdroj. Svítivost označujeme velkým písmenem I a jednotkou je kandela (cd).
Máme-li náš zdroj tenisáků, pak svítivost je počet viditelných tenisáků, které za jednu sekundu prolétnou plochou vyznačenou trychtýřem (prostorový úhel) - tedy hustota tenisáků v nějakém směru.
Definice prostorového úhlu - jeden steradian - zdroj Wikipedie
Svítivost se se vzdáleností od zdroje nemění - světlo se šíří po přímce (většinou :o)). Se vzdáleností od zdroje se mění plocha v m2 vyznačená na kulové ploše prostorovým úhlem, ale prostorový úhel zůstává stejný.
Směrová charakteristika světelného zdroje
Předchozí obrázek ukazuje směrovou charakteristiku (plochu svítivosti v prostoru nebo čáru svítivosti v některé rovině souměrnosti). To je důležité, neboť světelné zdroje nesvítí obvykle do všech směrů stejně. U potápěčského světla chceme většinou, aby svítilo velmi silně směrem dopředu a pak velmi málo do stran.
| Typické hodnoty svítivosti | |
|---|---|
| Zdroj | Svítivost [cd] |
| LED kontrolka | 0,005 |
| Svíčka | 1 |
| Klasická žárovka 100 W | 135 |
| Reflektory automobilu (0°) | 100 000 |
| Fotografický blesk (max.) | 1 000 000 |
Intenzita osvětlení
(osvětlenost) - je "světelný tok dopadající na určitou plochu". Značíme ho velkým písmenem E a jednotkou je lux (lx).
Intenzita osvětlení je nepřímo úměrné čtverci vzdálenosti a je tím slabší, čím šikměji paprsky dopadají. Osvětlenost 1 lux je způsobené světelným tokem 1 lm dopadajícím kolmo na plochu 1 m2. Intenzitu osvětlení měří fotografům známé expozimetry - luxmetry.
| Typické hodnoty intenzity osvětlení | |
|---|---|
| Prostředí | Intenzita osvětlení [lx] |
| Venku, v noci, při úplňku | 0,2 |
| Osvětlení pro pohodné čtení | 50 |
| Kancelářské osvětlení | 300 |
| Výborné osvětlení místnosti | 700 |
| Venku, hodinu před západem slunce | 1 000 |
| Venku, zataženo | 3 000 |
| Venku, jasno, ve stínu stromu | 10 000 |
| Venku, jasno, ostré slunce v poledne | >70 000 |
Máme-li náš zdroj tenisáků, pak intenzita osvětlení jsou dopady viditelných tenisáků na osvětlovanou plochu (musíme také započítat úhel dopadu).
Náš příklad se zdrojem tenisáků
Teplota chromatičnosti
- barevná teplota se měří v kelvinech [K] a charakterizuje spektrum bílého světla.
Barevná teplota světla - zdroj Wikipedie
Zrak člověka má schopnost barevnou teplotu subjektivně přizpůsobovat světelným podmínkám – bílý papír vnímá jako bílý, i když je vlivem osvětlení zabarvený. Fotoaparáty a kamery se naproti tomu musí na barevnou teplotu nastavovat.
Barevná teplota denního světla pro 45. rovnoběžku bývá udávána 5 600 K.
Slunce, které normálně vnímáme jako bílé/žluté, vidíme při západu a východu jako červené. Proč? Shluky molekul vzduchu rozptylují více kratší vlnové délky světla (modré světlo), proto je obloha modrá. Když je slunce nízko na obzorem, musí jeho světlo k pozorovateli urazit atmosférou delší cestu, ze slunečného spektra pozorovateli zůstane převážně červená.
Obsahuje-li ovšem atmosféra velké množství vodních par, dojde k absorpci i vlnových délek odpovídajících modré barvě a na obloze tak vznikají mraky, které mají šedou až černou barvu.
| Příklady barevných teplot různých zdrojů | |
|---|---|
| Prostředí, zdroj | Teplota světla [K] |
| Svíčka | 1 200 |
| Žárovka, slunce při východu a západu | 2 800 |
| Studiové osvětlení | 3 000 |
| Obvyklé denní světlo, zářivky | 5 000 |
| Fotografické blesky, výbojky | 5 500 |
| Jasné polední světlo | 6 000 |
| Standardizované denní světlo | 6 500 |
| Lehce zamračená obloha | 7 000 |
| oblačno, mlhavo | 8 000 |
| Silně zamračená obloha nebo jen modré nebe bez Slunce | 10 000 |
Podobně jako průchodem atmosférou i průchodem vodou se mění teplota světla. Je to způsobeno větším pohlcováním složek světla s delší vlnovou délkou (teplejších barev).
| Změna barvy světla po průchodu čistou mořskou vodou |
|
|---|---|
| Dráha světla vodou [m] | Teplota světla [K] |
| 0 | 5 600 |
| 1 | 5 900 |
| 2 | 6 200 |
| 4 | 7 000 |
| 6 | 8 100 |
| 10 | 20 000 |
Potápěčské světlo
Oku je většinou milejší teplota světla 4 000 až 5 000 K, tu vám poskytnou halogenové žárovky. LEDky a HIDky musíte vybírat, většinou mají teplotu světla 6 000 až 8 000 K.
Žárovky také vyzařují "plnější" spojité spektrum světla různých frekvencí. Z moderních, úsporných zdrojů zářivky poskytují nespojité spektrum s výraznými úzkými vrcholy a skoro nic mezi nimi. HID jsou spojitější a nejlepší jsou LEDky. Moderní LEDky mají křivku vyzářeného spektra ještě plnější, než je vidět na následujícím grafu. Pravý lalok dosahuje skoro stejné intenzity, jako levá špička.
Barva světla a rozložení spektra je důležité hlavně pro fotografy. Pokud chcete solidní podání barev, s HIDkou si svítit nemůžete.
Žárovka
Žářivka
HID
LED
Co se týká šířky kužele:
- úzký kužel kolem 10° je vhodnější do jeskyní, škvír, vraků, kalnější vody a je výborný na signalizaci. Dosvítí dále, když se hledá vhodná cesta. V kalné vodě, když dáte ruku se světlem co nejdále od očí (jako nízko položené mlhovky auta), tak se vám vrátí méně odraženého světla od nečistot a lépe vidíte.
- střední kužel 20 až 40° je vhodný pro rekreační noční potápění v čisté vodě. Umožňuje pohodlné pozorování okolí bez velkého "šmejdění" světlem, které by mohlo být zaměněno za signalizaci. Ještě se s ním dá signalizovat. Při vhodné teplotě světla se dá použít k nasvícení pro makrofotografie.
- široký kužel přes 90° je nutný pro podvodní video a fotografii. Potřebujete světlo s rovnoměrným (homogenním) rozložením svítivosti. Proti zkreslení bývá čelní průzor často vypouklý. Při neobratné manipulaci snadno oslníte partnera.
Na některých reflektorech lze posuvem částečně měnit vyzařovací úhel, ale bývá to často na úkor homogenity osvětlení.
Energie zdroje, která se nevyzáří jako viditelné světlo, se kromě trochy ultrafialového světla (jež poškozuje zrak) mění na teplo. Proto ne všemi potápěčskými lampami můžete svítit na suchu. Hlavně ty výkonější potřebují vodní chlazení. Pokud svítilnou svítíte dlouho na suchu, dejte pozor na ponoření rozpáleného čelního skla do vody - mohlo by prasknout.
Výbojky a hlavně jejich startovací elektronika jsou háklivé na časté zapínání. Obdobně vlákno žárovky většinou praskne při zapnutí. Ve vodě světlo nevypínejte, ptřebujete-li zhasnout, zakryjte světlo rukou nebo ho přitiskněte k noze či tělu.
Na co si dát pozor
- Nespokojte se při výběru a koupi světla s watty - požadujte informaci o svítivosti nebo světelném výkonu.
- Nejrůznější testy svítilen uvadějí, že svítilna "dosvítí 300 m". To je informace na nic. Záleží na vnějších podmínkách a nic to neříká, jak je osvětleno okolí.
- Mnoho výrobců/prodejců uvádí jako reklamní trik svítivost ve statisících mcd - to jsou mili kandely, dělte číslo tisícem (11 000 mcd = 11 cd). Stejné to je s kapacitou akumulátorů v tisících mAh (5 000 mAh = 5Ah).
- Světelné zdroje s větším rozptylem (žárovky) bývají označeny světelným výkonem - v lumenech. Zdroje s úzkým kuželem (halogenové reflektorky nebo LEDky) mají zase uvedenu svítivost - kandely. Kandely můžete přepočítat na lumeny následujícím vzorcem: Φ = I * 2 π (1 - cos(α/2))kde α je úhel světelného kužele.
- ANSI lumen není SI lumen, je to spíše jakýsi ekvivalent kandely, hodnota se hodně používá u projektorů.
- U LEDek se někdy uvádí světelný výkon čipu a někdy světelný výkon vycházející z optiky. Pozor, optika LEDky dokáže pohltit až 30% světla..
- Různé blikací funkce - třeba SOS jsou při potápění opravdu na nic a pravděpodobně se vám je povede zapnout zrovna v okamžiku, kdy to bude nejméně vhodné.