1 Проектирование светотехнических установок

1.1 Фотометрия

Фотометрия – раздел оптики, занимающийся вопросами измерения интенсивности света и его источников.

В процессе производства измерений используют энергетические и световые характеристики света.

Энергетические величины света характеризуют энергетические параметры оптического излучения безотносительно его действия на приемники излучения.

Световые характеристики раскрывают физиологические воздействия света: 1) на глаз, исходя из средней чувствительности глаза,

2) на другие приемники излучения.

1.1.1 Энергетические величины

Поток светового излучения – Фе = W / t [Вт]  отношение энергии W [Дж] светового потока ко времени t [c] инсоляции объекта.

Энергетическая светимость (излучательная способность)

Ее = Фе / S = [Вт/м²]  отношение потока светового излучения Фе [Вт] к освещаемой площади поверхности S [м²].

Энергетическая сила света (сила излучения) точечного источника света (линейные размеры которого по сравнению с расстоянием до места наблюдения пренебрежимо малы)

Iе = Фе /  [Вт/ср]  отношение потока светового излучения Фе [Вт] к освещаемой площади поверхности в единицах телесного угла  [ср] .

Энергетическая яркость (лучистость, лучеиспускание)

Lе = Iе / S = Фе /  S [Вт/ср  м²]  отношение энергетической силы света Iе [Вт/ср] потока светового излучения Фе [Вт], распространяющегося в телесном угле  [ср] перпендикулярно к освещаемой площади S [м²].

Энергетическая освещенность (облученность)

Ее = Фе / S = W / t S [Вт/м²]  отношение потока излучения Фе [Вт] к площади освещаемой поверхности S [м²] объекта.

Единица энергетической освещенности совпадает с единицей энергетической светимости.

1.1.2 Светотехнические единицы

Световой поток Ф [лм], характеризуется мощностью излучения, по вызываемому им световому ощущению по его действию на селективный приемник света (зрение человека) с заданной спектральной чувствительностью .

Распределение светового потока в пространстве неравномер­но. Характеристика распределения светового потока  интенсивность его излучения в любом направлении, определяется силой света I [кд]. Единица сила света I  кандела [кд] = [лм/ср]  это световой поток Ф [лм], испускаемый точечным источником в телесном угле  = 1 [ср] :

I = (Ф / ). ( 1.1 )

Понятие силы света применимо к точечным источникам, размеры кото­рых малы по сравнению с расстоянием до освещаемой поверхности.

Телесный угол  измеряется отношением площади S [м²], вырезанной им из сферы, описанной из вершины телесного угла, к квадрату радиуса R [м] сферы:

 = (S / R²) ( 1.2 )

За единицу телесного угла   стерадиан [ср]  принимается угол, имеющий вершину в центре сферы, вырезает на ее поверхности уча­сток площадью S, равный квадрату радиуса R. Подставив в ( 1.1 ) значение  ( 1.2 ) получим:

I = (Ф / ) = (Ф R² / S ). ( 1.3 )

Распределение силы света источников света или светильников трудно выразить математическим выражением, поэтому обычно оно представляется в виде таблиц или графиков.

Для количественной оценки освещения поверхности пользуются понятием освещенности Е [лм/м²] = [лк], характеризующей среднюю освещенность поверхно­сти:

Е = (Ф / S). ( 1.4 )

Единица освещенности Е люкс [лк] = [лм / м²]  это освещенность поверхности площадью S = 1 [м²] световым потоком Ф = 1 [лм]. Освещенность Е = 1люкс дает возможность ориентироваться в окружающей обстановке, но не позволяет выполнять работы, требующие различать мелкие деталей. Для создания необходимых условий работы в административноконторских помещениях необходима ос­вещенность Е = 300 [лк] .

В практике расчета освещения пользуются понятием освещенно­сти горизонтальной плоскости на высоте 0,8 м от пола. Освещенность Е элемента в заданной точке и сила света I = (Ф / ) = (Ф R² / S ) источника ( 1.3 ), который может рассматриваться как точечный по отношению к расстоя­нию L [м] до освещаемой поверхности, связаны между собой соотношением

Е = (I Cos  ) / L² = (ФR²Cos  / SR² ) = (ФCos  / S). ( 1.5 )

где   угол между нормалью к поверхности и направлением силы света.

Зрительное восприятие определяется яркостью В [кд/м²] равномерно освещенной поверхности S (перпендикулярно к ней) силой света I :

L = I / (S Cos  ). ( 1.6 )

Величиной яркости (кандела на квадратный метр) пользуются для характеристики источников света, светильников и самосветящихся или освещенных поверхностей любой формы.

Плот­ность светового потока М, излучаемого светящейся поверхностью  это отноше­ние светового потока Ф к площади излучающей поверхности S_i

М = Ф / S_i ( 1.7 )

называют средней светимостью поверхности  люмен на квадратный метр [лм/м²] светящей поверхности. Поскольку освещаемые поверхности отражают или пропускают лишь часть падающего на них светового потока, а Е равно Е = Ф/S ( 1.5 ) то:

М_ОТР =  Е = Ф / S, ( 1.8 )

где   коэффициент отражения, определяющий долю отраженного потока.