Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

4-й курс / Rus / Aizen_tehno_01

.doc
Скачиваний:
20
Добавлен:
19.02.2016
Размер:
523.26 Кб
Скачать

13

Светораспределение СП; светотехническая классификация

Светораспределение — важнейшая светотехническая характеристика СП, определяющая распределение его светового потока в пространстве, окружающем СП. Прожекторы и светильники,, используемые на относительно больших расстояниях от освещаемых объектов, во много раз превышающих размеры самих, приборов, характеризуется распределением силы света — пространственной плотностью потока. Светильники же местного освещения, работающие на относительно небольших расстояниях, соизмеримых с размерами этих приборов, характеризуются распределением освещенности — плотностью потока по поверхности.

Светораспределение прожекторов и светильников общего освещения обусловливается формой фотометрического тела СП и описывается кривыми силы света (KCC). При этом под. Фотометрическим телом СП понимается геометрическое место концов радиус-векторов, выходящих из светового центра прибора, длина которых пропорциональна силе света прибора в соответствующем направлении.

A кривой силы света называется: кривая зависимости силы света СП от меридиональных и экваториальных углов, получаемая сечением фотометрического тела СП плоскостью.

B зависимости от формы фотометрического тела СП подразделяются на симметричные (рис. 2-l, a), фотометрическое тело которых имеет ось или плоскость симметрии, и несимметричные (рис. 2-1,6), отличающиеся отсутствием элементов симметрии фотометрического тела.

К первой группе СП относятся широко распространенные круглосимметричные прожекторы и светильники, фотометрическое тело которых имеет ось симметрии, концентрирующие поток в конусе (рис. 2-2, a, в), а также различные светильники, направляющие световой поток достаточно равномерно в пределах всего окружающего пространства (рис. 2-2, г). K симметричным приборам относятся, например, имеющие две плоскости симметрии светильники с линейными лампами (ЛЛ), ксеноновыми, галогенными ЛН и др., рис. 2-2, е, ж) и прожекторы с линейными лампами, концентрирующие поток в веере (рис. 2-2,6), а также имеющие одну плоскость симметрии светильники типа "кососвет" (рис. 2-2, д). Световые приборы с несимметричными фотометрическими телами являются специальными приборами, встречающимися на практике достаточно редко.

Прежде чем приступить к рассмотрению различных кривых силы света СП, необходимо ввести и определить следующий ряд важных понятий.

Световой центр СП — условная точка внутри прибора, при помещении в которую светового центра лампы (в одноламповом приборе) или при заданном расположении ламп относительно которой (в многоламповом приборе) светораспределение СП в наименьшей степени отличается от расчетного.

Оптическая ось СП — условная прямая, проходящая через световой центр прибора. При этом для круглосимметричных приборов оптической осью является их ось симметрии, для симметричных приборов с одной плоскостью симметрии — линия, лежащая в этой плоскости в направлении максимальной силы света, для симметричных приборов с двумя плоскостями симметрии — линия пересечения этих плоскостей, для несимметричных световых приборов — линия, принятая за начало отсчета угловых координат (рис. 2-3).

Продольная ось СП — условная прямая, проходящая через световой центр прибора с линейными (трубчатыми) лампами параллельно оси ламп (рис. 2-4).

Экваториальный угол β — угол между данным направлением в экваториальной плоскости и главной продольной плоскостью (отсчитывается по ходу часовой стрелки).

Kонические секущие поверхности — конические поверхности сечения фотометрического тела с различными углами раствора конусов с вершинами в световом центре прибора (рис. 2-5).

Нижняя полусфера пространства () — часть пространства, которая лежит ниже горизонтальной плоскости, проходящей через световой центр прибора.

Верхняя полусфера пространства ()—часть пространства, которая лежит выше горизонтальной плоскости, проходящей через световой центр прибора.

Оптическая система — часть СП, состоящая из элементов, которые участвуют в перераспределении и преобразовании оптического излучения ламп (к оптическим элементам относятся отражатели, преломлятели, рассеиватели, поляроиды, защитные стекла, линзы, световоды, диафрагмы, светофильтры, экранирующие решетки или кольца).

Зависимость силы света I от ориентирующих ее направление в пространстве углов α и β (кривая силы света — KCC) строится обычно в системах полярных или прямоугольных координат.

При этом для построения KCC светильников, направляющих поток в пределах больших телесных углов, используется обычно система полярных координат (рис. 2-6), для изображения KCC прожекторов с большой концентрацией светового потока — система прямоугольных координат (рис. 2-7).

Для того чтобы иметь возможность сравнивать KCC различных СП с.различным числом, мощностью и цветностью ламп, эти кривые строят обычно для условной лампы со световым потоком 1000 лм (для многоламповых приборов 1000 лм — суммарный поток п ламп). Фактические значения силы света СП с известными лампами, работающими в определенных условиях данного прибора, получают умножением значений силы света, найденных из кривой, на действительный поток установленных в приборе ламп (в тысячах люменов).

Меридиональные KCC характеризуют светораспределение в меридиональных плоскостях и выражаются функцией I() при p = const (где угол β определяет положение данной меридиональной плоскости по отношению к главной продольной плоскости прибора) (рис. 2-5 и 2-8). Экваториальная KCC описывает функцию I(β) под различными углами β при  = const =900 (рис. 2-5). Зависимость I(β) при  = const # 900 может быть получена при сечении фотометрического тела прибора коническими поверхностями с углами  при вершине. C этой целью радиус-векторы силы света проектируются с конической поверхности на экваториальную плоскость (рис. 2-5).

Необходимо подчеркнуть, что для описания светораспределения любого круглосимметричного СП достаточно одной меридиональной KCC, так как фотометрическое тело такого прибора может быть образовано вращением этой кривой вокруг оптической оси (при изображении в системе полярных координат). B то же время для описания светораспределения симметричных приборов необходимо семейство меридиональных KCC для различных секущих меридиональных плоскостей, число которых выбирается исходя из формы фотометрического тела. Для приборов с двумя плоскостями симметрии (прежде всего, для светильников и прожекторов с линейными лампами) обычно ограничиваются приведением KCC только в двух главных плоскостях — продольной и поперечной (рис. 2-2, б, е, ж). Для большого числа случаев применения необходимо знать KCC не только в нижней, но и в верхней полусфере пространства.

Линейные лампы имеют, как правило, длину, в десятки раз превышающую их диаметр (в 10—60 раз для трубчатых ЛЛ разной мощности). Поэтому требуемое перераспределение по­тока ламп в СП возможно главным образом в поперечных плоскостях, в которых отражатель может охватывать основную часть потока ламп. В то же время в продольных плоскостях из-за большой длины ламп технически чрезвычайно трудно охватить отражателем значительную часть потока и перераспределить его в пространстве. Вследствие этого обстоятельства в зависимости от профиля, размеров и характера отражения по­верхности отражателя KCC приборов с линейными лампами в поперечной плоскости могут существенно изменяться (рис. 2-6), при этом в продольной плоскости их характер меняется слабо и остается близким к косинусному (рис. 2-2,e, ж).

Наглядной характеристикой светораспределения СП являются кривые равных значений силы света, построенные в системе полярных координат углов a и β (рис. 2-9, а) или на синусоидальной сетке (сетке Бенфорда) этих же координат (рис. 2-9,6). Точки на графике определяют направления радиус-векторов силы света. Если в каждом таком направлении измерить силу света и отметить ее в соответствующей точке графика, то окажется возможным подробно представить характер светораспределения и несимметричных СП. Если соединить точки, соответствующие равным значениям силы света, непрерывной линией, то получится линия равных значений силы света. Синусоидальная сетка Бенфорда представляет собой по существу изображение сферы, окружающей световой прибор (при этом центр сферы и световой центр прибора совмещены), с нанесенными на нее параллелями и меридианами, как это имеет место на глобусе, только параллели — прямые линии, а меридианы — синусоиды, сходящиеся к вертикали.

Для СП с различной степенью симметричности фотометрического тела необходимо использовать различные графики по охватываемому диапазону углов β. Так, для приборов с двумя плоскостями симметрии достаточно взять график с одним квадрантом углов β от 0° до 90°, в то время как для приборов с одной плоскостью симметрии необходимо брать графики с интервалами углов β от 0° до 180° (рис. 2-9, б).

Ha рис. 2-10 приведена для сведения распространенная во многих странах Западной Европы система основных плоскостей (A, B, C) сечения светильников, в которых ведется построение определяющих светораспределение KCC. Пример этот приведен для консольного светильника наружного освещения, установленного с наклоном под углом δ к горизонтали.

Все многообразие KCC круглосимметричных светильников и светильников с двумя плоскостями симметрии охватывается существующей светотехнической классификацией этой самой крупной группы СП. B основу классификации положены два независимых признака светораспределения светильников: соотношение потоков, направляемых светильником в верхнюю и нижнюю полусферы пространства, и форма KCC.

Оба этих признака имеют решающее значение для правильного выбора светильников, для обеспечения их эффективного использования. От соотношения световых потоков зависит распределение яркости, основных поверхностей освещаемого помещения, находящихся в поле зрения. От формы KCC зависят как характер распределения освещенности, так и условия оптимального расположения светильников; в известной степени ею опре­деляется и слепящее действие светильников.

Светотехническая классификация производится по классам светораспределения светильников и типам кривых силы света.

Светильники по светораспределению в зависимости от соотношения светового потока Ф, направляемого в нижнюю полусферу, и всего светового потока светильника Фсв подразделяются на пять классов, указанных в табл. 2-4. Кривые силы света светильников указанных классов в любых меридиональных плоскостях верхней и нижней полусфер в зависимости от их формы подразделяются на семь типов в соответствии с табл. 2-5 и рис. 2-11 и 2-12,а,б.

Характеристика формы кривой, предусмотренная в табл. 2-5, является независимой характеристикой светораспределения, а не подклассом соответствующего класса, указанного в табл. 2-4. Под коэффициентом формы Кф понимается отношение максимальной силы света Imax в той или иной меридиональной плоскости к условному среднеарифметическому значению силы света Icp, определенному для той же плоскости по формуле

или (2-1)

Tаблица 2-4 Классы светильников по светораспределению

Обозначения классов светильников по светораспределению

Наименования классов светильников по светораспределению

Доля светового потока, направляемого в нижнюю полусферу, от всего потока светильника, %

Π

Светильник прямого света

Ф/Фсв > 80

H

Светильник преимущественного прямого света

60 < Ф/Фсв ≤ 80

P

Светильник рассеянного света

40 < Ф/Фсв ≤ 60

В

Светильник преимущественно отраженного света

20 < Ф/Фсв ≤ 40

О

Светильник отраженного света

Ф/Фсв ≤ 20

Таблиц а 2-5 Типы кривых силы света светильников

Обозначения типов KCС

Наименование типов KCC в верхней, и нижней полусферах

Зона возможных направлений максимальной силы света Imax

Значения коэффициентов формы KCC

К

Концентрированная

0-15°

Кф > 3

Г

Глубокая

0-30; 180-150

2 < Кф < 3

Д

Косинусная

0-35; 180-145

1,3 < Кф < 2

Л

Полуширокая

35-55; 145-125

l,3 < Kф

Ш

Широкая

55-85; 125-95

1,3<Яф

M

Равномерная

0-90; 180-90

Кф < 1,3,

при этом Imin 0,7 Imax

С

Синусная

70-90; 110-90

Кф < 1,3,

при этом I0 < 0,7 Imax

Значения силы света I находятся для углов 5°, 15°, 25°,..., 85° для нижней полусферы и 175°, 165°, 155°, ..., 95° для верхней полусферы.

Под I0 и Imin понимаются соответственно значения силы света по оси светильника под углом  = 0 и минимальное значение силы света.

B соответствии с классификацией каждому светильнику присваивается классификационное светотехническое наименование, которое образуется из наименований его класса по светораспределению и типа KCC. При этом в классификационном; наименовании светильника, как правило, указывается, для какой полусферы или меридиональной плоскости свойственна данная типовая KCC. B случае необходимости могут приводиться наименования кривых Для обеих полусфер и для нескольких меридиональных плоскостей. B наименовании не указывается, для какой полусферы свойственна типовая кривая, если основной светотехнической характеристикой светильника является его кривая в нижней полусфере. B классификационном наименовании светильников с линейными лампами, имеющих светораспределение с двумя плоскостями симметрии, может приводиться только название типовой кривой в поперечной плоскости без указания на это в том случае, если KCC в продольной плоскости является косинусной. Для светильников с кругосимметричным светораспределением в наименовании не указывается меридиональная плоскость, для которой дана KCC.

Приведенные в классификации типовые KCC могут быть выражены математически следующим образом:

1) для концентрированной кривой

2) для глубокой кривой

(2-2)

3) для косинусной кривой

(2-3)

4) для полуширокой кривой

5) для широкой кривой

(2-4)

6) для равномерной кривой

7) для синусной кривой

Значения коэффициентов приведены в табл. 2-6. Допускается классификация светильников только по классам светораспределения, если указание типа KCC нецелесообразно, например, для светильников местного освещения, декоративных, бытовых светильников

Таблица 2-6 Значения параметров математических выражений типовых кривых силы света

Параметры

КСС

К

Г

Л

Ш

I0, кд

2400

800

155

90

m

2,91

1,65

70°

85°

n

1,2

1,5

С

1,7

1,2

Светильники с KCC, не соответствующими признакам, приведенным в табл. 2-4 и 2-5, являются светильниками специального светораспределения.

Наличие установленной классификационной сетки KCC очень удобно для описания и оценки светильников. Указав, что такой-то светильник (например, показанный на рис. 2-2, е) относится к классу прямого света и имеет в нижней полусфере концентрированную кривую в поперечной плоскости и косинусную кривую в продольной плоскости, мы получим весьма ясное представление о светотехнических особенностях светильника.

Достаточно детальная классификация KCC имеет большое перспективное значение: с увеличением числа типоразмеров светильников намечается возможность в большинстве случаев отказаться от таблиц и графиков для расчета освещенности от каждого типа светильника, а пользоваться вместо этого таблицами и графиками, составленными для KCC определенного типа, с пересчетом результатов пропорционально к. п. д. светильника.

Для характеристики светораспределения СП, особенно светильников, имеющих KCC с четким максимумом, часто применяют понятие коэффициент усиления Ку, под которым понимают величину, характеризующую усиление светильником силы света лампы в данном направлении. При этом для круглосимметричных приборов Ку определяется отношением силы света прибора в данном направлении к среднесферической силе света Iл круглосимметричной лампы

(2-5)

Для симметричных СП с линейными лампами коэффициент усиления определяется отношением силы света светильника в данном направлении к силе света лампы (ламп) в этом же направлении:

(2-6)

Как правило, под коэффициентами усиления понимают максимальные значения для СП, т.е.

(для приборов с двумя плоскостями симметрии);

(для симметричных приборов).

Светотехнической классификации других групп СП пока нет. Вместе с тем для прожекторных приборов установились показатели, характеризующие светораспределение этих приборов: максимальная (осевая) сила света и угол рассеяния, на границах которого сила света составляет I = 0,1Imax- Для некоторых прожекторных приборов иногда за угол рассеяния принимают угол, на границах которого сила света I = 0,5 Imax (для прожекторов дальнего действия) или I = 0,01Imax; (для световых маяков). При этом полной характеристикой светораспределения в пучке прожектора является только KCC.

Распространенными в проектной практике характеристиками светораспределения являются характеристики распределения

освещенности, создаваемой прибором: элементарные кривые освещенности, кривые относительной освещенности, пространственные кривые равных значений горизонтальной освещенности. Указанные характеристики для СП являются вторичными, так как рассчитываются на основе использования первичных характеристик (KCC).

И только для светильников местного освещения графики равных значений освещенности на плоскости, расположенной на определенной высоте под приборами, являются основной, первичной характеристикой (рис. 2-13).

Соседние файлы в папке Rus