10

«СВЕТОТЕХНИКА», 2001, № 6, с. 22-28

A. A. KOPOБKO

O некоторых аспектах представления светораспределения световых приборов для программ расчета освещения Введение

Одним из основных требований при разработке компьютерных программ расчетов освещения является наиболее адекватное отражение светораспределения световых приборов (СП), используемых в расчетах. Особенно это актуально для программ так называемой реалистической визуализации [1], нового направления компьютерной графики, где требования по приближению компьютерного воспроизведения сцены (т.е. части окружающего пространства, видимой из заданной точки в заданном направлении) к реальности наиболее высоки.

B качестве характеристики светораспределения большинство фирм-производителей СП, как правило, приводяткривые силы света (KCC) в одном или двух сечениях фотометрического тела (ФТ)

Для неосесимметричных СП, приводимые в каталогах в большинстве случаев две KCC во взаимно перпендикулярных плоскостях, или даже одна или две дополнительные KCC для наиболее характерных сечений (например, для уличных СП), не являются достаточными для проведения расчетов. 06 отдельных аспектах светораспределения СП и связанных с ними вопросах и пойдет речь в данной статье.

Системы представления светораспределения сп

Наибольшее распространение получило представление в виде семейства KCC, образующегося при сечении ФТ плоскостями (точнее полуплоскостями), имеющими общую линию пересечения, которая является осью вращения этих плоскостей. При этом в зависимости от ориентации этой линии относительно оптической оси СП различают две системы секущих плоскостей.

B первой системе — назовем ее меридиональной — ось вращения плоскостей совмещена с оптической осью, при этом плоскости рассекают условную сферу, центр которой совмещен со световым центром СП, по меридианам, т.е. являются меридиональными (рис. 1, а). Произвольное направление относительно центра системы определяется двумя углами: экваториальным углом C относительно выбранного нулевого направления C₀ = 0 и меридиональным углом γ, отсчитываемым в меридиональной плоскости С от положительного направления оптической оси*. Ориентация СП в этой системе такова, что для неосесимметричных СП главная поперечная и главная продольная плоскости [2] совпадают с плоскостями C₀- C₁₈₀ и C₉₀- C₂₇₀ соответственно. При наличии у СП лиры, например, у прожекторов, плоскость C₁₈₀ пересекает лиру при наиболее характерном расположении. Координатные углы в этой системе изменяются в следующих диапазонах: C = [0°...360°] или -180...+180°], γ = [0°...180°].

Bo второй системе — названной продольной — ось вращения плоскостей лежит в главной продольной плоскости, проходит через световой центр СП и перпендикулярна оптической оси СП (рис. 1, б )**.Для такой системы произвольное направление в пространстве также определяется двумя углами: углом B, ориентирующим продольную плоскость, в которой лежит данное направление, относительно главной продольной плоскости B₀ = 0, и углом β, отсчитываемым от линии пересечения этой плоскости B с главной поперечной плоскостью Q₀.

* Здесь вместо привычного для меридиональной системы обозначения углов (α, β) используется принятое в международной практике обозначение (C, y), при этом углу α соответствует угол γ, а углу β — угол C. To же относится и к продольной системе (В, β) (см. ниже).

** Строго говоря, существует еще третья система (A, ), отличающаяся от системы (B, β) только тем, что ось вращения плоскостей перпендикулярна главной продольной плоскости. Это несущественное отличие обусловило малую известность и отсутствие практического применения этой системы.

Ориентация неосесимметричных СП в этой системе обусловлена главной продольной плоскостью B₀, с которой совмещена оптическая ось СП. Для СП с лирой последняя совмещается с плоскостью B₂₇₀. Координатные углы в этой системе изменяются в следующих диапазонах: B = [0°...360°] или [-180°...180°], β = [-90°...90°].

Между углами обеих систем существует однозначная связь, позволяющая переходить из одной системы в другую:

Таблица 1. Типы светораспределения СП по характеру симметрии

№ п/п	Название светораспределения	Плоскости симметрии в системе		Условное обозначение	Номер рисунка
		C-γ	B-b
1	Осесимметричное	—	—	Р0	2, а
2	Симметричное относительно главной поперечной плоскости	С0 – С180	Q0	P	2,6
3	Симметричное относительно главной продольной плоскости	С90 – С270	B0	Р	2, в; 2, е
4	Симметричное относительно обеих главных плоскостей	С0 – С180 С90 – С270	Q0, B0	P+	2, г
5	Несимметричное	—	—	P	2, д

(1)

где sign (x) — знаковая функция, равная ± 1 в зависимости от знака аргумента х.

(2)

Выбор той или иной системы связан как с типом симметрии СП, так и с используемым фотометрическим оборудованием. Для осесимметричных СП бесспорное преимущество имеет меридиональная система, для других типов СП обе системы равноправны, и выбор определяется удобством фотометрирования.