Основы светотехники. Терминология.

Свет

Свет - это излучение, способное возбуждать сетчатку глаза и создавать зрительный образ в мозге человека. Считается, что свет имеет природу электромагнитных волн, амплитуда которых выражается в интенсивности зрительного образа, а длина волны λ и частота колебаний ƒ определяют цвет образа. Эти величины связаны формулой скорости распространения света в вакууме (300 000 км/сек): v = λ ƒ.

Кривая спектральной чувствительности глаза

Спектр видимого электромагнитного излучения находиться в интервале от 380 нм до 780 нм (1 нм = 1/1 000 000 мм). Глаз человека наиболее чувствителен к излучению с длиной волны 550 нм (желто-зеленый цвет) (эта чувствительность принимается равной 1). В ультрафиолетовой и инфракрасной областях чувствительность резко падает. Все компоненты видимого света вместе дают ощущение белого света.

Световой поток (F)

Световой поток - это количество света, т.е. световая энергия, излучаемая источником света в течение 1 сек в видимом диапазоне спектра.

Единица измерения: люмен (лм); люмен - это световой поток, излучаемый в единичном телесном угле равнонаправленным точечным источником, расположенным в центре сферы единичного радиуса, и имеющий интенсивность, равную 1 канделе.

Световая эффективность (светоотдача (е)

Световая эффективность - это отношение светового потока (F), излучаемого источником света, к потребляемой этим источником мощности (e = F/P).

Единица измерения: лм/Вт.

Фактически, эта величина выражает КПД лампы, т.е. то, насколько эффективно лампа способна преобразовать потребленную электроэнергию в видимый свет.

Освещенность (E)

Освещенность - это количество света, падающего на данную поверхность.

Единица измерения: люкс (= лм/м2).

Средняя освещенность поверхности: E = F/S, где F - световой поток и S - площадь поверхности, на которую падает этот поток.

Интенсивность света (I)

Интенсивность света - это световой поток в единичном телесном угле в заданном направлении: I = dF/dQ. Единица измерения: кд (кандела).

Цветовая температура (K)

Идеальный излучатель (абсолютно черное тело - АЧТ) излучает свет различной цветовой окраски при различных температурах нагрева.

Цветовой температурой лампы считается температура, до которой необходимо нагреть АЧТ, чтобы оно излучало свет примерно того же спектрального состава и цветовой окраски, что и данная лампа.

Единица измерения: K (кельвин).

Кельвин - это единица измерения абсолютной температуры: T = t + 273 (t = 273 (t = температура в °С).

Яркость (L)

Яркость выражает силу зрительного ощущения, вызываемого источником света.

Яркость - это отношение интенсивности света, излучаемого объектом в заданном направлении к проекции поверхности этого объекта на плоскость, перпендикулярную к этому направлению.

Единица измерения: кд/м2

Примеры:

    • свеча: 5 000 кд/м2;
    • люминесцентная лампа: 8 000 кд/м2;
    • натриевая лампа низкого давления: 100 000 кд/м2;
    • ртутные лампа высокого давления: 150 000 кд/м2;
    • лампа накаливания: 6000 000 кд/м2;
    • солнце: 1550 000 000 кд/м2.

Метод коэффициента использования

Применяется для расчета «средней» освещенности на рабочей поверхности:

E = Fu/S

где:

    • Е = средняя освещенность (люкс);
    • Fu = световой поток на S (люмен);
    • S = площадь освещаемой поверхности (м2).

Так как S известно, а E можно определить из требуемой освещенности, то остается вычислить только Fu - «полезный световой поток». Это количество света, попадающее на поверхность S.

Fu = U*F

Величина U называется «коэффициентом использования» (меньше, чем 1).

Отсюда:

E = U*F/S

F = E*S/U

Коэффициент использования U можно определить экспериментально из

    • фотометрических и физических характеристик светильника;
    • коэффициентов отражения окружающих поверхностей;
    • коэффициента К - «коэффициент помещения».

Этот параметр определяет то, как величина U зависит от геометрических характеристик комнаты и высоты светового центра светильника. Вычисляется по следующей формуле:

K = A*B/Hu(A+B)

где:

    • A и В - длина и ширина комнаты соответственно;
    • Hu - расстояние между световым центром светильника и рабочей плоскостью.

Величина U берется из таблиц значений коэффициентов использования, полученных экспериментальным путем. Для этого необходимо знать коэффициенты отражения поверхностей.

После вычисления общего светового потока F, можно определить необходимое количество светильников:

N = F/Fl

где:

    • Fl - номинальный световой поток предварительно выбранной лампы.

 

 

 

Точечный метод расчета освещенности

Величина освещенности, создаваемой точечным источником света С в любой точке плоскости определяется по следующей формуле:

E = I/d2

где:

    • I - интенсивность света в выбранном направлении (прямая линия между С и Р);
    • D - расстояние между выбранной точкой Р и световым центром С.

Однако величины освещенности, определяемые с использованием вышеприведенной формулы, относятся к нормальной плоскости,проходящей через точку P, перпендикулярно линии С-P. На практике, величины «горизонтальной освещенности» (Er) и «вертикальной освещенности» (Ев) определяются по формулам:

Er = (I/d2)cosα

Er = (I/h2)cos3α

Eb = (I/d2)sinα = (I/h2)cos2α sinα

 

Фотометрическое тело и фотометрическая диаграмма

Светораспределение источника света описывается его фотометрическим телом или фотометрической диаграммой (кривой силы света - КСС).

Фотометрическим телом считается геометрическое место точек, образованное набором векторов интенсивности источника света в различных направлениях.

Фотометрическая диаграмма получается путем сечения фотометрического тела двумя взаимно перпендикулярными плоскостями, проходящими через ось светильника.

Во внутреннем и уличном освещении используется система координат С - у и полярная диаграмма. Диаграмма дает в двух плоскостях интенсивность света: С = 0°-180° (поперечная) и С = 90°-270° (продольная). На практике дается интенсивность света для лампы со световым потоком 1000 люмен.

Однако для прожекторов используются система координат В - в (или V-H) и диаграмма в декартовых координатах. Такой метод позволяется лучше показать светораспределение светильников этого типа. Измерения проводятся в двух перпендикулярных плоскостях -продольной и поперечной относительно лампы.

ПОЛЯРНАЯ ДИАГРАММА ДИАГРАММА В ДЕКАРТОВЫХ КООРДИНАТАХ

 

Номограмма ограничения слепящего действия

Степень блескости светильника определяется сравнением граничных кривых «а»-«b» блескости, которые характеризуют класс зрительной работы и величину освещенности, с характеристическими кривыми установленного светильника. Необходимо убедиться, чтобы характеристическая кривая светильника находилась слева от граничной кривой и не пересекала ее ни в какой точке на номограммах «А» и «В» в интервале, определяемом вертикальным углом зрения у (от 45° до 85°) и отношением а/hs. Уровень ограничения яркости зависит как от типа, расположения и зоны излучения светильника, так и от класса выполняемой работы и требуемой освещенности в помещении. Номограммы типа «А» относятся к светильникам без поперечных экранирующих элементов или с экранирующими элементами, параллельными наблюдателю. Номограммы типа «В» относятся к светильникам с экранирующими, элементами, установленными перпендикулярно направлению света.

НОМОГРАММА ОГРАНИЧЕНИЯ ЯРКОСТИ «А» НОМОГРАММА ОГРАНИЧЕНИЯ ЯРКОСТИ «В»

КПД светильника (LOR)
КПД светильника - это отношение светового потока, излучаемого светильником к номинальному световому потоку, излучаемому лампой, используемой в светильнике. Имеет две составляющих: КПД в верхнюю полусферу пространства (ULOR) и КПД в нижнюю полусферу пространства (DLOR). Это имеет практическое значение только когда интенсивность света ламп не зависит от температуры окружающей среды. В этом случае нормальный КПД светильника равен рабочему КПД.

SHR MAX: Максимальное отношение расстояния между светильниками к высоте их установки
В случае квадратичного расположения светильников (см. рисунок) это максимальное отношение расстояния между светильниками к высоте их установки, которое дает для четырех центральных светильников Emin/Emax > 0,7.



SHR NOM: Номинальное отношение расстояния между светильниками к высоте их установки
Максимальная величина из ряда чисел (0,5-0,75-1,0-1,25), не превышающая SHR MAX.

Коэффициент использования UF (S)

Коэффициент использования - это отношение общего светового потока (прямой и отраженный свет), падающего на поверхность «S« (полезный световой поток Fu) к общему номинальному световому потоку (F) установленных источников света: UF = Fu/F.

Общий индекс цветопередачи "Ra"

Показывает, насколько источник света правильно воспроизводит цвета объектов. Эта способность зависит от спектра излучения источника света. Между общим индексом цветопередачи и цветовой температурой не существует тесной взаимосвязи: источники света с различными спектрами излучения могут иметь одинаковую цветовую температуру и различные общие индексы цветопередачи. Индекс Ra может быть определен по методу цветового теста IEC, основанного на использовании 8 цветовых эталонов:

    • для всех цветовых эталонов рассчитывается процент воспроизведенного цвета по отношению к АЧТ с цветовой температурой, соответствующей цветовой температуре испытуемого источника света;
    • среднее арифметическое всех 8 величин дает значение общего индекса цветопередачи "Ra".

Пример: Ra = 100 для ламп накаливания и галогенных, Ra = 0 для ламп SOX (натриевые лампы низкого давления).

5 групп значений Ra (выдержка из стандарта UN110380)

    • Группа 1А: Ra > 90;
    • Группа 1В: 80 < Ra < 90;
    • Группа 2: 60 < Ra <80;
    • Группа 3: 40 < Ra < 60;
    • Группа 4: 20 < Ra < 40.

Параметры светораспределения по IEC

Светильник может быть описан 5 «относительными» значениями светового потока:

    • N1 = FC1/FC4;
    • N2 = FC2/FC4;
    • N3 = FC3/FC4;
    • N4 = FC4/F;
    • N5 = нормальный КПД светильника.

где:

    • FC1 - световой поток в зоне от 0° до 41,4° (угол объекта: 0-π/2);
    • FC2 - световой поток в зоне от 0° до 60° (угол объекта: 0-π);
    • FC3 - световой поток в зоне от 0° до 75,5° (угол объекта: 0-3/2π);
    • FC4 - световой поток в зоне от 0° до 90° (угол объекта: 0-2π);
    • F - общий световой поток, излучаемый в зоне от 0° до 180° (угол объекта: 0-4π).

Величины Nx даются с двумя значащими цифрами без десятичной точки. Пример: 23 35 70 75 50.

©2000-2017 Группа Компаний «MasterTennis» | www.mastertennis.info | Правила использования материалов сайта | Карта сайта | Контакты

Разработка сайта: Группа Компаний «MasterTennis»