Справочная книга по светотехнике

ПРЕДСТАВЛЕНИЕ СВЕТОРАСПРЕДЕЛЕНИЯ СП

Как известно, наиболее полной характеристикой свстораспрсделения СП является его фотометрическое тело (ФТ), описывающее распределение силы света СП в окружающем его пространстве (рис. 8.1) . Однако та­кое представление неудобно для практического испо­льзования, поэтому большинство фирм-производите - лей СП, как правило, в качестве характеристики свето - раснредсления приводят КСС в одном или двух сече­ниях ФТ. И если для осесимметричных СП одна КСС в меридиональном сечении является исчерпывающей ха­рактеристикой светораспрсдслсния СП. то для неосе - симметричных СП приводимые н каталогах в большин­стве случаев две КСС во взаимно перпендикулярных плоскостях, или даже одна или две дополнительные КСС для наиболее характерных сечений (например, для уличных СП), не являются достаточными для про­ведения расчетов, отвечающим указанным выше требо­ваниям.

В разное время для описания светораспределепия СП предлагались различные способы, например, в виде линий равных значений сил света (изокандел), нане­сенных на проекцию полусферы на плоскость или на синусоидальную сетку Бенфорда. или в виде кривых равных значений освещенности (изолюкс) на условной плоскости, ортогональной оптической оси СП и отсто­ящей от него на расстояние 1 м, или в виде следов ко­нических сечений на экваториальных плоскостях.

8.3.1. Системы фотометрирования

В мировой практике наибольшее распространение получило представление светораспределепия СП в виде
семейства КСС, образующегося при сечении фотомет­рического тела СП плоскостями (точнее, полуплоско­стями), имеющими общую линию, которая является осью вращения этих плоскостей. При этом в зависимо­сти ог ориентации этой линии относительно оптиче­ской оси и других главных осей СП различают три сис­темы секущих плоскостей, или системы фогометриро - вания: (А, а), (В, (5) и (С, у).

Наибольшее применение имеет меридиональная система (С. у). в которой ось вращения секущих плос­костей совмещена с оптической осью СП. при этом эти плоскости рассекают условную сферу, центр которой совмещен со световым центром СП, по меридианам, т. е. являются меридиональными (рис. 8.2,я). Произ­вольно выбранное направление относительно центра системы определяется двумя углами: азимутальным (или экваториальным) углом С, отсчитываемым отно­сительно выбранного нулевого направления С’о =0, и полярным (или меридиональным) углом у, отсчитывае­мым в меридиональной плоскости С от положительно­го направления (надира) оптической оси СП. Ориента­ция СП в этой системе такова, что для неосесиммет­ричных СП (фотометрическое тело которых не описы­вается телом вращения) главная поперечная и главная продольная плоскости [8.2] совпадают с плоскостями Cq—С і ло и ^90—^270 соответственно. При наличии у СП лиры, например, у прожекторов, плоскость С]go пере­секает лиру при наиболее характерном расположении. Координатные углы в этой системе изменяются в сле­дующих диапазонах: С=[0р^-360р| или [-180?-!-180?]. у = [0р+180р|.

В продольной системе (В, (і) ось вращения плоско­стей лежит в главной продольной плоскости, проходит через световой ucirrp СП и перпендикулярна оптиче­ской оси СГ1 (рис. 8.2,6). Для такой системы произво­льное направление н пространстве также определяется двумя углами: азимутальным углом В, ориентирующим продольную плоскость, в которой лежит данное на­правление, относительно главной продольной плоско­сти Bq=0, которая проходит через оптическую ось. и полярным углом Р, отсчитываемым от линии пересече­ния этой плоскости В с главной поперечной плоско­стью Qq. Ориентация нсосесимметричных СП в этой системе обусловлена главной продольной плоскостью 5у. Для СП с лирой последняя совмещается с плоско­стью Й270- Координатные углы в этой системе изменя­ются п следующих диапазонах: в=[0рн-360р| или

[-18041804, Р = [-90р+90р|.

Между углами систем (В, Р) и (С, у) существует од­нозначная связь, позволяющая переходить из одной системы в другую. Так, переход от системы (В, Р) к си­стеме (С, у) осуществляется по следующим формулам:

| cosy = cosрcos В, (8.1)

cos р sin В

(8.2)

j cos С = - sign (sin P)

COsP cos^ В

где sign (x) — знаковая функция, равная ±1 в зависимо­сти от знака аргумента х. Для обратного перехода от (С, у) к (В, Р) используют формулы:

sin В =

y/l sin ^ y sin ^ С

Третья система (А, а) отличается от системы (В. Р) только тем, что ось вращения плоскостей лежит в глав­ной поперечной плоскости.

Выбор той или иной системы связан как с типом симметрии СП, так и с используемым фотометриче­ским оборудованием. Для всех осесимметричных СП используется исключительно система (С, у), пак как В этой системе все светораснределение характеризуется! одной меридиональной КСС. Эта же система принят*!

дія большинства уличных несимметричных СП, Систе­ма (В. Р) применяется в основном для неосесиммет­ричных прожекторов. Система (Л, а) имеет ограничен­ное применение: в основном для фотомстрирования автомобильных фар.

Светораспрелслепие большинства СП обладает определенными свойствами симметрии, использование которых позволяет существенно сократить объем ин­формации, необходимой для описания светораенреде - ления. Из большого разнообразия видов светораспре - леления СП можно выделить пять наиболее характер­ных типов симметрии (см. табл. 8.1 и рис. 8.3. іде в си­стеме координат (С. у) изображено распределение изо- кандел, характерное для данного типа симметрии).

8.3.2. Форма представлення фотометрических данных

До недавнего времени практически единственной лоаупной информацией о свстораспрсделепии СП были приводимые в каталогах фирм-производителей СП графики КСС. Использование такой информации в светотехнических расчетах сопряжено с рядом трудно­стей. Во-первых, графики необходимо перевести в таб­личную форму, что является довольно трудоемкой про­цедурой. Во-вторых, часто приводимые КСС даются в ловолыю схематичном, а часто и усеченном (без «хвос­тов») виде, хотя нередко отсутствующая информация очень важна. В этом случае приходится экстраполиро­вать КСС па основе экспертных оценок либо при воз­можности проводить фотомстрирование такого СП. Но самое главное, для неосесиммстричных СП в по­давляющем большинстве случаев приводятся только лве КСС — в продольном (или fig) и попереч­

ном Сц-Сіао (или £?q) сечениях. Иногда для СП типа • кососвет», имеющих максимум силы света /тах не по оптической оси. продольную КСС дают не для главной продольной плоскости Bq, а для продольной плоскости fimax, проходящей через этот максимум в поперечной плоскости С? о - Д-'1Я уличных СП. имеющих боковое свс - тораспрсделение |8.3] с внеосевыми максимумами, т. е. не лежащими в главных продольной и поперечной плоскостях (рис. 8.3,е), как правило, добавляют еше третью КСС — в плоскости Стах, проходящей через максимум силы света. Понятно, что для определения силы света в любых других промежуточных азимуталь­ных или продольных плоскостях такой информации недостаточно, и приходится доопределять исходные данные каким-либо дополнительным условием.

Для светораспределения. представленного в системе (Я. Р). наибольшее распространение получил способ, предложенный в свое время Н. Н. Ермолинским и опи­санный, например в [8.4]. который основывается па том допущении, что полярные КСС I (В. (5) в продоль­ных плоскостях В принимаются подобными кривой I (В0. Р) в главной продольной плоскости Bq (рис. 8.4). При этом коэффициент подобия тц для произвольной плоскости В равен отношению сил света / (Я, р0)/ /0, где Іц = I (В0, Ро) — осевая сила света. Тогда сила света в произвольном направлении (В. Р) определяется как

I (В, Р) = твЦВ0, Р).

Если продольная КСС приведена в каталоге

то коэффициент

1„ определяется отношением / (В, Ро)/ /тах, где max = ! ( #тах' Р«)- и тогда

/(5, Р) = /лв/(Ятах, Р), (8.5)

Возможны и другие способы аппроксимации КСС по каталожной информации [8.5].

В последнее время ситуация коренным образом из­менилась. Большинство ведущих фирм-производите - лей СП стали выставлять на своих сайтах в Интернете полные базы фотометрических данных своей продук-

с.

б)

Рис. 8.3. Примеры изображения изокандел в системе (С, у) в зависимости от типа симметрии снетораснрслеления СП: а — осесимметричного; б — симметричного относительно главной поперечной плоскости; в — симметричного относите­льно главной продольной плоскости; г — симметричного относительно обеих главных плоскостей; д — несимметрично­го; е — то же, что и в, по с внеосевыми максимумами

ции для свободного пользования. При этом для неосс - симметричных СП приводятся подробные таблицы се­мейств КСС. Для тою чтобы эта информация могла быть использована разными светотехническими про - іраммами, эти данные записываются по определенным правилам или форматам. В настоящее время существу­ет несколько форматов представления фотометриче - 2 ских данных ОП. Среди них можно указать такие, как:

- международный формат СІЕ 102, разработанііьііі МКО [8.6|;

- британский формат CIBSE ТМ-14, разработан­ный британским институтом строительной физики CIBSE [8.7];

- европейский формаї EULUMDAT, разрабоган - 3 ный Акселем Стокмаром (Axel Stockmar), Германия.

английская версия которого имеется па сайте [8.8|.

Однако наибольшее распространение получил фор­мат 1ES (полное название — BSR/IESNA LM-63) [8.9|. разработанный Североамериканским светотехническим обществом (IESNA). В Приложении к разделу 8 приве­дены правила формирования фотометрических данных по формату IES в соответствии с версией стандарта IESNA:LM-63-1995*.

В августе 2002 г. вышла обновленная версия стандарта LM-63-2002, имеющая незначительные отличия от версии LM-63-1995.