Справочная книга по светотехнике

СВЕТОТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ СП

Светораснределение СП, светотехническая классифи­кация. Светораснределение — 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, характеризуются распределением силы света — про­странственной плотностью потока. Светильники же местного освещения, работающие на относительно не­больших расстояниях, соизмеримых с размерами этих приборов, характеризуются распределением освещен­ности — плотностью световою потока по поверхности.

Светораснределение прожекторов и светильников общего освещения обусловливается формой фотомет­рического тела СП и описывается кривыми силы света.

Ось вращения плоскостей С

При этом под фотометрическим телом СП понимается геометрическое место концов радиусов-векторов, вы­ходящих из светового центра прибора, длина которых пропорциональна силе света прибора в соответствую­щем направлении. Кривой силы света (КСС) называет­ся кривая зависимости силы света СП от меридиональ­ных и экваториальных углов, получаемая сечением фо­тометрического тела СП плоскостями.

Наиболее полное представление о светораснределе - нии СП дает семейство КСС, образующееся при сече­нии фотометрического тела плоскостями, имеющими общую линию пересечения, которая является осью вра­щения этих плоскостей. При этом в зависимости от ориентации этой линии относительно оптической оси СП различают меридиональную и продольную системы секущих плоскостей [6.6].

В меридиональной системе С ось вращения плоско­стей совмещена с оптической осью, нри этом плоско­сти рассекают условную сферу, центр которой совме­щен со световым центром СП, но меридианам (рис. 6.4, а). Произвольное направление относительно центра системы определяется двумя углами: экватори-

альным углом С относительно выбранною нулевою направления Сд =0 и меридиональным углом у, отсчи­тываемым н меридиональной плоскости С от положи­тельного направления оптической оси. В международ­ной практике вместо нривычиого для меридиональной системы обозначения углов (га, Р) используется обозна­чение (С, у), при этом углу а соответствует угол у, а углу (3 — угол С. То же относится и к продольной систе­ме (В, (3). Ориентация СП в этой системе такова, что для неосесимметричных СП главная понеречная и главная продольная плоскости совпадают с плоскостя­ми CQ-Cigo и Сц0—С270 соответственно. Для прожекто­ров с лирой плоскость С і go пересекает лиру при наибо­лее характерном расположении. Координатные углы в этой системе изменяются в следующих диапазонах: С = |(Г-360Р| или [-180Р-180Р], у = [0°-180°].

В продольной системе В ось вращения плоскостей лежит в главной продольной плоскости, проходит через световой ценф СП и перпендикулярна оптической оси СП (рис. 6.4, б). Дія такой системы произвольное на­правление в просфанстве также определяется двумя уг­лами: углом В, ориентирующим продольную плос­кость, в которой лежит данное направление, относи­тельно главной продольной плоскости В о =0, и углом р, отсчитываемым от линии пересечения этой плоско­сти В с главной поперечной плоскостью Qo Ориента­ция неосесиммефичных СП в этой системе обусловле­на главной продольной плоскостью Bq, с которой со­вмещена оптическая ось СП. Дня СП с лирой послед­няя совмещается с плоскостью B27Q - Координатные углы в этой системе изменяются в следующих диапазо­нах: В = [0^360°] или |-180°+180°], Р = |-90°-90°|.

Между углами обеих систем существует однознач­ная связь [6.6], позволяющая переходить из одной сис­темы в другую.

Для осесиммсфичпых СП бесспорное преимущест­во имеет меридиональная система, для других типов СП обе системы равноправны, и выбор определяется удобством фотомефирования.

Представление КСС СП для компьютерных про - фамм расчета ОУ подробно рассмофепо в разделе 8 и [6.6]. Существует еще третья система (А, (х), отличаю­щаяся от системы (В, Р) только тем, что ось вращения плоскостей перпендикулярна главной продольной плоскости. Эта система практически не применяется.

В зависимости от формы фогомсфического тела СП подразделяются на симмефичные (рис. 6.5, а), фо- гомефическое тело которых имеет ось или плоскость симметрии, и несиммефичные (рис. 6.5, 6), отличаю­щиеся отсутствием элементов СИММСфИИ фогомефиче- ского тела. К первой группе СП относятся широко рас - просфаненные осесиммефичные прожекторы и све­тильники, фотометрическое тело которых имеет ось симметрии, концентрирующие поток в конусе (рис. 6.6, а), а также различные светильники, направ­ляющие световой поток достаточно равномерно в пре­делах всей нижней полусферы (рис. 6.6, в, г). К сим - мефичным приборам относятся, например, имеющие две плоскости симмефии светильники с линейными лампами (ЛЛ, ксеноновыми, ГЛН и др.) и прожекторы

I

О*

б)

а)

Рис. 6.5. Симмефичные (а) и несиммефичпые (б) фото - мефические тела СП

с линейными лампами, копценфируюшие поток в вее­ре, а также имеющие одну плоскость симметрии све­тильники типа «кососвет» (рис. 6.6, б, д, ж).

Дія характеристики светораснрсделения СП, осо­бенно светильников, имеющих КСС с четким макси­мумом, часто применяют понятие «коэффициент уси­ления» Куу, под которым понимают величину, характе­ризующую усиление светильником силы света ламны в данном направлении. При этом для осссиммефичных приборов Куу определяется отношением силы света СП в данном направлении к среднесфсрической силе света /Л0 осесиммефичной лампы:

(6.1)

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

Куу = !у / /"Г <6'2>

Как правило, под коэффициентами усиления пони­мают их максимальные значения для СП, т. е. Лутах = = ^тах/Літах для СП с Двумя плоскостями симмет­рии; Кущах = ^тах4л / фл ^1Я симмефичных СП.

Для того, чтобы иметь возможность сравнивать КСС СП, имеющих различные число, мощность и цветность ламп, а также для многоламповых СП эти кривые СфОЯТ обычно для условного светового потока, равного 1000 лм (суммарный световой ноток п ламп). Значения силы света СП с лампами, работающими в условиях данного СП, получают умножением значений силы света, найденных из КСС (для СП с лампами с потоком 1000 лм), на фактический световой поток ус­тановленных в СП ламн (в килолюмепах).

Дія описания светораспределсния любого осесим - мсфичного СП достаточно одной меридиональной КСС, для симмефичных — семейства меридиональных КСС для различных меридиональных плоскостей, чис­ло которых выбирается исходя из формы фотомефиче - ского тела. Дія СП с двумя плоскостями симмефии (прежде всего для СП и прожекторов с линейными

^>т = /у//;1е = /у'4л/фл •

0° 10° 20° 30° і д) е)

Рис. 6.6. Кривые силы света СП: а — осесимметричных прожекторов; 6 — симметричных прожекторов с двумя плоско - аями симметрии с веерным пучком; в — осесимметричных светильников; г — осесимметричных светильников, равно­мерно рассеивающих поток в нижней полусфере: д - светильников типа «кососвет» с одной плоскостью симметрии;

t ж — симметричных светильников с двумя плоскостями симметрии; ------------------------------------ - в главной меридиональной плоскости;

— в главной продольной плоскости

лампами) обычно ограничиваются КСС только в двух главных плоскостях — меридиональной и продольной (см. рис. 6.4). Для большого числа случаев применения СП необходимо знать их КСС не только в нижней, но и в верхней полусфере пространства.

Многообразие КСС симметричных СП охватывает­ся светотехнической классификацией этой самой круп­ной группы СП 151]. В основу классификации положе­ны два независимых признака светораснределения СП: соотношение световых потоков, направляемых в раз­ные полусферы пространства, и форма КСС.

По светораспределению СП в зависимости от соот­ношения светового потока Фн, направляемого в ниж­нюю полусферу, и полною светового потока светиль­ника Фсн подразделяются на 5 классов, указанных в табл. 6.2.

Кривые силы света светильников указанных клас­сов (в любых меридиональных плоскостях в верхней и нижней полусферах) в зависимости от формы КСС подразделяются на 7 типов в соответствии с табл. 6.3,

рис. 6.7 и 6.8, а. 6. Форма КСС в табл. 6.3 является не­зависимой характеристикой светораспрелеления, а не подклассом соответствующего класса, указанною в табл. 6.2. В табл. 6.4 даны значения параметров, приве­денных в табл. 6.3.

Под коэффициентом формы Лф понимается отно­шение максимальной силы света /тах в меридиональ­ной плоскости к условному среднеарифметическому значению силы света /ср, определенному для той же плоскости по формулам

85 95

/СР =’/9X7y или /Ср ='/9Х7у <6-3>

5 175

Значения силы света /у находятся для углов 5, 15, 25, 85° для нижней полусферы и 175, 165, 155, ..., 95° для верхней. Под /д и /mjn понимаются соответст­венно значения силы света по оси светильника под уг­лом а=0 и минимальное значение силы света.

Примечание. Значения коэффициента т приведены с повышенной точностью для расчетов с использова­нием ПК.

В соответствии с классификацией каждому СП присваивается светотехническое наименование, кото­рое образуется из наименований его класса по свето - распределению и тина КСС. При этом в наименовании СП, как правило, указывается, какой полусфере или меридиональной плоскости свойственна данная типо­вая К. СС. В наименовании не укалывается, какой полу­сфере свойственна типовая КСС, если основной свето­технической характеристикой СП является его КСС в нижней полусфере. В наименовании СП с линейными лампами может приводиться только название типовой КСС в поперечной плоскости без указания на это в гом случае, если КСС в продольной плоскости является ко­синусной. Для СП с круглосимметричным свегорас - пределенисм в наименовании пе указывается меридио­нальная плоскость, для которой дана КСС. Допускает­ся классификация СП только по классам светораспре - деления. если указание типа КСС нецелесообразно (например, для светильников местною освещения, де­коративных, бытовых).

11а рис. 6.9 и в табл. 6.5 приведены детализирован­ные типовые КСС светильников и поля допусков на значения силы света, равные +20 10% |6.7|. Ис­пользование И типовых КСС, описывающих практи­чески все встречающиеся К. СС симмегричных СП, по­зволило рассчитать вспомогательные материалы для проектирования ОУ |84). (На рис. 6.9 не приведена ти­повая синусная К. СС № 14).