Лекція 15. Розрахунок освітленості від поверхонь рівномірної яскравості, що світять - раздел Философия, Світлотехнічні установки Та системи ...
Визначимо освітленість у розрахунковій точці А, що лежить в горизонтальній площині, від поверхні, що світить, S, розташованої довільно у просторі. Виділимо на поверхні, що світить, нескінченно малий елемент d (орієнтація якого в просторі визначається нормаллю n2), вилучений від розрахункової точки на деяку відстань, рис 15.1.
Рис. 15.1
Освітленість у точці А розрахункової площині Р, створювана елементом, що світить, d, до якого застосуємо закон квадратів відстаней:
, (15.1)
де 
— сила світла елемента, що світить, у напрямку до розрахункової точки;
l — відстань від елемента, що світить, до розрахункової точки;
b — кут між напрямком сили світла в розрахункову точку і нормаллю до розрахункової площини.
Вважаємо яркість поверхні, що світить, постійною по всіх напрямках простору:
, (15.2)
- елементарний тілесний кут, під яким видний елемент, що світить, d:
; (15.3)
s - проекція вектора елементарного тілесного кута d
на напрямок нормалі до розрахункової площини:
d=Lds. (15.4)
Освітленість у розрахунковій точці по всій поверхні, що світить, S:
, (15.5),
де 
- проекція вектора тілесного кута, під яким видна поверхня, що світить, з розрахункової точки, на напрямок, перпендикулярний до розрахункової площини.
З (15.2) видно, що освітленість, створювана рівнояскравою поверхнею, визначається яскравістю цієї поверхні і проекцією вектора тілесного кута на напрямок нормалі до розрахункової площини.
Рис. 15.2
Слід особливо відзначити одну з особливостей розрахунку освітленості від рівнояскравих поверхонь. Як видно з рис.15.2, однакові за яскравістю поверхні довільної форми, що світять, S1, S2, S3, будуть створювати однакові значення освітленості в цій точці, якщо проекції вектора тілесного кута на напрямок, перпендикулярний до розрахункової площини, будуть залишатися незмінними.
При розрахунку освітленості, створюваної рівнояскравою поверхнею, зручно користуватися поняттям коефіцієнта освітленості, під яким розуміють відношення освітленості ЕА, створюваної заданою поверхнею S у розрахунковій точці А, до освітленості від півсфери рівномірної яскравості з центром у розрахунковій точці Е2pз (рис.15.3):
Рис. 15.3
. (15.6)
Оскільки освітленість у площині основи півсфери рівномірної яскравості, то вираз для коефіцієнта має вигляд
. (15.7)
З (15.5) і (15.7) випливає, що розрахунок освітленості від рівнояскравої поверхні зводиться до визначення проекції вектора тілесного кута на напрямок нормалі до освітлюваної поверхні s.
Для вирішення цієї задачі зручно застосувати метод контурного інтегрування. Розглянемо конічну поверхню з вершиною в розрахунковій точці А, що спирається на поверхню довільного контура, що світить, рис. 15.4.
Рис. 15.4
Розіб'ємо конічну поверхню на елементарні ділянки, укладені між двома утвірними, зміщеними одна щодо другої на кут da.
Тому що площа такої елементарної ділянки конічної поверхні як площа сектора одиничного радіуса дорівнює da/2, проекція вектора тілесного кута визначиться інтегруванням добутка а 
за контуром поверхні S:
. (15.8)
Рівняння (15.8) дозволяє легко розрахувати проекцію вектора тілесного кута для поверхонь найпростішої форми, що світять. Так, для багатокутника проекція вектора тілесного кута
s
,
де 
— кут, що визначає розмір грані тілесного кута, обмеженої однією із сторін багатокутника;
і- кут нахилу грані (зовнішній) стосовно розрахункової площини.
Коефіцієнт освітленості в розрахунковій точці, створюваної поверхнею, що світить, у формі багатокутника
, (15.9)
де n — число сторін багатокутника.
Вираз для освітленості, створюваної поверхнею, що світить, яскравістю L в заданій точці розрахункової площини за (15.6)
EA = pLe = Мe , (15.10)
де Ме — світлота поверхні, що світить, лм/м2.
Введення поняття коефіцієнта освітленості і використання розрахункових графіків значно спрощують визначення освітленості від рівнояскравих поверхонь, що світять, зводячи його до вирішення геометричних задач.
Окремі випадки розрахунку освітленості від рівнояскравих світних прямокутників, перпендикулярних і рівнобіжних розрахунковій площині диска:
1. Прямокутник, що світить, площина якого перпендикулярна до розрахункової площини, рис. 15.5.
Розрахункова точка А, що лежить у площині, перпендикулярній до прямокутника, що світить, збігається з проекцією однієї з його вершин. Позначимо розміри прямокутника, що світить, через а і т, а відстань від прямокутника до розрахункової точки - через m.
Плоскі кути, що визначають розмір граней тілесного кута з вершиною в розрахунковій точці, обмеженого площею прямокутника, що світить, позначимо 
через кути нахилу граней стосовно розрахункової площини (зовнішні) — відповідно 
Рис.15.5
З (15.9) знайдемо коефіцієнт освітленості для нашого часткового випадку. З рис. 15.5 кут 
b3=b4=p/2;
; (15.11)
нехай 
; (15.12)
. (15.13)
Виразимо кутові величини через відповідні лінійні розміри прямокутника, що світить, і відстань від нього до розрахункової точки:
; (15.14)
; (15.15)
. (15.16)
Нехай p1=a/m, p1=b/m і підставивши вирази для a1, a2, cosb2’ у (15.9)
. (15.17)
Вираз для освітленості розрахункової площини, створюваної поверхнею, що світить, зі світністю R, відповідно до (15.10)
, (15.18)
де R — світність поверхні, що світить;
Р1 і Р2 — відносні розміри поверхні, що світить.
Коефіцієнт освітленості e=f(P1, P2) . У прямокутних координатах Р2 = b/m і Р1 = a/m нанесені криві рівних значень коефіцієнта освітленості.
Все темы данного раздела:
Та системи
( Конспект лекцій для студентів 4 курсу денної і
5 курсу заочної форм навчання
спеціальності 6.090.600 -«Світлотехніка і джерела світла»)
Лекція 1. ЗАГАЛЬНІ ПРИНЦИПИ НОРМУВАННЯ СВІТЛОТЕХНІЧНИХ УСТАНОВОК
Світлотехнічні установки застосовуються у всіх областях народного господарства і є найбільш розповсюдженими серед інших електроустановок.
Мета вивчення дисципліни
Мета і завдання нормування
Проектування світлотехнічних установок будь-якого призначення необхідно починати з вибору параметрів установки, що визначають її продуктивність. Дані про щільність опромінення фотор
Деякі визначення
Ефект дії випромінювання у світлотехнічній практиці часто оцінюється умовно обраними величинами (оптична щільність виявленого зображення, світлота випромінювання, яскравість фотолюмінесценції та ін
ОСВІТЛЮВАЛЬНИХ УСТАНОВОК
Через зоровий аналізатор людини надходить із зовнішнього світу найбільша кількість інформації.
Чутливість зорового аналізатора, як і чутливість будь-якого іншого приймача випромінювання, п
При нормуванні
Функції спектрального розподілу щільності випромінювання j(l) визначають не тільки світловий потік, але і значення абсолютної А і відносної а актинічностей стосовно спектрально
Лекція 4. НОРМУВАННЯ ЗА ВИДИМІСТЮ
Якщо тест-об'єкт рівнояскравий, ступінь його помітності на рівнояскравому фоні можна визначити яркісним контрастом k, чисельно рівним відношенню різниці яскравості об'єкта і фону до
Лекція 6. РОЗРАХУНОК ЦИЛІНДРИЧНОЇ ОСВІТЛЕНОСТІ
Підвищення вимог до якості освітлення привело до регламентації у приміщеннях циліндричної освітленості, що є характеристикою відчуття насиченості приміщення світлом.
Циліндрична освітленіс
Лінійні елементи, що світять
Розглянемо лінію, що світить, вісь якої перпендикулярна до утворюючого циліндра (рис.6.3).
Лекція 7. РІВНОЯСКРАВІ ПОВЕРХНІ
Розглянемо рівнояскравий диск, площина якого перпендикулярна до утворюючій циліндра (рис. 7.1).
Відбита складової циліндричної освітленості
Відбита складової циліндричної освітленості в розрахунковій точці може розглядатися як сума двох доданків: циліндричної освітленості, що створюється стелею і ділянками стін, розташованими вище гори
Послідовність розрахунку циліндричної освітленості
1. Залежно від типу елемента, що світить, визначаємо пряму складової освітленості:
а) для точкового випромінювача — за рівнянням
ЗА ТЕХНІКО-ЕКОНОМІЧНИМИ ПОКАЗНИКАМИ
Показником економічної ефективності капітальних вкладень у порівнювані варіанти технічних рішень проекту прийнято мінімум приведених витрат, що являють собою по кожному варіанту суму капітал
Техніко-економічні характеристики установок за укрупненими показниками
У цьому разі нормується освітленість, а не яскравості. Показники характеризуються точністю зорової роботи (кутовий розмір об'єкта розрізнення та його яскравий контраст k із фоном) і коефіціє
Освітлення і продуктивність праці
Ф. Мосс [1] представив функцію зору наступним рівнянням:
, (8.14)
де d, b і з —
Показник засліпленості
Яскравість окремих ділянок полю зору неоднакова. Розподіл яскравості в межах поля зору визначається не тільки розходженням коефіцієнтів яскравості або коефіцієнтів відображення окремих ділянок поля
Лекція 9. ПОКАЗНИК ДИСКОМФОРТУ
Зоровий дискомфорт визначається як відчуття незручності або напруженості. Це відчуття виникає в результаті наявності в полі зору світлових плям з яскравістю, що з
Лекція 10. ПУЛЬСАЦІЯ ВИПРОМІНЮВАННЯ
Світловий потік газорозрядних джерел світла при живленні струмом промислової частоти пульсує з частотою 100 Гц. Причиною цього є інерційність газового розряду.
Якісний крит
Класифікація світних елементів
Світні (випромінюючі) елементи залежно від співвідношення їхніх розмірів і відстаней до освітлюваної поверхні можна розбити на три групи: точкові, лінійні й поверхні кінцевих розмірів. До першої гр
Лекція 12. РОЗРАХУНОК ПРЯМОЇ СКЛАДОВОЇ ОСВІТЛЕНОСТІ
Розрахунок освітленості від точкових елементів, що світять, із симетричним світлорозподілом
Розглянемо загальний випадок розрахунку освітленості від світильника із симетричним світлорозпод
Розрахунок освітленості від несиметричних світильників
Нехай у точці 0 розташований світильник з несиметричним світлорозподілом, причому його вісь 00' перпендикулярна до розрахункової площини Q, рис 12.3.
Просторові криві рівної відносної освітленості
При розрахунку освітленості від великого числа світильників з несиметричним розподілом сили світла зручно користуватися просторовими кривими рівних значень відносної освітленості
Розрахунок освітленості від прожекторів заливаючого світла
Розрахунок прожекторного освітлення може здійснюватися за допомогою співвідношень, справедливих для точкових елементів, що світять. Специфіка розрахунку полягає у встановленні значе
Лекція 13. МЕТОД КРИВИХ РІВНИХ ЗНАЧЕНЬ ВІДНОСНОЇ ОСВІТЛЕНОСТІ
При розрахунку освітленості в багатьох точках освітлюваної поверхні або розрахунку освітленості від великого числа прожекторів звичайно користуються допоміжними графіками або таблиц
Алгоритм розрахунку
1. Користуючись (13.9), визначаємо відносні координати а, і b;
2. За кривими рівної відносної освітленості знаходимо;
3. За (13.10) визначаємо освітленість горизонта
Розрахунок освітленості від лінійних елементів, що світять
Світильники з люмінесцентними лампами розташовують звичайно в безперервну лінію або лінію з розривами так, щоб вісь світлової лінії
була рівнобіжна розрахунковій площині.
Припусти
Розрахунок освітленості від лінії, що світить, у вертикальній площині
Для вертикальної площини, перпендикулярної до площини Р, значення cosb запишемо у вигляді
Лекція 14. РОЗРАХУНОК ОСВІТЛЕНОСТІ
ВІД ЛІНІЙНИХ ЕЛЕМЕНТІВ, ЩО СВІТЯТЬ,
РОЗТАШОВАНИХ У ЛІНІЮ З РОЗРИВАМИ
На рис14.1 і 14.2 зображені світна лінія з розривами і криві розподіл
Метод кривих рівної відносної освітленості.
Велике поширення в практиці розрахунку освітленості від світильників з косинусним світлорозподілом у поздовжній площині одержав метод кривих рівної відносної освітленості, запропонований Г. М. Кнор
Лекція 16. РОЗРАХУНОК РОЗПОДІЛУ СВІТЛОВОГО ПОТОКУ ВІД ТОЧКОВОГО ВИПРОМІНЮВАЧА
Точковість світного елемента звичайно визначається його відносними розмірами стосовно відстані до освітлюваної точки простору. Практично прийнято вважати тіло, що світить, точковим, якщо його розмі
Визначення світлового потоку, що падає на смугу нескінченної довжини
При необхідності розрахунку світлового потоку від одного або невеликого числа точкових елементів, що світять, на площину, перпендикулярну до осі симетрії, будувати сітку дуже складно, тому, користу
Послідовність розрахунку
1. Розбиваємо розрахункову площину на ділянки так, щоб проекція осі світильника збігалася з одним з кутів кожної з таких ділянок (рис.16.6);
2. З креслення, що визначає розташування світил
Метод тілесних кутів первинного використання
Цей метод, запропонований І. С. Дубінкіним [18], призначений для визначення світлового потоку, що безпосередньо падає на площину, перпендикулярну до осі симетрії світильників, від усієї сукупності
Метод зональних множників
Аналогічний метод розрахунку розподілу світлового потоку точкових елементів, що світять, був запропонований Джонсом і Нейдхартом [20].
Ними розраховані коефіцієнти, названі зональними м
Лекція 17. РОЗРАХУНОК РОЗПОДІЛУ СВІТЛОВОГО ПОТОКУ ВІД СВІТНОЇ ЛІНІЇ
Для визначення світлового потоку, що падає від світної лінії:
1. На горизонтальну площину, рівнобіжну її осі.
1) Розіб'ємо простір, що оточує лінію, яка світить, на рівні д
Освітленість у розрахунковій точці для цього випадку
. (17.8)
Світловий потік, що падає на смугу шириною dr у межах двогранного кута g
Результа
Метод зональних множників
Для розрахунку розподілу світлового потоку від лінії, що світить, може використовується метод зональних множників Джонса і Нейдхарта, який для світної лінії модифікований Ейнхартом. Сутність цього
Лекція 18. РОЗРАХУНОК РОЗПОДІЛУ СВІТЛОВОГО ПОТОКУ ВІД РІВНОЯСКРАВОЇ ПОВЕРХНІ, ЩО СВІТИТЬ
Необхідно розрахувати освітленість і світловий потік від поверхонь кінцевих розмірів, що світять, для яких застосування закону квадратів відстані приводить до значної похибки при його використанні.
Світний прямокутник, площина якого рівнобіжна розрахунковій площині
Алгоритм розрахунку:
Визначивши освітленіс
Розрахунок світлового потоку з диска на рівнобіжний диск
Розглянемо випадок визначення світлового потоку, який падає на розрахункову площину від диска рівномірної яскравості, що світить, площина якого рівнобіжна розрахунковій площині, рис 18.6.
Лекція 19. РОЗРАХУНОК ОСВІТЛЮВАЛЬНИХ УСТАНОВОК З УРАХУВАННЯМ БАГАТОРАЗОВИХ ВІДБИТТІВ
У практиці освітлювальної техніки освітлюваний об’єм приміщення обмежується поверхнями, що відбивають значну частину світлового потоку, який падає на них від світильників і джерел світла. В установ
Визначення середньої яскравості (світності) поверхонь приміщення
У деяких випадках потрібно визначати світлові потоки, що встановилися в результаті багаторазових відображень на стелі (Fn) і стінах приміщення (Fс). Замінивши у визначнику [D]
СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ
1.Мешков В.В. Осветительные установки. М.-Л., Госэнергоиздат, 1947.
2.Масекене К.С. Исследование работоспособности в условиях промышленной осветительной установки на промыш
Новости и инфо для студентов