Световые приборы - Трембач В.В.
ISBN 5-06-001892-Х
Скачать (прямая ссылка):
Развитию СП всегда сопутствовало совершенствование и разработка новых методов расчета их световой части — ИС и ОУ. Например, для увеличения дальности действия маяков, О. Френель (1820) изобрел ступенчатые линзы, применяющиеся в СП в настоящее время. Появление СП дальнего действия сопровождалось расчетом формы зеркальных отражателей, линз и их световых пучков, который дан в работах В. Н. Чиколева, А. И. Тудоровского,
Н. А. Карякина и Ф. Бенфорда, С. Рибьера, О. Манжена.
Методы расчета СП ближнего действия были разработаны в трудах А. А. Гершуна, Н. Г. Болдырева, В. Д. Ермолинского. Таким образом, к сороковым годам нашего столетия сложилась теория расчета СП. В этом большая заслуга советских ученых, особенно в дальнейшем развитии ими метода элементарных отображений.
Теория расчета позволила применить физическое, а *гакже математическое моделирование СП с помощью ЭВМ, что нашло отражение в работах Ю. Б. Айзенберга, О. К. Куща, В. А. Гавриленкова, В. А. Рычкова и др. Моделирование СП существенно облегчает их проектирование, особенно когда необходимо найти при многовариантной задаче оптимальное решение без изготовления большого числа дорогостоящих макетных образцов приборов.
Из сказанного можно сделать вывод о том, что по мере выделения производства СП в специальную область промышленности методы их расчета также стали особой областью теоретической светотехники.
Данная книга посвящена методам светотехнического расчета, являющегося первым этапом разработки СП. Она может рассматриваться как введение в область теории расчета СП.
FilABA 1
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О СВЕТОВЫХ ПРИБОРАХ
§ 1.1. НАЗНАЧЕНИЕ СВЕТОВЫХ ПРИБОРОВ
Действие светового прибора. Необходимым условием рационального использования оптического излучения является перераспределение в пространстве излучения, генерируемого источниками, в соответствии с требованиями светотехнических установок.
Например, пусть перед светотехнической установкой поставлено требование обеспечения освещенности ?=1 лк на объекте, удаленном на расстояние L= 1 км. Для этого потребуется сила света /= = ?L2=106 кд. Современные металлогалогенные лампы типа ДРИ-1000 мощностью 1 кВт имеют силу света в направлении, перпендикулярном их оси, примерно равную 104 кд. Следовательно, для создания указанной освещенности светотехническая установка должна состоять из 100 таких ламп общей мощностью 110 кВт (с учетом потерь в пускорегулирующих аппаратах). При этом мы не учитывали поглощения и рассеяния светового потока в воздухе на пути его распространения.
Задачу можно технически решить иначе. В направлении объекта излучают светящие тела ламп, имеющие цилиндрическую форму с диаметром d=0,03 м, высотой /=0,07 м. Следовательно, по указанному направлению лампы образуют светящую поверхность 0,21 м2 с яркостью L^4,76X106 кд/м2. Нельзя ли получить несколько большую светящую поверхность с меньшей яркостью в приборе, работающем с одной лампой типа ДРИ-1000? Для этого поставим источник света в фокус зеркального отражателя диаметром D. Такая оптическая система создает увеличенное изображение источника света, заполняющее всю поверхность отражателя. Яркость этого изображения равна яркости источника света L, умноженной на коэффициент k, учитывающий потери света при его отражении в оптической системе и поглощения в конструктивных элементах. Так как светящая поверхность отражателя по направлению объекта проектируется в виде круга диаметром D, то для силы света оптической системы имеем 1= (kLnD2) /4. Из этого выражения, приняв &=0,74, можно определить необходимый диаметр отражателя ?> = 0,6 м, имеющего площадь проекции Лсо=я1)2/4=0,28 м2. Если уменьшить Лс0 в k раз, то мы получим площадь 0,21 м2 (для ламп типа ДРИ-1000).
Таким образом, удалось решить задачу, используя всего одну лампу, и снизить мощность установки примерно в 100 раз.
Приведенный пример убедительно показывает положительную роль использованного нами специального устройства и позволяет
6
сделать вывод, что перераспределение и генерирование света—логически взаимосвязанные процессы, выполняемые специальными приборами, называемыми световыми.
I; Пространственное и спектральное перераспределение, поляризация излучения источника — взаимосвязанные процессы. Совокупность этих процессов, происходящих в приборе, назовем преобразованием оптического излучения (света) источника. В том случае если требуется только перераспределение в пространстве потока излучения, то устройство его совершающее будем называть светоперераспределяющим.
Световой прибор (СП) — прибор, состоящий из источника (источников) света и устройства, преобразующего поток излучения для освещения (облучения), сигнализации и проекции.
Группа приборов перераспределяющих поток излучения источников с целью создания оптического изображения (мнимого или действительного) называется оптическими приборами. Следует отметить, что некоторые СП также создают оптическое изображение светящего тела источника, однако это не является их основной целью.
Классификация СП по степени концентрации потока излучения.
