Презентація на тему:
КОМП’ЮТЕРНІ МЕТОДИ ПРОВЕДЕННЯ РОЗРАХУНКІВ В ОПТИЦІ

Дисципліна ”КОМП’ЮТЕРНІ МЕТОДИ РОЗРАХУНКІВ В ОПТИЦІ” Доцент кафедри ФОЕТ, канд. физ.-мат. наук ФРОЛОВА Тетяна Іванівна Web-сторінка: http://frolova.zzl.org E-mail: frolova@kture.kharkov.uaа ауд. 115і, тел. 7021057 Харківський національний університет радіоелектроніки

Лекція №12 “Світлотехнічні розрахунки та проектування освітлювальних пристроїв” Загальні рекомендації для розрахунку. Представлення світлорозподілу світлових приладів. Спрощені методи розрахунку. Методи розрахунку якісних показників. *

Постановка задачі Основне місце в проектуванні освітлювальних установок займає світлотехнічний розрахунок, що дозволяє визначити необхідні характеристики установки (рівні освітленості або яскравості, інші якісні показники). Відповідно до діючих норм для основних видів освітлення розрахунковими нормованими показниками є: Мінімальна освітленість Е на робочій поверхні; Показник нерівномірності освітленості; Показник сліпучості Р або дискомфорту М; Коефіцієнт пульсації освітленості КП: Циліндрична освітленість ЕЦ. *

Перелік підготовчих робіт для виконання світлотехнічних розрахунків Визначення нормованих характеристик і параметрів установок; Оцінка дії багаторазових відбиттів; Оцінка втрат світлового потоку; Вибір схеми розташування освітлювальних приладів і способів повного розрахунку. *

Визначення нормованих характеристик і параметрів установок Встановлення нормованих кількісних і якісних параметрів Е, КП, Р і М для установки, що розраховується. Аналіз габаритно-планувальних параметрів об'єктів розрахунку з виявленням розташування робочих поверхонь і точок простору, для яких відповідно прийняті нормативи. Виявлення об'єктів, що можуть надавати затінену дію на освітлювані поверхні. Аналіз оптичних характеристик огороджувальних поверхонь. Виявлення направлено відбиваючих поверхонь для дотримання заходів обмеження відбитого виблиску. Встановлення тимчасового режиму електричного освітлення як фактору, що впливає на вибір джерела світла. Визначення вимог до спектральних характеристик джерел світла. *

Оцінка дії багаторазових відбиттів Визначення коефіцієнтів відображення поверхонь, що відбивають з наближеною оцінкою їх ролі в перерозподілі світлового потоку освітлювального приладу (ОП). Виявлення відбиваючих характеристик локально розташованих у робочих місцях поверхонь і оцінка їх можливої ролі у корисному перерозподілу світлового потоку ОП місцевого або локалізованого освітлення. Оцінка впливу віконних прорізів або інших поверхонь, які мало відображають світло, на перерозподіл світлового потоку ОП. *

Оцінка втрат світлового потоку Встановлення категоричності середовища в зоні можливого розташування ОП і в просторі корисного поширення їх світлового потоку. Визначення допустимих для застосування в даній установці ОП відповідно до їх класифікаційних характеристик. Визначення розрахункового значення коефіцієнта запасу. Визначення температури навколишнього середовища поблизу можливого розташування ОП для уточнення очікуваної зміни номінальних параметрів світлового потоку газорозрядних джерел світла. *

Вибір схеми розташування освітлювальних приладів і способів повного розрахунку Оцінка можливості підбору типових рішень та аналогів. Вибір типу джерел світла. При необхідності нетипового розташування ОП - наближена оцінка необхідної потужності і числа ламп методом коефіцієнта використання (для загального освітлення) або балансу прямих потоків (для локалізованого освітлення). Підбір варіантів для їх подальшого порівняння. Вибір способу розрахунку і підбір допоміжних розрахункових матеріалів. *

Основні фактори, які впливають на точність і якість розрахунків * Незалежні від способу розрахунку Залежні від способу розрахунку 1. Відхилення світлотехнічних характеристик джерел світла від номінальних (допуск до ± 20%).  1. Ступінь точності використовуваних методів інтерполяції. 2. Відхилення значень ККД ОП і їх КСС від каталожних (паспортних) даних. 2. Ступінь точності представлення КСС ОП при їх апроксимації формулою. 3. Недостатність в каталогах подання фотометричних характеристик ОП для правильної інтерполяції значень сил світла і зональних потоків.  3. Розмір кроку в графіках, номограмах і таблицях, що використовуються в розрахунках, і прийнята точність при їх складанні. 4. Наближеність (умовність) даних про оптичні характеристики поверхонь, впливають на результати розрахунку.  4. Повнота враховуючих способом факторів. 5. Неточність обліку розташування розрахункової поверхні (робочих місць).  5. Враховуюча розрядність числових значень. 6. Неточність геометричних і оптичних характеристик затінючих об'єктів.  6. Мінімізація нерівномірності розподілу освітленості в межах зон константності їх нормованого значення. 7. Коливання електричних параметрів мережі.  7. Ступінь точності визначення кутових параметрів, що враховуються в розрахунках. 8. Неточність даних про характеристики поглинаючого середовища, через яке поширюється світло.  9. Ступінь точності приймається для розрахунків значення коефіцієнта запасу КЗ.

Представлення світлорозподілу світлових приладів Найбільш повною характеристикою світлорозподілу світлового приладу (СП) є його фотометричне тіло (ФТ), що описує розподіл сили світла СП в навколишньому його просторі. Але більшість фірм-виробників СП, як правило, в якості характеристики світлорозподілу наводять КСС в одному або двох перетинах ФТ. * Фотометричне тіло сил світла джерела світла (ДС)

Методи розрахунку Умовно методи розрахунку освітленості можна розділити на спрощені і складні. Спрощені методи застосовуються для розрахунку утилітарного освітлення (зовнішнє освітлення доріг, вулиць та парків, багато видів спортивного освітлення, освітлення відкритих просторів, освітлення простих інтер'єрів тощо), тобто в основному там, де не потрібно враховувати такі фактори, як затінення ДС, екранування одних об'єктів іншими, складні багаторазові відбиття, характеристики відображення (пропускання) світла від оточуючих поверхонь, колірні характеристики ДС та взаємодіючих поверхонь.  Складні методи, навпаки, призначені для моделювання складних сцен (в основному інтер'єрів) з урахуванням зазначених факторів, і при цьому, як правило, дозволяють отримати графічне зображення модельованої освітлювальної установки (ОУ), максимально наближене до реальності (методи реалістичної візуалізації). *

Спрощені методи розрахунку Спрощені методи мають на увазі ряд обмежень і припущень.  До них відносяться: Використання точкової моделі ДС; Дифузійний (дамбертовський) характер відображення світла від оточуючих поверхонь; Рівномірність розподілу світла по відбивальній (випромінюючій) поверхні; Відсутність затінючих і екрануючих елементів. Серед спрощених методів розрахунку найбільше значення мають точковий метод і метод коефіцієнта використання. *

Методи розрахунку якісних показників До якісних показників, що характеризують якість освітленості в ОУ, відносяться: Коефіцієнт пульсації КП; Показник сліпучості Р; Показник дискомфорту М; Циліндрична освітленість ЕЦ; Показник нерівномірності освітленості. *

Коефіцієнт пульсації Нормами проектування передбачено обмеження значення коефіцієнта пульсації освітленості КП, при освітленні приміщень розрядною лампою (РЛ), що живляться частотою до 400 Гц. Основною розрахунковою формулою для визначення КП є – де Emax, Emin і Ecp – відповідно максимальне, мінімальне і середнє значення освітленості за період в розрахунковій точці. При розрахунку КП його для зручності представляють у вигляді двох складових: КП = КП.Д КП.ОУ , де КП.Д - коефіцієнт пульсації ДС, а КП.ОУ - коефіцієнт пульсації ОУ, який визначається умовами розфазування СП і співвідношенням освітленостей, створюваних в розрахунковій точці СП від різних фаз. *

Показник сліпучості Для регламентації сліпучої дії світильників у промислових ОУ використовується показник сліпучості – * де К – коефіцієнт, що залежить від яскравості і спектрального складу джерела виблиску; Lрп – яскравість РП, кд/м2; E ,i – вертикальна освітленість на оці спостерігача від i-го СП, лк; і – кут між лінією зору спостерігача і напрямом  на і-тий СП, град; N – кількість СП, які враховуються при розрахунку. Точка Р – розрахункова точка для визначення Lpn

Показник дискомфорту Для регламентації зон з підвищеною яскравістю (наприклад, сяюча поверхня СП, світив стелю і т.п.), створюють відчуття дискомфорту, використовується показник дискомфорту – * де Li – середня яскравість i-ої плями підвищеної яскравості в напрямку спостерігача, кд/м2; i – тілесний кут, який стягує i-ту пляму щодо спостерігача, стер; Lа – середня яскравість поля адаптації спостерігача, кд/м2; рi – індекс позиції i-ої плями щодо лінії зору спостерігача по Гуту (Guth S.); N – кількість плям в поле огляду спостерігача.  За кордоном при оцінці блиску розрізняють сліпучий блиск (disability glare), що характеризує фізіологічне зниження видимості за рахунок наявності в полі зору джерел великої яскравості, і дискомфортний блиск (discomfort glare), пов'язаний з психологічним станом незадоволеності і роздратування, викликаним наявністю зон підвищеної яскравості в полі зору. Для внутрішнього освітлення, в основному, обмежуються розглядом тільки дискомфортного блиску.

Циліндрична освітленість Середня циліндрична освітленість ЕЦ, що характеризує насиченість приміщення світлом при переважно горизонтальному напрямку лінії зору, визначається середньою щільністю світлового потоку Ф на бічній поверхні вертикального циліндра з нескінченно малими висотою h і діаметром d: *

Показник нерівномірності освітленості Для характеристики нерівномірності розподілу освітленості (яскравості) використовуються різні показники. Найбільше поширення мають коефіцієнти нерівномірності, що визначаються в разі освітленості як: і де Emax, Emin і Ecp – відповідно максимальне, мінімальне і середнє значення освітленості на РП. У ряді випадків беруться зворотні величини, тоді ці показники називаються коефіцієнтами рівномірності. *

Питання для підготовки * Які існують розрахункові нормовані показники для основних видів освітлення? Назвіть які підготовчі роботи необхідно виконати для світлотехнічних розрахунків. Приведіть основні фактори, які впливають на точність і якість розрахунків. Якою характеристикою описується світлорозподіл світлового приладу? Які методи розрахунку освітленості існують і для чого їх застосовують? Які показники характеризують якісне освітлення і за якими формулами вони розраховуються?