автореферат диссертации по электротехнике, 05.09.07, диссертация на тему:Разработка методик светотехнического расчета световых приборов с унифицированными зеркальными отражателями

МОСКОВСКИЙ ордена ЛЕНИНА и ордена ОКТЯБРЬСКОЙ РЕВОЛЮЦИИ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

РАЗРА60ТКА МЕТОДИК СВЕТОТЕХНИЧЕСКОГО РАСЧЕТА СВЕТОВЫХ ПРИбОРОВ С УНИФИЦИРОВАННЫМИ ЗЕРКАЛЬНЫМИ ОТРАЖАТЕЛЯМИ

Специальность 03.09.07 Светотехника и источники света

На правах рукописи

ФАМ ТХИ НАМ БИНЬ

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

МХКВА - 1992

Работа выполнена на кафедре Светотехники Московского ордена Ленина и ордена Октябрьской революции энергетического института

Научный руководитель:

Официальные оппоненты:

Ведущая организация:

кандидат технических наук, , доцент ГЛЕБОВ Б.Н.

доктор технических наук, ведущий научный

сот рудник БАСОВ Ю.Г.

кандидат технических наук КУЩ O.K.

Научно-производственное объединение Автоэлектроника СНПО Автоэлектроника)

Защита диссертации состоится " 19 " июня 1992 года в И ^ часов в аудитории на заседании специализированного совета

Д 053.16.08. ■ Московского ордена Ленина и ордена Октябрьской революции Энергетического института по адресу.- Москва, Красноказарменная ул., д. 14.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МЭИ.

Отзывы на автореферат в двух экземлярах, заверенные печатью учреждения, просим направлять по адресу: 105335 ГСП, Москва Е-250, Красноказарменная ул., д. 14. Ученый совет ЮН.

Автореферат разослан марта 1992 года.

Ученый секретарь

специализированного совета. Д 053.16.08 к.т.н., доцент

А.А.Григорьев

- з -

; ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

' Актуальность темы. Для снижения трудоемкости производства световых приборов в поспедние годы явно проявляется тенденция унификации их светооптических систем, то есть использование в одном световом приборе источников света разных типов и мощностей. Тра диционные лампы накаливания заменяются на более эффективные газоразрядные, такие, как ДРЛ, ДРИ и ДНаТ. В связи с этим возникла необходимость по усовершенствованию методов светотехнического расчета световых приборов для увеличения точности расчета и уменьшение его времени.

Цель работы.- проведение исследований и разработка методик светотехнического расчета световьк приборов с унифицированными зеркальньми фтражателями с использованием ЭВМ, в частности:

1. Исследования, вопросов унификации световых приборов, ее способов и возможности реализации.

2. Разработка методик светотехнического расчета световьк приборов с унифицированными отражателями круглосимметричной и цилиндрической Форм, работающих с современными разрядными источниками света.

3. Проведение численных исследований по определении возможности наиболее перспективных способов унификации зеркальных отражателей для производства новых светильников.

Научная новизна.

1. Получена уточненная и обобщенная яркостная модель современных разрядных.источников света, позволяющая проводить на ЭВМ светотехнического расчета световых приборов по современным методам.

2. Методика светотехнического расчета светильников для прсмьшлекного освещения с круглосимметричньми зеркальными унифицированными отражателями, работающими с современными разрядными источниками свста.

3. Методика светотехнического расчета прожектора заливающего света с зеркальными унифицированными цилиндрическими отражателями.

4. Усовершенствовавние мотодов светотехнического расчета световых прибороз. позволяющее увеличить точность расчета и

уменьшить его время.

Практическая ценность. Результаты исследования имеют практическое значение при разработке новых унифицированных световых приборов с эффективньми разрядным лампами.

Внедрение. Результаты расчета унифицированного цилиндрического отражателя с нанесенньм макрорельефом на его поверхность для прожекторов серии ПГЦ используются в НПО "Ватра". Изготовленные опытные образцы прожекторов серии ПГЦ имеют улучшенные, по сравнении с серийно выпускаемыми, светотехнические характеристики: осевая сила света прожекторов увеличилась на 10*. Углы излучения соответствуют требованиям технического задания. Результаты расчета оптических систем прожекторов подтверждены экспериментально на опытных образцах световых приборов. НПО "Ватра" планируется вьпуск данных прожекторов с улучшенными светотехническими характеристиками.

Личное участие автора. Автором проводена систематизация и проверка яркостной модели светящих тел разрядных ламп типа ДРЛ, ДРИ и ДНаТ, необходимой для светотехнического расчета световых приборов с использованием современных методов расчета на ЭВМ.

Автор разработал методики расчета световых приборов с унифицированными отражателями круглосимметричной и цилиндрической форм, работающих с разрядными источниками света.

Автором созданы программы и проведено численное исследование, результаты которого изложены в реферируемой работе.

Степень обоснованности научных положений и выводов. сформулированных в диссертации основывается на том, что в разработанных методиках расчета светооптических систем световых приборов используются известныэ положения векторной алгебры. Кроме того испытания опытных образцов световых приборов подвердили светотехнические характеристики, получаемые расчетньи путем.

Апробация работы. Основные положения и результаты работы докладывались на научно-технической конференции НЭП "Нсвыэ информационные и электронные технологии в народном хозяйств и образовании"/Москва, МЭИ, 1ВООг./, на семинаре и згсоданга кафедры Светотехники /Москва, МЭИ, 1091-1992г./.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 2 работы.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четьрех глав, зэклсчения и приложений. Библиографический список содержит 67 наименований.Работа изложена на 205 страницах,включая 140 страниц машинописного текста, 60 иллостраций и 7 таблиц.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении отражена актуальность темы диссертации, сформулирована цель работы, дается схема исследования, перечислены основные научные положения, выносимыз на защиту, а также кратко излагается содержание диссертации.

ГЛАВА 1. ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ РАСЧЕТА СВЕТОВЫХ ПРИбОРОВ С УЮШЦИРОВАННЫМИ ЗЕРКАЛЬНЫМИ ОТРАЖАТЕЛЯМИ. В этой главе рассматривается современное' состояние вопроса унификации световых приборов с перечислением ее способов реализации. Важнейшей задачей в работе по унификации световых приборов является унификация их отражателей, то есть сохранение неизменны® габаритных размеров отражателей при обеспечении самых различных кривых силы света. Элементы крепления отражателей, корпус светильника и заданье стекла при этом остается неизменны®.

Анализ существующих способов унификации светооптических систем световых приборов показал, что получение различных светотехнических характеристик от световых приборов достигается экспериментальные путем. Это не позволяет в процессе проектирования выявить предельные возможности унификации световых приборов.

Проанализированы методы светотехнического расчета световых приборов с зеркальными отражателями. Светотехнический расчет светового прибора заключается в нахождении его светораспределения для зада1п1ых оптической части и источника света Спрямой расчет светового прибора), либо в определении геометрических параметров оптической части по заданным светотехническим характеристикам светового прибора, работающего с определенна источником света Собратная задача расчета светового прибора).

При решении прямой задачи расчета световых приборов с учетом всех факторов, влияющих на его светораспределение наилучшим

- в -

является метод обратного хода лучей. Особенно ярко преимущества этого метода расчета выявляются при компьютерной реализации.

Из рассмотренных по литературным данным методов решения обратной задачи расчета световых приборов наиболее предпочтительным является отыскание функции необходимого хода осевых лучей методом баланса световых потоков, который дает однозначное решение обратной задачи на ЭВМ. В литературе этот метод используется при расчете световых приборов с точечными светящими телами. В данной работе этот метод предлагается использовать для расчета световых приборов с источниками света любых размеров.

На разработанной и изготовленной установке проведены исследования яркостных характеристик ламп типов ДРЛ, ДРИ и ДНаТ разных мощностей. Работы по исследованию ламп типа ДРЛ, ДРИ и ДНаТ выявили сложный характер распределения яркости по поверхности и по объему их светящих тел, причем неодинаковый по разным направлениям пространства. С другой стороны современные методы расчета светового прибора требуют знания яркости любого участка поверхности светящего тела и по любому направлению в пространстве. На основе анализа литературных и собственных экспериментальных данных по яркостным характеристикам источников света проводена систематизация яркостной модели светящего тела разрядных ламп типов ДРЛ, ДРИ и ДНаТ, необходимой для светотехнического расчета световых приборов современными методами, с использованием вычислительной техники, выраженная в виде [1]: Ц,С*0 - ЬСМЭ.ЬСцО

ГЛАВА 2. МЕТОДИКА СВЕТОТЕХНИЧЕСКОГО РАСЧЕТА КРУГЛОСИ»-МЕТРИЧНЫХ ЗЕРКАЛЬНЫХ СВЕТИЛЬНИКОВ С УНИФИЦИРОВАННЫЙ! ОТРАЖАТЕЛЯ®. Вторая глава посвящена разработке методики к составлению алгоритма светотехнического расчета унифицированного отражателя с источниками света различных размеров светящих тед, позволяющего выявить предельные возможности уни*а?ацйи светозш приборов путем замены различных типов источников света а перемещения их вдоль оптической оси отражателя.

Методика расчета:

1. Сгруппировать веточнжи света.

- 7 -

2. Сгруппировать тшювыэ кривье силы света.

3 Провести светотехническая расчет зеркального отражателя сь^гильника, обеспс-чивлыцото я и со кривую силы света с наименьшим углом излучения пра применении источника света с наименьшим ра змером светящего тепа, либо кривую силы света с наибольшим углом излучения' при применении источника с наибольшим размером светящего тела Кроме того, расчет должен проводиться с учоюн дополнительных требований к отражателю при работе с остальным источниками света в ранее вьСранной группе.

4. Рассчитать кривыа силы света рассчитанного светильника со источниками свота в игранной группе и при перемещении их вдот оптической оси отражателя. Сопоставить их с типовыми кривым.

5. Провести поправку формы отражателя для увеличения числа типовых кршзих силы снеги. обеспечиваемых дат ом отражателем.

Источники света группируются по мощности и габаритнш размерам светящих тел.

Типовые кривые силы света группируются по Формам свотораспределения светильников.

Расчет формы отражателя проводится по методу поверочных расчетов, а первое приближение Функции необходимого хода лучей определяется методом баланса световых- потоков с учетом болыяик размеров светящего тела лампы и неравномерного распределения ео яркости по телу и по направлениям пространства. В виду того, что в рассчитанном отражателе будут работать источники света, имеидио разные мощности ц размеры светящих тел, вьбор начальных параметров отражателя должен проводиться с учетом требований теплового режима при использовании лампы наибольшой мощности.

МасштабньЯ коэффициент \ рассчитывается, исходя из равенства светового потока светильника Фсв и потока. . соответствующего заданной кривой силы света по формуле:

Мк= С »а * Р. V ФСЬ

г*э - г.оток лампы з пределах заданного угла излучения: - поток, падавший на отрагатег.ь.

3 расчете отражателя с разрядной лампой большей) свотящы и тела, нельзя рассчитать световой поток, падаший на отражатель по гсриаоЗ силы сг-ата лзмли. Свотсвой поток. падаюишЛ на отражател1 с

учетом больших размеров светящего тела в неравномерного распределения его яркости определяется по формуле:

Р»«

Ф9 = 2 !«> 60

<р=91

где - сила света источника по направлению »>, "падающая" на

отражатель, которая определяется из следующего выражения:

п

19 Р\9*щ>

1=1 1

В данной работе предлагается простой метод определения первого приближения функции а(рЭ, основанньй на предположении о балансе фактически отраженных и необходимых световых потоков в случае относительно больших размеров светящего тела источника света.

Кривая нарастания необходимых световых потоков от отражателя легко рассчитывается по заданной кривой силы света за вычетом прямой силы света лампы традиционным методом .

'"изл

ФОТС<Й = Е=о ПсвСЮ - 1ЛСа)Ш .

где 1свСа) - сила света светильника в абсолютных единицах, 1лСсО - сила света от лампы с учетом краевого эффекта. Трудность построения кривых нарастания зональных световых потоков для случая расчета с источником относительно больших размеров светящего тела заключается в построении кривой нарастания зональных световых потоков, падающих на поверхность отражателя. Световой поток, падающий на отражатель внутри телесного угла до угла 9 определяется по обычной формуле:

9

Ф Ср) = £ р I Ьш , 9 г

Расчет формы круглосимметричного отражателя сводится к

определению его профильной кривой, получаемой при варьировании

углов в и 9. Дифференциальное уравнение поверхности

круглосимметричного зеркального отражателя имеет вид

<1г _ 4 п (о-а? Ал г--Л9 — а9

При аппроксимации зависимости отрезками прямой а- ар+Ь.

уравнение, выражавшее зависимость радиуса-вектора профиля

отражателя от углов а и t при а # 1, имеет вид:

_ а

in г = In [ cos № ] 1_ж + In С Расчетное уравнение формы отражателя преобразуется к виду:

г = с [ cos

где С - некоторая постоянная, определяемая по Формуле:

Радиус-вектор конечной точки зоны М1 определяется из выражения:

При а - 1 дифференциальное уравнение поверхности отражателя имеет вид: -f- = tgf-jr-] d<P

Тогда г, определяется по формуле:

г - «Л1дШ + с • где С - in rM - O^tgf!-] i

Координаты X, и Zj определяются по формулам-.

Xj = riSinp, , Zj = TjCOSpj Начальные габариты отражателя принимаются равными полученным при расчете и расчет формы отражателя повторяется до тех пор. пока полученные габариты отражателя с определенной степенью точности не будут равны начальньм габаритам.

Расчет кривой силы света зеркального отражателя с неравно-ярким светящим, телом источника проводится по методу обратного хода лучей на ЭВМ.Принцип этого метода заключается в том,что если луч направления наблюдения & падает в среднюю точку М элемента поверхности отражателя, и после отражения от нее. падает на поверхность источника света, то этот элемент отражателя светит по направлению 2. При реализации расчета поверхность зеркального отражателя разделена на множество частей с помощью сетки Ар н Ц/. Сила света отражателя по направлению а равняется сумме сил света от всех светлых элементов отражателя по направлению а: 1С«) = Е 1мСа) = Е Р0ЦЛ(Пр

Сила света по направление Ь от одного _ светлого эломчнта отражателя определяется по формуле:

Vй = Р.ЦАьПП , *

Расчет силы света по направлс-нн' а от одного светлого элемента отражателя проводится в елч.ш«-• ■< порядке:

Координаты средней точки элемента оч ражателя М равны:

Составлявшие вектора нормали к поверхности отражателя в точке Н (й) определяются из вьрзжений:

пи = sine cosf , ny = sine sin^ . пж-= cose ,

if -a i 2

Направление наблюдения характеризуется вектором &■

ак = sine , = 0 , о1 = cose Вектор 30 определяется по закону зеркального отражения:

= 2(3.Й)Й - а

Составляющие ín равны:

а„.= 2fa?n5nx - аы , аоу= 2Сй?пЗпу - эу . 2fa?nín,- оя.

где (á.ñ) - скалярное приведение векторов Ь и п.-(З.Й) = амп„+ аупу+ ая11ж Для того, чтобы проверить пересекал ли луч М.1о светящее тело источника нужно решать совместно две системы уравнений: систему уравнений прямой Máe . и систему уравнений светящего пел; источника света.

Уравнение прямой, исходящей из средней точки элемента отражателя по направлению (MieJ имеет вид

* = М„ ♦ a„t . Y , Му * oeyl . Z = М, ♦ а„1 . Система уравнений, описывагмая трубчатое светят»« тело имеет вил: Xa * Ya = г^,

- 1ст/ 2 < Z < 1СТ/ 2 .

Уравнение светящего теля эллипсоидной <$ормы им-ня ь;;д= уг у2 ,а -/>- 4 JL- + = 1

кЗ

a 'i b

где 1ст, гст- длина и радиус светящего тела труС;дгой Форш, a. b - полуоси светящего тела эллипсоидной \ >-".>.

Если си' [ь-.мз уравнений имеет лзэ различных решения, то этот ;iv! пспаля^т из порсруность светяиого тела и данный элемент свогит >:о направлению Определив координаты передней точки п>-'р^с??"е№4 п составляете вектора М3п, по яркостной модели рпзрялтк ."ими мопо рассчитать значение Ц, .

Плоюздь проекции лц пр определяется по формуле:

Vnpe 4r} ^'ср4* ^ ««» '

где г - угол между векторами п и А.

При рэсчете кривой силы света отражателя учитывается зятрнонир светлой частя его поверхности колбой лзмпы и его краем. что увеличивает точность расчета..

Поправка проводится.в основном, для малых и больших углов а, при которых явно не соблюдается баланс световых потоков. Гфнчем поправка реализуется по разработанной методике как показано на рис 1 Тогда новое значение угла излучения осевого луча в fj узловой точке зависимости «(>) может быть вцэоженно в виде: я, „ = я, + Дя + КАяСя)

1, п I

Изложенная методика поправки обеспечивает практически однозначное рпаенио обратной задачи расчета.

D качестве примера проведен расчет отражателя светильника, »■■боспечивашего кривую силы света типа К-4 с лампой ЛРИ-250. Результаты расчета крив!« силы света рззработанного отражателя пгк.ле поправки его формы с лампами типа ДРЛ разных мощностей показаны на рис 2 - рис.5. На основе этих результатов можно ! делать вывод, что разработашай светильник с унифицированном отражателем при замене лампами ДРЛ разных мощностей может сбеспе-'пвать пять типовых кривых силы света: К-4. К-2. К-1, Г-4 я Г-3.

Г,14ВА 3. ЮОДИКА РАСИСТА ПРОШПОРОЗ ЗАШАШТО СВЕТА С »«ИШЧИРРЯМПВЛН ЦИЛИНДРИЧЕСКИМИ ОТРАШЕЛга«. Осиовтм

■г^л^г14"треть?!! главы пвлпется разработка и реализация *"5Tosp::ti г» чрт.1 прожекторов заливающего света с цилиндрическими y«!t*-fi»;jjtpr Г-'Н'".'^ .ОТР^^ЛЯМИ Пут*4« !ШРСО!Я?!' МЭКрОРОЛЬИ^ ИЗ ИХ n-:r.i i >П!> К- т». в нче вшукло-вогнутш цилиндрических ячеек. Р|.очг-а!(ЧЛ! "и!! У. В ПОПРр©ЧН0Ч ССЧОНИН УЧ8СТКП ОКру«НОСТ«'Й (21. Л-']1!ГЛ ClJvr.C.i ОС-ОСП» Ч11ПЛ0Т ВЬГОКуП СТРИОНЬ УНИ}«КЗШ!И CW-TOBW

Рис.1. К поправке функции «(Ф) , 1 т расчетная функция, 2 - корректируемая функция.

Рис.2. Кривая силы света унифицированного светильника с

лшлтой ДРЛ-1000 и кривая типа Г-3 с ее полем допусков. .1«

■« Ю М 40 И . ОС,

(- ОРИ ООО ; 2- СЗ ; 5- 0.9СЗ ; 4- <.2СЗ

Рис.3. Кривая спли света унифицированного светильника с

ла'/пой ДРЛ-700 и кривая типа Г-4 с ее полем допусков.

10 10 » С<

1- 0Р17ОО ; 2- 04 ; 3- 0.804 ; 4- «.254

о

Рис.4. Кривая силы света унифицированного светильника с ла'.шои ДРЛ-4рр^и кривая типа К-1 о ее полем допусков.

1- ОРЫОО ; 2- К» ; 3- 0.9К1 ; 4- 1.2К1

Рис.5. Кривая силы света униктнлрованного. светильника о л а/г. о и • ДРЛ-250 и кривая К-'г с ее полем допусков.

1и

1- 0Р12Ю ! 2- К2 ; 3— 0.9К2 ; 4- 1.2К2

Рио.6. Кривые с:иш сзота протектора типа ПГЦ-ЮОО о унифицированными' отражателя?-;: с макрорельефом при разню: углах излучения.

I. кка

приборов.

Остов отражателя имеет параболоципшдрическуы Ф^рму и остается неизменньы при обеспечении разнш типои кривых силы света. Корпус и элементы крепления отражателей при этом такиг остаются неизменными- Заданньс габаритиыэ размеры ушфщ^л.слших отражателей однозначно определяют фокусное рассюжшо ил параболоцилиндрического остова по Формуле:

Г = —

16 Н

где Б. Н -соответственно ширина и глубина остова отражателя.

Прожекторы заливающего света с ушФицироьаннши отражателями должны обеспечивать различные криви? силы света, от лечащиеся и широких пределах значениями осевых сил света и 1 ох углов излучения путем изменения углов разворота осевых пучмй зон отражателя в поперечной плоскости и углов наклона торцов.

Обозначим начальную и конечную точки профильного сечения зоны соответственно М,и М1,1, а их координаты X,,21 и X,.,, При известных значениях координаты точки Н,.,

определяются из решения системы уравнений;

«».г V2' «».г V2 = в* •

В полярной системе координат с центром в фокусе параболы дли конечной точки зоны 1ориентирувша ее угол радиус-ьекгор г|.1могут.быгь найдены из уравнений:

= Еагс1дСХ1^1 / 2П ,

ги = *1.» ^т»».»

В поперечном сечении зона представляет сооой учл-тол окружности радиусом Я с центром в точке 0Ц. Угол разьорота осевых лучей зоны С 2М1 3 определяется из уравнения;

в ^.иап " с «1 * «1.1 } где 2сс, изл - требуемый угол излучения зоны

Радиусы кривизны СК1) цилиндрических зон отражателя и координаты центра С0Ц) кривизны (X, ц, 2, ц ) могут сыт« определены из уравнений:

1 со5а1в1 - созй1

- 15 -

X, ц = Х1 - 1?, З1п51

Км. = 21 " сог,51

где з1, углы нему нормалями к граничньм точкам зоны и осью Ог. Приникая от зоны к зоне значение Да1( то больше нуля, то меньше нуля, можно получить отражатель с волнистой поверхностью.

В системе полярных координат с центром в фокусе параболы координаты центра кривизны зоны С0ц) находятся из уравнений:

1. = /сг!

- Па + X2

'1,ц ч"1,ц "1,ц •

в1.ц = агс19 С 3

Если узловые точки зоны соединить прямой, то вьсота сегмента будет связана с радиусом кривизны зоны и ее "шириной следующим

соотношением: _

^ = I?! - - В2/ 4 Величина Ь1 ограничивается технологическими требования.'®.

Сила света в двух плоскостях рассчитывается по формуле: 1(2) = 1СЗ,о) + 1(2,л) 1(2,т) + 1(2,Ф) , где 1(2,о), 1(2,л) - сила света соответственно отражателя и источника света с учетом экранируктаго действия торцов,

1(2,т) - сила света торцов,

•1(2,Ф) - сила света за счет потока многократных отражений. Расчет 1(2,о) и 1(2,т) проводится по методу обратного хода лучей.Сила света по направлению наблюдения 2 отражателя или наклонного плоского торца определяется по Формуле:

1(2) = -Г р 1и(2„) с1А соз5 ,

где . 2о - вектор 2 после отражения от отражателя или торца в точке Мт,

ЬиСЗоЭ - яркость источника света по направлению 20, Р - коэффициент отражения отражателя или торцов. Направление вектора 20 равно:

2о = 2(2,¡Ш - 2 где Й -вектор нормали к средней точке зеркальной поверхности.

Если луч 2о попадает сразу на участок светящего тела источника с яркостью Ьи(2о), то яркость данного зл.паэта сз*.(алкс.1 поверхности по направлена 2 рззна

Если луч 20 выходит через световое отверстие отражателя, то яркость элемента по направлению 3 равна нулю.

Значение ЦСа] может быть определено из яркостной модели светящего тела источника, изложенной в.главе 1.

Косинус угла проективного сокращения равен:

cose =

Сила света лампы IC3,лЗ в двух плоскостях легко рассчитыавется; значение 1С«,40 можно принять равным нулю.

На основе изложенной методики составлен алгоритм светотехнического расчета прожекторов заливающего света с унифицированными цилиндрическими отражателями, позволяющий варьировать параметры ячеек, нанесенных на поверхность остова отражателя, чтобы получить различные типовые кривые силы света.

Результаты расчета кривых силы света наклонных торцов прожектора с унифицированные цилиндрическим отражателем показали большую их роль в перераспределении световых потоков внутри угла излучения, что следует учитывать при выборе угла наклона торцов к образующей остова отражателя.

При расчете кривой силы света прожектора учитывается затенение светлой части поверхности отражателя колбой лампы и его краем, что приводит к увеличению точности расчета.

На рис-В приведены кривыэ силы света в поперечной плоскости прожекторов с унифицированным цилиндрическим отражателем и лампой ДРИ-1000. Глубина параболоцилиндрического остова отражателя равна Н=233 мм, высота D=455 мм и ширина равна 436 мм. Угол наклона торца, выбранный из условия обеспечения максимальной осевой силы света светового прибора равен ат= 24°, В= 20 мм.

Программы расчета составлены на язъке программирования FORTRAN и реализована на IBM РС ДТ.

ГЛАВА 4. ЧИСЛЕННЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ СВЕТОВЫХ ПРИБОРОВ С УНИФИЦИРОВАННЫМИ ОТРАЖАТЕЛЯМИ. Проведены численнье исследования на основе составленных алгоритмов расчета световых приборов с . унифицированными зеркальными отражателями круглосикметричной и цилиндрической форм.

Задача численных исследований световых приборов с уни-

фицирсванныки отражателями заключается в том, чтобы раскрыть максимальнш возможности унификации отражателей светильников путем замены источников света для круглосимметричного отражателя и путем нанесения макрорельефов на поверхность цилиндрического отражателя, а также выявлении зависимостей основных параметров прибора, на основе которых можно делать выбор оптимального варианта для конкретных случаев. Кроме двух выиепредложонньи способов унификации отражателей световых приборов в этой главе исследуется возможность расфокусировки источника света для увеличения количества типажных кривых силы света, обеспечиваемых разработанным отражателем. В расчете световых приборов с круглосимметричным отражателем был принят ряд гипотез, правомочность которых доказана результатами расчета.

На основе анализа результатов численных исследований сделаны следующие выводы:

Функция необходимого хода осевых лучей, определяемая по методу баланса световых потоков,может служить первым приближением при решении обратной задачи расчета круглосимметричных светильников с большими светящмим телами.

Коррекция Функции необходимого Кода осевых лучей, определяемой по методу баланса световых потоков, обеспечивает бьструю сходимость решения задачи и позволяет решать ее с заданной точностью.

Предельные возможности применения метода баланса световых потоков для расчета Функции необходимого хода осевых лучей должны определяться исходя из технологических ограничений.

Показано, что для круглосимметричных светильников в зависимости от величины диаметра горловины отражателя значение его осевой силы света существенно меняется из-за несоответствия фактически отраженных и необходимых световых потоков в .начальной области углов а. Для обеспечения соответствия осевой силы свэтз требуемому значению необходимо вводить дополнительные поправки в начальной области углов а.

Покззано.что унифицированный отражатель круглосимметричного светильника может обеспечить до пяти тнпсыя кривых силы свота при затно разных ламп.

Перемещение источника света вдоль оптической оси отражателя увеличивает возможности унификации и увеличивает количество, полученных типовых кривых силы света.

Прожекторы заливающего света с унифицированным отражателем с нанесением на поверхность параболоцилиндрического остова отражателя выпукло-вогнутых цилиндрических ячеек, представляющих в поперечном сечении участки окружностей, не обеспечивают требуемую кривую силы света с произвольным значением угла излучения при удовлетворении требования об отсутствии вторичного и многократных отражений светового потока внутри отражателя. Кривые силы света, которыз могут быть обеспечены таким прожектором, ' лежат между кривой силы света, создаваемой параболоцилиндрическим отражателем и кривой силы света типа Г-4.

Предельный • угол излучения ПП1 с унифицированными отражателями определяется соотношением ширины отражателя к его глубине. Для увеличения предельного угла излучения прибора нужно увеличивать это соотношение.

Унифицированный отражатель ПГЦ может иметь как постоянные, так и переменнье значения радиуса новизны ячеек для обеспечения требуемой .кривой силы света. С увеличением радиуса кривизны ячеек кривая сила света унифицированного отражателя расширяется,, а осевая сила света его уменьшается.

Угол наклона торцов сильно влияет на кривую силы света прожетора с цилиндрическим отражателем, его значение может быть выбрано по критерию максимальной осевой силы света, так как при правильно выбранной величине угла наклона торцов они могут в ряде случаев создавать такую же осевую силу света, как и отражатель.

Ширина ячеек практически не влияет на Форму кривой силы света, ее выбор основан на обеспечении согласно технологическим требованиям предельного значения глубины ячеек для обеспечения заданного угла излучения прожектора. Кроме того, с уменьшением ширимы ячеек увеличивается количество ячеек, что приводит к увеличению возможности регулирования формы ячеек отражателя и, в то время, приводит к.сложности его изготовления.

Форма кривой силы света в поперечной плоскости ПГЦ с унифицированными отражателями практыески не зависит от мощности

- 19 -

ламп типа ДРИ, применяем« в нем.

Глубина ячеек не влияет на кривую силы света ПГЦ и определяется только их радиусом кривизны и шириной. Она ограничивается пределъньм значением, которое моют обеспечивать данная технология.

ОСНОВНЫЕ ВЬ'ЕОЛЫ ПО РАБОТЕ

1. Для снижения трудоемкости производства световых приборов предложены и исследованы способы унификации их светсоптпческих систем.

2. На основе анализа литературных и собственных экспериментальных данных получена уточненная и обобщенная яркостная модель современных разрядных источников света типов ДРИ, ДНаТ и ДРЛ. позволяющая проводить на ЭВМ с заданной точностью светотехнический расчет световых приборов

3. Доказана возможность использования для расчета зеркальных круглоскммэтрнчных светильников метода баланса. световых потоков с учетом реальных рззмеров светяших тол источников света. Это дало возможность легко реализовать расчет светильников с применением ЭВМ и получить однозначную, технологически хорошо реализуемую форму их унифицированных отражателей.

Впервые использованный при расчете на ЭВМ учет свойств расположения светлой части поверхности . отраяателя позволил уменьшить время счета.

4. Разработанная и реалированная методика расчета1 унифицированных цилиндрических отражателей неизменных габаритных размеров позволила получить самые различные кривые силы света прожекторов заливающего свота.

5. В результате проведенных численных исследования световых приборов с унифицированными отражателями выявлены возможности каждого способа унификации и получены зависимости важенок параметров отражателей от их кривых сил света.

ч

Основные результаты диссертации отражены в следувэдх работах-

1. Глебов Б.Н. ,Фам Тхи Кам Бинь. Учет реальной яркости источников

при расчете силы света зеркального отражателя // Тезисы, докладов юбилейной научно-технической конференции МЭИ "Новь» информационные и электронные технологии в народном хозяйстве и образовании". Москва. 10-12 декабря 1990г. С.66.

2. Глебов Б.Н.. Фам Тхи Кам Бинь. Методика расчета светового прибора с унифицированными цилиндрическими отражателями на ЭВМ. //Светотехника. 1901. N3. С. 19.

По.тинеано к печати Л— '

л. /.Л>" Тщ>цж /О0 Заказ тд^ Бесплатно.

Типография МЭМ. Кр;1Снокрэ«1рме1|ная. 13.