Световые приборы - Трембач В.В.
ISBN 5-06-001892-Х
Скачать (прямая ссылка):
Таким образом, область пространства, куда попадает световой поток, определяется всеми лучами, посылаемыми элементом в соответствии с законом зеркального отражения.
Плоский элемент из диффузного материала отражает падающий на него световой поток источника (рис. 2.2) в пределах телесного угла со=2я, охватывающего полупространство, опирающегося на элемент.
При идеальном диффузном покрытии элемента отраженный световой поток рассеивается им равномерно внутри телесного угла 2я, что делает диффузный элемент равноярким по всем на-
Рис. 2.2. Отражение света идеально диффузным плоским элементом
30
правлениям полусферы. Значение яркости в случае идеального диффузного рассеивания определяется формулой
Где М — светимость элемента, лм/м2.
Учитывая связь М и Е, яркость элемента определяется освещенностью, создаваемой на поверхности элемента источником света, Ьл—рЕ/п. Естественно, что яркость такого диффузного элемента меньше яркости зеркального элемента, так как Аю<с2я.
Отметим различия в сечении зеркального и диффузного элементов.
Зеркальный элемент создает оптическое мнимое изображение, Определяющее светлую часть и яркость L3=pLCT этого элемента; диффузный же элемент не создает такого изображения, его по-> Верхность вся светится с яркостью LA=pE/n.
Зеркальный элемент виден светящимся (полностью или частично) лишь в пределах телесного угла Ат, определяемого размерами источника и элемента; диффузный же элемент виден светлым по всем направлениям полупространства в пределах телесного угла, равного 2я, вне зависимости от размеров его источни-1*а света.
При изменении расстояния между источником света и зеркальным элементом яркость его светлой части остается постоянной, Яркость же диффузного элемента изменяется в зависимости от
Расстояния до освещающего его источника света. Однако в пер-DM случае меняется телесный угол Ат, куда попадает отраженный световой поток, во втором — телесный угол в отраженном свете остается постоянным (ю=2я). И в том и в другом случае меняется световой поток, падающий от источника.
Пример 2.1. Даны два диска с зеркальным и диффузным покрытием р=0,9. Диаметры дисков /7 = 0,02 м. Они удалены от одинаковых шаровых равнояр-КИХ источников диаметром da=0,01 м, LCT = 106 кд/м2 на высоту Я=0,1 м Под углом а=30° (см. рис. 2.1, 2.2). Найтн яркость и силу света этих дисков рри а=0 к 30°.
1. Определяем для источника силу света /л, одинаковую по всем направлениям,
/да = AJ.„ = (я<*2/4) Ict S 78,5 кл.
2. Определим углы раскрытия конического пучка лучей, отраженных зеркальным элементом в плоскости чертежа Афм н перпендикулярной Д<рс:
aM = 2?-M?*=13°48'
йс = 2S + Д?с = 14°55'.
3. Рассчитаем силу света зеркального диска по направлениям а=0 и 30°:
LA=Mfn
(2.3)
я0,0052 cos 30°
70,6 кд= р/ла/а_0.=0,
4 cos 30°
31
Для реальных диффузных покрытий характерно неравномерное рассеяние отраженного светового потока внутри телесного угла 2я. В этом случае яркость поверхности также неравномерна по различным направлениям пространства. Она определяется освещенностью элемента и коэффициентами яркости га материала [1]. Значения коэффициентов яркости зависят от направления, их нормировка по всем направлениям определяется выражением
где р — коэффициент отражения материала; raS — коэффициент яркости материала по направлению а в плоскости, ориентируемой углом р.
В случае неравномерного рассеяния яркость поверхности рассчитывается по выражению, аналогичному (2.2),
^ = Мл?/л=гл?Е/л, (2.5)
где а, р — углы, ориентирующие направление наблюдения в пространстве; коэффициент гар может быть больше 1, а для направ-ленно-рассеивающих свет материалов принимает значения даже более 20. Однако, несмотря на высокие значения гар по направлениям, равным углу падения луча на такие материалы, их яркость остается значительно ниже яркости зеркального материала.
Свечение СПУ световых приборов различных классов. Из определения трех классов по степени концентрации светового потока источника (см. гл. 1) ясно, что проекторный и прожекторный классы СП имеют только оптические устройства (ОУ); третий же класс — светильники — могут иметь как ОУ, так и устройства из рассеивающих материалов (см. табл. 2.1).
Рассмотрим, как отличаются друг от друга различные классы световых приборов по характеру свечения активной (отражающей или пропускающей свет) поверхности их СПУ.
Прожекторные приборы, осуществляющие максимально возможную концентрацию светового потока по избранному направлению, должны иметь ОУ (см. табл. 2.1) с максимально возможными яркостью (р1ст или tLct) и площадью проекции их светлой части.
Этим требованиям соответствует зеркальный отражатель пара-болоидной формы (рис. 2.3), в фокус которого, например, поме-
Р
(2.4)
32
шен шаровой равнояркнй источник диаметром d. Благодаря тому, нее фокальные лучи FM отражателя посылаются параллельно ШШг оптическое Изображение полностью заполняет поверхность отражателя, проекция крторого на плоскость, перпендикулярную Щя вращения FZ, является кругом с диаметром D. Сила света ¦рйбора (2.2) Яо направлению оси FZ I0=pLCTnD2/4, т. е. она ^Действительно максимальная для данного прожектора, а отношение света прибора и источника равно D2/d2 (при р= 1).
