Световые приборы - Трембач В.В.
ISBN 5-06-001892-Х
Скачать (прямая ссылка):
В общем случае, когда необходимо учитывать реальные характеристики СПУ и источника света, нахождение «выходных» характеристик СП 1(a) или Е(З’), представляет задачу, почти всегда решаемую численными методами. Еще труднее обратная задача ввиду ее неоднозначности.
Задача расчета СП часто не имеет точного решения из-за сложной взаимосвязи многих физических факторов, определяющих конечный результат. Поэтому при ее решении очень важно обладать навыками инженерного искусства, которые позволяют из многих взаимосвязей выделить наиболее существенные, чем -значительно упростить решение задачи, получив приближенный результат, точность которого вполне удовлетворяет требованиям практики. Именно поэтому изучение методов расчета СП следует начинать с такого, который обладает хорошей физической наглядностью и дает возможность путем несложных расчетов и графических построений (расчет СП часто имеет геометрический характер) оценить результат взаимодействия источника света и оптической части. Такой простой и наглядный метод позволит привить необходимые навыки расчета и может явиться базой, позволяющей целенаправленно использовать более сложные методы для уточненных расчетов и автоматизации их на ЭВМ. Различные методы расчета СП могут быть разделены на две группы.
Первая группа методов базируется на расчете светового потока ДФ, излучаемого СП в различные зоны пространства Дсо либо на различные участки ДSB поверхности освещаемого объекта. Они осуществляются с помощью допущения о точечной малости СТ источника. Это делается для упрощения определения границ в пространстве распространения световых потоков ДФ от разных участков оптической части. При этом распределение светового потока, падающего от СП в некоторую зону пространства, считается равномерным (рис. 3.1). Указанные допущения дают удовлетворительный результат лишь в случае относительно малого размера светя-
60
щего тела, имеющего примерно одинаковые силы света по разным направлениям. Если же методы первой группы начинают учитывать форму и размеры СТ источника, то распределение светового потока определяется с большими погрешностями, а сами они становятся чрезвычайно громоздкими.
А<РЙ,Ш
лГ
Рис, 3.2. К расчету СП по способу площади и яркости светлой части
Рис. 3.1. К расчету СП по способу светового потока
Вторая группа методов базируется на расчете площади А и яркости L части СП, видимой светлой с некоторого направления а пространства (рис. 3.2) либо с данной точки т наблюдения S’, а .(рис. 3.3). Далее определяются распределения в первом_ случае силы света L=pLAa, во втором освещенности ?=pMconp, где Дипр — проекция телесного угла.
Если сравнить два способа расчета СП, можно сделать вывод.
Первый способ иногда рационально использовать для СПУ из диффузно рассеивающих материалов, когда форма и размеры СТ не сказываются на светораспределении, а также при ОУ, слабо концентрирующих световой поток и работающих с простыми по форме и малыми по размерам СТ. При расчете последних можно применить метод баланса световых потоков. Результат его обычно рассматривается как первое приближение к искомому решению задачи.
61
Если иметь в виду физическую наглядность действия СП и инженерную оценку его эффективности, то способ определения площади и яркости светлой части всегда предпочтительнее. Действительно, представить распределение светового потока от СП (см. рис. 3.1) по различным зонам пространства очень трудно, в то время как наблюдение светлой части поверхности СП (см. рис. 3.2) по разным направлениям очень доступно и естественно. А по изменению формы, площади (проекции) и яркости наблюдаемой светлой части можно и без расчета качественно оценить примерные величины силы света СП и распределение ее значений по разным направлениям пространства. Такой наглядный способ определения действия СП логично распространить и на методы его расчета.
Методы расчета СП по площади и яркости светлой части. Расчет СП по площади и яркости его светлой части использует лучевое описание распространения энергии оптического излучения. При этом считается, что пространство насыщено лучами, имеющими двоякое толкование. Для их характеристики иногда используются представлениями геометрической оптики, в которой пренебрегают длинами волн оптического излучения (Х-*~0) *. При энергетической характеристике пользуются понятием физического (светового) луча как пучка геометрических лучей, выделяемых в пространстве двумя бесконечно малыми диафрагмами dA, однако с размерами, много большими длины волны излучения. Такое толкование лучей предполагает качественный скачок от понятия геометрических лучей, являющихся лишь только направлениями распространения энергии, к совокупности, обладающей свойством переносить энергию и характеризуемой величинами потока, силы и яркости излучения.
В свою очередь, методы расчета СП по яркости и площади светлой части могут быть разделены по тому, как группируются ими лучи, посылаемые ОУ.
Метод оптических изображений. Большое число методов рассматривают каждый луч, испускаемый СТ источника, и прослеживают его прохождение в оптической системе, таким методом широко пользуются при расчете оптических приборов. При этом основой является анализ оптического изображения источника, его можно назвать методом оптических изображений [13].
