Основні поняття про системи автоматизованого проектування освітлення

 

 

 

 

 

 

Рис. 32 – Невдала конфігурація світловод-ного пристрою

 

Рис. 33 – Світловод з втратами

 

 

 

 

 

Типова проблема для конструкцій з світловодами – розсіювання світла джерелами й втрати в зонах вигинів і поверхонь на виході. Більшість джерел,

 

використовуваних у світловодах – дисперсійні випромінювачі. Зрозуміло, що проект у цілому виходить доволі неоптимальним, тому що світловий потік на виході становить тільки незначну частку від загального потоку. (рис.34). Люмінесцентні джерела, лампи розжарення, обладнані відповідними відбивачами, дозволяють створити спрямований потік на вході у світловод. Сучасні СВД оснащуються фокусуючими елементами для одержання колімованого світла. Вдало підібраний СВД дозволяє вирішити багато проблем,  пов'язаних  з  втратою  інтенсивності.  Відзначимо,  що  невдалий проект  приводить  до   використання  надмірно  потужних  джерел  або  ж породжує необхідність збільшення числа джерел – це компенсація низької світлової ефективності. Підвищена температура джерела викликає розплавлювання   або   деструкцію   світловода,   інших   елементів   виробу.

Очевидно, що оптимізація проекту знижує теплові навантаження.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 34 – Аналогічна конструкція з джерелом направленого випромінювання

 

 

 

 

Рис. 35 – Панель приладу в аксонометричній проекції у вигляді силуету

 

 

Ця приладова. Вона була розроблена за допомогою ProEngineer і через формат IGES імпортована в TracePro.

 

Для скорочення втрат потрібно дотримуватися наступних правил. Не використовувати вигини з малим радіусом кривизни – відбувається повне внутрішнє відбиття з поверненням частини потоку назад до джерела. Якщо неможливо використати вигин з малою кривизною, то можна застосувати відбивач,  орієнтований  під  кутом  45 .  Він,  однак  не  вирішує  до  кінця проблем, пов'язаних з присутністю джерел розсіяного світла. У кожному разі відбивач повинен мати достатні розміри, щоб повністю покривати світловий пучок.  Ці  міркування  ілюструються  рис.36  і  37.  На  першому  малюнку наведена невдала конфігурація, де ефективність передачі енергії становить тільки 25%. На наступному наведена схема із джерелом колімованого світла. Тут “ККД” світловодного пристрою – 85%.

 

TracePro дозволяє моделювати неканонічну геометрію, яка необхідна для аналізу складних оптичних конструкцій: призматичних, багатогранних відбивачів, розсіювачів, ефектів об'ємного поглинання. Істотною особливістю

 

продукту є легкість вивчення. Звичайний користувач може, використовуючи покрокові  інструкції,  опанувати  основами  протягом  тижня.  Інша  важлива риса – повністю 3-х мірна візуалізація виробів, джерел світла, траєкторій променів з відображенням їх “інтенсивності” потоку. Результати розрахунку поширення енергії в системі доступні також у табличній формі.

 

Стандартні результати аналізу TracePro включають традиційні 2-х і 3-х мірні картини щільності потоку випромінювання/освітленості, а також лінії ізокандел. Наступна обробка даних можлива в тому числі й з використанням стандартних команд Windows clipboard. Так, дані можуть бути витягнуті з таблиць TracePro і вставлені в таблиці Excel або подібних програм. ПO забезпечує доступ до більш детальної інформації, зокрема, у табличній формі перебувають дані про падаючі промені, відбиті й поглинені кожною поверхнею або тілом, а також про об'єкти, з якими взаємодіє кожний промінь. Такого роду відомості досить корисні при ідентифікації причин втрат енергії і їхньому усуненні.

 

Світловодні конструкції зі складною геометрією можуть бути створені в CAD пакетах. Однак питання про те, як відбувається повне внутрішнє відбиття  при  наявності  поверхонь  зі  значною  кривизною  –  це  окрема проблема. Найчастіше незначна модифікація геометрії елементів, взаємодіючих зі світловим потоком, приводить до істотних змін у картині освітленості. Зараз вимоги до зменшення світлових втрат усе більше посилюються. Очевидно, що через неергономічність панелі, породженої втратами  світлової  енергії,  нерівномірністю  освітленості  й “незапланованими” світловими ефектами, робота з нею може приводити до напруги очей і ускладнювати оперативне одержання інформації, зокрема в сукупності з наявністю прямого світлового потоку від зустрічних автомобілів (рис. 35, 36 і 37).

 

 

 

Рис. 36 – Ізометричний зафарбований вид зворотної сторони приладової панелі

 

 

 

 

Рис. 37 – Два світлодіода, що випромінюють “у тіло” панелі, виготовленої з полікарбонату. Частина світлового потоку, що не попадає усередину панелі, показана синіми кольорами.

 

 

 

Рис. 38. –Світловод для освітлення панелі автомобільного кондиціонера.

 

 

 

Діаграма щільності потоку випромінення, розташована праворуч праворуч, ілюструє розподіл світлового потоку на виході із світловода. Ліворуч і знизу діаграми показані її перетини. Тривимірна картина світлового потоку для світловода в цілому показана у вікні праворуч. Ці ілюстрації роблять очевидним висновок про нерівномірність розподілу світлового потоку.

 

 

 

 

Рис. 39 – Гальмовий ліхтар для салону з 20 СВД. Результати трасування показані для одного з світлодіодів.

 

На рис. 39 показаний додатковий стоп-сигнал, створений у зовнішньому CAD пакеті й імпортований в TracePro. Пристрій має більше 2500