Основные принципы формирования светораспределения систем освещения и сигнализации

Техническое обеспечение современного светораспределения систем освещения и сигнализации представляет собой достаточно сложную компромиссную задачу. Сложность задачи заключается в том, что для обеспечения безопасности и рентабельности перевозок в ночное время суток, т. е. перевозок с достаточно большими скоростями, необходимо при относительно малой мощности источников света (максимально 90 Вт) с низкой светоотдачей (максимально 13,5 лм с 1 Вт), ограниченных мощностью современных автомобильных источников питания (аккумуляторов, генераторов), добиваться не только большой силы света до 150 ООО кд и более, но и распределять световой пучок неравномерно.

При этом должны обеспечиваться необходимая дальность видимости в том или ином направлении, нужная яркость адаптации, исключение ослепления водителей встречных транспортных средств. Для системы сигнализации необходимо обеспечение равномерной яркости, комфортности восприятия и полноты световой информации

о режиме движения и маневре.

Естественно, что иногда необходимо сконцентрировать световой поток источника света, распределив его затем нужным образом в требуемых направлениях. В ряде случаев достаточно только перераспределить его и изменить цвет излучения, в некоторых случаях функции концентрации светового потока и его распределения можно объединить. Поэтому, в зависимости от характера создаваемого светораспределения, принципы его формирования могут быть различными.

Окончательно светораспределение формируется рассеивате­лем, изготавливаемым из оптически прозрачного материала. На внутренней поверхности рассеивателя выполняются преломляю­щие элементы различной конфигурации, при помощи которых добиваются перераспределения сконцентрированного отражателем светового пучка источника света по нужным направлениям.

Концентрация светового потока источника света обеспечивает и в традиционных конструкциях фар и фонарей параболоидным oт-ражателем. Параболоидная форма отражающей поверхности наиболее приспособлена для выполнения этой функции, так как основной характеристикой такой поверхности является равноудаленность ее точек от фокуса и плоскости, проходящей через директрису. Поэтому, если в фокус параболоида поместить источник света достаточно малых размеров, лучи от источника света, падающие на его рабочую поверхность, будут отражаться в соответствии с законами геометрической оптики и распространяться вдоль оптической оси отражателя (рис. 4.1) в пределах малого угла 2а, обусловленного размерами тела накала.

На отражатель попадает не весь световой поток источника света, а его часть

 

где /_1ср - средняя сила света источника излучения, распространяв щаяся в пределах телесного угла осн.

Световой поток, отраженный от отражателя,

 

 

где /_2ср - средняя сила света отраженного излучения, распростра­няющегося в пределах телесного угла 002.

 

 

Если пренебречь потерями на отражение, считая, что Ф₁ = Ф₂, получим а так как , то сила света отраженных лучей существенно возрастает по сравнению с силой света источ­ника. Очевидно, что чем больше значение со^ или, как это показано на рис. 4.2, угол охвата 2 , тем выше степень использования све­тового потока. Однако, поскольку ср является функцией диаметра D и фокусного расстояния f, его эффективное значение определяется как альтернативное между большим диаметром, ограниченным конструктивными, экономическими и эстетическими соображения ми, и малым фокусным расстоянием, обусловливающим увеличенную глубину и тем самым затрудняющим штамповку.

В современных конструкциях фар угол охвата 2φ, как правило, не превышает 240°, что соответствует использованию 75% свето-вого потока равномерно излучающего источника.

Степень концентрации светового потока можно уменьшить расфокусировкой тела накала, т. е. изменением его положения относительно точки фокуса и соответствующим изменением хода лучей.