|
فهرست مندرجات
پيشگفتار 8
فصل (( 1 )) « ميدان روشنايي يک چراغ » 9
1-1 ) سيستم مختصات 9
1-3-4 ) موارد استفاده از فرمول تبديل 14
1-4) زاويه فضايي 14
1-4-2 ) زاويه فضايي محصور بوسيله مستطيل(در يک نقطه) 16
1-5 ) شار روشنايي، شدت روشنايي و روشنايي 20
1-5-1) قانون مربع معكوس 20
1-5-3 ) معادله روشنايي منبع نقطه اي 22
1-5-4) شدت روشنايي 23
1-5-6 ) روشنايي 23
1-6-1 ) نمودارهاي مختصات كارتزين 24
1-6-2 ) دياگرامهاي مختصات قطبي 24
1-6-3 ) دياگرامهاي هم واحد با کاندلا 25
شكل 1-21 a - دياگرام ايزو كاندلاb- - همان دياگرام اما با 90 درجه چرخش در سيستم مختصات کروي 26
1-7 ) محاسبه شار روشنايي 28
جدول 1-1 فاكتورهاي منطقه اي براي منطقه هاي 2 ، 5 ، 10 درجه 31
1-7-2 ) يك شيوه جايگزين 32
1-7-3 ) زواياي راسل (Russell Angles) 33
1) شبكه شدت روشنايي 36
2( نمودار ايزولوكس 36
فصل (( 2 )) «جدول شدت روشنايي و ابزارهاي كامپيوتري مربوطه» 39
2-1 ) مقدمه 39
2 – 2 ) طرح بندي جدول I 39
شکل 2-1 منحني قطبي نشان دهنده جدول I 42
2-3-1 ) درون يابي خطي 43
2-3-2) درون يابي غير خطي ( درجه دوم ) 45
2-3-4 ) درونيابي در محدوده جدول I 47
2-4 ) چرخش چراغ حول محورهاي نوري در سيستم مختصات (γ ،C ) 50
2-4-1 ) نمايش ماتريسي حرکت هاي چرخشي 51
2-4-2 ) تركيبي از جابجائيها ي چرخشي 56
2-4-3 ) تصحيح جدول I براي انحراف 58
جدول2-9 محاسبة شار روشنايي منطقه اي در سيستم مختصات 63
2-6-2 ) سيستم مختصاتي 65
2-7 ) شكل فايل‌ها براي انتقال الكترونيكي اطلاعات نورسنج چراغ 67
نكته مهم: 89
3-6-5 ) روش منابع تفكيك شده 89
3-7-3 ) منابع خطي انتشار نور 100
3-7-4 ) انتشار نور از منابع نور گسترده با سطح خيلي زياد 106
3-8 ) روشنايي غيرمسطح 109
3-8-5 ) روشنايي مخروطي (از يك منبع نقطه‌اي ) 115
3-9 ) حاصلضرب عددي 117
3-9-1 ) تعيين بردار واحد 117
3-9-3 ) انتشار نور در يك نقطه 119
3-9-4 ) مختصات (c,γ) 119
فصل (( 4 )) « انتقال شار » 126
4-1 ) مقدمه 126
4-2 ) انعكاسات 126
روش 1 ) فاكتورهاي ناحيه 132
روش 2 ) تخمين سري نيروهاي وابسته 132
(b) محاسبات نقطه به نقطه 135
جدول 4-4 محاسبات طبقه بندي شده کسر منطقه اي براي نوزيع کسينوسي مناطق 10درجه اي 156
4-5-4( محاسبه روشنايي شکل افقي و استوانه اي به روش چندبرابرکننده منطقه اي 159
4-6) انتقال شار به يک سطح عمودي 162
4-7-3) معناي جايگزين براي تابع شارعبوري 167
4-8 )حفره ها 168
فصل (( 5 )) « انعكاس داخلي نور » 169
5-1 ) مقدمه 169
5-2) راديوسيتي 170
5-4) نو رگير ها 176
5-4-1) نو رگير هاي مات (نيمه شفاف) 178
5-4- 2 ) نتايج عملي 178
شاخص فضا (RI) 178
5-4-3 ) دسته بندي اتاقها 179
شكل 5-6 (C) دو اتاق با حذف ديوار مياني 181
5-5) انعكاسهاي داخلي در اتاقها 181
شكل 5-7 تقسيم اتاق به سه سطح به منظور محاسبات انعكاس داخلي. 182
5-5-1 ) تونل ها 185
5-5-2 ) تغيير ضريب انعکاسي 187
5-5-3 ) حفره ها 187
5-5-4 ) روش حفره براي ضرايب بهره برداري 189
1) دترمينان : 191
2) همسازه 1 و 2 191
3 (همسازه3و2 191
5-5-5) اجزاء منعکس شده روشنايي اسكالر و استوانه‌اي 192
جدول5-2 تطبيق چند برابر کنندهاي ناحيه اي محاسبه شده از جدول 4-6 به يک مقدار شاخص اتاق جديد از 1.0( بطور مثال) 195
فصل ((6)) «طراحي نور پردازي» 197
6-1 ) مقدمه 197
6-2 ) روشهاي طراحي نورپردازي 197
6-3 ) منبع نور 198
6-4 ) اصول كلي 200
6-4-1 ) قابليت دسترسي شار نوري 200
6-4-2 ) روشنايي منبع نور و لامپ 200
6-4-3 ) بزرگ نمايي منبع 200
6-4-4 ) محاسبه مسيرهاي طي شده توسط شعاع هاي نور در يک سيستم نوري 201
6-5 ) سيستمهاي منعكس كننده 201
6-5-1 ) تراكم نوري تصوير 203
شکل6-6 روشنايي تصوير 204
6–5–2 ) توزيع شدت نور از يک آينة مسطح 204
6-5-3 ) آينه هاي مسطح که نسبت به هم زاويه دارند 205
بزرگنمايي پرتو در سطح مورب (شيبدار) از حالت عادي 234
6-8-2 ) چگونگي عملكرد منشور 235
منشورهاي انكساري 235
حداكثر انحراف 236
منشورهاي انعكاسي 236
6-8-3 ) عبور پرتوها از سطوحي غير از سطح اصلي منشور 239
6-8-4 ) كنترل در سطح محوري به وسيله منشور خطي 240
6-8-5 ) كنترل سطح مورب بوسيله منشورهاي خطي 242
6-8-6 ) طراحي بانكهاي منشور خطي 244
(1) انتخاب لامپ و حالت آن 244
(2) عرض چراغ 244
(3) حالت منشورها 244
(4) محاسبه زواياي منشور براي رويه‌هاي فعال 245
(9) زاويه رويه‌هاي غيرفعال 247
(10) شدت روشنايي بانك منشور در جهت اشعه 248
(7) نورهاي به سمت بالا 249
(8) افزايش شدت روشنايي اشعه 249
6-8-7 ) لنزها 249
6-8-8 ) تابش نور از لنزها 250
(1) تصوير منبع كوچكتر از لنز باشد 250
(2) تصوير منبع بزرگتر يا مساوي لنز باشد 251
6-8-9 ) عدم انطباق كانوني كروي (انحراف كروي) 252
6-8-10 ) لنزهايي با سطوح سهمي شكل 252
6-8-11 ) لنزهاي پله‌اي 252
6-8-12 ) هدايت نور با اسنفاده از پديده شکست 256
فصل (( 7 )) « روشنايي تونل » 261
11-1 ) مقدمه 261
11-2) بحث جانبي اثر حفرة سياه و سطح تطابق 261
11-3) نواحي تونل 262
11-4 ) انواع روشنايي 262
11-5) طبقه بندی تونلها 263
11-6 ) روشنايي ورود به ناحية آستانه تونل 263
11 -7) روشنايي در ناحية آستانه 264
11-8 ) روشنايي ناحيه داخلي 265
11-9 ) روشنايي ناحيه واسط 266
11-10 ) روشنايي در ناحية خروجي 266
11-11 ) ساير نيازمندي 267
11-12 ) كاهش روشنايي ناحيه دسترس به وسيله پردهها 267
11-13) تغييرات سطوح روشنايي با سطوح روشنايي روز 267
11-14) تونلهاي كوتاه 268
منابع : 268
پيشگفتار
كاربرد جهاني كامپيوترهاي شخصي در مهندسي روشنائي بصورت يك مصرف روزانه در دهه گذشته روز به روز افزايش يافته است. استفاده از كامپيوترها ديگر بعنوان پرستيژ شغلي نيست , بلكه استفاده گسترده اي از آنها در آزمايشگاهها و دفاتر مهندسي ميشود . اين بدين معني است كه امروزه هر شخصي كه به كامپيوتر و نرم افزارهاي مهندسي روشنائي دسترسي داشته باشد ميتواند به راحتي محاسبات مربوطه را انجام دهد . در نظر نگرفتن اصول مورد استفاده در محاسبات طراحي در برنامه هاي كامپيوتري مي تواند خطرناك باشد.
در اين كتاب يك زمينه در رابطه با تكنيكهاي طراحي مورد استفاده در مهندسي روشنائي را در اختيار خواننده قرار ميدهد وخواننده را با موارد استفاده واقعي آنها آشنا مي سازد. در ادامه جزئيات اندازه گيريهاي فوتومتريك بعنوان يك اطلاعات خروجي در زمينه طراحي و محاسبات مهندسي روشنائي براي چك كردن آن در اختيار خواننده قرار داده ميشود . ما اميدواريم كه مطالب گفته شده در اين كتاب مورد استفاده كساني كه ميخواهند شخصاً اقدام به نوشتن برنامه كامپيوتر خويش كنند قرار گيرد . كه كاري بس ارزشمند است .
اطلاعات داده شده در اين كتاب با اين فرض ميباشد كه خواننده داراي يك اطلاعات مقدماتي از مهندسي روشنائي است .
قسمتهايي از مباحث اين كتاب كه به روز شده از مطالب كتابي است كه در سال 1968 با عنوان Lighting Fittings – Performance and Designe (Pergamon Press) منتشر كرديم . كتاب ياد شده مجموعه اي از اطلاعات و تجربيات همكاران ما در زمينه مهندسي روشنائي است . كتاب حاضر آميخته اي از اين مطالب و روشهاي نوين محاسباتي است كه با كمك ناشرهاي ما آقاي Eliane Wigzell و Kirsty Stroud به چاپ رسيده است . ما اميدواريم توانسته باشيم به اهداف مورد نظر خود دست يافته باشيم . از تمام كسانيكه مارا كمك كردند متشكريم .
در اينجا جا دارد كه از آقاي Jacques Lecocq از شركت Thorn Europhane و آقاي Simons بخاطر كارشان بر روي اين موضوع و كمك به گردآوري و ويرايش محاسبات و آقاي Kit Cuttle و آقاي Kevin Mansfield بخاطر بازخواني مطالب فوق و پيشنهادات سازنده شان و پرفسور Peter Tregenza و دكتر Paul Littlefair كه راهنمائيهاي ارزنده اي در بحث روشنائي روز به من نمودند و همچنين از R.Lamb از NPL و آقاي J.A.Lynes كه ما رادر بخش كتاب كمك نمودند تشكر ميكنيم .
دكتر Bean از همسرش بخاطر صبر و تحمل در انجام گردآوري و تدوين مطالب كتاب تشكر مينمايد . هر دو نويسنده از همسرانشان بخاطر فراهم نمودن محيطي با آرامش در طي مدت نوشتن اين كتاب قدرداني مينمايند .
A.R.Bean
R.H.Simons
13 December 1999
فصل (( 1 )) « ميدان روشنايي يک چراغ »
1-1 ) سيستم مختصات
تمام منابع نوري ميتوانند به عنوان توليد کننده ميدان روشنايي به صورت گسترده از منبع در تمام يا بعضي جهات در نظر گرفته شوند. ( يعني ناحيه اي از فضا که به وسيله ي گستره ي مرئي از تشعشع الکترومغناطيسي پر شود .) بطوركلي ، اين مشخصه ميدان در فضا تا زمانيکه به وسيله ي يک واسط به غير از هوا مانند ديوار قطع يا تغيير يابد ،وجود دارد.
اگر بخواهيم توزيع ميدان روشنايي را در بعضي جهات را مورد مطالعه و ثبت قرار دهيم چند كار بايستي انجام گيرد . اول اين که بايستي وسيله اي براي بيان موقعيت هر نقطه در فضا نسبت به منبع نور در نظر گرفته شود . دوم اينكه سيستم كميتها و واحدها بايد طوري در نظر گرفته شود كه بتوان محاسبات روشنايي بصورت قابل قبولي انجام گيرد .
بخش اول مربوط به نخستين موضوع مورد نياز يعني بيان موقعيت هر نقطه در فضا است ، مي باشد. مثلا اندازه گيري نسبت به موقعيت چراغ يا لامپ انجام مي گيرد .
وقتي که يک سيستم مرجع به کار رود آنگاه به جا است كه منبع نور در مقايسه با ابزار اندازه گيري به اندازه کافي کوچک در نظر گرفته شود به طوري بتوان آنرا به شكل يك نقطه درمبدا يک سيستم مرجع در نظر گرفت .اين قسمت ، قسمت رياضياتي است و آناليزهاي ساده را شامل مي شود .
منابع نوري به هر اندازه اي مي توانند باشندو روش اتخاذ شده بايد قادر به در نظر گرفتن آن باشد . روش معمول اين است كه اطمينان پيدا کنيم مسير نور از منبع نور به سمت آشکارسازبه اندازة کافي طويل باشد تا ميدان نوري در آن ناحيه از فضاي تئوري يک منبع نقطه اي نور با خروجي و شكل يكسان شکل بگيرد.
تخمين زده شده است كه براي بسياري از منابع نوري اگر فاصله تا آشکارساز 5 برابر اندازه منبع نور باشد اين وضعيت با دقت حدود يك درصد انجام مي شود .
اين بدين معني است كه ميزان فاصله براي منابع بزرگ نور بايد در حدود 12 متر باشد . براي چراغ ها و نورافکن ها با سيستم هاي نوري اين فاصله ممكن است تا 30 متر( يا بيشتر) افزايش يابد . دليل آن نيز اين است كه محيط پخش نور بيشتر بستگي به تابش اجزاء نوري دارد تا اندازه نورافكن(بخش 15 را ببينيد).
قبل از اينكه ما به سيستمهاي مرجع خاص قابل قبول در اين روش برگرديم يك توضيح قابل توجه در مورد چگونگي اندازه گيري در فاصله اي مانند 12 متر وجود دارد كه ميتواند در محاسبه نحوه عملکرد چراغ در كارگاههاي داخلي که فاصله ها ممكن است 2 يا 3 متر باشد استفاده شود.
فرض بر اين است كه يک منبع بزرگ نوري مثلا چراغ مي تواند به صورت تعدادي چراغ کوچک در نظر گرفته شود كه هر كدام قسمت معيني از خروجي كل را ساطع ميكند و خصوصيات پخش در فاصله نور سنجي درست (طولاني) را براي كل چراغ دارد.(شكل 1-1)
در عصر كامپيوتري حاضر محاسبات متعدد ، دشواري كمتري دارند.
شكل 1-1 براي انجام اهداف محاسباتي چراغ به صورت چند چراغ كوچك در نظر گرفته ميشود.(در اين شكل 24 عدد)
1-2 ) سيستمهاي مختصات كاربردي
هنگاميكه فرض را بتوان بر اين گذاشت كه منطقه پخش نور يك نقطه است آنگاه آن نقطه ميتواند در واقع مركز كره فرض شود كه اندازه آن بستگي به فاصله اندازه گيري شده يعني فاصله ي بين آشکارساز و مرجع نقطه اي چراغ دارد.
اندازه گيري هاي انجام شده در جهت هاي مختلف مي تواند با اعمال يک سيستم زاويه اي مناسب بر روي يک کره مشخص شوند . (شكل 1-2 را ببينيد)
سه نمونه از اين سيستمهاي مرجع زاويه اي در شكل 1-3 ( a ,b, c, d ,e, f ) نشان داده شده است. تمام اين سيستمها داراي طول و عرض يکسان در مختصات کروي هستند ولي در جهت محور قطبي با هم فرق دارند.
شكل 1-3( a ) سيستمي مشابه با آنچه بر روي نقشه هاي زميني استفاده مي شود را نشان ميدهد.
شكل 1-3( b ) همان سيستم بالا است كه 90 درجه اختلاف دارد.
شكل 1-3 ( c ) شكل 1-3(b) است كه 90درجه چرخيده است به طوري که در آن تمام شکل1-3 (b) ديده مي شود .
در نتيجه سيستمهايي كه بر روي اين سه روش آرايش مختصات زاويه اي پايه گذاري شده اند به وسيله CIE (CIE 121-1996) توضيح داده شده اند و رقمها و نمادها مورد قبول هستند. لذا هنگاميكه از نمادها صحبت مي شود سيستم مربوط به آن معلوم مي گردد.
سيستمي كه در شكل 1-3a نشان داده شده است سيستم C و را تعيين مي كند.
سيستمي كه در شكل 1-3b نشان داده شده است سيستم A و و شكل 1-3c نيز سيستم B و را تعيين مي كند.
شكل 1-2 يک کره با سيستم هاي مختصات زاويه اي ممكن
از آنجائيكه هر كدام از اين سيستمها به يك نقطه فضايي درکره مربوط هستند براي انجام اندازه گيري از نور سنجي كه يك سيستم را دنبال مي کند استفاده مي شود كه مي تواند بوسيله تبديلات مناسب زاويه به هر كدام از سيستمهاي ديگر مربوط شود و خصوصيات آن سيستم را بيان كند.( به عنوان مثال يک برنامه كامپيوتري كه اطلاعات را از نور سنج دريافت مي كند، بايستي اطمينان دهد كه اطلاعات پرينت شده به شكلي است كه مورد درخواست كاربر است ، اگر چه اين اطلاعات مي توانند امكان عدم دقت در فرآيند درون يابي را نيز به ما نشان دهد)
ابتدا حروف انتخاب شده به سطح اندازه گيري شده نسبت داده مي شود . براي مثال سطوح A, B, C، حروف لاتين , و به زاويه اندازه گيري در سطح تعيين شده اشاره ميكند.
بعضي اوقات بهتر است براي كمك به فهم بهتر سطوح را به شكل صفحات كتاب تصور كنيم كه اطلاعات CIE به كار رفته به آن نزديك هستند .شكل 1-3 ( d),(e) ,( f) روش گفته شده را نشان ميدهند. استفاده از اين سه سيستم مختصات به وسيله قراردادهاي بيان شده زير محدود مي شوند.
1) سيستم سطوح C در فضا به صورت دقيقاً جهت دار در نظر گرفته مي شود و بستگي به انحراف چراغ ندارد.
2 ) سيستم سطوح A وB به صورت دقيقاً زوج در چراغ در نظر گرفته مي شود و در نتيجه مي تواند هر نوع انحناء را در چراغ دنبال کند.
شكل 1-3a - سيستم مختصات شبيه به مدل استفاده شده در گوي هاي کروي . b - سيستم مختصات 90 درجه چرخيده است. ( به مبدا متفاوت براي اندازه گيري عرضي توجه شود .) c - سيستم مختصات 90 درجه بيشتر چرخيده است تا نوك تصوير را نشان دهد . -d مانند شكل a است اما به روش صفحات كتاب نمايش داده شده است . e - مانند b است و به روش صفحات كتاب نشان داده شده . f - مانند c است و به روش صفحات كتاب نشان داده شده است.
1-3 ) تبديل سيستمهاي مختصات
در بخش قبل توضيح داده شد که سه سيستم مختصاتي که تا کنون بيان شده اند ، حتماً به هم وابسته مي باشند ؛ بنابراين تبديل از يک سيستم به سيستم ديگر ممکن و آسان است . در اين بخش جزئيات تبديل سيستم ها به يکديگر با استفاده از فرمول هاي لازم ارايه مي شود .
|
پروژه و پایان نامه
