Лабораторная по осветительной оптике. ЛР_1. Ход работы Выбранный светодиод osram duris e 2835, gb jtlp 13

• Название: Ход работы Выбранный светодиод osram duris e 2835, gb jtlp 13
• Анкор: Лабораторная по осветительной оптике
• Дата: 29.11.2022
• Размер: 0.9 Mb.
• Имя файла: ЛР_1.docx
• Тип: Документы; #819728

Цель: изучение способов моделирования источников излучения в осветительных системах, а также способов описания спектральных характеристики источников излучения.
Ход работы:

1. 
   Выбранный светодиод:
   

OSRAM DURIS® E 2835, GB JTLPS1.13

Габаритные параметры:



Диаграмма направленности:


Спектральное распределение:



Код светодиода:

2. 
   Зададим систему в Zemax:
   

1. 
   Модель светодиода загружена из CAD-файла (*stp), количество лучей = 100’000, задается через файл *dat. Спектральная информация задается вручную.
   

2. 
   Добавляем приемники:
   

- плоскость приемника (Detector Rectangle) в ближней зоне;

- плоскость приемника в дальней зоне;

3. 
   полярный приемник (Detector Polar), соответствующий дальней зоне
   

Результирующая система:

3. 
   Выполнить трассировку лучей, проанализировать угловое и пространственное распределение на заданных приёмниках.
   

Результаты трассировки 100’000 лучей:

- плоскость приемника в ближней зоне:



- плоскость приемника в дальней зоне:


- полярный приемник:



Отметим, что угловое распределение близко к заявленному в паспорте светодиода. Поведение пространственного распределения сохраняется с точностью до сглаживания. Полярный приемник позволяет утверждать, что поле освещения ≈ 130°.

4. 
   Рассчитаем силу света вдоль оси светодиода, а также для угла 15, 45, 60 и 80 градусов, используя приближение ламбертовского плоского излучателя:
   

Ф=I₀·π->I₀=Ф/π=11/π=3,501 Лм/ср

I(α)=I₀·cos(α)

Сила света для угла,	Теоретический расчет, Лм/ср	Моделирование в Zemax Полярный / Прямоугольный детектор
0	3,501	2,357/2,119
15	3,382	2,148/2,187
45	2,391	1,509/1,551
60	1,195	1,081/1,024
80	0,608	0,203/0,323

5. 
   Рассчитаем среднюю освещенность, теоретическую освещенность в центре приемника и на краю площадки (для угла 60 – 80°) в дальней зоне по формулам для точечного источника:
   

E_ср=Ф_ср/S=2200 лк.

Е= I₀·cos(α)/R²

Освещенность в направлении	Теоретический расчет, лм/м2 [лк]	Моделирование в Zemax
0	2,2*10^3	2,16*10^3
15	2,1*10^3	1,74*10^3
45	1,6*10^3	1,44*10^3
60	1,1*10^3	0,98*10^3
80	0,4*10^3	0

6. 
   Задать источник, используя модели Source rectangular и Source radial/LDT/IES. Выполнить трассировку лучей. Сравнить результаты углового и пространственного распределения для приемников в дальней и ближней зоне. Для большей наглядности выполнить наложение кривых распределения, используя Excell/Matcad и др.
   

1. 
   Source rectangular
   

Сила света для угла,	Теоретический расчет, Лм/ср	Моделирование в Zemax Полярный / Прямоугольный детектор
0	3,501	3,632/3,602
15	3,382	3,278/3,344
45	2,391	2,592/2,558
60	1,195	1,727/1,617
80	0,608	0,542/0,115

Е= I₀·cos(α)/R²

Освещенность в направлении	Теоретический расчет, Лм/ср*м2	Моделирование в Zemax
0	2,2*10^3	2,21*10^3
15	2,1*10^3	2,08*10^3
45	1,6*10^3	1,16*10^3
60	1,1*10^3	0,68*10^3
80	0,4*10^3	0,17*10^3

2. 
   Source radial
   

Сила света для угла,	Теоретический расчет, Лм/ср	Моделирование в Zemax Полярный / Прямоугольный детектор
0	3,501	2,4/3,00
15	3,382	3,13/3,14
45	2,391	1,66/1,67
60	1,195	0,90/0,83
80	0,608	0,11/0,04

Освещенность в направлении	Теоретический расчет, Лм/ср*м2	Моделирование в Zemax
0	2,2*10^3	1,98*10^3
15	2,1*10^3	1,87*10^3
45	1,6*10^3	1,11*10^3
60	1,1*10^3	0,64*10^3
80	0,4*10^3	0,16*10^3

Работа со спектральной составляющей

1. 
   Используя светодиод из предыдущей части лабораторной, рассмотрим несколько способов описания спектра:
   

- System wavelength (рассмотрен случаи с одинаковыми весами и весом, соответствующим спектральной информации из паспорта светодиода)

Одинаковый вес:









Неравномерный вес:









- цветовая температура (относительные интенсивности нормируются в соответствии со спектром АЧТ)








- спектр, описанный во внешнем файле

2. 
   Используя редактор данных MF, рассчитаем CRI (индекс цветопередачи) и CCT (сопоставленная цветовая температура) для каждого случая.
   

Выводы:

В ходе лабораторной работы был смоделирован светодиод OSRAM DURIS® E 2835, GB JTLPS1.13. Использовались файлы от фирмы-производителя и созданные с помощью геометрически-энергетического приближения (прямоугольный и радиальный источники). Приближения Ламбертовского источника не очень эффективно описывают сложный источник: отклонения как интенсивности, так и освещенности значительны.

Во второй части работы был проведен анализ спектральной составляющей источника. При изменении способа задания спектра излучения изменяются в том числе и интенсивность/освещенность.

Санкт-Петербург
2022