СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПРОСТРАНСТВЕННОГО РАСПРЕДЕЛЕНИЯ СИЛЫ ЭРИТЕМНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ ПРИ ПРОЕКТИРОВАНИИ ОБЛУЧАТЕЛЬНЫХ УСТАНОВОК Российский патент 2024 года по МПК G01J1/56 

Изобретение относится к светотехнике, фотобиологии, медицине и может быть использовано при проектировании облучательных установок фотариев, соляриев, салонов красоты, а также в деятельности светотехнических научно-исследовательских лабораторий.

Наиболее близкими к заявляемому техническому решению являются способы определения пространственного распределения силы излучения и силы света. Если рассматривать известный способ определения распределения силы света, то он основан на пошаговой фиксации значений освещенности при повороте гониометра на известный угол. Для проведения измерения применяются гониофотометр и фотоприемное устройство. В качестве фотоприемного устройства обычно используется фотометрическая головка, скоррегированная под кривую относительной спектральной световой эффективности. Расчет силы света производится путем умножения полученного значения освещенности на квадрат расстояния фотометрирования. [ГОСТ Р 55702-2020 «Источники света электрические. Методы измерения электрических и световых параметров», утв. приказом Росстандарта от 11.11.2020 №1053-ст].

При измерении пространственного распределения силы света осветительных приборов могут использоваться гониофотометры как дальнего, так и ближнего поля, которые должны обеспечивать измерение силы света осветительных приборов в одной из систем фотометрирования. При измерении световой прибор устанавливается в положение, при котором фотометрический центр совпадает с центром вращения поворотного устройства гониофотометра, а фотометрическая ось поворотного устройства совпадает с оптической осью; продольной осью или поперечной осью в зависимости от системы фотометрирования.

В свою очередь из ГОСТ 34819-2021 «Приборы осветительные. Светотехнические требования и методы испытаний», утв. приказом Росстандарта от 20.01.2022 №28-ст известно, что расстояние фотометрирования определяется расстоянием от цента вращения поворотного устройства гониометра до центра фотометрической головки. Минимальное его отношение к максимальному размеру излучающей поверхности осветительного прибора должно составлять в зависимости от кривой силы света светильника не менее:

- 10 - для светильников с концентрированной кривой силы света;

- 7 - для светильников с глубокой и широкой кривой силы света;

- 5 - для светильников с кривой силы света всех остальных типов.

При этом в системе фотометрирования С, γ измеряемый диапазон меридиональных углов γ устанавливают:

- от 0° до 90° - для нижней полусферы;

- от 90° до 180° - для верхней полусферы;

- от 0° до 180° - для полной сферы.

В системах B, β и A, α измеряемый диапазон меридиональных углов β и α находится в пределах от -90° до 90° для любой полусферы.

Диапазон экваториальных углов, который определяет меридиональные плоскости находится в диапазоне:

- от 0° до 360° - для системы фотометрирования С, y;

В системах фотометрирования В, β и А, α:

- от минус 90° до 90° - для нижней полусферы;

- от минус 180° до минус 90° и от 90° до 180° до - для верхней полусферы;

- от минус 180° до 180° - для полной сферы.

Если рассматривать известные способы определения пространственного распределения силы излучения, то в данном случае в составе гониорадиометрического комплекса для измерения энергетической освещенности используется радиометрическая головка, у которой отсутствует коррекция под функцию относительной спектральной световой эффективности.

Минимальное расстояние фотометрирования зависит от пространственной характеристики радиометрической головки. В общем случае оно должно составлять не менее пяти габаритных размеров лампы.

Гониометрический метод определения пространственного распределения силы излучения основан на измерениях распределения энергетической освещенности в системе фотометрирования С, γ по сферической поверхности радиусом D.

Диапазон измерения в меридиональных полуплоскостях - в пределах от 0° до 180°. Диапазон измерения в экваториальной плоскости в пределах от 0° до 360°. [ГОСТ Р 70380-2022 «Лампы ультрафиолетовые бактерицидные низкого давления. Методы измерений энергетических ультрафиолетового излучения электрических параметров», утв. приказом Росстандарта от 04.10.2022 №1047-ст].

Недостатками описанных выше способов определения пространственного распределения силы света и силы излучения являются:

- Невозможность их применения для проектирования облучателей, облучательных установок эритемного действия.

Пространственное распределение силы света учитывает относительную спектральную световую эффективность излучения (стандартного фотометрического наблюдателя), но не учитывает кривую относительной спектральной эффективности эритемного излучения.

- Пространственное распределение силы излучения не учитывает кривую относительной спектральной эффективности эритемного излучения.

- Невозможность применения известных способов для измерения эритемных величин, за счет отсутствия на российском рынке приемников излучения, предназначенных для измерения эритемных величин и единиц.

Технический результат, достигаемый заявленным изобретением, заключается в том, что разработанный способ позволяет получать пространственное распределение эритемной силы излучения за счет учета кривой относительной спектральной эритемной эффективности и предварительного измерения спектрального распределения излучения облучателя или источника излучения. Данный способ обеспечивает возможность измерения эритемной силы излучения в условиях отсутствия приемников излучения, корригированных под кривую эритемной эффективности, а также обеспечивает возможность его применения для проектирования облучателей и облучательных установок с заранее заданными параметрами эритемного излучения.

Заявляемый способ определения пространственного распределения силы эритемного излучения при проектировании облучательных установок предусматривает выполнение следующих этапов: на гониорадиометрической установке определяют распределение энергетической освещенности по сфере, окружающей источник (облучатель) в диапазонах УФ-А:E_A(θ,ϕ) и УФ-В:E_B(θ,ϕ); с помощью спектрорадиометра получают относительное спектральное распределение излучения: Е_отп(λ) для одного произвольно выбранного направления в диапазоне длин волн 280-400 нм; определяют коэффициент преобразования энергетических величин в эритемные путем разделения полученного относительного спектрального распределения излучения на два диапазона УФ-А и УФ-В, последующего определения интегралов относительного спектрального распределения излучения в областях УФ-А и УФ-В, определения интегралов спектра перекрытия излучения облучателя и спектра действия эритемы в областях УФ-А и УФ-В и последующего вычисления эритемной облученности в диапазонах УФ-А и УФ-В путем умножения энергетической освещенности на соответствующие коэффициенты преобразования энергетических величин в эритемные; определение итоговой эритемной облученности путем суммирования двух полученных значений в областях УФ-А и УФ-В и последующее увеличение на квадрат расстояния фотометрирования.

Краткое описание чертежей.

На фиг. 1 представлена зависимость относительной эритемной эффективности от длины волны в диапазоне УФ-А.

На фиг. 2 представлена зависимость относительной эритемной эффективности от длины волны в диапазоне УФ-В.

Для получения пространственного распределения силы эритемного излучения необходимо измерить на гониорадиометрической установке распределение энергетической освещенности по сфере, окружающей источник (облучатель) в областях УФ-А:Е_А(θ, ϕ); УФ-В: E_B(θ, ϕ), а также с помощью спектрорадиометра получить его относительное спектральное распределение излучения Е_отв (λ) для одного произвольно выбранного направления в диапазоне длин волн 280-400 нм.

Далее необходимо найти коэффициент преобразования энергетических величин в эритемные. Для этого полученное относительное спектральное распределение излучения разделяется на две области УФ-А и УФ-В. Далее по формуле 1 находится интеграл относительного спектрального распределения излучения в области УФ-А.

где Е_отя - относительное спектральное распределение излучения;

λ - длина волны.

После этого по формуле 2 определяется интеграл спектра перекрытия излучения источника (облучателя) и спектра действия эритемы в области УФ-А:

где V_эpA - спектр действия эритемы в области А (см. фиг. 1).

Окончательной преобразование энергетической освещенности в составляющую эритемной облученности в области УФ-А производится по формуле 3.

где Е_А(θ, ϕ) - сигнал радиометрической головки в данном направлении.

Аналогичная последовательность производится для диапазона излучения УФ-В:

- нахождение интеграла относительного спектрального распределения излучения в области УФ-В;

- определение интеграла спектра перекрытия излучения источника (облучателя) и спектра действия эритемы в области УФ-В (формула 4);

где V_эpB - спектр действия эритемы в области В (см. фиг. 2).

- вычисление эритемной облученности путем умножения энергетической освещенности в диапазоне УФ-В на коэффициент преобразования энергетических величин в эритемные.

Итоговая эритемная освещенность определяется суммированием двух полученных значений в областях УФ-А и УФ-В (формула 5).

Определение эритемной силы излучения производится по формуле 6, которая представляет собой закон квадрата расстояния.

где D - расстояние фотометрирования.

Таким образом заявленный способ определения пространственного распределения силы эритемного излучения при проектировании облучательных установок позволяет получать пространственное распределение эритемной силы излучения за счет учета кривой относительной спектральной эритемной эффективности и предварительного измерения спектрального распределения излучения облучателя или источника излучения и обеспечивает возможность измерения эритемной силы излучения в условиях отсутствия приемников излучения, корригированных под кривую эритемной эффективности, а также обеспечивает возможность его применения для проектирования облучателей и облучательных установок с заранее заданными параметрами эритемного излучения, что подтверждает достижение заявленного технического результата.

Предложенный способ может быть использован при проектировании облучательных установок фотариев, соляриев, салонов красоты, а также в деятельности светотехнических научно-исследовательских лабораторий.

Изобретение относится к области светотехники и касается способа определения пространственного распределения силы эритемного излучения. Способ включает определение распределения энергетической освещенности по сфере, окружающей облучатель, в диапазонах УФ-А и УФ-В. Также получают относительное спектральное распределение излучения в диапазоне длин волн 280-400 нм. Далее определяют коэффициент преобразования энергетических величин в эритемные путем разделения относительного спектрального распределения излучения на диапазоны УФ-A и УФ-B, определения интеграла относительного спектрального распределения излучения в областях УФ-A и УФ-В, определения интегралов спектра перекрытия излучения облучателя и спектра действия эритемы в областях УФ-A и УФ-В и вычисления эритемной облученности в диапазонах УФ-А и УФ-B путем умножения энергетической освещенности на коэффициенты преобразования. Итоговую эритемную облученность определяют путем суммирования полученных значений в областях УФ-A и УФ-B и увеличения на квадрат расстояния фотометрирования. Технический результат заключается в обеспечении возможности измерения эритемной силы излучения в условиях отсутствия приемников излучения, корригированных под кривую эритемной эффективности. 2 ил.

Способ определения пространственного распределения силы эритемного излучения при проектировании облучательных установок, предусматривающий выполнение следующих этапов: на гониорадиометрической установке определяют распределение энергетической освещенности по сфере, окружающей облучатель, в диапазонах УФ-А:Е_А(θ,ϕ) и УФ-В:Е_В(θ,ϕ); с помощью спектрорадиометра получают относительное спектральное распределение излучения: Е_отн(λ) для одного произвольно выбранного направления в диапазоне длин волн 280-400 нм; определяют коэффициент преобразования энергетических величин в эритемные путем разделения полученного относительного спектрального распределения излучения на два диапазона УФ-A и УФ-B, последующего определения интеграла относительного спектрального распределения излучения в областях УФ-A и УФ-В, определения интегралов спектра перекрытия излучения облучателя и спектра действия эритемы в областях УФ-A и УФ-В и последующего вычисления эритемной облученности в диапазонах УФ-А и УФ-B путем умножения энергетической освещенности на соответствующие коэффициенты преобразования энергетических величин в эритемные; определение итоговой эритемной облученности путем суммирования двух полученных значений в областях УФ-A и УФ-B и последующего увеличения на квадрат расстояния фотометрирования.