Оптические и световые приборы

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального
образования
«Национальный исследовательский Томский политехнический университет»
УТВЕРЖДАЮ
Проректор-директор ИФВТ
___________ В.В. Лопатин
«___» ____________2011 г.
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ
ОПТИЧЕСКИЕ И СВЕТОВЫЕ ПРИБОРЫ
НАПРАВЛЕНИЕ ООП 200400 ОПТОТЕХНИКА
КВАЛИФИКАЦИЯ (СТЕПЕНЬ) БАКАЛАВР
БАЗОВЫЙ УЧЕБНЫЙ ПЛАН ПРИЕМА 2011 г.
КУРС_ 4_СЕМЕСТР_7_
КОЛИЧЕСТВО КРЕДИТОВ_6_
ПРЕРЕКВИЗИТЫ: «Физика», «Электротехника», «Математика»
КОРЕКВИЗИТЫ: «Проектирование осветительных установок»
ВИДЫ УЧЕБНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ И ВРЕМЕННОЙ РЕСУРС:
Лекции
Лабораторные занятия
Практические занятия
АУДИТОРНЫЕ ЗАНЯТИЯ
САМОСТОЯТЕЛЬНАЯ РАБОТА
ИТОГО
____36_____
____36_____
____36_____
____108____
____108_____
____216____
Час.
Час.
Час.
Час.
Час.
Час.
ФОРМА ОБУЧЕНИЯ ОЧНАЯ
ВИД ПРОМЕЖУТОЧНОЙ АТТЕСТАЦИИ ЭКЗАМЕН
ОБЕСПЕЧИВАЮЩЕЕ ПОДРАЗДЕЛЕНИЕ кафедра Лазерной и световой
техники Институт физики высоких технологий
ЗАВЕДУЮЩИЙ КАФЕДРОЙ:
д.ф.-м.н., профессор В.М. Лисицын
РУКОВОДИТЕЛЬ ООП:
д.ф.-м.н., профессор В.М. Лисицын
ПРЕПОДАВАТЕЛЬ:
к.ф.-м.н., доцент В.Д.Никитин
2011 г.
I.
ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ.
Курс «Источники света и световые приборы» основан на изучении дисциплин ДН.03
«Источники и приемники оптического излучения» и «Физические основы источников
излучения» направления 200200 «Оптотехника» специальности 200203
«Оптикоэлектронные приборы и системы»; является базовой дисциплиной для последующего
изучения специальной дисциплины «Проектирование осветительных установок».
Программа отражает современный уровень развития светотехнической науки. Изучаются
принципы работы тепловых и газоразрядных источников света, их конструктивные
особенности, характеристики (световые и электрические) и номенклатура. Изучаются
принципы расчета световых приборов основных классов, их характеристики. Изучаются
вопросы энергосбережения в освещении, экологические проблемы светотехники.
Цели преподавания дисциплины: ознакомление с основными типами источников
света, достоинствами и недостатками и областью применения различных источников
света, методиками расчета источников света – тепловых и газоразрядных, оценкой
эффективности
перспективных
источников
света
и
световых
приборов,
светотехническими и технико-экономическими требованиями к световым приборам, их
принципами действия, конструктивными особенностями, основными методиками расчета.
Задачи изложения и изучения дисциплины: в результате изучения
дисциплины
обучающийся должен знать:
 Методику расчета основных показателей, характеризующих источники
света и световые приборы;
 Достоинства, недостатки, особенности источников света и световых
приборов для промышленных и общественных зданий и сооружений и
наружного освещения;
 Методику расчета основных показателей, характеризующих источники
света и световые приборы.
Должен уметь:
 Определить основные направления оптимизации и энергосбережения в
осветительных установках, выбрать целесообразный тип светового
прибора и источника света в нем, выполнить расчеты существенных
показателей, характеризующих световой прибор и источник света.
Должен иметь:
 Навыки работы с учебной технической литературой, включая периодику и
проектную документацию.
Достижение обозначенных задач предполагается путем следующих мероприятий.
Теоретическое содержание дисциплины излагается на лекциях и закрепляется в ходе
выполнения практических занятий (темы охватывают важнейшие, узловые моменты
курса; делается акцент на расчетные процедуры при изучении источников света и
световых приборов) и лабораторных работ (2 темы – лампы накаливания и
люминесцентные и 2 темы – светильники и прожекторы).
На практических занятиях студенты решают задачи по основным теоретическим
разделам курса. В ходе решения задач проводится (в неявной форме) опрос знаний по
соответствующим разделам. Для расширения кругозора и знакомства с современными
тенденциями развития светотехнической науки и производства тематика решаемых в
аудитории и задаваемых для самостоятельной проработки (во внеаудиторное время) задач
охватывает большой круг проблем от применения в сельском хозяйстве, на транспорте,
для освещения цехов, улиц городов и до использования в аэро- и космической технике.
На лабораторных занятиях студенты закрепляют теоретические знания, знакомятся с
каталогами крупнейших в мире производителей светотехнической продукции, изучают
характеристики имеющихся в лаборатории самых современных источников света и
световых приборов.
Трудоёмкость в кредитах по дисциплине «Источники света и световые приборы»
№
п/п
Наименование модуля
Трудоёмкост
ь
в
кредитах
Вид занятий и их трудоёмкость в часах
Лекции
Практически
е занятия
Лаборато
рные
2
(вводно
е)
Самостояте
льная
работа
Параметры источников
оптического излучения
1,0
2
4
Галогенные лампы
накаливания
2
Разрядные лампы низкого
давления
Компактные люминесцентные
лампы
3
Разрядные лампы высокого
давления
Вопросы энергосбережения и
экологии
4
Светотехнические
характеристики СП
Методы расчёта световых
приборов
Итого:
1,0
4
4
1,0
4
4
1,0
4
4
1,0
4
4
4
28
1,0
4
4
-
23
1,5
8
6
4
22
1,5
6
6
4
28
9
36
36
18
178
1
18
18
4
26
25
2. СОДЕРЖАНИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКОГО РАЗДЕЛА ДИСЦИПЛИНЫ.
2.1. Источники света. Характеристики, конструктивные особенности. Параметры
источников оптического излучения (6 часов).
2.2 Разрядные лампы. Принципы действия, световые и электрические параметры.
Перспективы совершенствования (16 часов).
Область применения РЛ. Конструкция и основные характеристики люминесцентных
ламп. Элементарные процессы в плазме. Расчет потока излучения. Вольтамперная
характеристика ЛЛ. Ламповые люминофоры. Компактные ЛЛ. Экологические проблемы
при производстве и эксплуатации ртутьсодержащих ламп.
Газоразрядные лампы высокого давления. Дуговые ртутные лампы с люминофором.
Металлогалогенные лампы высокого давления. Натриевые лампы высокого давления.
Схемы включения РЛ в сеть. Пускорегулирующие аппараты.
Вопросы энергосбережения в электрическом освещении. Нормативно-техническая и
правовая базы энергосбережения. Энергосберегающие техника и технологии в
электроосвещении. Вопросы экологии. Технико-экономические подходы при выборе
источников света.
2.3. Световые приборы (14 часа).
Классификация световых приборов (СП). Принципы действия СП и конструктивные
особенности основных типов СП. Материалы, используемые в СП. Техникоэкономическая характеристика СП. Светотехнические характеристики СП. Учет
требований среды. Взрыво- и пожаробезопасность СП. Свойства элементарных
отображений. Принципы расчета светлой части. Зональное отображение. Фигура светлых
точек. Прожекторы с параболическими и параболоцилиндрическими отражателями.
Прожекторы с линзами Френеля. Расчет СП с диффузными отражателями и
рассеивателями.
3. ПРАКТИЧЕСКИЕ ЗАНЯТИЯ (36 ЧАСОВ).
Цель практических занятий – способствовать углублению и более прочному
закреплению теоретических знаний и выработать у студентов умение применять эти
знания для решения практических задач светотехники при использовании в различных
системах и устройствах.
Количество часов на выполнение задач по соответствующим теоретическим разделам:
 Тепловые излучатели
6 часов
 Люминесцентные лампы
4 часа
 Разрядные лампы высокого давления
6 часов
 Энергосбережение и экология в электроосвещении 4 часа
 Световые приборы прожекторного класса 10 часов
 Световые приборы разного назначения
6 часов
4. ЛАБОРАТОРНЫЕ ЗАНЯТИЯ. (54часа)
Целью лабораторных работ является закрепление теоретических знаний, изучение
характеристик имеющихся в лаборатории современных источников света и световых
приборов, знакомство с каталогами крупнейших фирм, определяющих положение на
мировом светотехническом рынке.
2 работы посвящены современным газоразрядным лампам (изучаются достоинства,
схемы включения, перспективы применения) и 2 – световым приборам (изучаются:
конструктивные особенности, световое поле, технико-экономические показатели).
5. ПРОГРАММА САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ ПОЗНАВАТЕЛЬНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ.
Внеаудиторная работа студента по дисциплине заключается в:
1) самостоятельном изучении материалов теоретических занятий;
2) подготовке к практическим занятиям, включая решение домашних заданий;
3) подготовка к коллоквиумам;
4) подготовка к лабораторным занятиям.
6. ТЕКУЩИЙ И ИТОГОВЫЙ КОНТРОЛЬ РЕЗУЛЬТАТОВ ИЗУЧЕНИЯ
ДИСЦИПЛИНЫ «ИСТОЧНИКИ СВЕТА И СВЕТОВЫЕ ПРИБОРЫ».
Текущий контроль проводится путем опроса на практических занятиях, проверки
выполненных домашних заданий и путем проведения 3 коллоквиумов. По результатам
коллоквиумов и по оценке работы на практических занятиях студенты набирают баллы в
соответствии с принятой рейтинговой системой оценки текущей успеваемости. По
дисциплине предусмотрен итоговый контроль – экзамен в IX семестре.
Текущий и итоговый контроль результатов изучения студентом дисциплины
«Источники света и световые приборы» представляются в виде рейтинг - листа, который
находится у преподавателя и в деканате.
7. УЧЕБНАЯ ЛИТЕРАТУРА.
Основная:
1) Овчаров А.Т. «Проектирование и расчет источников света. Лампы накаливания»,
Томск, изд. ТПИ, 1974г.
2) Овчаров А.Т. «Расчет и проектирование источников света. Газоразрядные лампы
низкого давления», учебное пособие. Томск: изд. ТПИ, 1983г.
3) Скобелев В.М., Афанасьева Е.Н. Источники света и пускорегулирующая аппаратура.
М.: Энергия, 1973г.
4) Айзенберг Ю.Б. Световые приборы. М.: Энергия, 1980г.
Дополнительная
1. Штурм Г.К. ПРА и схемы включения люминесцентных ламп. М.: изд.иностр.лит.,
1960г.
2. Справочная книга по светотехнике. Под ред.
Айзенберга Ю.Б. М.:
Энергоатомиздат., 1995г.
3. Трембач В.В. Световые приборы. М.: Высшая школа, 1972г.
РЕЙТИНГ-ПЛАН
по дисциплине «источники света и световые приборы»
для направления 200203 «Оптотехника».
Оценки:
Отлично – более 850 баллов
Хорошо – 701-850 баллов
Удовлетворительно – 551-700 баллов
Лекции – 36 часов
Лаб. работы – 18 часов
Практ. Занятия – 36 часов
На осенний семестр 2009-2010 уч. года.
Лектор доц. каф. ЛиСТ Никитин В.Д.
Лекции
Название модуля
тема
1.Связь параметров ф,I,L. Неи равнояркие излучатели.
1.Основные
светотехнические
данные ИС,
необходимые для
дальнейшего
изучения
2. Экономическая
и иная
информация по
ИС, необходимая
при изучении СП и
ПОУ
2. Конструкция, технические
характеристики и
номенклатура
Лаб. работы
балл
10
10
3. Зависимость электрических
и цветовых характеристик
ИС от напряжения
10
4. Характеристики ИС: Кn, Ra,
Тцв и др.
10
5. Световая отдача и световая
эффективность ИС.
6. Изменение световых
характеристик ИС во времени
7. Изменение стоимости ОУ
во времени(tв, tn и др.)
8. Мифы и реальность при
оценке КЛЛ и СД
тема
Практические занятия
балл
1.Геометрический
заместитель тела накала.
1. Классификация
ламп накаливания,
сравнение их
световых и
электрических
характеристик,
анализ
целесообразности
применения для
целей внутреннего и
наружного
освещения.
40
Защита
40
10
10
40
10
9. Общая классификация
световых приборов.
10
10. Энергосберегающая
техника и технологии в
электроосвещении.
10
Защита
2.Характеристики I и L в
полярной и декартовой
системах.
3.Расчет влияния ∆U на
характеристики тепловых и
разрядных ИС
10
2. Газоразрядные
лампы высокого
давления.
тема
40
4.Выбор целесообразных
значений характеристик.
5. Оценка световой отдачи
нетто и брутто.
6. Графики зависимости
ф=ф(t) для основных ИС
7. Расчет часовой
стоимости ИС
8. Характеристика
функции К=К(t).
9. Анализ технической
документации по
энергосбережению.
10. Основные факторы
энергосбережения.
Домашние задания
балл
10
10
тема
1.Расчет геометрических
заместителей для
прожекторных и
кинопроекционных ламп.
2.Оценка мощности ИС в
установках наружного
освещения.
балл
20
240
3.Графики зависимости
параметров ф, Р и η от U.
20
10
4.Оценка кривых силы света
ИС.
20
10
5. Оценка η’ и η” каталогам.
20
10
10
10
10
6. Объективная оценка
экономичности ИС
7. Влияние тарифа ЭЭ и
стоимости СП
8. Сопоставительный анализ
ИС для общего назначения.
9. Социальная и экономическая
роль энергосбережения в
обществе.
10.
Правовые
основы
энергосбережения.
Экологические
проблемы
Макс.
балл
модуля
20
10
10
Рубежный
контроль
20
20
20
10
10
300
общества в начале 21 века.
3. Световые
приборы
11. Принципы действия СП и
конструктивные особенности.
10
12. Технико-экономические
характеристики СП.
10
13.
Светотехнические
характеристики СП.
10
14. Учет требований среды.
Взрыво- и
пожаробезопасность СП.
10
15. Свойства элементарных
отображений.
10
16.
Принципы
светлой части.
расчета
17. Зональное отображение.
Фигура светлых точек.
3. Компактные
люминесцентные
лампы
40
10
10
Защита
40
11. Способы описания
силы света. Яркостные
характеристики. Расчет
кривой силы света СП.
12. Расчет коэффициента
полезного действия СП.
13.
Нагревание,
запыление
и
загрязнение СП.
14.
Прожекторы
с
параболическими
отражателями.
15.
Прожекторы
с
параболоцилиндрически
ми отражателями.
16. Прожекторы с линзами
Френеля.
17.
Расчет
СП
с
диффузными отражателями
и рассеивателями.
10
11.
Эксплуатационные
характеристики СП.
20
10
12. Правила эксплуатации СП.
20
10
13. Снижение КПД и изменение
КСС в процессе эксплуатации.
20
10
14. Особенности действия
параболоцилиндрического
зеркального отражателя.
20
10
15. Достоинства и недостатки
СП с диффузными элементами.
10
10
-
-
10
-
-
310
Итого:
Составил: ________________________________________В.Д.Никитин
Утверждаю: ______________________________________Зав. Кафедрой ЛиСТ В.М.Лисицын
850