Расчет и конструирование световых приборов

УТВЕРЖДАЮ
Директор института
___________(ФИО)
«___»_____________2014 г.
БАЗОВАЯ
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ
РАСЧЕТ И КОНСТРУИРОВАНИЕ СВЕТОВЫХ ПРИБОРОВ
Направление (специальность) ООП: 12.04.02 «Оптотехника»
Профиль подготовки: «Светотехника и источники света»
Квалификация:магистр
Базовый учебный план приема 2014 г.
Курс 2, семестр 3
Количество кредитов 6
Код дисциплины: М1.В.1.2
Виды учебной деятельности
Лекции, ч
Практические занятия, ч
Лабораторные занятия, ч
Аудиторные занятия, ч
Самостоятельная работа, ч
ИТОГО, ч
ОФ
16
16
32
64
152
216
Вид промежуточной аттестации: экзамен, дифзачет в 3 семестре
Обеспечивающее подразделение: кафедра «Лазерной и световой техники»
Заведующий кафедрой_____________
Яковлев А.Н.
Руководитель ООП_____________ Корепанов В.И.
Преподаватель
______________ГриценкоБ.П.
2014 г.
1. Цели освоения модуля (дисциплины)
Цели освоения дисциплины: формирование у обучающихся знаний,
умений и навыков, обеспечивающих достижение целей ЦД.1, ЦД.2, ЦД.3 по
профилю «Световые приборы архитектурного освещения»освоения дисциплиныв области обучения, воспитания и развития, соответствующих целям
Ц1, Ц2, Ц3ООП.
ЦД.1. Готовность выпускников к научно-исследовательской деятельности, в
том числе в междисциплинарных областях, направленной на изучение физических основ формирования и управления световыми потоками с использованием современных источников света, оптических материалов и оптики;
ЦД.2. Готовность выпускников кдеятельности, направленной на разработку
энергоэффективных световых приборов различного назначения с использованием современных программных продуктов и методов конструирования.
ЦД.3. Готовность выпускников к эксплуатации и обслуживанию современного исследовательского и измерительного оборудования, к применению современных методов обработки и анализа результатов расчета и конструирования.
Основныезадачи преподавания дисциплины – ознакомить студентов с
основами оптических методов исследования и анализа, элементной базой и
принципами построения приборов для формирования световых потоков и их
исследований;формирование у студентов теоретических знаний и практических навыков работы в области изучения и анализа световых потоков.
2. Место дисциплины в структуре ООП
Дисциплина «Световые приборы архитектурного освещения» относится
кпрофессиональному циклу М.2.В.1.Дисциплина построена по модульному
принципу. Каждый модуль является автономной частью дисциплины и содержит элементы теоретического, практического и самостоятельного обучения. Трудоемкость освоения каждого модуля оценивается в кредитах, который состоит из работы, включающей освоение лекционного материала, практическую и самостоятельную деятельности. Общая трудоемкость дисциплины составляет 2 кредита. Дисциплина состоит из 2разделов.
Для успешного освоения дисциплины «Основы светотехники» студент
должен знать: основы оптики; физические основы работы источников и приемников оптического излучения; основы взаимодействия излучений с веществом.
Дисциплине «Световые приборы архитектурного освещения» предшествует освоение дисциплин (пререквизиты):
 физика конденсированного состояния;
 фотометрия, колориметрия;
 математические методы и моделирование в оптотехнике.
Содержание разделов дисциплины «Световые приборы архитектурного
освещения» согласовано с содержанием дисциплин, изучаемых параллельно
(кореквизиты):
 Теория люминесценции
 Методы спектрального анализа
 Импульсная лазерная техника
3. Результаты освоения дисциплины
В соответствии с требованиями ООП, освоение дисциплины направлено
на формирование у студентов следующих компетенций (результатов обучения), в т.ч. в соответствии с ФГОС:
Таблица 1
Составляющие результатов обучения, которые будут получены
при изучении данной дисциплины
Составляющие результатов обучения
Результаты
обучения
(компетенции
из ООП и из Код
ФГОС)
Знания
Код
Умения
Код
Владение
Р.1.
З.1.1
3.1.3
Знатьпостроение, ма- У.1.1 Уметь анализировать и В.1.1
тематическое и графи- У.1.3 формировать световые В.1.3
ческое представление,
потоки, конструировать
параметры и характесветовые приборы,
ристики световых приборов
Владеть опытом работы
с литературными источниками и Internetсайтами
Иметь навыки конструирования световых
приборов.
Р.3.
З.2.1
Знать основные прин- У.2.1 Уметь делать обосноВ.2.1
ципы и методы конванный выборматериаструирования световых
лов и оптических элеприборов.
ментов для световых
приборов.
Владеть информацией
об основных параметрах и конструкциях
существующих современных световых приборов.
Р.3.
З.2.3
Знатьосновные проУ.2.3 Уметь анализировать и В.2.3
граммные продукты,
интерпретировать рекоторые используются
зультаты расчетов, кондля расчетов и конструкции и элементную
струирования световых
базу используемую для
приборов.
световых приборов.
Владеть основными
методиками и навыками измерения характеристик материалов используемых в оптических системах.
Р.4
3.4.1. Знать принципы функ- У.4.1.
3.4.2. ционирования и по- У.4.2
строения
световых
приборов на основе
отражательной и прозрачной оптики.
Знать
конструкции,
элементную базу, основные узлы, характеристики и параметры
приборов для измерения параметров световых приборов.
Уметьразрабатывать
У.4.1. Владеть опытом разрасхемы эксперименталь- У.4.2 ботки конструкторской
ных установок для содокументации с исздания световых потоков
пользованием ITсложных конфигураций
технологии
и для освежения сложВладеть опытом исных объектов.
пользованием средств
Уметь делать выбор
компьютерного проекэлементов оптических
тирования при провесистем, источников и
дении расчетов оптичеприёмников оптического
ских и оптикоизлучения, контрольноэлектронных систем
измерительных приборов.
Р9
З.9.1; Знать основы менедж- У.9.1. Уметь использовать глу- В.9.1
мента в области проекбокие знания по метирования и производнеджменту для ведения
ства оптической, оптиинновационной инжеко-электронной и свенерной деятельности
товой, лазерной техники, основы энергосбережения и аудита в
освещении
Р10
З.10.2. Знать основы управ- У.10.2 Уметь адаптироваться в В.10.2. Владеть опытом работы
ленческой деятельноколлективе специалив команде, организации
сти, законы психолостов различных направразличных видов деягии и профессиональлений и квалификаций,
тельности, убеждения
ной этики инженерауметь выражать мысли
членов коллектива и
технолога,
проектичетко и ясно, отстаивать
руководства в своей
ровщика, исследоватесвои убеждения и брать
правоте при решении
ля
ответственность за свои
научнорешения
исследовательских и
производственнотехнологических задач
Владеть опытом составления технической
документации с учетом
требований техники
безопасности, охраны
окружающей среды и
нормативных правовых
актов
экологической и …
экспертизе новые производственнотехнологические процессы
В результате освоения дисциплины «Основы светотехники» студентом
должны быть достигнуты следующие результаты:
Таблица 2
Планируемые результаты освоения дисциплины (модуля)
№ п/п
РД.1
РД.2
РД.3
РД.4
РД.5
РД.6
Результат
Готовность обосновывать выбор метода расчета, программного продукта
и конструкции светового прибора.
Готовность к разработке схем,принципов функционирования и построения световых приборов иэкспериментальных установок для работы в области освещения.
Знание современного оборудования для исследований световых при боров, материалов используемых для изготовления элементной базы световых приборов.
Готовность применятьсовременные программные продукты для расчетов,
конструирования и анализа получаемых световых приборов.
Готовность обрабатывать, анализировать и систематизировать научнотехническую информацию, передовой отечественный и зарубежный опыт
в области световых измерений.
Готовность применять полученные знания, умения и навыки в области
световых измерений для анализа и интерпретации результатов исследования световых потоков.
4. Структура и содержание дисциплины
Курс «Световые приборы архитектурного освещения» состоит из
лекционных и практических занятий. Лекционные занятия представлены двумя разделами.
Раздел 1. Световые приборы
Введение. Общие сведения о световых приборах (СП). Назначение СП.
Виды СП.
Тема 1. Устройство и характеристики СП. Источники света, используемые в СП и их характеристики. Материалы применяемые для СП и их свойства. Требования предъявляемые к СП.Оптические системы световых и оптических приборов.
Тема 2.Методы светотехнических расчетов. Расчет СП по площади и
яркости светлой части.Метод оптических изображений. Метод обратного хода лучей.Метод элементарных отображений.Свойства элементарных отображений. Расчет силы света оптического устройства. Расчет освещенности создаваемой оптическим устройством.
Раздел 2. Расчеты световых приборов с помощью
программыLightTools
Тема 1. Что собой представляет программа LightTools. Какие расчеты
можно производить с помощью LightTools. Работа в программе LightTools.
Достоинства и недостатки программы.
Тема 2. Тепловые расчеты световых приборов.
Практические занятия
1. Практическое использование программы LightTools.
2. Выдача заданий по расчету световых приборов и рассмотрение особенностей расчетов каждого задания.
3. Выбор конструкции СП.
4. Выбор элементной базы и материалов конструкций СП.
5-8. Расчеты световых приборов.
9. Проверка расчетов и конструкции СП.
10-12. Защита заданий.
5. Образовательные технологии
При изучении дисциплины «Световые приборы архитектурного освещения»
следующие образовательные технологии:
Таблица 3
Методы и формы организации обучения
ФОО
Лекц.
Методы
IT-методы
Работа в команде
Case-study
Лаб.
раб.
+
Пр. зан./
сем.,
Тр.*,
Мк**
СРС
+
+
К.
пр.***
Игра
Методы проблемного
обучения
Обучение
на основе опыта
Опережающая самостоятельная работа
Проектный метод
Поисковый метод
Исследовательский метод
Другие методы
+
+
+
+
+
Достижение результатов обучения осуществляется следующими мероприятиями. Основное содержание дисциплины излагается на обзорных лекциях. Усвоение материала в соответствии с программой производится студентом самостоятельно путем изучения материала по методическим пособиям, рекомендованной литературе, в том числе с использованием интернет ресурсов. Закрепление изученного материала, приобретение навыков практической работы обеспечиваются на лабораторных занятиях. Текущий контроль
усвоения материала осуществляется путем проведения двух контрольных работ.
6. Организация и учебно-методическое обеспечение
самостоятельной работы студентов
6.1. Виды и формы самостоятельной работы
Самостоятельная работа студентов включает текущую и творческую
проблемно-ориентированную самостоятельную работу (ТСР).
Текущая СРС направлена на углубление и закрепление знаний студента, развитие практических умений и включает:
 работа с лекционным материалом,
 изучение по литературным источникам, в том числе с использованием
интернет ресурсов материалов, отраженных в содержании разделов
дисциплины.
 подготовка к лабораторным занятиям.
 подготовка к контрольной работе, к зачету.
6.2. Содержание самостоятельной работы по дисциплине
Темы, выносимые на самостоятельную проработку:
● Темы 1, 2 раздела 1содержания дисциплины
● Темы 1-2 раздела 2 содержания дисциплины
6.3. Контроль самостоятельной работы
Оценка результатов самостоятельной работы организуется следующим
образом:
● проведение двух контрольных работ,
● опрос в начале лабораторных занятий,
● контроль за ходом выполнения заданий на занятиях.
При выполнении самостоятельной работы рекомендуется использовать:
 материалы, размещенные на персональном сайте преподавателя:
http://portal.tpu.ru/SHARED/s/...
7. Средства текущей и промежуточной оценки качества
освоения дисциплины
Оценка качества освоения дисциплины производится по результатам следующих контролирующих мероприятий:
Контролирующие мероприятия
Контрольная работа№ 1
Контроль выполнения заданий.
Экзамен
Результаты
обучения по
дисциплине
РД.1 - РД.3
РД.1, РД.4,
РД.5, РД.6.
РД.1 - РД.6
Для оценки качества освоения дисциплины при проведении контролирующих мероприятий предусмотрены следующие средства (фонд оценочных
средств1) (с примерами):
1. Контроль выполнения заданий.
2. Вопросы к контрольным работам, например:
Вопросы к КР №1
1. Назначение и виды световых приборов.
2. Устройство и характеристики СП.
3. Источники света, используемые в СП и их характеристики.
4. Материалы применяемые для СП и их свойства.
5. Требования предъявляемые к СП.
6. Оптические системы световых и оптических приборов.
7. Методы светотехнических расчетов.
8. Расчет СП по площади и яркости светлой части.
9. Метод оптических изображений.
10. Метод обратного хода лучей.
11. Метод элементарных отображений.
12. Свойства элементарных отображений.
13. Расчет силы света оптического устройства.
14. Расчет освещенности создаваемой оптическим устройством.
Задания
Цель - разработать светотехническую часть светодиодного светильника для
создания освещения, удовлетворяющего требованиям, изложенным в задании.
1. Разработать светильник мощностью 200 Вт, который создает равномерное освещение перед собой с высоты 20 м. Размеры освещаемой площадки 40×20 м. Использовать светодиоды 2 Вт. Расстояние между светодиодами
не менее 10 мм. Излучение светодиодов Ламбертовское, размеры 4×4 мм.
2. Разработать светильник мощностью 100 Вт, который создает равномерное освещение с высоты 12 м. Размеры освещаемой площадки 30×30 м.
Использовать светодиоды 2 Вт. Расстояние между светодиодами не менее 10
мм.Излучение светодиодов Ламбертовское, размеры 2×2 мм.
3. Разработать светильник мощностью 150 Вт, который создает равномерное освещение с высоты 12 м. Размеры освещаемой площадки 17×10 м.
Использовать светодиоды 2 Вт. Расстояние между светодиодами не менее 10
мм.Излучение светодиодов Ламбертовское, размеры 3×3 мм.
4. Разработать светильник мощностью 40 Вт, который создает равномерное освещение с высоты 5 м. Размеры освещаемой площадки 4×4 м. Использовать светодиоды 1 Вт. Расстояние между светодиодами не менее 5
мм.Излучение светодиодов Ламбертовское, размеры 2×2 мм.
5. Разработать светильник мощностью 150 Вт, который создает равномерное освещение с высоты 10 м. Размеры освещаемой площадки 10×10 м.
Использовать светодиоды 2 Вт. Расстояние между светодиодами не менее 10
мм.Излучение светодиодов Ламбертовское, размеры 3×3 мм.
6. Разработать светильник мощностью 50 Вт, который создает равномерное освещение (неравномерность не более 10 %) с высоты 3 м. Размеры
освещаемой площадки 5×5 м. Использовать светодиоды 2 Вт. Расстояние
между светодиодами не менее 10 мм.Излучение светодиодов Ламбертовское,
размеры 4×4 мм.
7. Разработать светильник мощностью 240 Вт, который создает равномерное освещение с высоты 15 м. Размеры освещаемой площадки 35×12 м.
Использовать светодиоды 2 Вт. Расстояние между светодиодами не менее 10
мм.Излучение светодиодов Ламбертовское, размеры 4×4 мм.
8. Разработать светильник мощностью 30 Вт, который создает равномерное освещение с высоты 5 м. Размеры освещаемой площадки 3×3 м. Использовать светодиоды 1 Вт. Расстояние между светодиодами не менее 4
мм.Излучение светодиодов Ламбертовское, размеры 2×2 мм.
3. Вопросы, выносимые на экзамен, например:
Национальный исследовательский Томский политехнический университет
ИФВТ
Экзаменационный билет № 1
по дисциплине «Световые приборы архитектурного освещения».
1. Источники света, используемые в СП и их характеристики.
2. Результаты расчета светового прибора (оценка).
Составил
Зав. каф. ЛИСТ
профессор Гриценко Б.П.
доцент Яковлев А.Н.
20.09.2013.
Национальный исследовательский Томский политехнический университет
ИФВТ
Экзаменационный билет № 2
по дисциплине«Световые приборы архитектурного освещения».
1. Метод элементарных отображений.
2. Результаты расчета светового прибора (оценка).
Составил
профессор Гриценко Б.П.
Зав. каф. ЛИСТ
доцент Яковлев А.Н.
20.09.2013.
Национальный исследовательский Томский политехнический университет
ИФВТ
Экзаменационный билет № 3
по дисциплине «Световые приборы архитектурного освещения»
1. Свойства элементарных отображений.
2. Результаты расчета светового прибора (оценка).
Составил
Зав. каф. ЛИСТ
профессор Гриценко Б.П.
доцент Яковлев А.Н.
20.09.2013.
8. Рейтинг качества освоения дисциплины
Оценка качества освоения дисциплины в ходе текущей и промежуточной аттестации обучающихся осуществляется в соответствии с «Руководящими материалами по текущему контролю успеваемости, промежуточной и
итоговой аттестации студентов Томского политехнического университета»,
утвержденными приказом ректора № 77/од от 29.11.2011 г.
В соответствии с «Календарным планом изучения дисциплины»:
 текущая аттестация (оценка качества усвоения теоретического материала (ответы на вопросы и др.) и результаты практической деятельности
(решение задач, выполнение заданий, решение проблем и др.) производится в течение семестра (оценивается в баллах (максимально 60 баллов), к моменту завершения семестра студент должен набрать не менее
33 баллов);
 промежуточная аттестация (экзамен, зачет) производится в конце семестра (оценивается в баллах (максимально 40 баллов), на экзамене
(зачете) студент должен набрать не менее 22 баллов).
Итоговый рейтинг по дисциплине определяется суммированием баллов,
полученных в ходе текущей и промежуточной аттестаций. Максимальный
итоговый рейтинг соответствует 100 баллам.
9. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины
Основная литература:
1. Справочная книга по светотехнике под ред. Ю.Б. Айзенберга. 3-е изд.
персраб. и доп. 2006, М.: Знак. — 972 с.
2. Ф.Е. Шуберт Светодиоды. Физматлит, 2008, 496 с.
3. В.В. Трембач Световые приборы. М. Высшая школа,1990, 464 с.
4. Н.А. КарякинСветовые приборы. М. Высшая школа,1975, 336 с.
5. В.В. Мешков, А.Б. Матвеев Основы светотехники. Ч. 2. М. Энергоатомиздат 1989, 432 с.
6. М.М. Гуторов Основы светотехники и источников света. М. Энергоатомиздат 1983, 384 с.
7. М.И. Эпштейн. Измерения оптического излучения в электронике.
"Энергия", 1975 г.
Дополнительная литература:
8. В.А. Орлов, В.И. Петров. Приборы наблюдения ночью при ограниченной видимости. М. Военное издательство 1989 г.
9. http://masv.ru/svetotehnika/index.php
10.http://www.ruslightproject.com/
11.http://www.landsvet.ru/
12.http://www.vashdom.ru/gost/pue_1_03/index-7.htm
13.http://www.zachetka.ru/referat/preview.aspx?docid=38291&page=1
14.http://nordicdreams.net.ru/articles/colorimetry.302.htm
15.Дж. Дудел, М. Циммерман, Р. Шмидт, О. Грюссер и др. Физиология
человека, 2 том, перевод с английского, “Мир”, 1985
16.Internet–ресурсы (в т.ч. Перечень мировых библиотечных ресурсов):
1.
Используемое программное обеспечение:
1. Стандартное программное обеспечениеMicrosoftOffise
10. Материально-техническое обеспечение дисциплины
Указывается материально-техническое обеспечение дисциплины: технические средства, лабораторное оборудование и др.
№
п/п
1
Наименование (компьютерные классы, учебные лаборатории, оборудование)
Учебная аудитория
Корпус, ауд., количество установок
Корпус 16, ауд.
235, 233, 250.
Программа составлена на основе Стандарта ООП ТПУ в соответствии с
требованиями ФГОС по направлению и профилю подготовки …
Программа одобрена на заседании кафедры лазерной
и световой техники ИФВТ
(протокол № 172 от 23. 06. 2014 г.).
Автор ___________________Б.П. Гриценко