Открывает номер материал главных редакторов журналов «Светотехника» и Light & Engineering Юлиана Борисовича Айзенберга и Владимира Павловича Будака, озаглавленная «Светотехника на 20-е годы XXI века». Они отмечают, что «освещение и сегодня является одной из важнейших отраслей экономики, влияющие на все основные отрасли науки и культуры и др. учитывая, что в эксплуатации находятся почти полтора миллиард световых точек для освещения».
Однако за последние несколько десятков лет выросло и возмужало второе крыло светотехнической науки и техники, где глаз человека не участвует. Авторы считают, это «второе крыло» современной светотехнической науки, основанное на незрительных световых технологиях, должна исследовать и создать условия, при которых человечество найдет решения всех вызовов природы, которые можно преодолеть в основном с помощью результатов исследований и созданию специальных устройств и приборов.
Наука светотехника не может состоять, как отмечают авторы, из отдельных светотехнических направлений, как зрительные световые технологии или незрительные световые технологии. Она должна иметь общую научно-теоретическую базу, охватывающую все эти отдельные направления. Причем принципы их расчета и конструирования являются едиными. Основой этого является, что в основе всех световых систем лежит единый физический объект – световое поле, хотя несомненно оптимизация параметров этих систем возможна только при учете свойств приемника. Однако, в последние годы растущие запросы современной светотехники сделали беспомощными абсурдно антикварные представления традиционной фотометрической теории. В настоящее время имеется сильное движение за то, чтобы привести теорию светового поля в соответствие с духом физики.
Продолжает эту мысль работа, излагающая сущность теории светового поля, тех же авторов Ю.Б. Айзенберга и В.П. Будака под названием «Световое поле и область применения светотехники», в которой строго показаны физические основы этой теории. С сегодняшних позиций, отмечают авторы, волновое поле является одной из моделей представления света, причем существенно более редким исключением, чем лучевое световое поле. Дальнейшее развитие теории светового поля должно включить ее применения во всех прикладных направлениях.
Поэтому прогноз наших главных редакторов на 20-е годы этого века – мощное развитие незрительных технологий света, хотя область освещения будет оставаться важнейшей.
В номере публикуется статья постоянных авторов нашего издания Станислава Дарулы и Ричарда Киттлера «Новый метод калибровки общего неба ISO/CIE, смоделированного на искусственном небосводе» из Институт строительства и архитектуры Словацкой академии наук.
Недавно закономерности распределения яркости по пятнадцати типам неба ISO/CIE были стандартизированы в относительном выражении, то есть все элементарные яркости неба нормализованы по зенитной яркости, пишут в своей работе авторы. Однако эти стандартные картины яркости неба могут быть охарактеризованы также в их физических единицах. Для проектирования системы электрического освещения искусственного неба необходимо определить соответствующую зенитную яркость для каждого типа неба с учетом индикатрисы рассеяния и градационных функций для каждого типа неба. Авторами предложен метод калибровки искусственного небосвода, приводящий к более эффективным тестам однородности неба ISO/CIE, а также показывающий плавность изменения яркости неба. Такой анализ может выгодно использовать в помощь компьютерной программе FECAS, подходящей для калибровки искусственного неба, которая может служить также для сравнения реальных градаций неба и индикатрис, моделирующих в искусственном небе.
Продуманное освещение помещений общественного пользования с минимальной естественной освещенностью или без неё – важный фактор создания комфортных условий для человека. В статье «Дизайн-концепция осветительной фитосистемы для мест общественного пользования» авторов В.Б. Головкиной и В.Р. Рязановой из МИСИСа, изложена идея совмещения функций фито- и светодизайна, на примере разработки дизайн-концепта осветительной системы с живыми цветами.
В процессе работы были исследованы помещения общественного пользования, таких как залы ожидания аэро- и железнодорожных вокзалов, установлено отсутствие или недостаток элементов живой природы в окружающей людей обстановке, что негативно сказывается на физическом и эмоциональном состояниях пользователей. Так появилась идея для лаунж-зоны аэропорта «Платов», разработать концепцию осветительного прибора с живыми цветами внутри.
В результате прикладного исследования решена задача совмещения функций фито- и светодизайна, определены этапы разработки дизайн-концепции для мест общественного пользования, а именно столовой и барной зон зала ожидания Priority pass аэропорта «Платов».
Тема борьбы с коронавирусом по-прежнему остаётся актуальной. Светотехники вносят свой вклад, разрабатывая облучатели, обеззараживающие помещения различного назначения. Именно на эту тему в журнале выходит статья «Двухфункциональные бактерицидные рециркуляторы – для обеззараживания воздуха и эритемного облучения или освещения помещения» авторов А.Л. Вассермана и А.Ю. Скопина из НИИ Дезинфектологии Роспотребнадзора и Первого МГМУ им. И.М. Сеченова. В статье рассматриваются разные виды УФ бактерицидных облучателей (УБО), в том числе, двухфункциональные бактерицидные рециркуляторы, и их характеристики. В работе даны полезные для соответствующих инженерных расчётов методические указания, иллюстрируемые примерами, а также некоторые необходимые сведения для санитарных врачей, осуществляющих эпидемиологический надзор. В статье приведена конструктивная схема бактерицидного потолочного рециркулятора с отражателем для эритемного излучения. Методическая разработка можеа быть полезны для проведения ряда проектных расчётных оценок в рассмотренной области, но авторы предполагают их развитие по мере накопления экспериментальных данных.
Искусственные нейронные сети находят всё большее применение: они используются в качестве универсальных аппроксиматоров, заменяющих сложные вычислительные алгоритмы относительно простыми последовательностями функций, имитирующих реакцию нейронов на входной сигнал. Нейронные сети, в частности, доказали свою эффективность в параметризации вычислительно трудоёмких моделей переноса излучения (МПИ) в задачах дистанционного зондировании атмосферы. Именно эти возможности нейронных сетей (НС) рассматривает в своей статье «Модель переноса излучения на основе метода дискретных ординат с вычислением собственных значений с помощью нейронной сети: доказательство концепции» Д.С. Ефременко из Института технологий дистанционного зондирования Германского центра авиации и космонавтики. В работе дано краткое описание эталонной МПИ, описана новая концепция МПИ, основанная на НС, приведены численные результаты и анализ эффективности данного подхода. В предложенной модели, собственные значения для каждого слоя рассчитываются с помощью НС, а яркость на верхней границе атмосферы рассчитывается с помощью матрично-операторного метода. Показано, что результирующая нейронная сеть относительно легко и быстро обучаема и может использоваться для произвольного количества атмосферных слоёв. Этот подход может использоваться в сочетании с любыми МПИ, основанными на методе дискретных ординат.
Применение и исследование источников ультрафиолетового излучения остается как в центре внимания эпидемиологов, так и самих светотехников, поскольку до избавления от нынешней опасности ещё далеко. Поэтому, естественно, что в первом номере журнала «Светотехника» за 2021 год выходит статья «Уточнение метода определения потока излучения линейных разрядных УФ-ламп низкого давления» авторов С.В. Прыткова, С.С. Капитонова и А.С. Винокурова из самого светотехнического города России – Саранска.
В работе выводится общая формула связи облучённости от линейного излучателя с его потоком излучения, которая не накладывает ограничений на кривую силы излучения в продольной плоскости. Для нахождения коэффициентов полинома, уточнения формулы Кайтца и последующей оценки погрешности уточнённого и «классического» вариантов данной формулы была выполнена серия гониометрических измерений ламп ДБ 15, ДБ 18 и ДБ 30 при разных расстояниях. Выведена общая формула, связывающая Е от линейного излучателя с его Ф, которая не налагает ограничений на кривую силы излучения в продольной плоскости излучателя.
Сангита Сахана и Бисванатх Рой подготовили статью «Влияние спектрального состава окружающих источников света на яркость адаптации в условиях сумеречного зрения» авторов из индийского Джадавпурского университета. В работе анализируется яркость адаптации при наличии окружающих источников с различной цветностью, чтобы оценить влияние холодного белого и теплого белого света от них.
Применён метод моделирования яркости адаптации для системы сумеречной фотометрии МКО учитывает четыре фактора: распределение яркости, направление взгляда наблюдателя, влияние яркости окружающей среды и область измерений.
Результаты исследования показывают, что влияние яркости окружающей среды в точке области задачи периферийного зрения уменьшается с увеличением угла при большем наклоне, чем в существующих моделях. Описанная экспериментальная методика может быть использована для оценки эффективности различных ламп и определения эффективных световых решений с применением сумеречной фотометрии в соответствующих условиях освещения.
Дорожное освещение является важнейшим фактором, как при использовании электроэнергии, так и в обеспечении безопасности передвижения транспорта и пешеходов. Грамотно спроектированные осветительные установки могут снизить количество дорожно-транспортных происшествий в ночное время более, чем на 30 %. Сурин Бхаттачарья, Шуддхасатва Чакраборти и Сюзанта Рэй в статье «Моделирование дорожного освещения и оценка связанных с ним параметров качества» авторов из Джадавпурского университета провели сравнительный анализ проектирования дорожного освещения на основе яркости с помощью методов компьютерной графики с использованием MATLAB и DIALux и в соответствии со стандартом МКО 140:2019. Полученные результаты моделирования были количественно оценены по трем параметрам качества, а именно: средняя яркость, общая равномерность и продольная равномерность яркости, а линейная корреляция между ними оказалась статистически значимой. Смоделирована сцена уличного освещения в программах DIALux и MATLAB, на основании которой были исследованы закономерности параметров качества дорожного освещения. Были получены закономерные результаты, и линейная корреляция между выходными данными из MATLAB и DIALux оказалась статистически значимой.
В номере публикуется ещё ряд материалов, представляющих не меньший интерес для светотехников различных специализаций.