RU2817515C1 - Method of determining spatial distribution of erythema radiation force when designing irradiators - Google Patents
Method of determining spatial distribution of erythema radiation force when designing irradiators Download PDFInfo
- Publication number
- RU2817515C1 RU2817515C1 RU2023129358A RU2023129358A RU2817515C1 RU 2817515 C1 RU2817515 C1 RU 2817515C1 RU 2023129358 A RU2023129358 A RU 2023129358A RU 2023129358 A RU2023129358 A RU 2023129358A RU 2817515 C1 RU2817515 C1 RU 2817515C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- radiation
- erythemal
- determining
- values
- distribution
- Prior art date
Links
- 230000005855 radiation Effects 0.000 title claims abstract description 51
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 17
- 206010015150 Erythema Diseases 0.000 title claims abstract description 13
- 231100000321 erythema Toxicity 0.000 title claims abstract description 13
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 claims abstract description 23
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 claims abstract description 11
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 7
- 238000009434 installation Methods 0.000 claims description 11
- 238000005286 illumination Methods 0.000 claims description 5
- 238000005259 measurement Methods 0.000 abstract description 7
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 3
- 238000001720 action spectrum Methods 0.000 abstract 1
- 238000005375 photometry Methods 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 3
- 230000003796 beauty Effects 0.000 description 2
- 238000011160 research Methods 0.000 description 2
- 230000000844 anti-bacterial effect Effects 0.000 description 1
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 1
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 230000000886 photobiology Effects 0.000 description 1
- 238000010998 test method Methods 0.000 description 1
Abstract
Description
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.The invention relates to lighting engineering, photobiology, medicine and can be used in the design of irradiation installations for photariums, solariums, beauty salons, as well as in the activities of lighting engineering research laboratories.
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].The closest to the claimed technical solution are methods for determining the spatial distribution of radiation intensity and luminous intensity. If we consider the known method for determining the distribution of light intensity, it is based on step-by-step recording of illumination values when turning the goniometer to a known angle. To carry out the measurement, a goniophotometer and a photodetector are used. A photometric head, adjusted to the relative spectral luminous efficiency curve, is usually used as a photoreceiving device. The luminous intensity is calculated by multiplying the obtained illuminance value by the square of the photometric distance. [GOST R 55702-2020 “Electric light sources. Methods for measuring electrical and light parameters", approved. by order of Rosstandart dated November 11, 2020 No. 1053-st].
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.When measuring the spatial distribution of luminous intensity of lighting devices, both far-field and near-field goniophotometers can be used, which must provide measurement of the luminous intensity of lighting devices in one of the photometric systems. When measuring, the light device is installed in a position in which the photometric center coincides with the center of rotation of the rotating device of the goniophotometer, and the photometric axis of the rotating device coincides with the optical axis; longitudinal axis or transverse axis depending on the photometric system.
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:In turn, from GOST 34819-2021 “Lighting devices. Lighting requirements and test methods", approved. By order of Rosstandart dated January 20, 2022 No. 28-st, it is known that the photometric distance is determined by the distance from the center of rotation of the goniometer rotary device to the center of the photometric head. Its minimum ratio to the maximum size of the emitting surface of the lighting device should be, depending on the luminous intensity curve of the lamp, no less than:
- 10 - для светильников с концентрированной кривой силы света;- 10 - for lamps with a concentrated luminous intensity curve;
- 7 - для светильников с глубокой и широкой кривой силы света;- 7 - for luminaires with a deep and wide luminous intensity curve;
- 5 - для светильников с кривой силы света всех остальных типов.- 5 - for luminaires with a luminous intensity curve of all other types.
При этом в системе фотометрирования С, γ измеряемый диапазон меридиональных углов γ устанавливают:In this case, in the photometric system C, γ, the measured range of meridional angles γ is set:
- от 0° до 90° - для нижней полусферы;- from 0° to 90° - for the lower hemisphere;
- от 90° до 180° - для верхней полусферы;- from 90° to 180° - for the upper hemisphere;
- от 0° до 180° - для полной сферы.- from 0° to 180° - for a full sphere.
В системах B, β и A, α измеряемый диапазон меридиональных углов β и α находится в пределах от -90° до 90° для любой полусферы.In systems B, β and A, α, the measured range of meridional angles β and α is from -90° to 90° for any hemisphere.
Диапазон экваториальных углов, который определяет меридиональные плоскости находится в диапазоне:The range of equatorial angles that defines the meridional planes is in the range:
- от 0° до 360° - для системы фотометрирования С, y;- from 0° to 360° - for the photometric system C, y;
В системах фотометрирования В, β и А, α:In photometric systems B, β and A, α:
- от минус 90° до 90° - для нижней полусферы;- from minus 90° to 90° - for the lower hemisphere;
- от минус 180° до минус 90° и от 90° до 180° до - для верхней полусферы;- from minus 180° to minus 90° and from 90° to 180° to - for the upper hemisphere;
- от минус 180° до 180° - для полной сферы.- from minus 180° to 180° - for a full sphere.
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.If we consider the known methods for determining the spatial distribution of radiation intensity, then in this case, as part of the gonioradiometric complex for measuring irradiance, a radiometric head is used, which does not have a correction for the relative spectral luminous efficiency function.
Минимальное расстояние фотометрирования зависит от пространственной характеристики радиометрической головки. В общем случае оно должно составлять не менее пяти габаритных размеров лампы.The minimum photometric distance depends on the spatial characteristics of the radiometric head. In general, it should be at least five overall dimensions of the lamp.
Гониометрический метод определения пространственного распределения силы излучения основан на измерениях распределения энергетической освещенности в системе фотометрирования С, γ по сферической поверхности радиусом D.The goniometric method for determining the spatial distribution of radiation intensity is based on measurements of the distribution of energy illumination in a photometric system C, γ over a spherical surface of radius 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].The measurement range in meridional half-planes is from 0° to 180°. Measuring range in the equatorial plane is from 0° to 360°. [GOST R 70380-2022 “Low pressure ultraviolet bactericidal lamps. Methods for measuring energy ultraviolet radiation electrical parameters", approved. by order of Rosstandart dated October 4, 2022 No. 1047-st].
Недостатками описанных выше способов определения пространственного распределения силы света и силы излучения являются:The disadvantages of the methods described above for determining the spatial distribution of luminous intensity and radiation intensity are:
- Невозможность их применения для проектирования облучателей, облучательных установок эритемного действия.- The impossibility of their use for the design of irradiators, irradiation installations with erythemal action.
Пространственное распределение силы света учитывает относительную спектральную световую эффективность излучения (стандартного фотометрического наблюдателя), но не учитывает кривую относительной спектральной эффективности эритемного излучения.The spatial distribution of luminous intensity takes into account the relative spectral luminous efficiency of the radiation (standard photometric observer), but does not take into account the relative spectral efficiency curve of the erythemal radiation.
- Пространственное распределение силы излучения не учитывает кривую относительной спектральной эффективности эритемного излучения.- The spatial distribution of radiation intensity does not take into account the relative spectral efficiency curve of erythemal radiation.
- Невозможность применения известных способов для измерения эритемных величин, за счет отсутствия на российском рынке приемников излучения, предназначенных для измерения эритемных величин и единиц.- The impossibility of using known methods for measuring erythema values, due to the lack of radiation receivers on the Russian market designed for measuring erythema values and units.
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.The technical result achieved by the claimed invention is that the developed method makes it possible to obtain the spatial distribution of erythemal radiation power by taking into account the relative spectral erythemal efficiency curve and preliminary measurement of the spectral distribution of radiation from the irradiator or radiation source. This method provides the ability to measure erythemal radiation power in the absence of radiation receivers adjusted to the erythemal efficiency curve, and also provides the possibility of its use for designing irradiators and irradiation installations with predetermined parameters of erythemal radiation.
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:EA(θ,ϕ) и УФ-В:EB(θ,ϕ); с помощью спектрорадиометра получают относительное спектральное распределение излучения: Еотп(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.The inventive method for determining the spatial distribution of the strength of erythemal radiation when designing irradiation installations involves the following steps: using a gonioradiometric installation, the distribution of energy illumination is determined over the sphere surrounding the source (irradiator) in the UV-A: E A (θ,ϕ) and UV-B ranges: E B (θ,ϕ); using a spectroradiometer, the relative spectral distribution of radiation is obtained: E otp (λ) for one arbitrarily chosen direction in the wavelength range 280-400 nm; determine the conversion coefficient of energy values into erythemal values by dividing the resulting relative spectral distribution of radiation into two ranges of UV-A and UV-B, then determining the integrals of the relative spectral distribution of radiation in the UVA and UV-B regions, determining the integrals of the spectrum of overlap between the radiation of the irradiator and the spectrum the action of erythema in the UV-A and UV-B regions and subsequent calculation of erythemal irradiance in the UV-A and UV-B ranges by multiplying the irradiance by the corresponding conversion factors of energy values into erythemal values; determination of the final erythemal irradiance by summing the two obtained values in the UV-A and UV-B regions and subsequent increase by the square of the photometric distance.
Краткое описание чертежей.Brief description of the drawings.
На фиг. 1 представлена зависимость относительной эритемной эффективности от длины волны в диапазоне УФ-А.In fig. Figure 1 shows the dependence of relative erythemal efficiency on wavelength in the UV-A range.
На фиг. 2 представлена зависимость относительной эритемной эффективности от длины волны в диапазоне УФ-В.In fig. Figure 2 shows the dependence of relative erythemal efficiency on wavelength in the UV-B range.
Для получения пространственного распределения силы эритемного излучения необходимо измерить на гониорадиометрической установке распределение энергетической освещенности по сфере, окружающей источник (облучатель) в областях УФ-А:ЕА(θ, ϕ); УФ-В: EB(θ, ϕ), а также с помощью спектрорадиометра получить его относительное спектральное распределение излучения Еотв (λ) для одного произвольно выбранного направления в диапазоне длин волн 280-400 нм.To obtain the spatial distribution of the strength of erythemal radiation, it is necessary to measure on a gonioradiometric installation the distribution of energy illumination over the sphere surrounding the source (irradiator) in the UV-A: E A (θ, ϕ) regions; UV-B: E B (θ, ϕ), and also using a spectroradiometer to obtain its relative spectral distribution of radiation E answer (λ) for one arbitrarily chosen direction in the wavelength range 280-400 nm.
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.Next, it is necessary to find the conversion coefficient of energy values into erythemal values. To do this, the resulting relative spectral distribution of radiation is divided into two regions, UV-A and UV-B. Next, using formula 1, the integral of the relative spectral distribution of radiation in the UV-A region is found.
где Еотя - относительное спектральное распределение излучения;where E ota is the relative spectral distribution of radiation;
λ - длина волны.λ - wavelength.
После этого по формуле 2 определяется интеграл спектра перекрытия излучения источника (облучателя) и спектра действия эритемы в области УФ-А:After this, formula 2 determines the integral of the spectrum of overlap of the radiation source (irradiator) and the spectrum of action of the erythema in the UV-A region:
где VэpA - спектр действия эритемы в области А (см. фиг. 1).where V epA is the spectrum of action of erythema in area A (see Fig. 1).
Окончательной преобразование энергетической освещенности в составляющую эритемной облученности в области УФ-А производится по формуле 3.The final conversion of irradiance into the component of erythemal irradiance in the UV-A region is carried out according to formula 3.
где ЕА(θ, ϕ) - сигнал радиометрической головки в данном направлении.where E A (θ, ϕ) is the signal of the radiometric head in a given direction.
Аналогичная последовательность производится для диапазона излучения УФ-В:A similar sequence is performed for the UV-B radiation range:
- нахождение интеграла относительного спектрального распределения излучения в области УФ-В;- finding the integral of the relative spectral distribution of radiation in the UV-B region;
- определение интеграла спектра перекрытия излучения источника (облучателя) и спектра действия эритемы в области УФ-В (формула 4);- determination of the integral of the spectrum of overlap of the radiation source (irradiator) and the spectrum of action of erythema in the UV-B region (formula 4);
где VэpB - спектр действия эритемы в области В (см. фиг. 2).where V epB is the spectrum of action of erythema in area B (see Fig. 2).
- вычисление эритемной облученности путем умножения энергетической освещенности в диапазоне УФ-В на коэффициент преобразования энергетических величин в эритемные.- calculation of erythemal irradiance by multiplying the irradiance in the UV-B range by the conversion factor of energy values into erythemal values.
Итоговая эритемная освещенность определяется суммированием двух полученных значений в областях УФ-А и УФ-В (формула 5).The final erythemal irradiance is determined by summing the two obtained values in the UV-A and UV-B regions (formula 5).
Определение эритемной силы излучения производится по формуле 6, которая представляет собой закон квадрата расстояния.The determination of the erythemal radiation strength is carried out according to formula 6, which is the law of the square of the distance.
где D - расстояние фотометрирования.where D is the photometric distance.
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.Thus, the claimed method for determining the spatial distribution of erythemal radiation power when designing irradiation installations makes it possible to obtain the spatial distribution of erythemal radiation power by taking into account the relative spectral erythemal efficiency curve and preliminary measurement of the spectral distribution of radiation from the irradiator or radiation source and provides the ability to measure erythemal radiation power in the absence of receivers radiation corrected to the erythemal efficiency curve, and also provides the possibility of its use for designing irradiators and irradiation installations with predetermined parameters of erythemal radiation, which confirms the achievement of the stated technical result.
Предложенный способ может быть использован при проектировании облучательных установок фотариев, соляриев, салонов красоты, а также в деятельности светотехнических научно-исследовательских лабораторий.The proposed method can be used in the design of irradiation installations for phototariums, solariums, beauty salons, as well as in the activities of lighting engineering research laboratories.
Claims (1)
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2817515C1 true RU2817515C1 (en) | 2024-04-16 |
Family
ID=
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2214292C1 (en) * | 2002-06-03 | 2003-10-20 | Хотимский Станислав Данилович | Device for detecting biological intensity of radiation |
US7148489B2 (en) * | 2004-10-12 | 2006-12-12 | Fuji Xerox Co., Ltd. | Ultraviolet ray measuring method and ultraviolet ray measuring device |
RU2626219C1 (en) * | 2016-04-29 | 2017-07-24 | Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Федеральный научный агроинженерный центр ВИМ" (ФГБНУ ФНАЦ ВИМ) | Method for optimizing optical radiation metrology and device for its implementation - universal photometre-exergometre |
US11428572B2 (en) * | 2018-10-19 | 2022-08-30 | Youv Labs, Inc. | Methods, systems, and apparatuses for accurate measurement of health relevant UV exposure from sunlight |
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2214292C1 (en) * | 2002-06-03 | 2003-10-20 | Хотимский Станислав Данилович | Device for detecting biological intensity of radiation |
US7148489B2 (en) * | 2004-10-12 | 2006-12-12 | Fuji Xerox Co., Ltd. | Ultraviolet ray measuring method and ultraviolet ray measuring device |
RU2626219C1 (en) * | 2016-04-29 | 2017-07-24 | Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Федеральный научный агроинженерный центр ВИМ" (ФГБНУ ФНАЦ ВИМ) | Method for optimizing optical radiation metrology and device for its implementation - universal photometre-exergometre |
US11428572B2 (en) * | 2018-10-19 | 2022-08-30 | Youv Labs, Inc. | Methods, systems, and apparatuses for accurate measurement of health relevant UV exposure from sunlight |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Diffey | Sources and measurement of ultraviolet radiation | |
US7973917B2 (en) | Method using concentrator for measuring luminous flux of LED | |
CN101687099B (en) | Skin treatment device, lamp and use | |
JP5608919B2 (en) | Optical measuring device | |
US20120025838A1 (en) | Sunlight simulator | |
CRIPPS et al. | Ultraviolet action spectrum with a prism‐grating monochromator | |
Moseley | Light distribution and calibration of commercial PDT LED arrays | |
Hawk et al. | Cutaneous photobiology | |
US9587984B2 (en) | Gonio-spectroradiometer and measuring method thereof | |
US20090218504A1 (en) | Radiometer with spectral response equivalent to the erythema action curve cie, for measuring the total effective irradiance | |
RU2817515C1 (en) | Method of determining spatial distribution of erythema radiation force when designing irradiators | |
RU2380663C1 (en) | Solar radiation simulator | |
CN111870816B (en) | Special spectrometer for neonatal jaundice blue-light therapeutic instrument and optical mechanism design method thereof | |
Pye et al. | A study of the directional response of ultraviolet radiometers: I. Practical evaluation and implications for ultraviolet measurement standards | |
Dangel et al. | Combined field and laboratory goniometer system-FIGOS and LAGOS | |
Osman et al. | Solar ultraviolet measurement: A mini review | |
Diffey | Possible errors involved in the dosimetry of solar UV-B radiation | |
US20080006782A1 (en) | Device For Uv-Irradiating Of Human's Cutaneous Covering Vertical Solarium | |
Zong et al. | Measurement of total radiant flux of UV LEDs | |
Moore | Standardization of photodegradation studies and kinetic treatment of photochemical reactions | |
Jakubowski et al. | Metrological requirements for measurements of circadian radiation | |
Wang | Radiometry and Photometry | |
US20240123252A1 (en) | Lighting fixture with safe uv radiation for vitamin d production | |
Zaini et al. | Indoor calibration method for UV index meters with a solar simulator and a reference spectroradiometer | |
RU2626813C1 (en) | Method for determining radiation flow of tubular lamps |