灯具光学基础.

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1、灯具光学基础灯具光学基础 北京朗波尔光电股份有限公司北京朗波尔光电股份有限公司 1 1 纲要纲要 一、前言 二、照明的三大要素 三、常用名词术语 四、常见灯具光源 五、灯具的光学性能与分类 六、灯具光度测试报告解读和照明计算中 的应用 七、LED光源的应用 2 2 一、前言 1、我们正处在驾驭光、享受光的时代 照明是什么？ 过去：照明是电气，是照亮 现在：照明是家具，是装饰、是光 未来：照明是享受，是健康 从照明工程到照明设计，从数量到质量的转变。 2、视觉的性质和认知决定对照明的量和质的要求 3 3 光源照明是高科技朝阳行业 历史上 : 1879年爱迪生发明 白炽灯是被公认为人类进入 现代文

2、明社会的里程碑 ! 4 4 二、照明的三大要素 物体亮度L（nt） 照度E（lx） 发发光强度I（cd） 光源亮度 L（nt） 光源 主观观亮度 光通量（lm） 关键词键词 ：辐辐射学、光度学、色度学；亮度、照度、颜颜色 5 5 照明源被照物人眼 电电源 光源 灯具 控制器 吸收 反射 透射 光泽泽度 光谱谱特性 生理效应应 视见视见 函数 大脑脑 心理效应应 生物效应应 光洁洁度 照明的三大要素 能源管理 6 6 照明的效率照明的效率 光通量 灯具 照明设计设计 照度、色温、显显色性 被照物 反(透)射率 眼睛视觉视觉 生理亮度、颜颜色 大脑脑 心理亮度、颜颜色 生理效率 照明系统统整体效率

3、 物理效率 照明效率 配光曲线线 光源亮度、色温、显显色性 电电源 光源体 效率 灯具效率 7 7 光效 眩光 色温 照度 光强 配光曲线 平均寿命 显色指数 流明系数 色偏移 性价比 灯具效率 照明系统能效 照明功率密度 能效标识 能源消费弹性系数 “节能决定”涉及的制度规范 非物理的、无法量化的主观感觉指标 节能光源的主要技术指标 8 8 照明应应考虑虑 的 若干问题问题 光源和灯具 的发光效率 显色性 安全标准、 性能标准、 能效标准 人的生理 和 心理健康 照明应考虑的若干问题 9 9 人眼通过照明源在被照物上的光线反射而人眼通过照明源在被照物上的光线反射而 识别物体，在这三者的相互关

4、系中主要涉识别物体，在这三者的相互关系中主要涉 及到辐射度学、光度学、色度学等基础物及到辐射度学、光度学、色度学等基础物 理学科和人的视觉认知科学，因此了解这理学科和人的视觉认知科学，因此了解这 些基础学科对照明系统的认知与理解是很些基础学科对照明系统的认知与理解是很 关键也是必要的。关键也是必要的。 1010 三 、常用名词术语 在光辐射测量中，与能量有关的量有两类：在光辐射测量中，与能量有关的量有两类： 辐射度学量：辐射度学量：客观的物理量客观的物理量 光度学量：光度学量：主观的物理量主观的物理量 光辐射能包括紫外辐射、可见光和红外辐射的光辐射能包括紫外辐射、可见光和红外辐射的 全部辐射能

5、量，全部辐射能量，而人眼不仅把看不见的紫外辐射而人眼不仅把看不见的紫外辐射 和红外辐射都排除在外，而且在数量上，人眼感和红外辐射都排除在外，而且在数量上，人眼感 受到的光辐射能也并不等于看得见的那部分光辐受到的光辐射能也并不等于看得见的那部分光辐 射的实际能量值。射的实际能量值。 1111 电磁波频谱图 1212 光度学 2、光参数： 光通量：光在单位时间内发出的光量的 总和称为光源的光通量。单位：流明（ lm） 例如：一只40W白炽灯的光通量为350- 470lm，而一只40W荧光灯的光通量为 2800 lm左右，是白炽灯的6-8倍。 光强：光源在某一给定方向的单位立体 角内发出的光通量称为

6、光源在该方向的 发光强度，简称光强。 单位：坎德拉（ cd） 例如：一只40W白炽灯的平均光强为28 cd。而一只40W荧光灯的平均光强为224 cd。 照度：光源照射在被照物体单位面积上 的光通量。 单位：勒克斯（lx） 例如：一只40W白炽灯的书写台灯，桌面 上的平均照度为200-300 lx。 亮度：光源在某一方向上的光强与发光 面在该方向上投影表面积之比。 单位： 坎德拉每平方米（cd/m2） 例如：太阳的亮度为2x109 cd/m2 ， 白炽灯的亮度为（3-5）x106 cd/m2，荧 光灯的亮度为（6-8）x103 cd/m2 1313 色度学色度学 6.1、颜色的基本术语 （1）

7、颜色：目视感知的一种属性，可用白、黑、灰、黄、红、绿等颜色名称进行描述 。 （2）光源色：由光源发射的光的颜色。 （3）物体色：光被物体反射或透射后的颜色。 （4）表面色：漫反射、不透明物体表面的颜色。 （5）*光谱分布：光谱密度与波长之间的函数关系。 （6）色品坐标：三刺激之值与它们之和的比。 （7）*色温 ：当某一种光源的色品与某一温度下黑体的色品相同时黑体的温度。 （8）相关色温 ：当某一种光源的色品与某一温度下的黑体的色品最接近，或者说在 均匀色品图上的色差距离最小时黑体的温度。 （9）*显色性：与参考光源相比较时，光源显现物体颜色的特性。 （10）显色指数（CRI）：光源显色性的度量

8、。以被测光源下与参考光源下物体颜色的 相符程度表示。 1414 国际照明委员(CIE) 1931色度图 1515 国际照明委员(CIE) 1931色度图 x y 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 00.10.20.30.40.50.60.7 0.8 0.90 77 0 58 0 57 0 56 0 51 0 52 0 55 0 53 0 54 0 50 0 49 0 48 0 38 0 60 0 20 000K 10 000K 7000K 5000K 3000K 2000K A D65 波长 (nm) 1616 1、色温 所谓色温，是有与光源具有相同色度的完全

9、辐射体（黑体 ）的绝对温度来表示光源颜色的温度，单位为K 不同光源的色温 1717 色温的数值越低，红色光就越多，色温越高，则蓝色光 就越多，“暖色”与“低色温”对应，“冷色”与“高色温”对应 。 色温和照度的关系 1818 光源对物体真实颜色的呈现程度称为光源的显色性。为了对光源的显色性 进行定量的评价，引入显色指数的概念。以标准光源为准，将其显色指数 定为100，其余光源的显色指数均低于100。 平均显色指数用Ra表示，Ra值越大 ，光源的显色性越好。 用8种标准试验色(1-8)比较待测光源的显色和太阳 光下的显色差异度的平均值称为平均显色指数Ra. 一些颜色 = 100 一些颜色 70）

10、。 6666 七、LED的光度与色度学问题 LED照明的问题（一） 色域、色容 差和显色性 不理想，色 温大多在 6500K以上 光、电电、色 参数随结结温 变变化，散热热 性和稳稳定性 有待改进进 问题问题问题问题问题问题问题问题 高亮度、 低照度， 容易形成 眩光，总总 光通量不 足 成本高、 性价比低 问问 题题 问问 题题 问问 题题 问题问题 6767 LED照明的问题（二） LED灯具 的设计设计 ： 配光、 效率、 显显色性、 色温 控制与驱驱 动电动电 路的 效率和成 本 标标准是制 约约行业业 发发展的重 要因素 相关学科 领领域的配 合： 视视光学、 医学、 心理学 问题问题 问问 题题 问问 题题 问题问题 6868 LED的特殊问题 LED的特殊问题问题 光学参数 与观察角度 有关 显色指数 概念 不适用 光强与 距离平方 不严格反比 LED 色温概念 不适用 没有确定 的光轴、 配光曲线 光学参数 与工作温度 有关 6969 当前LED应用产品发展的方向 12 充分发挥LED 特性，发展数 字化色光照明 产品 培养现代照明 设计师，改变 传统照明理念 ，不断创新， 提高照明设计 水平 3 照明对LED的要求 发光效率100 lm/W， 色温28004500K， 使用寿命5年，显色指数： 室内Ra80， 室外Ra70。 7070