灯具基础知识讲义.

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1、灯具的基础知识讲义 目录 一.光的认识 二.光的基本感念及常用单位 三.光各种单位之间的关系 四.光的基本定律 五.灯具的基础知识 一、光的认识 1、什么是光？光是一种电磁波 射线：医用射线：医用 X X射线：医用射线：医用 紫外线：应用于消毒，对皮肤有伤害紫外线：应用于消毒，对皮肤有伤害 可见光：波长在可见光：波长在380780nm380780nm 红外线红外线 无线电波无线电波 微波：应用手机通信微波：应用手机通信 短波：收音机短波：收音机 波 长 逐 渐 变 大 1）冷 白LED：紫外含量高 自然白LED：紫外含量中 暖 白LED：紫外含量低 2）峰值波长： 冷 白LED：530nm 自

2、然白LED：560nm 暖 白LED：590nm 3）波长越长，光能量越低，色温越 低，光色偏黄 4）蓝色波长：424455nm 青色波长：455492nm 绿色波长：493575nm 黄色波长：575585nm 橙色波长：585647nm 530nm 2、LED各种色温的光谱图 560nm 610nm 二、光的基本概念及常用单位 1、色温 在实验中，以绝对零度为起点，加热一铁块。规定加热温度每 升高1度，色温就增加1K。当温度升到800K时，铁开始发红光；升 到1600K时，铁块开始发黄色的光；当温度上升到2800K时，铁块发 出白光；温度上升到5600K时，发出的光与太阳光相似；当温度为

3、25000K时，铁块发出蓝光。 应用实例：CREE LED (实物举例) 常用电光源的色温 2、显色性： 光源对物体的显色能力称为显色性。以显色指数衡量。 注：色温高不等于显色指数高，显色指数高也不等于色温高。 指数（Ra） 等级级 显显色性 一般应应用 90-100 1A 优优良 需要色彩精确对对比的场场所（电视转电视转 播 ） 80-89 1B 需要色彩正确判断的场场所 60-79 2 普通 需要中等显显色性的场场所 40-59 3 对显对显 色性的要求较较低，色差较较小的场场 所 20-39 4 较较差 对显对显 色性无具体要求的场场所（道路） 常见见光源显显色指数表 光源 显色指数CR

4、I光源显色指数CRI 白炽灯100金属卤化物灯80 高显色金属卤化物灯8592冷白LED7080 高显色荧光灯8592普通直管荧光灯6575 紧凑型节能荧光灯8085荧光高压汞灯3040 暖白LED7585高压钠 灯2832 常见光源显色指数 3、色坐标 色坐标也叫色品坐标或色 度坐标，它反映了光的颜色。 由色坐标可以看出，白光 是一种复合光，是由红绿蓝三 原色或其它多种颜色复合而成。 举例： 在国际民用航空公约附件 十四 对助航灯具光色有如下规 定： 红色： 紫色界限 y = 0.980x 黄色界限 y = 0.335 黄色： 红色界限 y = 0.382 白色界限 y = 0.7900.6

5、67x 绿色界限 y = x0.120 X Y 4、光通量 光通量是由光源向各个方向射出的光功率，也即 每一单位时间射出的光能量，以表示，单位为流明 (lumen,简称lm)。 1W = 683 lm 表示1W的功率全部转换成波长为555nm的光， 为683流明。这是最大的光转换效率，也是定标值， 因为人眼对555nm的光最敏感。对于其它颜色的光， 比如650nm的红色，1W的光仅相当于73流明。对于 白色光，因为其为复合光，光谱结构不同，光通量也 不同。 光效：光源消耗1W电功率所发出的光通量， 单位是流明/瓦(lm/W) 。 常见光源的效率 白炽灯 / 卤钨 灯 10 20 lm/W 荧光

6、灯50 60 lm/W 高压汞灯40 60 lm/W 高压钠灯80 140 lm/W 金属卤化物灯55 110 lm/W 小功率LED80100 lm/W 大功率高亮度 LED 5070 lm/W 2012年可达150 lm/W 2020年可达200 lm/W LED光源的效率 5、光强（发光强度） 光源在单位立体角内所辐射出的光通量。单位坎德拉，即cd。 I = d/d 1cd = 1lm/1sr 光源 =S/r I=/ 6、照度 照度是表示物体被照亮的程度的物理量。 当光通量投射到物体表面时，可以把表面照亮，照度就是照射到物体表 面的光通量与物体表面面积S的比值，即 E=/S 照度的单位是

7、勒克斯(lx)，面积的单位是平方米(m2)。 若被照面积是1m2，照射的光通量是1lm，则被照面上的照度就是1lx。 照度环境情况 照度(勒克斯) 无月夜天光在地面产生的照度 0.0003 接近天顶的满月在地面产生的照度 0.2 办公室工作所必须的照度 20-100 晴朗夏天在采光良好的室内照度 100-500 晴朗夏天太阳不直射的露天地面照度 1000-10000 照度的数量级概念 照度平方反比定律 E=I/ D2 E= 照度 I= 指定方向的光强 D= 从光源到照射点的距离 反比定律表明照度与从光源到照射点的距离的平方成反比。 注：1）光源必须可以被认为是点光源 2）平行光不遵循该定律 三

8、、几何光学的基本定律 1、光的反射定律： 1）入射光线、法线和反射光线在同一平面内； 2）入射光线与反射光线在法线的两侧，且有： I=-I 说明：反射器一般是利用反射定律来设计配光的 2、光的折射定律： 1）折射光线与入射光线和法线在同一平面内； 2）折射角与入射角的正弦之比与入射角的大小 无关，仅由两介质的性质决定，当温度、 压力和光线的波长一定时，其比值为一常 数，等于前一介质与后一介质的折射率之 比，即 说明：条纹玻璃透明件等一般是利用反射定律来设计配光的 3、全反射 当光从光密介质射向光疏介质时，逐渐增大入射角到某一值 时，折射角 达90度 ，使折射光线沿界面掠射而出。若入射角继 续增

9、大，将会发生全反射。对应于折射角为90度的入射角称临界 角： LED透镜 说明：LED光源采用透镜全反射配光设计时，由于透镜材料（PMMA、PC）的透光率很 高，全反射效率也很高，因此其配光效率比采用反射定律配光的反射器的配光 效率高10%30% 四、配光曲线 1、定义 配光曲线是表示灯具发出的相对光强度分布曲线，单位cd/k.lm （读为：坎德拉每千流明） 极坐标 线坐标 2、读图 1）从图中可以出此灯具为旋转对 称配光； 2）灯具正下方0度方向光强最强， 为600cd/k.lm；也可读取任意角度 的光强值，例如：30度方向的光强 为390cd/klm； 3）假定灯具光通亮为1000 lm，

10、则 0度方向光强为600cd，如光通量为 2000lm，0度方向光强为1200cd； 4）灯具的半光强角为70度，发光 角度为100度； 5）配光曲线与光源功率无关。 注：半光强角即为最大光强值一半处所 对应的角度 五、灯具基础知识 1、外壳防护等级（IP） IP防护等级是衡量灯具防尘和防水性能的一个指标。IP防护等级 是由两个数字所组成，第1个数字表示灯具防止尘埃和外物侵入的等 级，第2个数字表示灯具防湿气和防水侵入的密闭程度。数字越大表 示其防护等级越高，两个标示数字所表示的防护等级如下表所示： 低一位特征数字所表示的密封等级 第二位特征数字所表示的密封等级 第一 位特 征数 字 防 护

11、等 级第二 位特 征数 字 防 护 等 级 简短说明含 义简短说明含 义 0无防护没有特殊防护0 无防护没有特殊防护 1 防大于50mm的 固体异物 人体某一大面积部分，如手(但对有意 识的接近并无防护)，固体异物直径超 过50mm 1防 滴滴水(垂直滴水)无有害影响 2 防大于12mm的 固体异物 手指或类似物,长度不超过80mm,固体异 物直径不超过12mm 215度防滴 当外壳从正常位置倾斜在15 度以内时垂直滴水无影响 3 防大于2.5mm的 固体异物 直径或厚度大于2.5mm的工具、电线 等 固体异物等固体异物直径超过2.5mm 3防淋水 与垂直60度范围以内的淋水 无有害影响 4

12、防大于1mm的固 体异物 厚度大于1mm的线材或片条，固体物直 径超过1mm 4防溅水任何方向溅水无有害影响 5防尘 不能完全防止尘埃进入，但进入量不能 达到妨碍设备 正常运转的程度 5防喷水任何方向喷水无有害影响 6尘密无尘埃进入6防猛烈海浪 猛烈海浪或强烈喷水时，进 入外壳水量不至达到有害影 响 11 1 7防浸水影响 浸入规定压力的水中经规 定 时间 后进入外壳水量不至达 到有害影响 11 1 8防潜水影响 能按制造厂规定的条件长期 潜水，潜水深度由厂家标明 2、半光角 半光角是指配光曲线上最大光强处（一般为0度角方向）与其一 半光强处所夹的角度。一般来说，在最大光强相同的情况下，半光角

13、 越大，说明其照射的范围也越大，光线利用率一般会越高，照明效果 也就越好。 半光角越小，光斑面积也越小，灯具则越聚光。 3、光斑 光斑是指灯具垂直照射被照物表面时，最大照度一半处所围绕的 面积。一般来说，在最大照度相同的情况下，光斑越大，说明其照射 的范围也越大，光线利用率一般会越高，照明效果也就越好。 4、最大照度 最大照度是指灯具垂直照射被照物表面时的最大照度值（一般为 0度方向即光斑的中心点处）。一般来说，最大照度越大，说明灯具 照射得越远，照明效果也就越好。 说明：最大照度和光斑面积两者是相反关系的，最大照度越大且光斑面积也越大，则 灯具的照明效果就越好。 5、射程 射程是衡量聚光灯具

14、照射距离的一个指标，指在月光下或者黑暗 的环境中，灯具照射到远处被照物体并能看到该被照物体时的距离。 配光曲线中最大光强值（一般为0度方向）越大，则照度越大，射程 越大，照射距离也越远。 6、跌落高度 跌落高度是反映灯具透明件强度、外壳强度及灯具结构设计好坏 的性能指标。测量方法一般是将灯具的各个方向从一定高度垂直跌落 到混凝土水泥地面上，并要求灯具跌落后能正常使用。 跌落高度越高，说明灯具的性能越好。 7、光源连续使用寿命 LED光源连续使用寿命是指取一定数量的LED光源在规定的环境 温度和电流、电压条件下连续点亮，当一半数量以上的LED光源的光 通量衰减到初始光通量之70%时所经历的时间。目前世界上最好的大 功率LED生产厂家美国CREE公司在其官方网站上承诺连续使用寿命 为60000小时。 LED光源所指的寿命终点并不是指光源不亮时的寿命，而是指光 衰减的寿命，即到所指的寿命终点时，LED光源还是可以继续点亮的 ，只不过光通量缩小了而已。 LED散热设计和灯具散热计越好，工作电流越小，温度越低，会 延长LED光源的使用寿命。 8、CCC认证 便携式灯具的工作电压属于超低安全电压，均不超过36V，对于 人身来说是安全的，因此不属于CCC认证的范围，不需要进行CCC 认证。