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1、L E D 室内照明灯具的配光解读 在 各种 照明 场所 中 ， 灯 具的 重要 性不 言而 喻 。 灯 具本 身的 基本 作用 是提 供与 光源 的电 气 连 接， 而在 一般 情况 下， 用户 最关 心的 是这 一盏 灯是 否能 够照 亮我 们希 望它 照亮 的地 方 ， 是 否 使我 们感 觉舒 适； 然而 ，对 于职 业的 照明 设计 师而 言， 他除 了要 熟知 各种 灯体 的选 材 、 透 镜 及反 光系 统之 外 ， 还 必须 根据 灯具 的配 光曲 线了 解灯 具投 射的 光斑 质量 ， 计 算灯 具的 效率 及 空间 内任 意点 的照 度值 ， 以 此还 可以 计算 空间 区
2、域 内的 照度 分布 情况 。 因 而 ， 我 们可 以毫 不 夸张 地说 ， 灯 具的 配光 曲线 是灯 具的 生命 线 。 在 此 ， 我 们就 一起 来探 讨一 下 ， L E D 室 内照 明 灯具 的配 光究 竟是 如何 一回 事。 1 . 配光曲线的概念 配 光曲 线的 定义 ： 配 光曲 线其 实就 是表 示一 个灯 具或 光源 发射 出的 光在 空间 中的 分布 情况 。 它 可以 记录 灯 具 的光 通量 、 光 源数 量 、 功 率 、 功 率因 数 、 灯 具尺 寸 、 灯 具效 率包 括灯 具制 造商 、 型 号的 等 信 息。 当然 最关 键的 还是 记录 了灯 具在
3、 各个 方向 上的 光强 。 配 光曲 线的 分类 ： 配 光曲 线按 照其 对称 性质 通常 可分 为： 轴向 对称 、对 称和 非对 称配 光。 轴 向对 称 ： 又 被称 为旋 转对 称 ， 指 各个 方向 上的 配光 曲线 都是 基本 对称 的 ， 一 般的 筒灯 、 工 矿灯 都是 这样 的配 光。 对 称 ：当 灯具 C 0 和 C 1 8 0 剖 面配 光对 称， 同时 C 9 0 和 C 2 7 0 剖 面配 光对 称时 ， 这 样 的配 光曲 线称 为对 称配 光非 对 称 ：就 是指 C 0 - 1 8 0 和 C 9 0 - 2 7 0 任 意一 个剖 面配 光 不对 称
4、的 情况 。 配 光曲 线按 照其 光束 角度 通常 可分 为： 窄 配光 ( 4 0 ) 宽 配光 ( 4 0 ) 其 实没 有严 格的 定义 各个 厂家 的对 宽、 中、 窄的 定义 也略 有不 同。 说 了半 天的 定义 和分 类。 下面 我们 来看 点实 在的 东西 支 架的 配光 曲线 图： T = C 0 - 1 8 0 A = C 9 0 - 2 7 0 这 里的 第一 张图 就是 我们 最为 常见 的极 坐标 配光 曲线 图了 ，要 想读 懂它 首先 要知 道 T 和 A 这 2 条 曲线 分别 来自 哪。 在图 形下 面有 注释 ： T = C 0 - 1 8 0 A = C
5、 9 0 - 2 7 0 这 个 C 表 示 的 是水 平面 的角 度 ( 立 体角 是由 水平 角度 和垂 直角 度 2 个 角度 组成 ) 。 0 - 1 8 0 组 成了 一个 剖 面 ， T 就 是表 示光 在这 个剖 面上 的分 布情 况 。 在 支架 中 C 0 - 1 8 0 一 般被 定义 为垂 直与 灯 管 方向 的。 同理 A 就 是表 示光 在 C 9 0 - 2 7 0 剖 面上 的分 布情 况。 如下 图： 知 道了 T 和 A 两 条曲 线表 示的 剖面 后， 我们 继续 看看 这每 条曲 线是 如何 来的 。 极 坐标 图的 原点 ( 同 心圆 圆心 处 ) 为
6、灯具 发光 面的 中心 ; 每 个同 心圆 表示 一个 光强 值， 越靠 外圈 光强 越大 ; 图 中的 各个 角度 值就 是这 个剖 面上 的垂 直角 度了 ，向 下方 向被 定义 为 0 如 下图 ： 注 意一 点 ： 图 中有 个 c d / 1 0 0 0 l m 的 单位 ， 这 表示 这是 一个 以千 流明 为标 准的 配光 ， 1 0 0 0 l m 下 是 5 0 c d ， 2 0 0 0 l m 就 是 1 0 0 c d 。 这样 做是 为了 方便 在不 同灯 具间 进行 配光 比较 。 在 极坐 标配 光曲 线下 面一 张图 其实 就是 等照 度曲 线图 ， 就 是用
7、曲线 把照 度相 同的 点连 接 起 来 ， 注 意这 里同 样是 千流 明的 等照 度曲 线图 。 大 家可 以上 下对 应看 一下 ， 找 找配 光曲 线的 感 觉。 一 个配 光曲 线， 这种 表示 方式 一般 多用 在投 光灯 具。 其中 后一 张是 等照 度曲 线图 。 这 张曲 线图 和前 面不 一样 ， 其 实他 们只 是表 示方 式不 一样 而已 ， 基 本元 素都 一样 。 首 先 是 有两 条曲 线一 条实 线是 C 0 - 1 8 0 ， 虚 线则 是 C 9 0 - 2 7 0 。 横 向的 角度 值表 示剖 面上 的 垂 直角 度， 0 度 为灯 具发 光面 中心 。
8、纵 向数 值表 示光 强。 同样 注意 左上 角 c d / 1 0 0 0 l m 。 从 虚线 也就 是 C 9 0 - 2 7 0 这 条线 上可 以看 出此 灯具 是非 对称 配光 的。 如何 看 ? 对 称不 对 称主 要是 只角 度。 配光 曲线 的角 度一 般是 这样 定义 的： 灯具 的光 束角 度为 峰值 ( 最 大值 ) 光 强的 一半 光强 值所 包含 的角 度。 以上 图为 例虚 线的 峰值 大概 是在 1 1 0 0 c d 左 右， 一半 峰值 也 就是 5 5 0 c d 左 右 ， 在 左边 的角 度应 该是 1 0 多 度 ， 右 边应 该不 到 1 0 度，
9、 从 而可 以判 断此 灯 为 非对 称配 光 。 这 里说 到的 角度 的定 义方 法是 欧标 使用 的 ( 也 是目 前国 内常 用的 ) ， 美 标略 有 不 同。 它是 定义 为峰 值 ( 最 大值 ) 光 强的 1 / 1 0 光 强值 所包 含的 角度 为灯 具光 束角 。 等 照度 曲线 图中 也可 以验 证此 灯的 对称 属性 ，明 显光 是向 前的 多向 后的 少。 2 . 照 明配 光基 本类 型的 定义 室 内照 明的 配光 类型 并无 专门 定义 。 在 道路 照明 中 ， C I E 和 I E S 都 是根 据光 强的 前向 分 布 和侧 向分 布的 组合 来定 义
10、类 型。 I E S 前 向分 布类 型： 根 据灯 具 5 0 % 光 强所 勾画 的光 斑轨 迹所 在位 置与 灯具 安装 点的 前后 向距 离来 确定 。 I 类 ： 2 . 7 5 M H I E S 侧 向分 布类 型： 根 据灯 具光 束轴 落点 位置 与灯 具安 装点 的左 右向 距离 来确 定。 极 短： 3 . 7 5 M H C I E 前 向分 布类 型： 根 据灯 具 9 0 % 光 强所 勾画 的光 斑轨 迹所 在位 置与 灯具 安装 点的 前后 向距 离来 确定 。 窄 延展 ： 1 . 4 M H C I E 侧 向分 布类 型： 根 据灯 具光 束轴 落点 位置
11、 与灯 具安 装点 的左 右向 距离 来确 定。 短 投射 ： 2 . 7 M H 3 . 配 光曲 线常 见的 两种 表示 方法 方 法一 ：极 坐标 表示 法 定 义 ： 这 种方 法通 常用 于描 述室 内和 道路 的灯 具的 光分 布 。 它 很形 象地 以极 坐标 的原 点 表 示灯 具的 光中 心 ， 以 一定 方向 的矢 量表 示光 强的 大小 ， 以 极坐 标的 角度 表示 光强 矢量 与光 轴 之间 的夹 角 ; 特 点： 极坐 标表 示法 的好 处就 是形 象， 直观 方 法二 ：直 角坐 标表 示法 定 义 ： 此 方法 通常 用于 描述 泛光 灯和 配光 非常 窄的 灯
12、具 和光 源光 的分 布 。 用 直角 坐标 的 原 点表 示光 中心 ，用 横坐 标表 示方 向角 ，用 纵坐 标表 示光 强。 特 定： 直角 坐标 表示 法的 好处 是便 于查 不同 角度 的光 强数 值 4 . 典 型 L E D 配 光曲 线 图 文解 析： 四种 典型 的 L E D 配 光曲 线 第 一种 ：长 方形 L E D 主 要用 作电 器或 仪表 上的 指示 灯 , 发 光强 度很 低。 图 2 是 一支 绿色 L E D 的 相互 间隔 为 4 5 因 而共 8 个 剖面 上的 配光 曲线 。虽 然它 们的 形状 相异 甚大 , 但 是法 向发 光强 度均 相等 ,
13、为 2 1 6 m c d , 因 为从 图中 可以 看出 , 仅 在靠 近法 线方 向附 近的 配光 曲线 的形 状是 相同 的。 试想 如 果没 有如 图所 示的 8 条 配光 曲线 , 单 凭法 向发 光强 度值 , 就 会误 认为 它是 很好 的管 子。 第 二种 ：椭 圆形 L E D 这 是近 期才 出现 的产 品 , 主 要用 于显 示屏 。 因 为显 示屏 的视 角要 求左 右要 大 , 而 上下 较小 , 以 便适 合人 们的 视觉 特点 。 所 以椭 圆 形 L E D 的 长轴 视场 角大 , 短 轴视 场角 小 , 见 图 3 ( a ) 和 ( b ) 所 示。 在显
14、 示屏 上的 安装 位置 是管 子的 长轴 沿水 平方 向 , 短 轴则 是垂 直方 向。 第 三种 ：交 通灯 专用 L E D 道 路交 通信 号灯 虽然 颜色 分为 红 、 绿、 黄 3 种 , 但 它们 的配 光曲 线形 状却 都如 图 4 所 示 。 与 其它 L E D 不 同 , 它 的配 光曲 线呈 现一 边倒 , 具 有严 重的 不对 称性 。这 是有 道理 的 , 因 为交 通 灯 的观 看对 象无 论是 机动 车司 机 、 骑 自行 车者 或路 人 , 眼 睛都 远低 于交 通灯 , 如 果采 用一 般的 单 色 L E D , 则 照射 到天 空上 的光 毫无 用处 , 在 电能 上造 成很 大浪 费。
