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1、,第三章 灯 具,光辐射测量,复旦大学,宋贤杰,灯具,CIE 定义 : 灯具是这样一种器具，它对从一个或多个光源发出的光线进行重新分配,滤光或转换 。它除包含灯泡外，还包含固定和保护灯泡所必备的元件，连接灯泡和供电线路的辅助电路设备等。,3.1灯具的控光功能,要想按照我们的意志控制光线（滤光，转换，重新分配），就必须要有光控元件 下列为灯具中常用的光学器件 反射器件 折射器件 漫射器件 滤光器件 屏蔽器件,光线的不同分布,反射器件最普通的光学器件,三种基本类型的反射器件,定向反射 遵守所有的反射定律 精确的光学分布 镜面铝是最常用的材料,反射器件,不同镜面材料的反射率,材料 加工 反射率 铝面
2、 磨光和电镀 0.7 镀铝金属面: 高纯铝 磨光和电镀 0.8 银面 磨光和电镀 0.9 玻璃和塑胶 覆铝 0.85-0.88 铬 磨光 0.65 不锈钢 磨光 0.60,反射器件,散反射 无光源的镜面象 适度的视觉控制:光束柔和 锤打，腐蚀，刷漆的普通镜面反射通常为散反射,反射器件,漫反射 任何方向都有散射光 无精确的光线控制 无光泽的磨光金属或油漆面是最普通的漫反射表面 发射器外型不是很重要 反射器越深 , 光线间的相互作用以及吸收作用越大，效率越低。,外形各异的反射器件,反射器件的形状决定了光束图案,平面反射器: 通常用于装饰型灯具，主要用于图象的反射而非光线的控制,外形各异的反射器件,
3、反射器件的形状决定了光束图案,抛物线反射器,点光源放置在焦点位置将产生平行光束,外形各异的反射器件,点光源从焦点位置外移将产生会聚性光束，内移将产生发散性光束,有具体尺寸的光源位于焦点将产生不同的散射光束，其决定于入射点到光源的距离,外形各异的反射器件,要达到精确的光束控制 , 灯泡在反射器中的相对位置非常重要。如果位置有偏差，则光分布将完全不同,外形各异的反射器件,平滑面反射器和小平面反射器 平滑面反射器 : 窄光束 小平面反射器 : 光束较宽,外形各异的反射器件,球形反射器和抛物线反射器的结合将产生非对称光束分布,外围光束强度将比中心光束强度要高,折射器件,利用光的折射原理将透光材料做成灯
4、具元件，改变光线前进方向，获得合理的光分布。,透镜 （a）凸透镜 （b）凹透镜,折射器件,菲涅耳透镜原理 （a）平凸透镜（b）菲涅耳透镜,折射器件,通过光折射产生光分布 材料通常为聚苯乙烯或丙烯酸聚合物,遮光器件,遮光装置的作用是减少眩光,遮光装置: 挡板和百叶: 通常用于荧光灯灯具 遮光角 : 是指照明器出光沿口遮蔽光源体使之完全看不见的方位与水平线的夹角. 内置格栅:位于灯泡上方的小水平平面，用于泛光灯。,采用一些遮光器件，附加到灯具上去，从而达到增大灯具保护角，达到减少眩光的目的。,常用的遮光器的结构,光导纤维和导光管 光导纤维的结构原理如图所示. 其芯体由透明材料制成，外包层材料的折射
5、率比芯体稍低. 光线经过多次的全反射可从光纤的一端传到另一端.,在光导纤维中的全反射,用于照明的光导纤维的发光形式有两种，如图所示. 图(a)为端发光，图(b)为侧发光.,光导纤维的两种发光形式 (a) 端发光；(b) 侧发光 1 光发生器；2 光纤；3 终端发光头,无论采用哪种光纤照明，都需有一个光发生器. 光发生器的原理如图所示.,光纤光发生器的结构原理,导光管也是一种远程传光系统，而且可以用来传输大的光通量. 现在常用的导光管有两种，一种是有缝导光管，另一种是棱镜导光管.,棱镜导光管结构示意图 (a) OLF的结构；(b) OLF卷成的导光管,3.2灯具的分类,灯具有成千上万种，分类方法
6、也多种多样. 如按其用途来分类，有民用灯具、工矿灯具、舞台灯具、车船灯具、防爆灯具和路灯灯具等. 倘若按其安装方式来分类，则有嵌入式、吸顶式、悬挂式、落地式和移动式等. 下面介绍几种根据灯具的防护性能和光分布情况进行分类的方法.,按防触电保护方式分类,灯具的防触电保护分类,灯具防尘放水等级目前采用特征字母IP后面跟两个数字来表示灯具的防尘、防水等级. 第1个数字表示对人、固体异物或尘埃的防护能力，第2个数字表示对水的防护能力，见下表 ：,防护等级特征字母IP后面数字的意义,续上表,按光束角分类,投光灯按光束角分类,投光灯光束角（本例中光束角60）,投光灯的NEMA分类,3.3灯具光强的空间分布
7、,定义灯具的光通量在它周围空间不同方向上的分布,光分布,决定光束形状和光分布的因素 反射器的轮廓形状种类 (椭圆形,抛物面形等, 光滑面或小平面) 灯泡相对于反射器的位置 灯泡尺寸,外形和种类 光束形状和光分布决定了灯具的应用范围。 这是灯具设计的精髓,光分布,旋转对称 在所有平面上的光分布相同 通常为圆形或杯形灯具,光分布,二维对称 灯具光分布由两相对独立垂直平面上光分布决定 典型例子为荧光灯灯具和路灯灯具的光分布,光分布,不同类型的光束角 ( 特别是相对于泛光灯具),光束角 : 光束轴平面上光强度下降到峰值的50时的两光线间的夹角,光分布 : 光束形状,窄光束,中光束,宽光束,蝙蝠翼分布,
8、灯具光度学中空间坐标系统,灯具照明时分为两类 1.灯具光度参考轴垂直向下；用A-,B-,C-坐标系表示 2.灯具光轴成水平状态；用X-Y ,V-H光度系统表示,灯具光度学中空间坐标系统,A-,B-,C-坐标系统 （a）A-坐标,(b)B-坐标,（c）C-坐标,灯具光度学中空间坐标系统,（a）X-Y坐标系统，（b）V-H坐标系统，（c）无相应坐标系统,空间等照度曲线,定义：在一个垂直平面内的照度分布曲线称为空间等照度曲线，如下图：,光学参数,通常用的 光强分布(极坐标 / 笛卡尔坐标) 利用系数表 眩光控制图表 均匀性表 特性图表 光强表格 视觉图表 视觉效果图表,光强图表: 极坐标,光分布形状
9、 眩光控制区域 照明区域 距高比s/h 整体效率 空间瞬间光分布 设计师进行光强逐点计算的工具,主要应用于路灯和室内灯具,光强图表: 直角坐标,区域内光线照射范围 泛光灯具任何方向的光通量都存在最大值最大光强 设计师进行光强逐点计算的工具,光强图表: 直角坐标,对于泛光灯具, 当灯轴垂直于灯具前置玻璃, 光强曲线在通过灯轴的一个平面上测量得出,对于泛光灯具, 当灯轴平行于灯具前置玻璃, 光强曲线分别在通过灯轴的两个相互垂直的平面上测量得出,泛光照明灯具: 光束外形,泛光照明灯具: 光束外形,利用系数表,利用系数表,表明了灯具的效率 室空指数表面反射系数 在设计师用光通量方法计算灯具数量时非常重要,谢谢大家,由于水平有限，时间仓促，不足之处请提出宝贵意见,中国绿色照明工程促进办公室,
