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1、,LED与室内照明设计,2013LED系列职业培训,主讲：岑松原,LED室内照明灯具种类、特性与应用,1,照明系统设计方法应用室内照明经典案例,2,LED室内照明设计趋势及挑战,3,室内照明质量,0.2,光度、色度,0.1,光度、色度及室内照明质量,（1） 眼球的结构,眼球的组织结构示意图,眼球的光学结构原理示意图,（2） 视网膜结构及视觉机理,视杆细胞分布在黄斑以外，外段含有光化学物质视紫质。当暴露在光线下时，分解或漂白，释放能量并发出冲动传递至大脑，其感光阈值比较低，适合在暗淡的光线中视物。 视锥细胞分布于中央凹和黄斑区，含视青质，分别对红蓝绿三色敏感,视网膜的组织结构示意图,（3）视神经
2、对光亮度的响应,暗视觉 0.010.005cd/m2 主要是视杆细胞参与； 中间视觉 0.012cd/m2 视杆细胞与视锥细胞共同参与； 亮视觉 2cd/m2以上 视锥细胞参与；,视神经对光亮度的响应,从亮处进入暗处时，在一段时间内完全看不到视觉对象，过一会由于眼睛感度逐渐升高看到视觉对象-暗适应；,暗适应通常在30分钟左右完成,视神经对光亮度的响应,当从暗处突然到明处时，开始感觉非常刺眼，过一会才能看清视觉对象-明适应；,明适应时间短，515分钟内即完成,视神经对光亮度的响应,韦伯比,韦伯比与适应亮度,（4）眼球对光谱的响应,视网膜感光器的分光吸收曲线,鲤鱼视网膜的视锥细胞电势响应,眼球对光
3、谱的响应,光视效曲线 明视觉Vs暗视觉,光度与色度,由于人眼能适应不同的光强度，因此人眼不能精确地测量光强度，光强度的测量必须有某种适合的标准光源。 这个标准已于1948年被确定，称为坎德拉(candela, cd)，1坎德拉等1cm2的黑体在铂熔化温度1773时所发射出来的160光强度。,光度与色度,立体角定义图,光度与色度,光强 单位：坎德拉（cd） 符号：I 含义：光强是光源明亮度的评价量。它是光源在指定方向上的微小立体角内发出的光通量d与该微小立体角的比值,光度与色度,光通量 单位：流明（lm） 符号： 光计测参量的基础 含义：1W功率的波长为555nm的绿光光通量为683流明，其他波
4、长的光按照视效曲线折算。,光度与色度,照度 单位：Lux或lm/m2 符号：E,含义：被照射面上明亮度的评价量，包含任意点P的微 小面积dA上的入射的光通量与dA的比值,光度与色度,亮度（定义1） 单位 cd/m2 符号：L,含义：光源任意点P的亮度是包含该点的微小面积在给定方向上的发光强度dI，与其微小面积dA在该方向垂直平面上投影面积的比值,光度与色度,亮度（定义2） 单位 cd/m2 符号：L 含义：受光面上的任意点P看到 的光源亮度L，为通过该点在观 看方向垂直平面上的照度dE ， 与以此点为顶点，以光源为底所 形成椎体的立体角d的比值,光谱 人眼可见光波长范围360830 nm，对于
5、特定的可见光，以光波长为横坐标，对应功率为纵坐标，绘制得到的图形称为光谱图,典型白光LED光谱,光度与色度,色坐标,光度与色度,色温 单位：K 含义：反映白光色调的指标，由暖色调冷色调对应的色温 由低变高,美国国家标准委员会(ANSI)的色温划分,22,光度与色度,光度与色度,普通显色指数 符号：Ra 含义：光对被照射物体的色彩呈现和色彩还原能力， 最大值为100（日光、白炽灯），荧光灯的Ra由6098,普通显色指数光谱图,高显色指数光谱图,24,照度对人体的影响,照度：被照面（物体）单位面积所受到的光通量，单位：lx。 1.与视力、生产率、事故率有密切关系，在一定范围内提高照度会提高视力和生
6、产率，降低事故率。 2.照度增加，电能消耗和成本增加，不同工作场合，选择适当的照度： 照度太低易造成疲劳和精神不振 照度太高刺激太强引起过度兴奋、眩光,25,照度与视力的关系,1. 照度低，视功能低 2. 照度增加到1000lx后，视功能提高不明显；,26,照度的心理感受,舒适度，2000 Lx最适宜；一般1000 Lx称为较合适的照度环境。,27,照度与工作效率、故障率的关系,照度大于500Lx，曲线开始趋于平坦，5001000Lx，连续工作的室内合适照度,28,合理照度的确定,CIE 室内照明指南：刚好辨认人脸特性，约1 cd/m2亮度，相当于水平面照度20Lx。-通道及非工作房间最低照度
7、； 不需要特别费力即辨认脸部特征，1020 cd/m2亮度，约200Lux的水平照度-200Lux连续工作所需最低照度。,29,照度均匀性的要求,国标规定： 工作区域的一般照明均匀度不小于0.7； 一般分区照明，室内通道和非工作区域照度值不小于工作区域照度的1/5； 局部照明与一般照明共用时，工作面照度值为总照度值的1/31/20，且不宜低于30 Lux；,30,亮度对人体的影响,亮度与视觉的关系： 人眼对物体的明暗感觉不取决于物体照度，而取决与物体在人眼视网膜上成像的照度，即亮度； 被观察物需要一定的亮度，且亮度与背景亮度需有一定的差别才能看清物体；对比度。 视觉：L0.01cd/m2：暗视
8、觉；2cd/m2：明视觉。 在两者之间，中间视觉。,亮度L：光源在给定方向上光强与其在垂直于该方向平面上的投影面积之比。cd/m2,光源或表面明亮程度,31,对比度,背景亮度越高，看清物体所需要的时间就越短 适当增加对比度，比单纯增加工作面照度更能有效提高视觉灵敏度，且比较经济；,32,普金耶现象,明视觉下，黄绿光（555）最明亮，红、蓝光暗。暗视觉下，青绿光（507）最明亮，红色、橙色光发暗。青、蓝色系在明视觉下明度低，在暗视觉下明度反而提高，橙色则反之。-普金耶现象。,33,合理亮度的分布,合适亮度分布是舒适视觉的必要条件 亮度分布变化大，人眼易疲劳； 亮度过分均匀分布，降低物体清晰度，且
9、室内过于呆板，阴暗感。,亮度比的推荐值（美国IES）,34,暗适应,从亮处进入暗处时，在一段时间内完全看不到视觉对象，过一会由于眼睛感度逐渐升高看到视觉对象-暗适应；,暗适应通常在30分钟左右完成,35,明适应,当从暗处突然到明处时，开始感觉非常刺眼，过一会才能看清视觉对象-明适应；,明适应时间短，几分钟内即完成,36,频闪效应的产生及抑制,光通量随交流电源周期性交变而变化，人眼产生明显闪烁感觉，称为频闪效应，易使人产生错觉而导致事故； 光通量的波动程度用波动深度来表示： 波动深度小于25%时，频闪效应可忽略不计。,37,眩光对人体的影响,眩光：在视野内因看到亮度过高的发光体或视野内的光泽表面
10、反射高亮度发光体的光线引起的视觉障碍。,根据眩光的形成原因：直接眩光和间接眩光；根据眩光对视觉不同影响：不舒适眩光和失能眩光；根据眩光产生的机理：反射眩光和光幕眩光。,包括： 1、强烈亮度刺激造成视网膜反应饱和，产生不完全响应； 2、视网膜组织受刺激过大失去控制，造成功能发挥不完全； 3、角膜、水晶体等光散射，眼球内形成光幕，导致重影； 4、强烈的亮度刺激造成瞳孔缩小，控制系统反应失控；,38,眩光的评价方法,光顶棚整体评价：大于45度角亮度小于500cd/m2,39,眩光评价与测量,Lvl灯具在人眼睛上产生的光幕亮度， Lve 环境光产生的光幕亮度，单位cd/m2,GR公式、系数进行修正。,
11、40,直接眩光的限制等级,41,光源色度对人体的影响,色温：光源的色坐标落在黑体线上某点，该点所对应的黑体的温度。不落在黑体上，相关色温。,42,色温与照度舒适感的关系,43,显色指数,显色指数：物体在被测光源照明下所显现的颜色的真实程度。与标准光源（黑体或太阳光）比较。,44,显色指数与照度的关系,相同照度下，显色性好的光源比显色性差的光源感觉上要明亮，因而在选用显色指数较差的光源时，应适当提高照度水平，其比例系数如下：,45,光辐射安全,1、CIE S 009/E:2002 / IEC 62471-2006 /GB/T 20145-2006“灯和灯系统的光生物安全”，就LED产品的紫外线、
12、可见光与红外线辐射，进行危害性的评估， 2、研究人体安全的辐射限制值，研究皮肤和眼睛的光化学紫外危害、眼睛的近紫外危害、视网膜蓝光光化学危害、视网膜无晶状体光化学危害、视网膜热危害、弱视觉刺激、红外辐射危害、皮肤热危害。,46,光辐射安全,光辐射安全灯具分类,47,光辐射安全,48,光辐射相关危害限值（CIE S 009/E:2002）,49,不同组别的灯具允许照射时间（IEC 62471）,照明质量,适当的照度水平 适宜的亮度分布 宜人的光色和良好的显色性 没有眩光干扰 正确的投光方向与完美的造型立体感,照明质量照度水平,视觉功效 视觉满意度 经济水平和能源的有效利用,照度,对于非工业区，如
13、交通区和休息空间，要考虑定向和视觉舒适度的要求，不能用视觉功效来确定照度水平,照明质量照度水平,照明质量照度水平,室内照明并非越均匀越好，适当的照度变化能形成比较活跃的气氛。但是，工作岗位密集的房间也应保持一定的照度均匀度 室内照明的照度均匀度通常以一般照明系统在工作面上产生的最小照度与平均照度之比表示，它不应小于0.7； 工作房间中非工作区的平均照度不应低于工作区平均照度的1/3 直接连同的两个相邻的工作房间的平均照度差别不应大于5：1；,照度均匀度,照明质量亮度分布,室内亮度分布是由照度分布和表面反射比决定的。视野内的亮度分布不适当会损害视觉功效，过大的亮度差别会产生不舒适眩光； 与作业贴
14、临的环境亮度不应小于作业亮度的2/3； 顶棚、墙壁和地面的亮度正比于反射比与照度比的乘积，所以他们的数值可以调整互补，,照明质量光色和显色性,照明质量光色和显色性,照明质量不舒适眩光评价,Lb背景亮度 L每个灯具在观察者眼睛方向上的亮度 每个灯具的发光部分对观察者眼睛形成的立体角 P古斯位置指数,照明质量反射眩光和光幕反射,他们是由光泽表面镜反射和高亮度造成的 呈现在作业区域以外的称反射眩光，对视觉造成干扰； 在作业本身呈现的镜反射和漫反射重叠的现象称为光幕反射，它使作业固有的亮度对比减弱，视觉功效降低；,照明质量反射眩光和光幕反射,正确安装照明光源和工作人员的相对位置，使视觉作业的每一部分都
15、不处在、也不靠近任何光源同眼睛形成的镜面反射角内； 加强从侧面投射到视觉作业上的光线； 选用发光面大、亮度低、宽配光、但在临界方向亮度锐减的灯具（如蝙蝠翼型配光灯具）； 顶棚、墙和工作面尽量选用无光泽的浅色饰面；,照明质量阴影和造型立体感,光的主投射方向及直射光与漫反射光的比例决定； （1）在主视线方向上，垂直水平照度比至少要达到0.25，0.4-0.5较为满意； （2）平均柱面照度与水平照度之比 0.33之间，可活得较好的造型立体感；,LED室内照明灯具种类、特性与应用,LED室内照明灯具种类、特性与应用,定向照明灯 非定向照明灯： 灯在立体角为 sr（相当于120锥角圆锥的立体角）内含有8
16、0%以上的光输出，称为定向照明灯，反之，称之为非定向照明灯,LED室内照明灯具种类、特性与应用,LED非定向照明灯：球泡灯、蜡烛灯、支架灯、天花灯、格栅灯 LED定向照明灯：射灯、筒灯、斗胆灯、轨道灯,LED室内照明灯具种类、特性与应用,根据使用光源分类 根据安装方式分类 根据灯具设计的支撑面材料分类 根据特殊场所适用环境分类 根据灯具的功能分类：防护等级、防触电保护类型、光学特性,灯具分类方式,LED室内照明灯具种类、特性与应用,灯具的安装方式分类、特性及适用场所,LED室内照明灯具种类、特性与应用,灯具对固体异物的防护等级,LED室内照明灯具种类、特性与应用,LED室内照明灯具种类、特性与应用,LED室内照明灯具种类、特性与应用,灯具根据光学特性或功能划分,LED室内照明灯具种类、特性与应用,LED室内照明灯具种类、特性与应用,LED室内照明灯具种类、特性与应用,英国按照灯具光强在下半球的分布，分为十种类型：,
