燈具光學(xué)基礎(chǔ)課件

1、一、前言一、前言二、照明的三大要素二、照明的三大要素三、常用名詞術(shù)語三、常用名詞術(shù)語四、常見燈具光源四、常見燈具光源五、燈具的光學(xué)性能與分類五、燈具的光學(xué)性能與分類六、燈具光度測試報(bào)告解讀和照明計(jì)算中六、燈具光度測試報(bào)告解讀和照明計(jì)算中的應(yīng)用的應(yīng)用七、七、LEDLED光源的應(yīng)用光源的應(yīng)用一、前言一、前言1、我們正處在駕馭光、享受光的時(shí)代照明是什么？ 過去：照明是電氣，是照亮 現(xiàn)在：照明是家具，是裝飾、是光 未來：照明是享受，是健康 從照明工程到照明設(shè)計(jì)，從數(shù)量到質(zhì)量的轉(zhuǎn)變。從照明工程到照明設(shè)計(jì)，從數(shù)量到質(zhì)量的轉(zhuǎn)變。2、視覺的性質(zhì)和認(rèn)知決定對(duì)照明的量和質(zhì)的要求光源照明是高科技朝陽行業(yè)歷史上 :

2、1879年愛迪生發(fā)明白熾燈是被公認(rèn)為人類進(jìn)入現(xiàn)代文明社會(huì)的里程碑 !二、照明的三大要素二、照明的三大要素物體亮度物體亮度L L（ntnt）照度照度E E（lxlx）發(fā)光強(qiáng)度發(fā)光強(qiáng)度I I（cdcd）光源亮度光源亮度 L L（ntnt）光源光源 主觀亮度主觀亮度光通量光通量（lmlm）關(guān)鍵詞：輻射學(xué)、光度學(xué)、色度學(xué)；亮度、照度、顏色關(guān)鍵詞：輻射學(xué)、光度學(xué)、色度學(xué)；亮度、照度、顏色照明源照明源被照物被照物人眼人眼電源電源光源光源燈具燈具控制器控制器吸收吸收反射反射透射透射光澤度光澤度光譜特性光譜特性生理效應(yīng)生理效應(yīng)視見函數(shù)視見函數(shù)大腦大腦心理效應(yīng)心理效應(yīng) 生物效應(yīng)生物效應(yīng)光潔度光潔度照明的三大要素

3、照明的三大要素能源管理能源管理光通量光通量燈具燈具照明設(shè)計(jì)照明設(shè)計(jì)照度、色溫、顯色性照度、色溫、顯色性被照物被照物反反( (透透) )射率射率眼睛視覺眼睛視覺生理亮度、顏色生理亮度、顏色大腦大腦心理亮度、顏色心理亮度、顏色生理效率生理效率照明系統(tǒng)整體效率照明系統(tǒng)整體效率物理效物理效率率照明效率照明效率配光曲線配光曲線光源亮度、色溫、顯色性光源亮度、色溫、顯色性電源電源光源體光源體效率效率燈具效率燈具效率光效 眩光 色溫 照度光強(qiáng) 配光曲線 平均壽命顯色指數(shù) 流明系數(shù)色偏移 性價(jià)比 燈具效率 照明系統(tǒng)能效 照明功率密度能效標(biāo)識(shí) 能源消費(fèi)彈性系數(shù)“節(jié)能決定”涉及的制度規(guī)范非物理的、無法量化的主觀感

4、覺指標(biāo) 節(jié)能光源的主要技術(shù)指標(biāo)節(jié)能光源的主要技術(shù)指標(biāo)照明照明應(yīng)應(yīng)考考慮慮的的若干若干問題問題光源和燈具光源和燈具的發(fā)光效率的發(fā)光效率顯色性顯色性 安全標(biāo)準(zhǔn)、安全標(biāo)準(zhǔn)、 性能標(biāo)準(zhǔn)、性能標(biāo)準(zhǔn)、能效標(biāo)準(zhǔn)能效標(biāo)準(zhǔn)人的生理人的生理和和心理健康心理健康 照明應(yīng)考慮的若干問題照明應(yīng)考慮的若干問題電磁波頻譜圖光度學(xué)2、光參數(shù)：光通量：光在單位時(shí)間內(nèi)發(fā)出的光量的總和稱為光源的光通量。單位：流明（lm） 例如：一只40W白熾燈的光通量為350-470lm，而一只40W熒光燈的光通量為2800 lm左右，是白熾燈的6-8倍。光強(qiáng)：光源在某一給定方向的單位立體角內(nèi)發(fā)出的光通量稱為光源在該方向的發(fā)光強(qiáng)度，簡稱光強(qiáng)。 單

5、位：坎德拉（cd） 例如：一只40W白熾燈的平均光強(qiáng)為28 cd。而一只40W熒光燈的平均光強(qiáng)為224 cd。照度：光源照射在被照物體單位面積上的光通量。 單位：勒克斯（lx） 例如：一只40W白熾燈的書寫臺(tái)燈，桌面上的平均照度為200-300 lx。亮度：光源在某一方向上的光強(qiáng)與發(fā)光面在該方向上投影表面積之比。 單位：坎德拉每平方米（cd/m2） 例如：太陽的亮度為2x109 cd/m2 ，白熾燈的亮度為（3-5）x106 cd/m2，熒光燈的亮度為（6-8）x103 cd/m26.16.1、顏色的基本術(shù)語、顏色的基本術(shù)語（1）顏色：目視感知的一種屬性，可用白、黑、灰、黃、紅、綠等顏色名稱進(jìn)

6、行描述。（2）光源色：由光源發(fā)射的光的顏色。（3）物體色：光被物體反射或透射后的顏色。（4）表面色：漫反射、不透明物體表面的顏色。（5）*光譜分布：光譜密度與波長之間的函數(shù)關(guān)系。（6）色品坐標(biāo)：三刺激之值與它們之和的比。（7）*色溫 ：當(dāng)某一種光源的色品與某一溫度下黑體的色品相同時(shí)黑體的溫度。（8）相關(guān)色溫 ：當(dāng)某一種光源的色品與某一溫度下的黑體的色品最接近，或者說在均勻色品圖上的色差距離最小時(shí)黑體的溫度。（9）*顯色性：與參考光源相比較時(shí)，光源顯現(xiàn)物體顏色的特性。（10）顯色指數(shù)（CRI）：光源顯色性的度量。以被測光源下與參考光源下物體顏色的相符程度表示。 國際照明委員國際照明委員(CIE)

7、 1931色度圖色度圖國際照明委員國際照明委員(CIE) 1931色度圖色度圖xy00.10.20.30.40.50.60.70.800.10.20.30.40.50.60.70.80.9077058057056051052055053054050049048038060020 000K10 000K7000K5000K3000K2000KAD65波長(nm)1 1、色溫、色溫 所謂色溫，是有與光源具有相同色度的完全輻射體（黑體）的絕對(duì)溫度來表示光源顏色的溫度，單位為K不同光源的色溫不同光源的色溫色溫的數(shù)值越低，紅色光就越多，色溫越高，則藍(lán)色光就越多，“暖色”與“低色溫”對(duì)應(yīng)，“冷色”與“高色

8、溫”對(duì)應(yīng)。色溫和照度的關(guān)系色溫和照度的關(guān)系光源對(duì)物體真實(shí)顏色的呈現(xiàn)程度稱為光源的顯色性。為了對(duì)光源的顯色性進(jìn)行定量的評(píng)價(jià)，引入顯色指數(shù)的概念。以標(biāo)準(zhǔn)光源為準(zhǔn)，將其顯色指數(shù)定為100，其余光源的顯色指數(shù)均低于100。 平均顯色指數(shù)用平均顯色指數(shù)用Ra表示，表示，Ra值越大，值越大，光源的顯色性越好。光源的顯色性越好。用用8種標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)色種標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)色(1-8)比較待測光源的顯色和太比較待測光源的顯色和太陽光下的顯色差異度的平均值稱為平均顯色指數(shù)陽光下的顯色差異度的平均值稱為平均顯色指數(shù)Ra.一些顏色一些顏色 = 100一些顏色一些顏色 70）。）。七、七、LED的光度與色度學(xué)問題的光度與色度學(xué)問題L

9、ED照明的問題（一）照明的問題（一）色域、色容色域、色容差和顯色性差和顯色性不理想，色不理想，色溫大多在溫大多在6500K6500K以上以上光、電、色光、電、色參數(shù)隨結(jié)溫參數(shù)隨結(jié)溫變化，散熱變化，散熱性和穩(wěn)定性性和穩(wěn)定性有待改進(jìn)有待改進(jìn)問題問題問題問題問題問題問題問題高亮度、高亮度、低照度，低照度，容易形成容易形成眩光，總眩光，總光通量不光通量不足足成本高、成本高、性價(jià)比低性價(jià)比低問題問題問題問題問題問題問題問題LED照明的問題（二）照明的問題（二）LEDLED燈具燈具的設(shè)計(jì)：的設(shè)計(jì)：配光、配光、效率、效率、顯色性、顯色性、色溫色溫控制與驅(qū)控制與驅(qū)動(dòng)電路的動(dòng)電路的效率和成效率和成本本標(biāo)準(zhǔn)是制標(biāo)

10、準(zhǔn)是制約行業(yè)發(fā)約行業(yè)發(fā)展的重要展的重要因素因素相關(guān)學(xué)科相關(guān)學(xué)科領(lǐng)域的配領(lǐng)域的配合：合：視光學(xué)、視光學(xué)、醫(yī)學(xué)、醫(yī)學(xué)、心理學(xué)心理學(xué)問題問題問題問題問題問題問題問題LED的特殊問題的特殊問題LEDLED的特殊的特殊問題問題光學(xué)參數(shù)光學(xué)參數(shù)與觀察角度與觀察角度有關(guān)有關(guān)顯色指數(shù)顯色指數(shù)概念概念不適用不適用光強(qiáng)與光強(qiáng)與距離平方距離平方不嚴(yán)格反比不嚴(yán)格反比LED色溫概念色溫概念不適用不適用沒有確定沒有確定的光軸、的光軸、配光曲線配光曲線光學(xué)參數(shù)光學(xué)參數(shù)與工作溫度與工作溫度有關(guān)有關(guān)當(dāng)前當(dāng)前LED應(yīng)用產(chǎn)品發(fā)展的方向應(yīng)用產(chǎn)品發(fā)展的方向 12充分發(fā)揮充分發(fā)揮LED特性，發(fā)展特性，發(fā)展數(shù)字化色光數(shù)字化色光照明產(chǎn)品照明產(chǎn)