燈具配光基礎知識、坐標系和報告解讀

1、燈具配光基礎知識、坐標系和報告解讀內(nèi) 容 提 要1. 光度學基礎知識2. 燈具坐標系3. 燈具光度測試報告解讀1. 光度學基礎知識燈具定義及分類光通量照度亮度發(fā)光強度 光度學基礎知識燈具定義燈具又稱照明器，其主要作用是照明。在我們的日常生活中，可以看見多種多樣的燈具，而燈具的分類也是多種多樣的。按照使用目的可以分為：功能性燈具裝飾性燈具光度學基礎知識在我們的日常生活中，可以看見多種多樣的燈，而燈具的分類也是多種多樣的。按照使用位置可以分為：室內(nèi)燈具室外燈具燈具定義燈具又稱照明器，其主要作用是照明。光度學基礎知識燈具本身的基本作用是提供與光源的電氣連接，但還有許多其它的重要功能如光源的防護、適宜

2、的機械特性、殼體的防護要求、電氣安全要求、熱要求、標志要求和光度功能要求。而一般情況下，用戶最關(guān)心的是這一盞燈是否能夠照亮我們希望它照亮的地方，不照亮它不該照亮的地方。其次便是它是否使我們感覺舒適。而這可以由配光曲線和眩光等參數(shù)所描述，這也就說明了我們?yōu)槭裁匆獪y量配光曲線。什么是配光曲線？配光曲線又叫發(fā)光強度分布曲線，是描述光源或燈具發(fā)光的空間分布特性的一條曲線。這種方法通常用于描述室內(nèi)和道路的燈具的光分布。它很形象地以極坐標的原點表示燈具的光中心，以一定方向的矢量表示光強的大小，以極坐標的角度表示光強矢量與光軸之間的夾角；極坐標表示法配光曲線通常有兩種表示方法：極坐標表示法的好處就是形象，直

3、觀。長度表示光強角度表示測量方向與極軸的夾角此方法通常用于描述泛光燈和配光非常窄的燈具和光源光的分布。用直角坐標的原點表示光中心，用橫坐標表示方向角，用縱坐標表示光強。直角坐標表示法配光曲線通常有兩種表示方法：直角坐標表示法的好處是便于查不同角度的光強數(shù)值。配光曲線從它的對稱性質(zhì)來說可以分為：軸向?qū)ΨQ、對稱和非對稱3種。投光類燈具還可以根據(jù)其光束的寬窄分為：窄光束；寬光束；中等光束等。 一般來說：窄 光 束：光束角40 = 立體角的單位叫球面度（sr），1球面度是半徑為1米的球面上，1平方米的球面對球心所張的立體角。lAoB(a)sAAr(b)or= 平面角和立體角平面角的單位叫弧度，1弧度是

4、半徑為1米的園上，1米長的圓弧對圓心所張的角。下面我們先來介紹一下光度學的一些基本概念光度學基礎知識光通量光通量是光源在單位時間內(nèi)發(fā)出的光量，也即為輻射通量（或輻射功率）能夠被人眼視覺系統(tǒng)所感受的那部分有效當量。一只40W的日光燈輸出的光通量大約是2100流明。 光通量符號，單位lm；常見電光源的發(fā)光效率，是指1W的電功率能轉(zhuǎn)化成多少光通量。常見光源的大致效率（流明/瓦）白熾燈，15日光燈，50鈉燈，120光度學基礎知識發(fā)光強度 光度學基礎知識光源在給定方向的單位立體角中發(fā)射的光通量定義為光源在該方向的(發(fā))光強(度)。 = d/d 單位：cd 1cd1lm/1sr實際光源或燈具各方向的發(fā)光強

5、度不同。為了描述其發(fā)光的空間分布特性，需要用發(fā)光強度分布曲線（又叫配光曲線）來表示。它是照明計算和設計的一個重要依據(jù)。照度 定義：表面上一點的照度是入射在包含該點面元上的光通量d除以該面元面積dS之商。 單位 （lx） 單位為勒克斯（lx），1lx=1lm/m2常見照度（勒克司）：陽光直射（正午）下，110,000 陰天室外，1000商場內(nèi)，500 普通房間燈光下，100滿月照射下，0.2燭光（20cm遠處），1015LUX。距60W臺燈60cm桌面，300LUX；黃昏室內(nèi)，10LUX；夜間路燈，；光度學基礎知識亮度 亮度（L，Luminance），單位尼特，即nit，或cd/m2。定義：光源

6、體在某一方向上,每單位投影面積上所發(fā)出的光強。常見發(fā)光體的亮度（尼特）：太陽表面，2,000,000,000白熾燈燈絲，10,000,000陽光下的白紙，30,000眼能習慣的亮度，3,000滿月表面，2,500人眼能比較好的分辨出顏色的亮度，1滿月下的白紙，0.07無月夜空，光源體在某一方向上,每單位投影面積上所發(fā)出的光強。Type BType CGMS2000/GMS1800介紹2. 燈具坐標系不同光源、燈具向空間各個方向射出的光通量是很不一樣的。空間圖最能直觀地描繪光分布的特性方法是把各個方向上測得的光強，以一條條矢徑的形式畫在一個球坐標系上。假定光源就在坐標系的極點上，這些矢量合起來就

7、構(gòu)成了“光分布體”。燈具的光強通常在許多平面中測得。在各式各樣可能的測試平面中，有三種平面系統(tǒng)已被證明特別有用。Type C在Type C坐標系統(tǒng)中，極軸是垂直的，如圖所示。在垂直半平面測量的角度是角度，以及到此半平面的水平角度是C角度。燈具發(fā)光口面通常瞄準坐標系中的（C0，0）點。角度范圍從0（最低點）到180（最高點）。C平面在角度范圍從0到360，如圖所示。在光度學中C0參考平面位置，通常是平行于燈具的輔助軸線。C型光度數(shù)據(jù)目前是最流行的并得到廣泛的承認。大多數(shù)光度數(shù)據(jù)，包括室內(nèi)燈和路燈，使用Type C格式。Type CType CType CType B B型坐標系統(tǒng)的說明如圖。極軸

8、在水平方向。水平半平面內(nèi)的角度數(shù)據(jù)叫做H角度，到此平面的垂直角度是V角度。使用（H，V）坐標指示球面上的某點。 H 0 在赤道圈上。燈具口面通常瞄準點（0，0），并且V 0 平面垂直于燈具口面。H角度的范圍是從-90 至90 。V角度范圍從-180 到180 ， -90 將在最低點，90 在最高點。泛光燈光度數(shù)據(jù)通常使用Type B坐標系Type BType BType B燈具光度測試報告解讀室內(nèi)燈具投光燈路燈光通比與燈具類型配光曲線眩光室內(nèi)燈利用系數(shù) 概算曲線室 內(nèi) 燈 具報告基本信息室內(nèi)燈具數(shù)據(jù)最大光強最大光強半峰邊角平面等照度曲線 連結(jié)測量截面上等照度的點的曲線。圖中粉色點代表了只有一盞

9、燈的時候，水平照度值為最大照度值一半的點。最大距高比即為：S/2H最大距高比光通比上射光通比=燈具的上射總光通燈具總光通下射光通比=燈具的下射總光通燈具總光通室內(nèi)燈具型號劃分表型號名稱光通比上半球下半球A直接型01010090B半直接型10409060C均勻擴散型40606040D半間接型60904010E間接型90100100 010%10090% 1040% 9060% 4060% 6040% 6090% 4010% 90100% 100%環(huán)帶光通數(shù)據(jù)表照度距離圖表亮度限制曲線是CIE推薦的作為評價室內(nèi)一般燈具直接眩光的標準和方法。眩光：在視野范圍內(nèi)有亮度極高的物體或亮度對比過大，或空間和

10、時間上存在著極端的對比，就可引起不舒適的視覺，或造成視功能下降，或同時產(chǎn)生這兩種效應的現(xiàn)象。眩光是影響照明質(zhì)量的最重要因素。眩光照明質(zhì)量的優(yōu)劣與燈具的亮度限制有關(guān)。在視野范圍內(nèi)若亮度過高，可產(chǎn)生不舒適眩光，甚至產(chǎn)生失能眩光，嚴重的眩光直接影響勞動生產(chǎn)率甚至誘發(fā)眼疾。眩光程度主要與燈具發(fā)光面大小、發(fā)光面的亮度、背景亮度、視看方向和位置有關(guān)，因此在燈具設計時一定要考慮限制燈具的亮度。一般情況下人們在室內(nèi)眼睛停留最多的位置是水平方向，因此燈具在6090區(qū)域內(nèi)最易受眩光影響。一般產(chǎn)生直接眩光的區(qū)域為4590區(qū)域內(nèi)。燈具有發(fā)光側(cè)邊的界限曲線眩光限制等級 眩光程度 視覺要求和適用場所示例 A很高質(zhì)量 無眩

11、光感 很嚴格的視覺要求如手術(shù)室、病房、計算機房、有視覺顯示裝置的辦公室、展室。 B高質(zhì)量 有很弱眩光感 視覺要求高的作業(yè)或高等視覺作業(yè)但要求注意力高度集中。如教室、閱覽室、比賽大廳 C中等質(zhì)量 有輕微眩光感 中等視覺要求的作業(yè)或要求注意力一般且工作人員沒有一定程度的流動性。如會議室、營業(yè)廳、餐廳、觀眾廳、休息廳、候車廳、廚房 D低質(zhì)量 有眩光感 視覺要求或要求注意力集中程度較低的作業(yè)，工作人員在有限區(qū)域內(nèi)頻繁走動。如通道 E很低質(zhì)量 有較強眩光感 視覺要求低且工作人員不限于一個工作崗位而是來回走動或不是由同一批人連續(xù)使用的房間。如倉庫、儲藏間、汽車庫 根據(jù)在照明使用中對照明質(zhì)量的不同要求，CI

12、E將室內(nèi)一般燈具直接眩光分為5個質(zhì)量等級。室內(nèi)燈具利用系數(shù) 燈具的利用系數(shù)是指燈具在規(guī)定的條件下送到工作面上的光源光通量與總光通量之比，所以與照明燈具的設計、安裝高度、房間的大小和反射率的不同相關(guān)。 高的利用系數(shù)和低的眩光這是照明設計人員追求的重要目標之一，室內(nèi)燈具的利用系數(shù)是在考慮燈具對工作面的直射照度的貢獻上，還考慮了四壁、頂棚和地板的相互反射對工作面照度的貢獻房間系數(shù) （Room Cavity Ratio）RCR=5hRC(L+W)/L*W 室內(nèi)照明計算是把房間看作直六面體，能表征房間尺寸的表式就是室空間比（室指數(shù)）。越是低而寬敞的房子，可得到的光通利用率越高，越是狹而高的房間，光通利用

13、率越低。 針對不同的RCR系數(shù)，和不同的四壁、頂棚反射率系數(shù)，我們可以計算出室內(nèi)燈具的利用率系數(shù)。室內(nèi)燈具利用系數(shù)RHOCC天花板反射系數(shù)，RHOW墻壁反射系數(shù)，RCR房間系數(shù)，地板反射系數(shù)恒等于20.平均照度=燈具數(shù)量=室內(nèi)燈具概算光源光通量燈具數(shù)量CU 維護系數(shù)長寬平均照度長寬光源光通量 CU 維護系數(shù) 室內(nèi)燈具概算在報告的最后，會附上光強數(shù)據(jù)表。直角坐標配光曲線等光強曲線投 光 燈直角坐標配光曲線半峰發(fā)散角在選定的通過最大光強的平面上，兩個為50%最大光強的光強之間的夾角半峰邊角在選定的通過最大光強的平面上，最大光強與50%最大光強之間的夾角燈的有效光束光強大于或等于10%最大光強的所有

14、光束稱燈具的有效光束(IES定義)投光燈光度特性的三個定義矩形等光強網(wǎng)圖等光強曲線：在以光源的光中心為球心的假想球面上，將發(fā)光強度相等的那些方向所對應的點連接成的曲線，或是該曲線的平面投影。光強曲線分布圖等光強圓形網(wǎng)圖等照度曲線光通量利用系數(shù)曲線路 燈路燈燈具報告基本信息 1、當燈具位于或接近于道路邊， 50%最大光強的曲線MMH寬，這種燈具被稱作類；MH LRL以內(nèi)，屬于類； MHMH LRL之間，屬于類； MH LRL以外，屬于類。 單個路燈的橫向分布一般可以分為四類：路燈分類 1、當最大光強點MH TRL之間時，此燈具被歸類為Short(S)分布，最大的燈具間隔是安裝高度的4.5倍；MHTRL之間的，此燈具被歸類為Medium(M)分布，最大的燈具間隔是安裝高度的7.5倍；MH TRL之間稱為Long(L)分布，最大的燈具間隔是安裝高度的12倍。 路燈的縱向分布分為三種：路燈分類路燈分類圖某種路燈光強曲線分布圖IESNA眩光控制分類完全截光型：離開燈下點90（r=90）以上的所有角度的光強值為0，而且在離燈下點80（r=80）的位置每1000流明的光強值不超過100cd（10%）。圍繞燈具的所有橫向角度都要滿足這個要求。截光型：離開燈下點90（r=90，水平）的位置的每1000流明的光強值不超過