燈具光學基礎課件

1、一、前言一、前言二、照明的三大要素二、照明的三大要素三、常用名詞術語三、常用名詞術語四、常見燈具光源四、常見燈具光源五、燈具的光學性能與分類五、燈具的光學性能與分類六、燈具光度測試報告解讀和照明計算中六、燈具光度測試報告解讀和照明計算中的應用的應用七、七、LEDLED光源的應用光源的應用一、前言一、前言1、我們正處在駕馭光、享受光的時代照明是什么？ 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計，從數量到質量的轉變。從照明工程到照明設計，從數量到質量的轉變。2、視覺的性質和認知決定對照明的量和質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)明白熾燈是被公認為人類進入現(xiàn)代文明社會的里程碑 !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)光強度發(fā)光強度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）關鍵詞：輻射學、光度學、色度學；亮度、照度、顏色關鍵詞：輻射學、光度學、色度學；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生理效應視見函數視見函數大腦大腦心理效應心理效應 生物效應生物效應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計照明設計照度、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 配光曲線 平均壽命顯色指數 流明系數色偏移 性價比 燈具效率 照明系統(tǒng)能效 照明功率密度能效標識 能源消費彈性系數“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 節(jié)能光源的主要技術指標節(jié)能光源的主要技術指標照明照明應應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 安全標準、安全標準、 性能標準、性能標準、能效標準能效標準人的生理人的生理和和心理健康心理健康 照明應考慮的若干問題照明應考慮的若干問題電磁波頻譜圖光度學2、光參數：光通量：光在單位時間內發(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：光源在某一給定方向的單位立體角內發(fā)出的光通量稱為光源在該方向的發(fā)光強度，簡稱光強。 單

5、位：坎德拉（cd） 例如：一只40W白熾燈的平均光強為28 cd。而一只40W熒光燈的平均光強為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、顏色的基本術語、顏色的基本術語（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

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關系。（6）色品坐標：三刺激之值與它們之和的比。（7）*色溫 ：當某一種光源的色品與某一溫度下黑體的色品相同時黑體的溫度。（8）相關色溫 ：當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黑體的溫度。（9）*顯色性：與參考光源相比較時，光源顯現(xiàn)物體顏色的特性。（10）顯色指數（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值越低，紅色光就越多，色溫越高，則藍色光就越多，“暖色”與“低色溫”對應，“冷色”與“高色

8、溫”對應。色溫和照度的關系色溫和照度的關系光源對物體真實顏色的呈現(xiàn)程度稱為光源的顯色性。為了對光源的顯色性進行定量的評價，引入顯色指數的概念。以標準光源為準，將其顯色指數定為100，其余光源的顯色指數均低于100。 平均顯色指數用平均顯色指數用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種標準試驗色種標準試驗色(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陽光下的顯色差異度的平均值稱為平均顯色指數Ra.一些顏色一些顏色 = 100一些顏色一些顏色 70）。）。七、七、LED的光度與色度學問題的光度與色度學問題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、色參數隨結溫參數隨結溫變化，散熱變化，散熱性和穩(wěn)定性性和穩(wěn)定性有待改進有待改進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、性價比低性價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燈具燈具的設計：的設計：配光、配光、效率、效率、顯色性、顯色性、色溫色溫控制與驅控制與驅動電路的動電路的效率和成效率和成本本標準是制標

10、準是制約行業(yè)發(fā)約行業(yè)發(fā)展的重要展的重要因素因素相關學科相關學科領域的配領域的配合：合：視光學、視光學、醫(yī)學、醫(yī)學、心理學心理學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參數光學參數與觀察角度與觀察角度有關有關顯色指數顯色指數概念概念不適用不適用光強與光強與距離平方距離平方不嚴格反比不嚴格反比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參數光學參數與工作溫度與工作溫度有關有關當前當前LED應用產品發(fā)展的方向應用產品發(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)展數字化色光數字化色光照明產品照明產