光學基礎知識和相關(guān)應用

光學基礎知識和相關(guān)應用

電磁能波譜圖1.可見光380nm-780nm2.紫外線100-380nm3.紅外線780nm-1mm第二頁，共33頁。2

常用光度量光通量：單位時間內(nèi)輻射能量的大小，它是根據(jù)人眼對光的感覺來評價的。光通量單位是流明（lm）。光通量用來說明光源發(fā)光能力的大小發(fā)光強度（光強）：光源在單位立體角內(nèi)輻射的光通量，單位是坎德拉（cd）。

發(fā)光強度用于說明光源或燈具發(fā)出的光通量在空間各方向或在給定方向上分布的密度。照度：從同一方向看，在給定方向上的任何表面的每單位投影面積上的光照強度（光度）。照度單位是勒克斯（lx），照度用來表示被照面上光的強弱。亮度：人眼從一個方向觀察光源，在這個方向上的光強與人眼所“見到”的光源面積之比，定義為該光源單位的亮度，即單位投影面積上的發(fā)光強度。亮度的單位是坎德拉/平方米（cd/m2），亮度是人對光的強度的感受。第三頁，共33頁。3

四個單位的直觀圖示第四頁，共33頁。4常用光度學單位與其相互關(guān)系

光通量Φ（lm）光強I（cd）照度E（lx）單位立體角Ω第五頁，共33頁。5

光色的相關(guān)定義色溫：光源發(fā)射光的顏色與黑體在某一溫度下輻射光色相同時，黑體的溫度稱為該光源的色溫符號為TC

單位為K相關(guān)色溫：當某一種光源的色品與某一溫度下地完全輻射體（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完全輻射的溫度，符號為TCP單位為K色品：用色品坐標或者主波長和純度表示的顏色性質(zhì)。色品參數(shù)包括色坐標、相關(guān)色溫，顯色指數(shù)、色品容差顯色性：與參考標準光源相比較時，光源顯現(xiàn)物體顏色的特性。顯色指數(shù)：是指被測光源和標準光源照明下，在適當考慮色溫狀態(tài)下，物體的心理色符合程度的度量。一般顯色指數(shù)Ra應用中一般以Ra數(shù)據(jù)為主，光源顯色指數(shù)越高，顯色性越好。輻射功率：也叫輻射通量，以輻射形式發(fā)射、傳播或者接收的功率單位為W發(fā)光效能：系統(tǒng)發(fā)出光通量/系統(tǒng)輸入功率lm/w燈具效率:在規(guī)定使用條件下，燈具實際輸出的光通量/燈具內(nèi)光源的總光通第六頁，共33頁。6光色的相關(guān)定義光通維持率：燈在規(guī)定條件下燃點，在壽命期間燃點達到一特定時間時所發(fā)出的光通量與初始光通量的比值，用百分數(shù)表示。壽命（單只的）：標準測試條件下，單只燈保持正常燃點，在燃點過程中其光通維持率符合技術(shù)規(guī)范的要求，且光通維持率衰減到70%時的累積燃點時間。平均壽命（50%的筒燈失效時的壽命）標準測試條件下，光通維持率符合本技術(shù)規(guī)范的要求并繼續(xù)燃點至50%的筒燈達到單只產(chǎn)品壽命時的累計燃點時間。LED模塊維持率要求：3000h不低于92%。6000小時不低于88%，※如燈具申請CQC認證或能源之星要求有所不同。第七頁，共33頁。7傳統(tǒng)照明電光源的主要特性比較光源種類白熾燈管型、單端鹵鎢燈直管熒光燈緊湊熒光燈高壓汞燈高壓鈉燈金鹵燈額定功率（w）10-150060-50004-2005-6550-100035-100035-3500光效（lm/w）7-2514-3060-10044-8732-5564-14052-130平均壽命（h）1000-20001500-20008000-1.5W2000-1W1-2W1.2-2.4W3000-1.0W一般顯色指數(shù)（Ra）95-9995-9970-95>8030-6023-8560-90啟動穩(wěn)定時間（min）瞬時瞬時1-4S10S或快速4-84-84-10再啟動時間（min）瞬時瞬時1-4S10S或者快速5-1010-1510-15第八頁，共33頁。8

關(guān)于光通量測試測試光通量一般采用積分球系統(tǒng)或分布光度計測量，積分球適合小尺寸或一體化光源，測試較大尺寸的建議使用分布光度計。積分球測量目前使用以下兩種方式4π球適合于所有光源。2π球適合沒有后射光的光源。

第九頁，共33頁。9CIE1931色度分區(qū)第十頁，共33頁。10

光源色度性能ΔT=0.0000108×T2+0.0262×T+8額定相關(guān)色溫：相關(guān)色溫的額定值，該值由產(chǎn)品生產(chǎn)商或責任銷售商指定初始相關(guān)色溫（0小時）應符合產(chǎn)品生產(chǎn)商或責任銷售商的自我標稱的額定相關(guān)色溫，初始相關(guān)色溫和額定相關(guān)色溫（T）的最大偏差（ΔT）滿足如下條件：額定相關(guān)色溫色坐標目標值代表符號一般顯色指數(shù)XY相關(guān)色溫K目標相關(guān)色溫色品容差SDCM2700RD800.4530.42027202725±145≤73000RN800.4400.40329403045±175≤73500RB800.4090.39434503465±245≤74000RL800.3800.38040403985±275≤75000RZ800.3460.35950005028±283≤76500RR800.3130.33764306530±510≤7第十一頁，共33頁。11關(guān)于測試的環(huán)境要求

空氣溫度：測量的環(huán)境溫度應維持在25℃±1℃，該溫度應在距離SSL產(chǎn)品最多1m的位置測量，且測量高度與SSL產(chǎn)品的高度一致。溫度傳感器應當避免SSL產(chǎn)品和任何其它來源的直接光輻射。若測量不是在建議的溫度下進行的，這是一個非標準的條件，應在測試報告中注明交流電源的波形：在測試SSL產(chǎn)品時，交流電源在規(guī)定頻率（一般是60Hz或50Hz）下應該呈正弦電壓波形，諧波分量的RMS總和不超過原來的3%電壓穩(wěn)定性：用于被測SSL產(chǎn)品的交流電源（RMS電壓）或直流電源（瞬時電壓）的電壓應限制在±0.2%范圍內(nèi)。

SSL產(chǎn)品穩(wěn)定性：穩(wěn)定所需時間一般由30分鐘（小型集成LED燈）至2小時以上（大型SSL燈具）穩(wěn)定條件：30分鐘（或以上），每15分鐘光輸出波動小于0.2%。第十二頁，共33頁。12

積分球測試光通量的要求尺寸應足夠大積分球尺寸應足夠大，避免從被測光源引起的額外溫升，并減小隔板和被測SSL產(chǎn)品自吸收帶來的測量誤差。緊湊型燈：大于等于1m的球。較大的燈（如：4英寸線型熒光燈和HID燈）：大于等于1.5m的球。測量500W或更大功率的光源：2m或更大的球。在4Π球內(nèi)，SSL產(chǎn)品的總表面積應不超過球壁總面積的2%。例如，在一個2m球內(nèi)，一個球狀物的直徑小于30mm。線狀產(chǎn)品的縱向尺寸應小于球直徑的2/3。在2Π球內(nèi)，安裝SSL產(chǎn)品的開口直徑應小于球直徑的1/3。應裝有一個輔助燈輔助燈用于測量被測光源的自吸收，以得到一個自吸收因數(shù)α(λ)。球壁內(nèi)部涂層反射率是90%—98%標準燈測量全光譜輻射通量的標準燈通常是寬光譜的石英鹵鎢白熾燈，來校準光譜輻射計的全可見區(qū)域。對于2Π球，只要求前射光分布的標準燈。對于4Π球，通常使用全向光分布的標準燈，但也可以使用前射光分布的標準燈。要注意的是，不同燃點位置會改變白熾燈的光輸出。在積分球測試燈具時應盡可能減少燈具吸光效應，測試中盡減少雜色光，有條件時候可覆蓋白色薄膜，測試中避免直射光射入探頭。第十三頁，共33頁。13分布光度計測量光通量分布光度計應是能保持燈具燃點位置不變的結(jié)構(gòu)。因此，只有C型分布光度計是可接受的。測試中防止空氣流以免影響測量。在用光度計測量流明強度分布時，光度計與SSL產(chǎn)品的距離應該在產(chǎn)品最大尺寸的5倍以上。

第十四頁，共33頁。14

關(guān)于燈具的配光曲線光束角：垂直角V=0°和橫向角H=0°截面上光強降到1/10峰值光強（或1/2峰值光強）時的光束角距高比：照明裝置中相鄰燈具中心之間的距離與工作面的懸掛高度之比?？臻g光強分布3種方式：1.直角坐標：投光燈2.極坐標：路燈室內(nèi)燈具3.等光強曲線有效光通量：光強值大于最大光強值10%的這部分光線所包含的光通量。第十五頁，共33頁。15?Imax（歐規(guī)）和1/10Imax(美規(guī))決定的光束角的定義第十六頁，共33頁。16路燈和投光燈分布光度系統(tǒng)第十七頁，共33頁。17CIE光通分類第十八頁，共33頁。18投光燈的分類燈具類型出光口直徑(m)光束角(°)最低光束角效率(%)適用場所泛光燈任意≥2035-50建筑立面,室內(nèi)體育場地,廣場聚光燈<0.2<2035建筑立面,足球場探照燈≥0.2<2035遠距離照明第十九頁，共33頁。19

道路燈具分類燈具類別最大光強的方向在下列方向允許的最大光強值90°80°截光0-65°10cd/1000lm30cd/1000lm半截光0-75°50cd/1000lm100cd/1000lm非截光--1000cd--第二十頁，共33頁。20關(guān)于燈具的截光類型第二十一頁，共33頁。21

燈具的縱向分布分為三種（供參考）：

1、當最大光強點位于1.0和2.25MHTRL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；

2、在2.25和3.75MHTRL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；

3、在3.75和6.0MHTRL之間稱為Long(L)分布，最大的燈具間隔是安裝高度的12倍。燈具的橫向分布分為四類：

1、當燈具位于或接近于道路邊，50%最大光強的曲線位于參考軸的兩邊且屋邊1.0M寬，路邊1.0-MH寬，這種燈具被稱作?類；

2、50%最大光強的軌跡的橫向?qū)挾仍诼愤?.75MHLRL以內(nèi)，屬于Ⅱ類；

3、部分的或全部在路邊1.75MH和2.75MHLRL之間，屬于Ⅲ類；

4、部分的或全部的在路邊2.75MHLRL以外，屬于Ⅳ類。第二十二頁，共33頁。22IESA路燈分類圖第二十三頁，共33頁。23

關(guān)于燈泡類型能源之星要求第二十四頁，共33頁。24

道路燈具常用的3種配光類型第二十五頁，共33頁。25第二十六頁，共33頁。26第二十七頁，共33頁。272)有方向性的燈和燈泡:BR,ER,K,MR,PAR,R.

下列燈含于其中:MR16,PAR16,PAR20,PAR30S(短頸),PAR30L(長頸)和PAR38.第二十八頁，共33頁。28燈泡的形狀1)裝飾燈泡:B,BA,C,CA,DC,F,G第二十九頁，共33頁。29配光上的要求第三十頁，共33頁。30LED燈6000小時光通