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LED燈具照明設(shè)計(jì)及IES報(bào)告解讀 Sam 內(nèi)容提要 1 光度學(xué)基礎(chǔ)知識 2 燈具坐標(biāo)系 3 燈具光度測試報(bào)告解讀 4 燈具光度中心的確定 1 光度學(xué)基礎(chǔ)知識 燈具定義及分類 光通量 照度 亮度 發(fā)光強(qiáng)度 光度學(xué)基礎(chǔ)知識 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 室內(nèi)燈具 室外燈具 燈具又稱照明器 其主要作用是照明 光度學(xué)基礎(chǔ)知識 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 按照使用目的場合分為 光度學(xué)基礎(chǔ)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(hù) 適宜的機(jī)械特性 殼體的防護(hù)要求 電氣安全要求 熱要求 標(biāo)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(qiáng)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(biāo)的原點(diǎn)表示燈具的光中心 以一定方向的矢量表示光強(qiáng)的大小 以極坐標(biāo)的角度表示光強(qiáng)矢量與光軸之間的夾角 極坐標(biāo)表示法 配光曲線通常有兩種表示方法 極坐標(biāo)表示法的好處就是形象 直觀 長度表示光強(qiáng) 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(biāo)的原點(diǎn)表示光中心 用橫坐標(biāo)表示方向角 用縱坐標(biāo)表示光強(qiáng) 直角坐標(biāo)表示法 配光曲線通常有兩種表示方法 直角坐標(biāo)表示法的好處是便于查不同角度的光強(qiáng)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 l A o B a s A A r b o r 平面角和立體角 平面角的單位叫弧度 1弧度是半徑為1米的園上 1米長的圓弧對圓心所張的角 光度學(xué)基礎(chǔ)知識 光通量 光通量是光源在單位時(shí)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(dāng)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(xué)基礎(chǔ)知識 發(fā)光強(qiáng)度 光度學(xué)基礎(chǔ)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(qiáng) 度 d d 單位 cd1cd 1lm 1sr實(shí)際光源或燈具各方向的發(fā)光強(qiáng)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(qiáng)度分布曲線 又叫配光曲線 來表示 它是照明計(jì)算和設(shè)計(jì)的一個(gè)重要依據(jù) 照度 定義 表面上一點(diǎn)的照度是入射在包含該點(diǎn)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(yuǎn)處 10 15LUX 距60W臺燈60cm桌面 300LUX 黃昏室內(nèi) 10LUX 夜間路燈 0 1LUX 光度學(xué)基礎(chǔ)知識 E I E S I I E l 2 光通量 lm 光強(qiáng)I cd 照度E lx 常用光度學(xué)單位及其相互關(guān)系 亮度 亮度 L Luminance 單位尼特 即nit 或cd m2 定義 光源體在某一方向上 每單位投影面積上所發(fā)出的光強(qiáng) 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(xí)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 0 0001 光源體在某一方向上 每單位投影面積上所發(fā)出的光強(qiáng) 光度學(xué)基礎(chǔ)知識 TypeB TypeC GMS2000 GMS1800介紹 2 燈具坐標(biāo)系 不同光源 燈具向空間各個(gè)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(gè)方向上測得的光強(qiáng) 以一條條矢徑的形式畫在一個(gè)球坐標(biāo)系上 假定光源就在坐標(biāo)系的極點(diǎn)上 這些矢量合起來就構(gòu)成了 光分布體 燈具的光強(qiáng)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 TypeC 在TypeC坐標(biāo)系統(tǒng)中 極軸是垂直的 如圖所示 在垂直軸半平面測量的角度是 角度 在水平軸半平面的測量的角度是C角度 燈具發(fā)光口面通常瞄準(zhǔn)坐標(biāo)系中的 c0 0 點(diǎn) 角度范圍從0 到360 一整圈 C角度范圍從0 到180 相當(dāng)于測量了一整圈 如圖所示 在光度學(xué)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(rèn) 大多數(shù)光度數(shù)據(jù) 包括室內(nèi)燈和路燈 使用TypeC格式 TypeC TypeC TypeC TypeB B型坐標(biāo)系統(tǒng)的說明如圖 極軸在水平方向 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(biāo)指示球面上的某點(diǎn) H0 在赤道圈上 燈具口面通常瞄準(zhǔn)點(diǎn) 0 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 90 到90 測量時(shí) 90 在最低點(diǎn) 90 在最高點(diǎn) 泛光燈光度數(shù)據(jù)通常使用TypeB坐標(biāo)系 TypeB TypeB TypeB 三 燈具光度測試報(bào)告解讀 室內(nèi)燈具 投光燈 路燈 報(bào)告基本信息和數(shù)據(jù)配光曲線眩光等級室內(nèi)燈利用系數(shù)概算曲線 室內(nèi)燈具 報(bào)告基本信息 室內(nèi)燈具數(shù)據(jù) C0 180 LEFT指的是C180面 C90 270 LEFT指的是C270面 最大光強(qiáng) 最大光強(qiáng) 平面等照度曲線 圖中粉色點(diǎn)代表了只有一盞燈的時(shí)候 水平照度值為最大照度值一半的點(diǎn) 最大距高比即為 S 2H 最大距高比 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 光通比 0 10 100 90 10 40 90 60 40 60 60 40 60 90 40 10 90 100 10 0 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(jià)室內(nèi)一般燈具直接眩光的標(biāo)準(zhǔn)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 或空間和時(shí)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(shí)產(chǎn)生這兩種效應(yīng)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(yán)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(shè)計(jì)時(shí)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60 90 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?yàn)?5 90 區(qū)域內(nèi) 根據(jù)在照明使用中對照明質(zhì)量的不同要求 CIE將室內(nèi)一般燈具直接眩光分為5個(gè)質(zhì)量等級 燈具有發(fā)光側(cè)邊的界限曲線 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(shè)計(jì) 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(shè)計(jì)人員追求的重要目標(biāo)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(xiàn)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(xiàn) 房間系數(shù) RoomCavityRatio RCR 5hRC L W L W 室內(nèi)照明計(jì)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(jì)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(hù)系數(shù)長 寬 平均照度 長 寬光源光通量 CU 維護(hù)系數(shù) 室內(nèi)燈具概算圖表 在報(bào)告的最后 會附上光強(qiáng)數(shù)據(jù)表 直角坐標(biāo)配光曲線等光強(qiáng)曲線 投光燈 直角坐標(biāo)配光曲線 半峰發(fā)散角 在選定的通過最大光強(qiáng)的平面上 兩個(gè)為50 最大光強(qiáng)的光強(qiáng)之間的夾角半峰邊角 在選定的通過最大光強(qiáng)的平面上 最大光強(qiáng)與50 最大光強(qiáng)之間的夾角燈的有效光束 光強(qiáng)大于或等于10 最大光強(qiáng)的所有光束稱燈具的有效光束 IES定義 投光燈光度特性的三個(gè)定義 矩形等光強(qiáng)網(wǎng)圖 等光強(qiáng)曲線 在以光源的光中心為球心的假想球面上 將發(fā)光強(qiáng)度相等的那些方向所對應(yīng)的點(diǎn)連接成的曲線 或是該曲線的平面投影 注意 它是空間球面上等光強(qiáng)曲線的投影 與平面等照度曲線是有微小不同的 光強(qiáng)曲線分布圖等光強(qiáng)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(bào)告基本信息