光辐射测量第三章灯具复旦教材.ppt

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1、第三章第三章第三章第三章灯灯灯灯 具具具具光辐射测量光辐射测量复旦大学宋贤杰灯具灯具CIE 定义定义:灯具是这样一种器具，它对从一个或多个光源发出的灯具是这样一种器具，它对从一个或多个光源发出的光线进行重新光线进行重新分配分配,滤光或转换滤光或转换 。它除包含灯泡外，。它除包含灯泡外，还包含固定和保护灯泡所必备的元件，连接灯泡和供还包含固定和保护灯泡所必备的元件，连接灯泡和供电线路的辅助电路设备等。电线路的辅助电路设备等。要想按照我们的意志控制光线（滤光，转换，重新分配），就必须要有要想按照我们的意志控制光线（滤光，转换，重新分配），就必须要有光控元件光控元件 下列为灯具中常用的光学器件下列为

2、灯具中常用的光学器件w反射器件反射器件w折射器件折射器件w漫射器件漫射器件w滤光器件滤光器件w屏蔽器件屏蔽器件光线的不同分布光线的不同分布反射器件最普通的光学器件反射器件最普通的光学器件三种基本类型的反射器件三种基本类型的反射器件定向反射定向反射遵守所有的反射定律遵守所有的反射定律精确的光学分布精确的光学分布镜面铝是最常用的材料镜面铝是最常用的材料反射器件反射器件不同镜面材料的反射率材料材料 加工加工 反射率反射率铝面 磨光和电镀 镀铝金属面:高纯铝 磨光和电镀 银面 磨光和电镀玻璃和塑胶 覆铝铬 磨光 0.65不锈钢 磨光 0.60反射器件反射器件散反射散反射无光源的镜面象无光源的镜面象适度

3、的视觉控制适度的视觉控制:光束柔和光束柔和锤打，腐蚀，刷漆的普通镜面反射通锤打，腐蚀，刷漆的普通镜面反射通常为散反射常为散反射反射器件反射器件漫反射漫反射任何方向都有散射光任何方向都有散射光无精确的光线控制无精确的光线控制无光泽的磨光金属或油漆面是最普通的无光泽的磨光金属或油漆面是最普通的漫反射表面漫反射表面发射器外型不是很重要发射器外型不是很重要反射器越深反射器越深,光线间的相互作用以及吸光线间的相互作用以及吸收作用越大，效率越低。收作用越大，效率越低。外形各异的反射器件外形各异的反射器件 反射器件的形状决定了光束图案反射器件的形状决定了光束图案 平面反射器平面反射器:通常用于装饰型灯具，主

4、要用于图象的反射而非光线的控制外形各异的反射器件外形各异的反射器件 反射器件的形状决定了光束图案反射器件的形状决定了光束图案 抛物线反射器抛物线反射器 点光源放置在焦点位置点光源放置在焦点位置将产生平行光束将产生平行光束外形各异的反射器件外形各异的反射器件 点光源从焦点位置外移将产生会聚性光束，点光源从焦点位置外移将产生会聚性光束，内移将产生发散性光束内移将产生发散性光束有具体尺寸的光源位于有具体尺寸的光源位于焦点将产生不同的散射焦点将产生不同的散射光束，其决定于入射点光束，其决定于入射点到光源的距离到光源的距离外形各异的反射器件外形各异的反射器件 要达到精确的光束控制要达到精确的光束控制,灯

5、泡在反射器中的相对位置非常重要。如果位灯泡在反射器中的相对位置非常重要。如果位置有偏差，则光分布将完全不同置有偏差，则光分布将完全不同外形各异的反射器件外形各异的反射器件 平滑面反射器和小平面反射平滑面反射器和小平面反射器器平滑面反射器平滑面反射器:窄光束小平面反射器小平面反射器:光束较宽外形各异的反射器件外形各异的反射器件 球形反射器和抛物线反射器的结合将产生非对称光束分布球形反射器和抛物线反射器的结合将产生非对称光束分布外围光束强度将比外围光束强度将比中心光束强度要高中心光束强度要高折射器件折射器件l利用光的折射原理将透光材料做成灯具元件，改变光线前进方向，获得合理的光分布。透镜透镜（a）

6、凸透镜）凸透镜（b）凹透镜）凹透镜折射器件菲涅耳透镜原理菲涅耳透镜原理（a）平凸透镜（）平凸透镜（b）菲涅耳透镜）菲涅耳透镜折射器件折射器件通过光折射产生光分布材料通常为聚苯乙烯或丙烯酸聚合物遮光器件遮光器件遮光器件遮光器件遮光装置的作用是减少眩光遮光装置的作用是减少眩光遮光装置遮光装置:挡板和百叶挡板和百叶:通常用于荧光灯灯具遮光角遮光角:是指照明器出光沿口遮蔽光源体使之完全看不见的方位与水平线的夹角.内置格栅内置格栅:位于灯泡上方的小水平平面，位于灯泡上方的小水平平面，用于泛光灯。用于泛光灯。l采用一些遮光器件，附加到灯具上去，从而达到增大灯具保护角，达到减少眩光的目的。常用的遮光器的结构

7、 l光导纤维和导光管光导纤维和导光管l光导纤维的结构原理如图所示.其芯体由透明材料制成，外包层材料的折射率比芯体稍低.光线经过多次的全反射可从光纤的一端传到另一端.在光导纤维中的全反射l用于照明的光导纤维的发光形式有两种，如图所示.图(a)为端发光，图(b)为侧发光.光导纤维的两种发光形式(a)端发光；(b)侧发光1 光发生器；2 光纤；3 终端发光头l无论采用哪种光纤照明，都需有一个光发生器.光发生器的原理如图所示.光纤光发生器的结构原理l导光管也是一种远程传光系统，而且可以用来传输大的光通量.现在常用的导光管有两种，一种是有缝导光管，另一种是棱镜导光管.棱镜导光管结构示意图(a)OLF的结

8、构；(b)OLF卷成的导光管l灯具有成千上万种，分类方法也多种多样.如按其用途来分类，有民用灯具、工矿灯具、舞台灯具、车船灯具、防爆灯具和路灯灯具等.倘若按其安装方式来分类，则有嵌入式、吸顶式、悬挂式、落地式和移动式等.下面介绍几种根据灯具的防护性能和光分布情况进行分类的方法.按防触电保护方式分类按防触电保护方式分类 灯具等级灯具主要性能应用说明0类保护依赖基本绝缘在易触及的部分及外壳和带电体间的绝缘适用安全程度高的场合，且灯具安装、维护方便.如空气干燥、尘埃少、木地板等条件下的吊灯、吸顶灯类 除基本绝缘外，易触及的部分及外壳有接地装置，一旦基本绝缘失效时，不致有危险用于金属外壳灯具，如投光灯

9、、路灯、庭院灯等，提高安全程度类除基本绝缘，还有补充绝缘，做成双重绝缘或加强绝缘，提高安全性绝缘性好，安全程度高，适用于环境差、人经常触摸的灯具，如台灯、手提灯等类采用特低安全电压（交流有效值50 V），且灯内不会产生高于此值的电压灯具安全程度最高，用于恶劣环境，如机床工作灯、儿童用灯等灯具的防触电保护分类灯具的防触电保护分类灯具防尘放水等级灯具防尘放水等级l目前采用特征字母IP后面跟两个数字来表示灯具的防尘、防水等级.第1个数字表示对人、固体异物或尘埃的防护能力，第2个数字表示对水的防护能力，见下表：第一位特征数字说 明含 义0无防护没有特别的防护1防护大于50 mm的固体异物人体某一大面积

10、部分，如手（但不防护有意识的接近），直径大于50mm的固体异物2防护大于12 mm的固体异物手指或类似物，长度不超过80 mm、直径大于12 mm的固体异物3防护大于2.5mm的固体异物直径或厚度大于2.5 mm的工具、电线等，直径大于2.5 mm的固体异物4防护大于1 mm的固体异物厚度大于1 mm的线材或条片，直径大于1 mm的固体异物5防尘不能完全防止灰尘进入，但进入量不能达到妨碍设备正常工作的程度6尘密无尘埃进入防护等级特征字母防护等级特征字母IP后面数字的意义后面数字的意义第二位特征数字说明含 义0无防护没有特别的防护1防滴滴水（垂直滴水）应没有影响215防滴当外壳从正常位置倾斜不大

11、于15以内时，垂直滴水无有害影响3防淋水与垂直线成60范围内的淋水无影响4防溅水任何方向上的溅水无有害影响5防喷水任何方向上的喷水无有害影响6防猛烈海浪经猛烈海浪或经猛烈喷水后，进入外壳的水量不致达到有害程度7防浸水浸入规定水压的水中，经规定时间后，进入外壳的水量不会达到有害程度8防潜水能按制造厂规定的要求长期潜水续上表续上表按光束角分类按光束角分类l l投光灯按光束角分类投光灯按光束角分类投光灯光束角（本例中光束角投光灯光束角（本例中光束角6060）NEMA光束角（光束角（）光束特征光束特征NN130宽宽投光灯的投光灯的NEMANEMA分类分类定义灯具的光通量在定义灯具的光通量在它周围空间不

12、同方向它周围空间不同方向上的分布上的分布光分布光分布决定光束形状和光分布的因素决定光束形状和光分布的因素w反射器的轮廓形状种类反射器的轮廓形状种类(椭圆形椭圆形,抛物面形等抛物面形等,光滑面或小平面光滑面或小平面)w灯泡相对于反射器的位置灯泡相对于反射器的位置w灯泡尺寸灯泡尺寸,外形和种类外形和种类w光束形状和光分布决定了灯具的应用范围。光束形状和光分布决定了灯具的应用范围。这是灯具设计的精髓这是灯具设计的精髓光分布光分布旋转对称旋转对称在所有平面上的光分布在所有平面上的光分布相同相同通常为圆形或杯形灯具通常为圆形或杯形灯具光分布光分布二维对称二维对称灯具光分布由两相对独立垂直平面上光分布决定

13、典型例子为荧光灯灯具和路灯灯具的光分布光分布光分布不同类型的光束角(特别是相对于泛光灯具)光束角光束角:光束轴平面上光强度下降到峰值的50时的两光线间的夹角光分布光分布:光束形状光束形状窄光束中光束宽光束蝙蝠翼分布灯具光度学中空间坐标系统l灯具照明时分为两类灯具照明时分为两类l1.灯具光度参考轴垂直向下；用A-,B-,C-坐标系表示l2.灯具光轴成水平状态；用X-Y,V-H光度系统表示灯具光度学中空间坐标系统A-,B-,C-A-,B-,C-坐标系统坐标系统（a a）A-坐标,(b)B-坐标,（c）C-坐标灯具光度学中空间坐标系统l（a a）X-YX-Y坐标系统，（坐标系统，（b b）V-HV-

14、H坐标系统，（坐标系统，（c c）无相应坐标系统）无相应坐标系统空间等照度曲线l定义：定义：在一个垂直平面内的照度分布曲线称为空间等照度曲线，如下图：光学参数光学参数 +通常用的通常用的+光强分布光强分布(极坐标/笛卡尔坐标)W利用系数表W眩光控制图表W均匀性表W特性图表W光强表格W视觉图表W视觉效果图表光强图表光强图表:极坐标极坐标光分布形状眩光控制区域照明区域距高比s/h整体效率 空间瞬间光分布空间瞬间光分布设计师进行光强逐点计算的设计师进行光强逐点计算的工具工具主要应用于路灯和室内灯具主要应用于路灯和室内灯具光强图表光强图表:直角坐标直角坐标区域内光线照射范围泛光灯具任何方向的光通量都存

15、在最大值最大光强设计师进行光强逐点计算的工设计师进行光强逐点计算的工具具光强图表光强图表:直角坐标直角坐标 对于泛光灯具,当灯轴垂直于灯具前置玻璃,光强曲线在通过灯轴的一个平面上测量得出对于泛光灯具,当灯轴平行于灯具前置玻璃,光强曲线分别在通过灯轴的两个相互垂直的平面上测量得出 泛光照明灯具泛光照明灯具:光束外形光束外形泛光照明灯具泛光照明灯具泛光照明灯具泛光照明灯具:光束外形光束外形光束外形光束外形利用系数表利用系数表利用系数表表明了灯具的效率室空指数 表面反射系数在设计师用光通量方法计算在设计师用光通量方法计算灯具数量时非常重要灯具数量时非常重要谢谢大家由于水平有限，时间仓促，不足之处请由于水平有限，时间仓促，不足之处请提出宝贵意见提出宝贵意见中国绿色照明工程促进办公室