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LED室内照明配光解读.pdf

LED室内照明配光解读

lifp 2011-10-10 评分 0 浏览量 0 0 0 0 暂无简介 简介 举报

简介:本文档为《LED室内照明配光解读pdf》,可适用于IT/计算机领域,主题内容包含LED室内照明灯具的配光解读在各种照明场所中灯具的重要性不言而喻。灯具本身的基本作用是提供与光源的电气连接而在一般情况下用户最关心的是这一盏灯是否能符等。

LED室内照明灯具的配光解读在各种照明场所中灯具的重要性不言而喻。灯具本身的基本作用是提供与光源的电气连接而在一般情况下用户最关心的是这一盏灯是否能够照亮我们希望它照亮的地方是否使我们感觉舒适然而对于职业的照明设计师而言他除了要熟知各种灯体的选材、透镜及反光系统之外还必须根据灯具的配光曲线了解灯具投射的光斑质量计算灯具的效率及空间内任意点的照度值以此还可以计算空间区域内的照度分布情况。因而我们可以毫不夸张地说灯具的配光曲线是灯具的生命线。在此我们就一起来探讨一下LED室内照明灯具的配光究竟是如何一回事。配光曲线的概念配光曲线的定义:配光曲线其实就是表示一个灯具或光源发射出的光在空间中的分布情况。它可以记录灯具的光通量、光源数量、功率、功率因数、灯具尺寸、灯具效率包括灯具制造商、型号的等信息。当然最关键的还是记录了灯具在各个方向上的光强。配光曲线的分类:配光曲线按照其对称性质通常可分为:轴向对称、对称和非对称配光。轴向对称:又被称为旋转对称指各个方向上的配光曲线都是基本对称的一般的筒灯、工矿灯都是这样的配光。对称:当灯具C和C剖面配光对称同时C和C剖面配光对称时这样的配光曲线称为对称配光非对称:就是指C和C任意一个剖面配光不对称的情况。配光曲线按照其光束角度通常可分为:窄配光(<)中配光(>)宽配光(>)其实没有严格的定义各个厂家的对宽、中、窄的定义也略有不同。说了半天的定义和分类。下面我们来看点实在的东西支架的配光曲线图:更多行业资料请点击http:wwwhenanchengshizhaomingcomnewshygfT=CA=C这里的第一张图就是我们最为常见的极坐标配光曲线图了要想读懂它首先要知道T和A这条曲线分别来自哪。在图形下面有注释:T=CA=C这个C表示的是水平面的角度(立体角是由水平角度和垂直角度个角度组成)。组成了一个剖面T就是表示光在这个剖面上的分布情况。在支架中C一般被定义为垂直与灯管方向的。同理A就是表示光在C剖面上的分布情况。如下图:知道了T和A两条曲线表示的剖面后我们继续看看这每条曲线是如何来的。极坐标图的原点(同心圆圆心处)为灯具发光面的中心更多行业资料请点击http:wwwhenanchengshizhaomingcomnewshygf每个同心圆表示一个光强值越靠外圈光强越大图中的各个角度值就是这个剖面上的垂直角度了向下方向被定义为如下图:注意一点:图中有个cdlm的单位这表示这是一个以千流明为标准的配光lm下是cdlm就是cd。这样做是为了方便在不同灯具间进行配光比较。在极坐标配光曲线下面一张图其实就是等照度曲线图就是用曲线把照度相同的点连接起来注意这里同样是千流明的等照度曲线图。大家可以上下对应看一下找找配光曲线的感觉。一个配光曲线这种表示方式一般多用在投光灯具。其中后一张是等照度曲线图。这张曲线图和前面不一样其实他们只是表示方式不一样而已基本元素都一样。首先是有两条曲线一条实线是C虚线则是C。横向的角度值表示剖面上的垂直角度度为灯具发光面中心。纵向数值表示光强。同样注意左上角cdlm。从虚线也就是C这条线上可以看出此灯具是非对称配光的。如何看对称不对称主要是只角度。配光曲线的角度一般是这样定义的:灯具的光束角度为峰值(最大值)光强的一半光强值所包含的角度。以上图为例虚线的峰值大概是在cd左右一半峰值也就是cd左右在左边的角度应该是多度右边应该不到度从而可以判断此灯为非对称配光。这里说到的角度的定义方法是欧标使用的(也是目前国内常用的)美标略有不同。它是定义为峰值(最大值)光强的光强值所包含的角度为灯具光束角。等照度曲线图中也可以验证此灯的对称属性明显光是向前的多向后的少。更多行业资料请点击http:wwwhenanchengshizhaomingcomnewshygf照明配光基本类型的定义室内照明的配光类型并无专门定义。在道路照明中CIE和IES都是根据光强的前向分布和侧向分布的组合来定义类型。IES前向分布类型:根据灯具光强所勾画的光斑轨迹所在位置与灯具安装点的前后向距离来确定。I类:<MHII类:MHIII类:MHVI类:>MHIES侧向分布类型:根据灯具光束轴落点位置与灯具安装点的左右向距离来确定。极短:<MH短:MH更多行业资料请点击http:wwwhenanchengshizhaomingcomnewshygf中:MH长:>MHCIE前向分布类型:根据灯具光强所勾画的光斑轨迹所在位置与灯具安装点的前后向距离来确定。窄延展:<MH中延展:MH宽延展:>MHCIE侧向分布类型:根据灯具光束轴落点位置与灯具安装点的左右向距离来确定。短投射:<MH中投射:MH长投射:>MH配光曲线常见的两种表示方法方法一:极坐标表示法定义:这种方法通常用于描述室内和道路的灯具的光分布。它很形象地以极坐标的原点表示灯具的光中心以一定方向的矢量表示光强的大小以极坐标的角度表示光强矢量与光轴之间的夹角特点:极坐标表示法的好处就是形象直观方法二:直角坐标表示法定义:此方法通常用于描述泛光灯和配光非常窄的灯具和光源光的分布。用直角坐标的原点表示光中心用横坐标表示方向角用纵坐标表示光强。特定:直角坐标表示法的好处是便于查不同角度的光强数值更多行业资料请点击http:wwwhenanchengshizhaomingcomnewshygf典型LED配光曲线图文解析:四种典型的LED配光曲线第一种:长方形LED主要用作电器或仪表上的指示灯,发光强度很低。图是一支绿色LED的相互间隔为因而共个剖面上的配光曲线。虽然它们的形状相异甚大,但是法向发光强度均相等,为mcd,因为从图中可以看出,仅在靠近法线方向附近的配光曲线的形状是相同的。试想如果没有如图所示的条配光曲线,单凭法向发光强度值,就会误认为它是很好的管子。第二种:椭圆形LED更多行业资料请点击http:wwwhenanchengshizhaomingcomnewshygf这是近期才出现的产品,主要用于显示屏。因为显示屏的视角要求左右要大,而上下较小,以便适合人们的视觉特点。所以椭圆形LED的长轴视场角大,短轴视场角小,见图(a)和(b)所示。在显示屏上的安装位置是管子的长轴沿水平方向,短轴则是垂直方向。第三种:交通灯专用LED道路交通信号灯虽然颜色分为红、绿、黄种,但它们的配光曲线形状却都如图所示。与其它LED不同,它的配光曲线呈现一边倒,具有严重的不对称性。这是有道理的,因为交通灯的观看对象无论是机动车司机、骑自行车者或路人,眼睛都远低于交通灯,如果采用一般的单色LED,则照射到天空上的光毫无用处,在电能上造成很大浪费。更多行业资料请点击http:wwwhenanchengshizhaomingcomnewshygf第四种:单色光LED相当比例的单色光LED的配光曲线如图所示,即发光强度的分布呈现周围大中间小。如果用一张白纸映照,会呈现出周围是亮圈而中间是暗斑的图象。其初略解释见图所示:一方面,由于LED的外形相当于存在一个透镜,但却不是一个理想的透镜。另一方面,虽然普通LED的蕊片截面积仅为~mm,但相对透镜而言蕊片发光的视场角仍显大,所以蕊片不能视作点光源。不同视场发出的光会聚在A点附近的一个圈上再扩散出去,从而造成在远场附近的光斑出现外亮内暗的现象光度学的基本概念光度学的基本知识()平面角和立体角定义:平面角的单位叫弧度弧度是半径为米的园上米长的圆弧对圆心所张的角。立体角的单位叫球面度(sr)球面度是半径为米的球面上平方米的球面对球心所张的立体角。更多行业资料请点击http:wwwhenanchengshizhaomingcomnewshygf()光通量定义:光通量是光源在单位时间内发出的光量也即为辐射通量(或辐射功率)能够被人眼视觉系统所感受的那部分有效当量。小解:一只W的日光灯输出的光通量大约是流明。光通量符号Φ单位lm常见电光源的发光效率是指W的电功率能转化成多少光通量。常见光源的大致效率(流明瓦)白炽灯日光灯钠灯()发光强度定义:光源在给定方向的单位立体角中发射的光通量定义为光源在该方向的(发)光强(度)。Ι=dΦdΩ单位:cdcd=lmsr实际光源或灯具各方向的发光强度不同。为了描述其发光的空间分布特性需要用发光强度分布曲线(又叫配光曲线)来表示。它是照明计算和设计的一个重要依据。常见光源发光强度(cd):太阳E高亮手电更多行业资料请点击http:wwwhenanchengshizhaomingcomnewshygf()照度定义:表面上一点的照度是入射在包含该点面元上的光通量dφ除以该面元面积dS之商。单位(lx)单位为勒克斯(lx)lx=lmm常见照度(勒克司):阳光直射(正午)下,阴天室外商场内普通房间灯光下满月照射下烛光(cm远处)~LUX。距W台灯cm桌面LUX黄昏室内LUX夜间路灯LUX()亮度亮度(LLuminance)单位尼特即nit或cdm。定义:光源体在某一方向上,每单位投影面积上所发出的光强。常见发光体的亮度(尼特):太阳表面,,,白炽灯灯丝,,阳光下的白纸,眼能习惯的亮度,满月表面,人眼能比较好的分辨出颜色的亮度满月下的白纸无月夜空常用光度学单位及其相互关系更多行业资料请点击http:wwwhenanchengshizhaomingcomnewshygfo光通量Φ(lm)o光强I(cd)o照度E(lx)常用的光度测量定律()照度的平方反比定律定义:垂直于光线传播方向的照度与光源在该方向的光强成正比与光源到表面的距离的平方成反比。注意:只有点光源才符合距离平方反比定律。(测试距离不应少于灯具出光口面最大尺寸的倍。)()照度的余弦定律:更多行业资料请点击http:wwwhenanchengshizhaomingcomnewshygf()余弦立方定律式中:I点光源射向该点的光强h光源离该平面的高度θ平面法线与入射光线的夹角OA长度。灯具光度学坐标体系()球体表示的等光强曲线、光源放于球体中心更多行业资料请点击http:wwwhenanchengshizhaomingcomnewshygf、光源的尺寸与球体的半径相比能满足点光源的条件、球体上的坐标可用来表示此方向的光线、球面上光强相等的点连接起来即得如图的灯光强曲线()空间坐标系统为了表达灯具的光度特性建立了空间坐标系统空间坐标系统分成二类:灯具光度参考轴向下Aα、Bβ、Cγ灯具光度参考轴水平XY、VHAα、Bβ、Cγ系统Aα、Bβ、Cγ坐标体系的特点:适用于各种室内照明灯具和道路照明灯具灯具的光轴垂直向下:A、B、C表示经度的变化更多行业资料请点击http:wwwhenanchengshizhaomingcomnewshygfα、β、γ表示纬度的变化三、Aα、Bβ、Cγ系统之间的转换四、空间坐标系统XY、VH系统XY、VH坐标系统的特点:、用于投光灯具、信号灯具、部分电影舞台灯具、灯具光轴水平放置更多行业资料请点击http:wwwhenanchengshizhaomingcomnewshygf、X、V表示经度的变化Y、H表示纬度的变化LED配光特点•体积LED单体体积小要实现精确配光的部件可能很大但整灯的面积也可能很大面积在室内照明往往很重要。•距离LED整灯配光不等于LED模组配光反之亦然距离可能改变整灯的配光。•配光反射正反射控制能力低背反射则可能的暗区体积变大•集成封装式LED考虑其非点光源无论反射配光还是透射配光体积可能庞大到不实用室内照明配光类型更多行业资料请点击http:wwwhenanchengshizhaomingcomnewshygf更多行业资料请点击http:wwwhenanchengshizhaomingcomnewshygf更多行业资料请点击http:wwwhenanchengshizhaomingcomnewshygf更多行业资料请点击http:wwwhenanchengshizhaomingcomnewshygf四种基本配光手段更多行业资料请点击http:wwwhenanchengshizhaomingcomnewshygf各种灯具配光洗墙类灯具配光分析类别:洗墙类灯具定义:洗墙灯顾名思义让灯光象水一样洗过墙面主要也是用来做建筑装饰照明之用还有用来勾勒大型建筑的轮廓。原理:LED洗墙灯的由于体积比较大散热方面比较好所以在设计方面也大大减少了难度但在实际应用中也会出现恒流驱动做得不是太好出现损坏的也不少洗墙灯能够更好的运行重点就放在控制和驱动方面控制和驱动方面。洗墙类细分:线形洗墙灯、点式洗墙灯、凹槽灯分类一:线形洗墙灯以平面照明为主要目的,采用VII类配光才是真正的洗墙灯V类无法组合配光成真正的VII类右上:需要够窄、够密着光角度太小类似VII类右下:光浪费立面相对“够”高时类似V类。更多行业资料请点击http:wwwhenanchengshizhaomingcomnewshygf灯具与照明距离效果图展示:效果一:灯具与被照面贴近离时VII类的效果效果二:灯具与被照面贴近离时类似VII类的效果效果三:灯具与被照面有距离时VII类的效果效果四:灯具与被照面有距离时类似VII类的效果更多行业资料请点击http:wwwhenanchengshizhaomingcomnewshygf效果图:采用V类配光的单LED排列后貌似洗墙灯但问题明显。效果图:下面采用VII类配光的单LED排列后依然是VII类配光是真正的洗墙灯分类二、点式洗墙灯点式洗墙灯的配光难度更大反射很难达成无法采用组合配光达到目的。效果一:V类配光不均匀光通量浪费在地面更多行业资料请点击http:wwwhenanchengshizhaomingcomnewshygf效果二:VII类配光更均匀采用简单的IES文件模拟。分类三、凹槽灯室内照明中凹槽灯的配光不被重视浪费很大。除非仅仅要达到线形效果否则凹槽灯要求很严格的VII类配光且对灯具连续排列时光的无缝拼接要求苛刻。大的凹槽可采用VII类配光透镜。小的凹槽受限于空间和成本反射辅助控光是主要手段更多行业资料请点击http:wwwhenanchengshizhaomingcomnewshygf应用场所:单体建筑、历史建筑群外墙照明。大楼内光外透照明、室内局部照明。绿化景观照明、广告牌照明。医疗、文化等专门设施照明。酒吧、舞厅等娱乐场所气氛照明等投射类灯具配光分析类别:投射类灯具定义:投射类灯具用于强调被照体从用光角度看做建筑装饰照明之用还有用来勾勒大型建筑的轮廓投射灯的条形结构的散热装置显得更加好处理一点。大体分为:IV类、V类、VI类投射灯分类:射灯、筒灯、吸顶灯、天棚灯、投光灯分类一:射灯似乎都是V类窄光束的配光分类二:筒灯筒灯大部分时间被当做一般照明的工具来使用除了上面提到的洗墙其他差不多都是V类配光。更多行业资料请点击http:wwwhenanchengshizhaomingcomnewshygf用于一般照明的筒灯需要高效。面板控光不能过于追求“匀面”效果筒灯内壁的反射是影响配光的因素。尤其在窄V类配光中要求精确控光而内壁反射容易破坏配光的精确度。分类三:吸顶灯几乎全部都是宽V类。由于无法有效遮光灯具表面亮度需要控制。面板控光成为主要手段。更多行业资料请点击http:wwwhenanchengshizhaomingcomnewshygf分类四:天棚灯天棚灯通用V、VI类配光。根据需要也可以有I、II类配光但III、IV类较罕见。可通过组合配光达成整灯VI类乃至VIII类配光整体上VI类配光很容易满足场地照明的需求多灯组合的天棚灯则可以在灯具层面上进行组合配光具有更强的灵活性。分类五:投光灯室内空间使用投光灯主要是解决基本照明。II、III、IV类最常用。更多行业资料请点击http:wwwhenanchengshizhaomingcomnewshygfII、III、IV类最常用室内空间三维比例变化多端灯具外观要求统一配光却要多样。为了满足大距高比空间IV类最合适。更多行业资料请点击http:wwwhenanchengshizhaomingcomnewshygf小型投光灯大都用于重点照明故V类配光居多尽管窄V类本身“防眩光”还是要注意灯具结构上的截光或遮光设计。悬吊式灯具配光分析类别:悬吊式灯具定义:悬吊式灯具这里指的是多功能上下照灯具兼具功能照明和氛围照明。悬吊式分类:上下照吊灯、多功能吊灯分类一:上下照吊灯需要同时考虑上半球和下半球的光分布。一般来说上半球配光以散光为主为防尘多采用面板控光。分类二:多功能吊灯多功能当然指的是照明方面的。向上:反射照明渲染氛围向下:直射照明满足功能均宽V类配光下照:控制光束降低垂直照度。更多行业资料请点击http:wwwhenanchengshizhaomingcomnewshygf上下翻转灯具可以变换配光。下照筒灯采用窄V类配光投影时不影响屏幕。照明光学概念与分类照明光学基本概念照明光学属于非成像光学通过分布光能量方向和强弱进行设计转换成受照区域照度或亮度的形式最终满足照明视觉需求。照明光学分类照明光学主要分为透射光学和反射光学透射光学主要以透明介质作媒介以折射与反射光混合方式出光得到控制光线走向的目的面板控光属于透射光学。反射光学主要以镜面或漫反射面为媒介以反射形式出光从而得到控光目的。光学分析:照明的透射光学大都以透镜形式通过折射和反射混合来实现光分布。利用能量守恒定律重新分配光强分布改变光线的方向和大小来实现各种照明方式。基于亮度目标的设计则相对复杂很多自由曲面介质不仅要改变光强还要考虑光强到达受照区域的材质即其反射程度还要考虑人眼视觉观察的方向综合这些终端因素从而反馈得到光强的最终大小和方向的分布。更多行业资料请点击http:wwwhenanchengshizhaomingcomnewshygf、透射光学和反射光学的比较)出光效率:完美情况下反射光学能比透射光学做的更高)控光能力:对于LED等小体积光源透射比反射控光能力强。)材质要求:透射控光对介质纯度要求高易出现色散或色变的现象耐候性比较差反射控光中镜面反射则易出现光圈现象不规则或鱼鳞状等高端反射面设计和制造相对困难些效果会比镜面的好。)其他:透射控光的透镜对LED本身具有保护作用由于兼具透射、折射和反射透镜体积较小反射控光的反射器是开放式的需要另外的措施保护LED。更多行业资料请点击http:wwwhenanchengshizhaomingcomnewshygf

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