《光度學(xué)基本知識(shí)》PPT課件.ppt

光度學(xué)基本知識(shí) 與 報(bào)告解讀,內(nèi) 容 提 要,1. 光度學(xué)基礎(chǔ)知識(shí),2. 燈具坐標(biāo)系,燈具定義及分類,光通量,照度,亮度,Type A,Type B,Type C,發(fā)光強(qiáng)度,3.燈具光度測(cè)試報(bào)告解讀,室內(nèi)燈具,投光燈,路燈,常用的光度測(cè)量定律,光度學(xué)基礎(chǔ)知識(shí),燈具定義,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(jiàn)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,光度學(xué)基礎(chǔ)知識(shí),在我們的日常生活中，可以看見(jiàn)多種多樣的燈，而燈具的分類也是多種多樣的。,按照使用位置可以分為：,室內(nèi)燈具,室外燈具,燈具定義,燈具又稱照明器，其主要作用是照明。,光度學(xué)基礎(chǔ)知識(shí),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(jué)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(shuō)明了我們?yōu)槭裁匆獪y(cè)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(zhǎng)度表示光強(qiáng),角度表示測(cè)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(duì)稱性質(zhì)來(lái)說(shuō)可以分為：軸向?qū)ΨQ、對(duì)稱和非對(duì)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(lái)說(shuō)： 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(duì)球心所張的立體角。,l,A,o,B,(a),s,A,A,r,(b),o,r,光度學(xué)的幾個(gè)基本概念,=,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(zhǎng)的圓弧對(duì)圓心所張的角。,下面我們先來(lái)介紹一下光度學(xué)的一些基本概念,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(jué)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(hào)，單位lm；,常見(jiàn)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(jiàn)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(shí),發(fā)光強(qiáng)度,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：cd 1cd1lm/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(lái)表示。它是照明計(jì)算和設(shè)計(jì)的一個(gè)重要依據(jù)。 常見(jiàn)光源發(fā)光強(qiáng)度（cd）： 太陽(yáng)，2.8E27 高亮手電，10000,光度學(xué)基礎(chǔ)知識(shí),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(jiàn)照度（勒克司）： 陽(yáng)光直射（正午）下，110,000 陰天室外，1000 商場(chǎng)內(nèi)，500 普通房間燈光下，100 滿月照射下，0.2 燭光（20cm遠(yuǎn)處），1015LUX。 距60W臺(tái)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(shí),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(jiàn)發(fā)光體的亮度（尼特）： 太陽(yáng)表面，2,000,000,000 白熾燈燈絲，10,000,000 陽(yáng)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(wú)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)。,E,I,=ES,=I,I=El,2,常用光度學(xué)單位及其相互關(guān)系,光通量（lm） 光強(qiáng)I（cd） 照度E（lx）,常用的光度測(cè)量定律,照度的平方反比定律,E=,I,垂直于光線傳播方向的照度與光源在該方向的光強(qiáng)成正比，與光源到表面的距離的平方成反比。,注意：只有點(diǎn)光源才符合距離平方反比定律。(測(cè)試距離不應(yīng)少于燈具出光口面最大尺寸的10倍。), = d/d,=,b)照度的余弦定律：,S1面：E1= = ；,S2面：E2= ；, S1=S2 cos 顯而易見(jiàn)：E2= E1cos,將它與照度的平方反比定律結(jié)合起來(lái)就有 ：,E= cos,照度的余弦定律,照度定義：,余弦立方定律,式中：I點(diǎn)光源射向該點(diǎn)的光強(qiáng)； h光源離該平面的高度； 平面法線與入射光線的夾角； OA長(zhǎng)度。,E= cos= cos3,根據(jù)照度的余弦定律,E= cos,將 =h/cos帶入,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(cè)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(lái)就構(gòu)成了“光分布體”。,下面回到配光曲線的測(cè)量上來(lái),燈具的光強(qiáng)通常在許多平面中測(cè)得。在各式各樣可能的測(cè)試平面中，有三種平面系統(tǒng)已被證明特別有用。,Type C,Type C坐標(biāo) 在Type C坐標(biāo)系統(tǒng)中，極軸是垂直的，如圖所示。在垂直半平面測(cè)量的角度是角度，以及到此半平面的水平角度是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（最低點(diǎn)）到180（最高點(diǎn)）。C平面在角度范圍從0到360，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Type C格式。,Type C,Type B,B型坐標(biāo) B型坐標(biāo)系統(tǒng)的說(shuō)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)。 H 0 在赤道圈上。燈具口面通常瞄準(zhǔn)點(diǎn)（0，0），并且V 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-180 到180 ， -90 將在最低點(diǎn)，90 在最高點(diǎn)。泛光燈光度數(shù)據(jù)通常使用Type B坐標(biāo)系,Type A,A型坐標(biāo) A型坐標(biāo)系統(tǒng)的說(shuō)明如圖。極軸在豎直方向。豎直半平面內(nèi)的角度數(shù)據(jù)叫做角度，到此平面的垂直角度是A角度。使用（A， ）坐標(biāo)指示球面上的某點(diǎn)。 0 在赤道圈上。燈具口面通常瞄準(zhǔn)點(diǎn)（0，0），并且 0 平面垂直于燈具口面。 角度的范圍是從-90 至90 。A角度范圍從-180 到180 ， -90 將在最低點(diǎn)，90 在最高點(diǎn)。汽車車燈光度數(shù)據(jù)通常使用Type A坐標(biāo)系,Type B,Type A,燈具光度測(cè)試報(bào)告解讀,光通比與燈具類型 配光曲線 眩光 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,C0180LEFT指的是C180面 C90270LEFT指的是C270面,最大光強(qiáng),最大光強(qiáng),平面等照度曲線：連結(jié)測(cè)量截面上等照度的點(diǎn)的曲線。,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,光通比,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,照度距離圖表,亮度限制曲線是CIE推薦的作為評(píng)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(duì)比過(guò)大，或空間和時(shí)間上存在著極端的對(duì)比，就可引起不舒適的視覺(jué)，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(guò)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(dòng)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?cè)谑覂?nèi)眼睛停留最多的位置是水平方向，因此燈具在6090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)?590區(qū)域內(nèi)。,燈具評(píng)價(jià)：,室內(nèi)燈的主要評(píng)價(jià)參數(shù),燈具有發(fā)光側(cè)邊的界限曲線,根據(jù)在照明使用中對(duì)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(jí)。,房間系數(shù) （Room Cavity Ratio）,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。,室內(nèi)燈具利用系數(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),平均照度=光源光通量燈具數(shù)量CU 維護(hù)系數(shù) /(長(zhǎng)寬),燈具數(shù)量=平均照度長(zhǎng)寬/(光源光通量 CU 維護(hù)系數(shù)),室內(nèi)燈具概算,室內(nèi)燈具概算,在報(bào)告的最后，會(huì)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(guò)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(guò)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(duì)應(yīng)的點(diǎn)連接成的曲線，或是該曲線的平面投影。,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,1、當(dāng)燈具位于或接近于道路邊， 50%最大光強(qiáng)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(qiáng)的軌跡的橫向?qū)挾仍诼愤?.75MH LRL以內(nèi)，屬于類； 3、部分的或全部在路邊1.75MH和2.75MH LRL之間，屬于類； 4、部分的或全部的在路邊2.75MH LRL以外，屬于類。,單個(gè)路燈的橫向分布一般可以分為四類：,路燈分類,1、當(dāng)最大光強(qiáng)點(diǎn)位于1.0和2.25MH TRL之間時(shí)，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6.0MH TRL之間稱為L(zhǎng)ong(L)分布，最大的燈具間隔是安裝高度的12倍。,路燈的縱向分布分為三種：,路燈分類,IESNA路燈分類圖,路燈光強(qiáng)曲線分布圖,IESNA眩光控制分類,完全截光型 離開燈下點(diǎn)90（r=90）以上的所有角度的光強(qiáng)值為0，而且在離燈下點(diǎn)80（r=80）的位置每1000流明的光強(qiáng)值不超過(guò)100cd（10%）。圍繞燈具的所有橫向角度都要滿足這個(gè)要求。 截光型 離開燈下點(diǎn)90（r=90，水平）的位置的每1000流明的光強(qiáng)值不超過(guò)25cd（