光學基礎(chǔ)培訓知識

1、 博深半導體照明有限公司 LED照明培訓基礎(chǔ)照明培訓基礎(chǔ) 內(nèi)容 I 照明基礎(chǔ)知識 II LED照明 I 照明基礎(chǔ)知識 v光的基礎(chǔ)知識 1.光的本質(zhì) 2.顏色 3.光的基本單位 4.光源的種類 v照明基礎(chǔ)知識 1.視覺特性 2.照明質(zhì)量參數(shù) 3.照明方式 4.燈具 光的基礎(chǔ)知識光的基礎(chǔ)知識 1、光的本質(zhì)、光的本質(zhì) 光是電磁波，可見光的波長從380nm-780nm 光譜圖光譜圖 2、顏色 光的顏色光的顏色 色溫色溫 被照物體的顏色被照物體的顏色 顯色性顯色性 任何物體的表面色取決于任何物體的表面色取決于物體表面對光線的選擇性物體表面對光線的選擇性 反射反射 表面顏色的體現(xiàn)取決于表面顏色的體現(xiàn)取決于

2、光譜中的光波波長光譜中的光波波長 光的顏色：色溫 色溫：色溫： 將一標準黑體（如：鐵）加熱，溫度 升高到一定程度時，顏色開始由深 紅淺紅橙黃白藍，逐漸改變， 利用這種光色變化的特性，某光源與 黑體顏色相同時，我們將黑體當時的 絕對溫度稱為該光源之色溫。 光的顏色：色溫 色溫與感覺色溫與感覺 光的顏色：色溫 被照物體的顏色：光的顯色性（顯色指數(shù)Ra) v定義： 衡量光源顯現(xiàn)被照物 體真實顏色的能力，顯色 指數(shù)（0-100）越高，光 源對顏色的再現(xiàn)越接近自 然色。 任何物體的表面顏色取 決于物體表面對光線的選 擇性反射 表面顏色的體現(xiàn)取決于 光譜中的光波波長 被照物體的顏色：光的顯色性（顯色指數(shù)R

3、a) 被照物體的顏色：光的顯色性（顯色指數(shù)Ra) 3、光的基本單位 光通量 定義：每秒鐘光源發(fā)出光的總和定義：每秒鐘光源發(fā)出光的總和 單位：流明（單位：流明（Lm) 符號：符號： 50W冷光杯 380Lm 18W節(jié)能燈 1200Lm 36W熒光燈（840） 3350Lm 36W熒光燈（33） 2850Lm 150W陶瓷金鹵燈 14200Lm 150W石英金鹵燈 12900Lm 光強 定義：在某一方向上單位立體角內(nèi)輻射的光通量 單位：坎德拉cd 符號： 光束角 定義：射燈發(fā)射光的空間分布，以中心最強，向四周逐漸減 弱到中心光強50%強度的圓錐角為光束角 相同功率的燈杯光束角越大其中心光強越小，出

4、來的光斑相同功率的燈杯光束角越大其中心光強越小，出來的光斑 越寬越柔和，相反光束角越小其中心光強越大，出來的光越寬越柔和，相反光束角越小其中心光強越大，出來的光 斑越窄越生硬。斑越窄越生硬。 照度 定義：某一表面上單位面積入射光通量 單位：勒克斯（Lux) 符號：E 照度是用 來說明被 照面（工 作面）上 被照射的 程度 亮度 定義：光源在某一方向的光強與人眼所見到的定義：光源在某一方向的光強與人眼所見到的“面積面積”之之 比比 單位單位: cd/m2 符號：符號：L 亮度是用來亮度是用來 表示物體表表示物體表 面發(fā)光（或面發(fā)光（或 反光）強弱反光）強弱 的物理量的物理量 太陽表面太陽表面 1

5、，650，000，000cd/m2 白熾燈燈絲白熾燈燈絲 7，000，000cd/m2 熒光燈管熒光燈管 5000-15000cd/m2 滿月的月表面滿月的月表面 2500cd/m2 陽光下的海難陽光下的海難 1500cd/m2 一般道路照明路面一般道路照明路面 0.5-2cd/m2 光源的平均壽命 定義：在規(guī)定條件下，每定義：在規(guī)定條件下，每3小時開關(guān)一次，每天開關(guān)小時開關(guān)一次，每天開關(guān)8次，次， 點燃批量光源，點燃批量光源， 其完好率為其完好率為50%的小時數(shù)的小時數(shù) 單位單位: H 光源的流明維持率 定義：燈管在壽命期間光輸出的減少定義：燈管在壽命期間光輸出的減少 光源的效率（Lm/W)

6、 定義：通常簡稱為光效，光源效率定義：通常簡稱為光效，光源效率=流明流明/耗電量耗電量 單位：流明每瓦（單位：流明每瓦（lm/w) 光效是描述光源的質(zhì)量和經(jīng)濟的光學量，它反映了光源在光效是描述光源的質(zhì)量和經(jīng)濟的光學量，它反映了光源在 消耗單位能量的同時輻射出光通量的多少消耗單位能量的同時輻射出光通量的多少 4、光源種類 常用光源常用光源 白熾燈類白熾燈類放電燈類放電燈類固體發(fā)光類固體發(fā)光類 LED 低壓放電燈低壓放電燈 熒光燈管熒光燈管 節(jié)能燈節(jié)能燈 電磁感應(yīng)燈電磁感應(yīng)燈 低壓鈉燈低壓鈉燈 普通白熾燈普通白熾燈 柔彩泡柔彩泡 投射燈投射燈 特殊白熾燈特殊白熾燈 鹵鎢燈鹵鎢燈 石英杯石英杯 泡狀

7、燈泡狀燈 高壓放電燈高壓放電燈 金鹵燈金鹵燈 高壓汞燈高壓汞燈 高壓鈉燈高壓鈉燈 熱輻射產(chǎn)生的連續(xù)光譜熱輻射產(chǎn)生的連續(xù)光譜 選擇性輻射體產(chǎn)生的線光譜選擇性輻射體產(chǎn)生的線光譜 各種光源技術(shù)指標 2、照明基礎(chǔ)知識 視覺敏銳度與下列因素有關(guān)： 人眼品質(zhì) 對比度 觀測時間-適應(yīng)性 年齡因素與視覺靈敏呈負增長關(guān)系 視覺特性視覺特性 照明質(zhì)量參數(shù) 照度水平 亮度分布 眩光控制級別 光的空間分布 光色和顯色性 照度水平與亮度分布 v由于不同的國家，地區(qū)、由于受經(jīng)濟等各種條件的影響，即 使是同樣的環(huán)境其照度的量是不相同的，同時不同的地點、 環(huán)境、由于所從事的工作或人的不同照度的量也是不同的 。 工作面上的照度

8、分布要求均勻。為使工作面工作面上的照度分布要求均勻。為使工作面 照度處于比較均勻的狀態(tài)，要求做到照度處于比較均勻的狀態(tài)，要求做到 局部照度與一般分布要求均勻。（局部照度與一般分布要求均勻。（CIE要要 求，局部工作面的照明最好不大于平均值的求，局部工作面的照明最好不大于平均值的 25%）。）。 一般照明中的最小照度與平均照度之比一般照明中的最小照度與平均照度之比 （即照度均勻度）規(guī)定在（即照度均勻度）規(guī)定在0.7以上。以上。 各表面要有適當?shù)牧炼确植寂c照明分布。各表面要有適當?shù)牧炼确植寂c照明分布。 要創(chuàng)造一個良好的要創(chuàng)造一個良好的 使人感到舒適的照使人感到舒適的照 明環(huán)境，就需要亮明環(huán)境，就需

9、要亮 度分布合理和室內(nèi)度分布合理和室內(nèi) 各個面的反射比選各個面的反射比選 擇適當，照度的分擇適當，照度的分 配也應(yīng)與之相配。配也應(yīng)與之相配。 照度水平與亮度分布 辦公樓建筑照明的照度標準值（摘自辦公樓建筑照明的照度標準值（摘自GBJ 133-90 ） 眩光 定義：視野內(nèi)有亮度極亮的物體或強烈的亮度對 比， 則可引起不舒適或造成視覺降低的現(xiàn)象 。 眩光可分失能眩光與不舒適眩光，凡是降低人眼視力的眩眩光可分失能眩光與不舒適眩光，凡是降低人眼視力的眩 光，使人產(chǎn)生不快之感稱為不舒適眩光。光，使人產(chǎn)生不快之感稱為不舒適眩光。 眩光 眩光產(chǎn)生的原因：眩光產(chǎn)生的原因： 由于高亮度的刺激。由于高亮度的刺激。

10、 使瞳孔縮小。使瞳孔縮小。 由于角膜式晶體等由于角膜式晶體等 眼內(nèi)組織產(chǎn)生散射，眼內(nèi)組織產(chǎn)生散射， 在眼內(nèi)形成光幕；在眼內(nèi)形成光幕； 由于視網(wǎng)膜受高亮由于視網(wǎng)膜受高亮 度的刺激，使適應(yīng)狀度的刺激，使適應(yīng)狀 態(tài)破壞態(tài)破壞 燈具產(chǎn)生眩光的主要因素：燈具產(chǎn)生眩光的主要因素： 光源的亮度（亮度越高，光源的亮度（亮度越高， 眩光越顯著）眩光越顯著） 光源的位置（越接近視線，光源的位置（越接近視線， 眩光越顯著）眩光越顯著） 光源外觀大小與數(shù)量（表光源外觀大小與數(shù)量（表 面積越大，光源數(shù)目越多，面積越大，光源數(shù)目越多， 眩光越顯著）眩光越顯著） 周圍的環(huán)境（環(huán)境亮度越周圍的環(huán)境（環(huán)境亮度越 暗，眼睛的適應(yīng)

11、亮度很低，暗，眼睛的適應(yīng)亮度很低， 眩光也就顯著）眩光也就顯著） 眩光 v在教育、辦公室、體育館處，必須嚴格控制眩光，否則會 明顯地影響人們的學習，工作及觀賞活動。因此控制不舒 適眩光很重要。 控制不舒適眩光有以下辦法：控制不舒適眩光有以下辦法： 接限制光源的亮度或采用透光的材料減弱眩光。接限制光源的亮度或采用透光的材料減弱眩光。 用燈具的保護角度控制眩光。用燈具的保護角度控制眩光。 控制照明照度的穩(wěn)定性?？刂普彰髡斩鹊姆€(wěn)定性。 控制照明對象和鄰近表面的亮度的比值?？刂普彰鲗ο蠛袜徑砻娴牧炼鹊谋戎怠?消除光源的頻閃效果。消除光源的頻閃效果。 光的空間分布 光在空間的分布是燈具的重要特性，通常

12、用曲 線來表示，所以又叫配光曲線，配光曲線一般 有三種表示方法：一是極坐標法，二是直角坐 標法，三是等光強曲線。 極坐標 直角坐標 等光強曲線示意 光的空間分布 按配光特性選擇燈具： 一般生活用房和公共建筑物內(nèi)采用直接型，均勻散型燈具 或熒光燈（露的或帶罩的），使頂部和墻壁均有一定的亮度， 整個室內(nèi)空間分布均勻。 當要求垂直照度時，可采用傾斜安裝的燈具，或選用不對 稱配光的燈具，如教室黑板照明等。 大廳、門廳、會議堂、禮堂、賓館等處的照明，除滿足照 明功能外，還應(yīng)考慮照明燈具的裝飾藝術(shù)效果，對于家庭的 客廳、臥室等，隨著人們生活水平的不斷提高，也應(yīng)作以上 考慮。 生產(chǎn)廠房采用直接型燈具較多，使

13、光通全部投射到下方面 的工作面上，若工作位置集中或燈具懸掛高度較高時，宜采 用深照型燈具。一般生產(chǎn)采用深照型燈具。 特殊用房，應(yīng)根據(jù)需要選用專用燈具，如舞廳、舞臺、手 術(shù)室、攝影棚等。 光色和顯色性 不同的場所對光源的顯色指數(shù)要求是不一樣的。在 國際照明協(xié)會中一般把顯色指數(shù)分成五類： 類別 Ra 適用范圍 1A 90 美術(shù)館、博物館及印刷等行業(yè)及場所 1B 8090 家庭、飯館、高級紡織工藝及相近行業(yè) 2 6080 辦公室、學校、室外街道照明 3 4060 重工業(yè)工廠、室外街道照明 4 2040 室外道路照明及一些要求不高的地方 3、照明方式 一般照明一般照明 混合照明混合照明 局部照明局部照

14、明 重點照明重點照明 環(huán)境照明環(huán)境照明 4、燈具 CIE定義： 燈具是這樣一種器具，它對從一個或多個光源發(fā)出的光線進 行重新分配，濾光或轉(zhuǎn)換。它除了包含光源外，還包含固定 和保護光源所必備的元件，連接光源和供電線路的輔助電路 設(shè)備等。 光學部分：反射器、透射器、遮光器光學部分：反射器、透射器、遮光器 電氣部分：光源、鎮(zhèn)流器、觸發(fā)器、電氣部分：光源、鎮(zhèn)流器、觸發(fā)器、 補償電容補償電容 機械部分：燈體、安裝支架機械部分：燈體、安裝支架 燈具的名詞解釋 v燈具效率：在規(guī)定條件下測得燈具發(fā)射光通量（流 明）與燈具內(nèi)全部光源按規(guī)定條件點燃時發(fā)射的總 光通量之比。 v維護系數(shù)：照明設(shè)備使用一定時期后，在工

15、作面上 產(chǎn)生的平均照度與設(shè)備在新安裝時在同樣條件下產(chǎn) 生的平均照度之比。 v嵌入式燈具：完全式部分嵌入安裝表面的燈具。 v普通燈具：對帶電部件提供保護，但沒有特殊的防 塵防固體異物和防水等級的燈具。 燈具的選擇 在照明設(shè)計中，燈具的選擇應(yīng)考慮的主要因素有： 配光要求，燈具表面亮度，顯色性能，眩光度。 環(huán)境條件，使用環(huán)境時防護式要求。 協(xié)調(diào)性，燈具的外型是否與建筑物和室內(nèi)裝飾協(xié) 調(diào)。 經(jīng)濟性，如燈具效率，電功率消耗，投資運作費， 節(jié)能效果等。 燈具的選擇 燈具防觸電保護分類 為了電氣安全，燈具所有帶電電器部分必須采用絕 緣材料等加以隔離，燈具的這種保護人身安全的措 施稱為防觸電保護。根據(jù)防觸電保

16、護方式，燈具可 分為0，I，II和III共4類。（見下表） 防護等級 什么是什么是IP（防護等級）？（防護等級）？ v IP（International Protection）防護等級系統(tǒng)是由 IEC（International Electro Technical Commission） 所起草。將燈具依其防塵、防止外物侵入、防水、 防濕氣之特性加以分級。這里所指的外物包含工具、 人的手指等均不可接觸到燈具內(nèi)之帶電部分，以免 觸電。 vIP防護等級是由兩個數(shù)字所組成，第一個數(shù)字表示 燈具防塵、防止外物侵入的等級；第二個數(shù)字表示 燈具防濕氣、防水侵入的密閉程度。數(shù)字越大，表 示其防護等級越高，兩

17、個標示數(shù)字所表示的防護等 級如下表所示。 表一：第一個標示特性號碼（數(shù)字）所指的防護程度表一：第一個標示特性號碼（數(shù)字）所指的防護程度 表二：第二個標示特性號碼（數(shù)字）所指的防護程度表二：第二個標示特性號碼（數(shù)字）所指的防護程度 II LED照明 vLED基本知識 1、LED概述 2、LED工作原理和結(jié)構(gòu)圖 3、LED的優(yōu)缺點 vLED應(yīng)用范圍 LED基本知識 1、LED概述 vLED 是英文Light Emitting Diode 的簡稱，是 一種具有兩個電極的半導體發(fā)光器件，讓其 流過小量電流就會發(fā)出可見光，第一個商用 二極管產(chǎn)生于 1960 年。它的基本結(jié)構(gòu)是一 塊電致發(fā)光的半導體材料，

18、置于一個有引線 的架子上，然后四周用環(huán)氧樹脂密封，起到 保護內(nèi)部芯線的作用，所以LED的抗震性能 好。 2、LED工作原理和結(jié)構(gòu)圖 v發(fā)光二極管的核心部分是由p 型半導體和n 型半導體組成的 晶片，在p 型半導體和n 型半導體之間有一個過渡層，稱為 p-n 結(jié)。在某些半導體材料的PN 結(jié)中，注入的少數(shù)載流子 與多數(shù)載流子復合時會把多余的能量以光的形式釋放出來， 從而把電能直接轉(zhuǎn)換為光能。這種利用注入式電致發(fā)光原理 制作的二極管叫發(fā)光二極管，通稱LED。 當它處于正向工作 狀態(tài)時（即兩端加上正向電壓），電流從LED 陽極流向陰極 時，半導體晶體就發(fā)出從紫外到紅外不同顏色的光線，光的 強弱與電流有

19、關(guān) 。 3、LED的優(yōu)點 v10 萬小時超長壽命； v可組成各種顏色(如RGB 等) v動相對簡單(無需觸發(fā)電壓) v節(jié)能，效率比白燈高,并有進一步提高的潛力. v體積小,燈具設(shè)計靈活. v響應(yīng)時間間； v環(huán)保：無有有金金汞。 v低壓，安全性高 LED的缺點 v每瓦的流明成本高. v光效還沒有熒光燈或HID 高. v需要動器動(不如白燈簡單) LED 的幾個主要生產(chǎn)商 vLumiLeds vOsram vCree vNichia v東 很多因素使得LED 成為令人關(guān)注的高性能現(xiàn)代電子技術(shù)。 更高的輸出效率 延長了電池壽命，非常適合便攜 產(chǎn)品的應(yīng)用。 LED 快速的開關(guān)特性 在機動車尾燈的應(yīng)用上可以得到