燈具基礎(chǔ)知識(shí)講義ppt課件

1、燈具的基礎(chǔ)知識(shí)講義燈具的基礎(chǔ)知識(shí)講義目錄 一.光的認(rèn)識(shí)二.光的基本感念及常用單位三.光各種單位之間的關(guān)系四.光的基本定律五.燈具的基礎(chǔ)知識(shí)一、光的認(rèn)識(shí) 1、什么是光？光是一種電磁波波長(zhǎng)逐漸變大1冷冷 白白LED：紫外含量高：紫外含量高 自然白自然白LED：紫外含量中：紫外含量中 暖暖 白白LED：紫外含量低：紫外含量低2峰值波長(zhǎng)：峰值波長(zhǎng)： 冷冷 白白LED：530nm 自然白自然白LED：560nm 暖暖 白白LED：590nm3波長(zhǎng)越長(zhǎng)，光能量越低，色溫越波長(zhǎng)越長(zhǎng)，光能量越低，色溫越 低，光色偏黃低，光色偏黃4藍(lán)色波長(zhǎng)：藍(lán)色波長(zhǎng)：424455nm 青色波長(zhǎng)：青色波長(zhǎng)：455492nm 綠色

2、波長(zhǎng)：綠色波長(zhǎng)：493575nm 黃色波長(zhǎng)：黃色波長(zhǎng)：575585nm 橙色波長(zhǎng)：橙色波長(zhǎng)：585647nm530nm 2 2、LEDLED各種色溫的光譜圖各種色溫的光譜圖560nm610nm 二、光的基本概念及常用單位二、光的基本概念及常用單位 1、色溫、色溫 在實(shí)驗(yàn)中，以絕對(duì)零度為起點(diǎn)，加在實(shí)驗(yàn)中，以絕對(duì)零度為起點(diǎn)，加熱一鐵塊。規(guī)定加熱溫度每升高熱一鐵塊。規(guī)定加熱溫度每升高1度，色溫度，色溫就增加就增加1K。當(dāng)溫度升到。當(dāng)溫度升到800K時(shí)，鐵開始發(fā)時(shí)，鐵開始發(fā)紅光；升到紅光；升到1600K時(shí)，鐵塊開始發(fā)黃色的時(shí)，鐵塊開始發(fā)黃色的光；當(dāng)溫度上升到光；當(dāng)溫度上升到2800K時(shí)，鐵塊發(fā)出白時(shí)，

3、鐵塊發(fā)出白光；溫度上升到光；溫度上升到5600K時(shí)，發(fā)出的光與太時(shí)，發(fā)出的光與太陽(yáng)光相似；當(dāng)溫度為陽(yáng)光相似；當(dāng)溫度為25000K時(shí)，鐵塊發(fā)出時(shí)，鐵塊發(fā)出藍(lán)光。藍(lán)光。 應(yīng)用實(shí)例：應(yīng)用實(shí)例：CREE LED (實(shí)物舉例實(shí)物舉例) 常用電光源的色溫常用電光源的色溫 2 2、顯色性：、顯色性： 光源對(duì)物體的顯色能力稱為顯色性。以顯色指數(shù)衡量。光源對(duì)物體的顯色能力稱為顯色性。以顯色指數(shù)衡量。 注：色溫高不等于顯色指數(shù)高，顯色指數(shù)高也不等于色溫高。注：色溫高不等于顯色指數(shù)高，顯色指數(shù)高也不等于色溫高。指數(shù)（指數(shù)（Ra） 等級(jí)等級(jí) 顯色性顯色性 一般應(yīng)用一般應(yīng)用 90-100 1A 優(yōu)良優(yōu)良 需要色彩精確對(duì)

4、比的場(chǎng)所（電視轉(zhuǎn)播）需要色彩精確對(duì)比的場(chǎng)所（電視轉(zhuǎn)播）80-89 1B 需要色彩正確判斷的場(chǎng)所需要色彩正確判斷的場(chǎng)所60-79 2 普通普通 需要中等顯色性的場(chǎng)所需要中等顯色性的場(chǎng)所40-59 3 對(duì)顯色性的要求較低，色差較小的場(chǎng)所對(duì)顯色性的要求較低，色差較小的場(chǎng)所20-39 4 較差較差 對(duì)顯色性無(wú)具體要求的場(chǎng)所（道路）對(duì)顯色性無(wú)具體要求的場(chǎng)所（道路）常見(jiàn)光源顯色指數(shù)表常見(jiàn)光源顯色指數(shù)表光源顯色指數(shù)CRI光源顯色指數(shù)CRI白熾燈100金屬鹵化物燈80高顯色金屬鹵化物燈8592冷白LED7080高顯色熒光燈8592普通直管熒光燈6575緊湊型節(jié)能熒光燈8085熒光高壓汞燈3040暖白LED75

5、85高壓鈉燈2832 常見(jiàn)光源顯色指數(shù)常見(jiàn)光源顯色指數(shù) 3 3、色坐標(biāo)、色坐標(biāo) 色坐標(biāo)也叫色品坐標(biāo)或色色坐標(biāo)也叫色品坐標(biāo)或色度坐標(biāo)，它反映了光的顏色。度坐標(biāo)，它反映了光的顏色。 由色坐標(biāo)可以看出，白光由色坐標(biāo)可以看出，白光是一種復(fù)合光，是由紅綠藍(lán)三是一種復(fù)合光，是由紅綠藍(lán)三原色或其它多種顏色復(fù)合而成。原色或其它多種顏色復(fù)合而成。 舉例：舉例： 在在 國(guó)際民用航空公約附件國(guó)際民用航空公約附件十四十四 對(duì)助航燈具光色有如下規(guī)對(duì)助航燈具光色有如下規(guī)定：定：紅色：紅色： 紫色界限紫色界限 y = 0.980 xy = 0.980 x 黃色界限黃色界限 y = 0.335 y = 0.335 黃色：黃色

6、： 紅色界限紅色界限 y = 0.382y = 0.382 白色界限白色界限 y = 0.7900.667x y = 0.7900.667x 綠色界限綠色界限 y = xy = x0.1200.120XY 4 4、光通量、光通量 光通量是由光源向各個(gè)方向射出的光功率，光通量是由光源向各個(gè)方向射出的光功率，也即每一單位時(shí)間射出的光能量，以也即每一單位時(shí)間射出的光能量，以表示，單位為表示，單位為流明流明(lumen,(lumen,簡(jiǎn)稱簡(jiǎn)稱lm)lm)。 1W = 683 lm 1W = 683 lm 表示表示1W1W的功率全部轉(zhuǎn)換成波長(zhǎng)為的功率全部轉(zhuǎn)換成波長(zhǎng)為555nm555nm的光，的光，為為6

7、83683流明。這是最大的光轉(zhuǎn)換效率，也是定標(biāo)值，流明。這是最大的光轉(zhuǎn)換效率，也是定標(biāo)值，因?yàn)槿搜蹖?duì)因?yàn)槿搜蹖?duì)555nm555nm的光最敏感。對(duì)于其它顏色的光，的光最敏感。對(duì)于其它顏色的光，比如比如650nm650nm的紅色，的紅色，1W1W的光僅相當(dāng)于的光僅相當(dāng)于7373流明。對(duì)于白流明。對(duì)于白色光，因?yàn)槠錇閺?fù)合光，光譜結(jié)構(gòu)不同，光通量也不色光，因?yàn)槠錇閺?fù)合光，光譜結(jié)構(gòu)不同，光通量也不同。同。光效：光源消耗光效：光源消耗1W1W電功率所發(fā)出的光通量電功率所發(fā)出的光通量，單，單位是流明位是流明/ /瓦瓦(lm/W) (lm/W) 。 常見(jiàn)光源的效率白熾燈 / 鹵鎢燈10 20 lm/W熒光燈5

8、0 60 lm/W高壓汞燈40 60 lm/W高壓鈉燈80 140 lm/W金屬鹵化物燈55 110 lm/W小功率LED80100 lm/W大功率高亮度LED5070 lm/W2019年可達(dá)150 lm/W 2020年可達(dá)200 lm/W LED光源的效率 5、光強(qiáng)發(fā)光強(qiáng)度） 光源在單位立體角內(nèi)所輻射出的光通量。單位坎德拉，即cd。 I = d/d 1cd = 1lm/1sr光源=S/rI=/ 6、照度、照度 照度是表示物體被照亮的程度的物理量。照度是表示物體被照亮的程度的物理量。 當(dāng)光通量投射到物體表面時(shí)，可以把表面照亮，照度就是照射當(dāng)光通量投射到物體表面時(shí)，可以把表面照亮，照度就是照射到

9、物體表面的光通量到物體表面的光通量與物體表面面積與物體表面面積S的比值，即的比值，即E=/S 照度的單位是勒克斯照度的單位是勒克斯(lx)，面積的單位是平方米，面積的單位是平方米(m2)。 若被照面積是若被照面積是1m2，照射的光通量是，照射的光通量是1lm，則被照面上的照度就，則被照面上的照度就是是1lx。 照度環(huán)境情況 照度(勒克斯) 無(wú)月夜天光在地面產(chǎn)生的照度 0.0003 接近天頂?shù)臐M月在地面產(chǎn)生的照度 0.2 辦公室工作所必須的照度 20-100 晴朗夏天在采光良好的室內(nèi)照度 100-500 晴朗夏天太陽(yáng)不直射的露天地面照度 1000-10000 照度的數(shù)量級(jí)概念 照度平方反比定律E

10、=I/ D2 E= 照度照度 I= 指定方向的光強(qiáng)指定方向的光強(qiáng) D= 從光源到照射點(diǎn)的距離從光源到照射點(diǎn)的距離 反比定律表明照度與從光源到照射點(diǎn)的距離的平方成反比。反比定律表明照度與從光源到照射點(diǎn)的距離的平方成反比。注：注：1光源必須可以被認(rèn)為是點(diǎn)光源光源必須可以被認(rèn)為是點(diǎn)光源 2平行光不遵循該定律平行光不遵循該定律 三、幾何光學(xué)的基本定律三、幾何光學(xué)的基本定律 1 1、光的反射定律：、光的反射定律： 1 1入射光線、法線和反射光線在同入射光線、法線和反射光線在同一平面內(nèi)；一平面內(nèi)； 2 2入射光線與反射光線在法線的兩入射光線與反射光線在法線的兩側(cè)，且有：側(cè)，且有： I=-I I=-I 闡明

11、：反射器一般是利用反射定律來(lái)設(shè)計(jì)配光的闡明：反射器一般是利用反射定律來(lái)設(shè)計(jì)配光的 2 2、光的折射定律：、光的折射定律： 1 1折射光線與入射光線和法線在同一平面折射光線與入射光線和法線在同一平面內(nèi)；內(nèi)； 2 2折射角與入射角的正弦之比與入射角的折射角與入射角的正弦之比與入射角的大小大小 無(wú)關(guān)，僅由兩介質(zhì)的性質(zhì)決定，當(dāng)溫?zé)o關(guān)，僅由兩介質(zhì)的性質(zhì)決定，當(dāng)溫度、度、 壓力和光線的波長(zhǎng)一定時(shí)，其比值為壓力和光線的波長(zhǎng)一定時(shí)，其比值為一常一常 數(shù)，等于前一介質(zhì)與后一介質(zhì)的折射數(shù)，等于前一介質(zhì)與后一介質(zhì)的折射率之率之 比，即比，即 闡明：條紋玻璃透明件等一般是利用反射定律來(lái)設(shè)計(jì)配光的闡明：條紋玻璃透明件等

12、一般是利用反射定律來(lái)設(shè)計(jì)配光的 3 3、全反射、全反射 當(dāng)光從光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)時(shí)，逐漸增大入射角到某當(dāng)光從光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)時(shí)，逐漸增大入射角到某一值時(shí)，折射角一值時(shí)，折射角 達(dá)達(dá)9090度度 ，使折射光線沿界面掠射而出。若入射，使折射光線沿界面掠射而出。若入射角繼續(xù)增大，將會(huì)發(fā)生全反射。對(duì)應(yīng)于折射角為角繼續(xù)增大，將會(huì)發(fā)生全反射。對(duì)應(yīng)于折射角為9090度的入射角稱度的入射角稱臨界角：臨界角： LED透鏡 闡明：LED光源采用透鏡全反射配光設(shè)計(jì)時(shí)，由于透鏡材料PMMA、PC的透光率很 高，全反射效率也很高，因此其配光效率比采用反射定律配光的反射器的配光 效率高10%30%四、配光曲線 1、

13、定義 配光曲線是表示燈具發(fā)出的相對(duì)光強(qiáng)度分布曲線，單位cd/k.lm （讀為：坎德拉每千流明）極坐標(biāo)線坐標(biāo) 2 2、讀圖、讀圖1從圖中可以出此燈具為旋轉(zhuǎn)對(duì)稱配光；2燈具正下方0度方向光強(qiáng)最強(qiáng)，為600cd/k.lm；也可讀取任意角度的光強(qiáng)值，例如：30度方向的光強(qiáng)為390cd/klm；3假定燈具光通亮為1000 lm，則0度方向光強(qiáng)為600cd，如光通量為2000lm，0度方向光強(qiáng)為1200cd；4燈具的半光強(qiáng)角為70度，發(fā)光角度為100度；5配光曲線與光源功率無(wú)關(guān)。注：半光強(qiáng)角即為最大光強(qiáng)值一半處所注：半光強(qiáng)角即為最大光強(qiáng)值一半處所 對(duì)應(yīng)的角度對(duì)應(yīng)的角度五、燈具基礎(chǔ)知識(shí) 1、外殼防護(hù)等級(jí)IP

14、） IP防護(hù)等級(jí)是衡量燈具防塵和防水性能的一個(gè)指標(biāo)。IP防護(hù)等級(jí)是由兩個(gè)數(shù)字所組成，第1個(gè)數(shù)字表示燈具防止塵埃和外物侵入的等級(jí)，第2個(gè)數(shù)字表示燈具防濕氣和防水侵入的密閉程度。數(shù)字越大表示其防護(hù)等級(jí)越高，兩個(gè)標(biāo)示數(shù)字所表示的防護(hù)等級(jí)如下表所示： 低一位特征數(shù)字所表示的密封等級(jí) 第二位特征數(shù)字所表示的密封等級(jí) 第一位特 征數(shù) 字防 護(hù) 等 級(jí)第二位特 征數(shù) 字防 護(hù) 等 級(jí) 簡(jiǎn)短說(shuō)明含 義簡(jiǎn)短說(shuō)明含 義 0無(wú)防護(hù)沒(méi)有特殊防護(hù)0 無(wú)防護(hù)沒(méi)有特殊防護(hù) 1防大于50mm的固體異物人體某一大面積部分，如手(但對(duì)有意識(shí)的接近并無(wú)防護(hù))，固體異物直徑超過(guò)50mm1防 滴滴水(垂直滴水)無(wú)有害影響 2防大于12

15、mm的固體異物手指或類似物,長(zhǎng)度不超過(guò)80mm,固體異物直徑不超過(guò)12mm215度防滴當(dāng)外殼從正常位置傾斜在15度以內(nèi)時(shí)垂直滴水無(wú)影響 3防大于2.5mm的固體異物直徑或厚度大于2.5mm的工具、電線等固體異物等固體異物直徑超過(guò)2.5mm3防淋水與垂直60度范圍以內(nèi)的淋水無(wú)有害影響 4防大于1mm的固體異物厚度大于1mm的線材或片條，固體物直徑超過(guò)1mm4防濺水任何方向?yàn)R水無(wú)有害影響 5防塵不能完全防止塵埃進(jìn)入，但進(jìn)入量不能達(dá)到妨礙設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)的程度5防噴水任何方向噴水無(wú)有害影響 6塵密無(wú)塵埃進(jìn)入6防猛烈海浪猛烈海浪或強(qiáng)烈噴水時(shí)，進(jìn)入外殼水量不至達(dá)到有害影響 1117防浸水影響浸入規(guī)定壓力的水

16、中經(jīng)規(guī)定時(shí)間后進(jìn)入外殼水量不至達(dá)到有害影響 1118防潛水影響能按制造廠規(guī)定的條件長(zhǎng)期潛水，潛水深度由廠家標(biāo)明 2、半光角、半光角 半光角是指配光曲線上最大光強(qiáng)處一般為半光角是指配光曲線上最大光強(qiáng)處一般為0度角方向與其一度角方向與其一半光強(qiáng)處所夾的角度。一般來(lái)說(shuō)，在最大光強(qiáng)相同的情況下，半光角半光強(qiáng)處所夾的角度。一般來(lái)說(shuō)，在最大光強(qiáng)相同的情況下，半光角越大，說(shuō)明其照射的范圍也越大，光線利用率一般會(huì)越高，照明效果越大，說(shuō)明其照射的范圍也越大，光線利用率一般會(huì)越高，照明效果也就越好。也就越好。 半光角越小，光斑面積也越小，燈具則越聚光。半光角越小，光斑面積也越小，燈具則越聚光。 3、光斑、光斑 光

17、斑是指燈具垂直照射被照物表面時(shí)，最大照度一半處所圍繞的光斑是指燈具垂直照射被照物表面時(shí)，最大照度一半處所圍繞的面積。一般來(lái)說(shuō)，在最大照度相同的情況下，光斑越大，說(shuō)明其照射面積。一般來(lái)說(shuō)，在最大照度相同的情況下，光斑越大，說(shuō)明其照射的范圍也越大，光線利用率一般會(huì)越高，照明效果也就越好。的范圍也越大，光線利用率一般會(huì)越高，照明效果也就越好。 4、最大照度、最大照度 最大照度是指燈具垂直照射被照物表面時(shí)的最大照度值一般為最大照度是指燈具垂直照射被照物表面時(shí)的最大照度值一般為0度方向即光斑的中心點(diǎn)處）。一般來(lái)說(shuō)，最大照度越大，說(shuō)明燈具度方向即光斑的中心點(diǎn)處）。一般來(lái)說(shuō)，最大照度越大，說(shuō)明燈具照射得越遠(yuǎn)

18、，照明效果也就越好。照射得越遠(yuǎn)，照明效果也就越好。 闡明：最大照度和光斑面積兩者是相反關(guān)系的，最大照度越大且光斑闡明：最大照度和光斑面積兩者是相反關(guān)系的，最大照度越大且光斑面積也越大，那么面積也越大，那么 燈具的照明效果就越好。燈具的照明效果就越好。 5、射程、射程 射程是衡量聚光燈具照射距離的一個(gè)指標(biāo)，指在月光下或者黑暗射程是衡量聚光燈具照射距離的一個(gè)指標(biāo)，指在月光下或者黑暗的環(huán)境中，燈具照射到遠(yuǎn)處被照物體并能看到該被照物體時(shí)的距離。的環(huán)境中，燈具照射到遠(yuǎn)處被照物體并能看到該被照物體時(shí)的距離。配光曲線中最大光強(qiáng)值一般為配光曲線中最大光強(qiáng)值一般為0度方向越大，則照度越大，射程度方向越大，則照度越大，射程越大，照射距離也越遠(yuǎn)。越大，照射距離也越遠(yuǎn)。 6、跌落高度、跌落高度 跌落高度是反映燈具透明件強(qiáng)度、外殼強(qiáng)度及燈具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)好壞跌落高度是反映燈具透明件強(qiáng)度、外殼強(qiáng)度及燈具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)好壞的性能指標(biāo)。測(cè)量方法一般是將