光學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)和相關(guān)應(yīng)用

光學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)和相關(guān)應(yīng)用

電磁能波譜圖1.可見(jiàn)光380nm-780nm2.紫外線100-380nm3.紅外線780nm-1mm第二頁(yè)，共33頁(yè)。2

常用光度量光通量：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)輻射能量的大小，它是根據(jù)人眼對(duì)光的感覺(jué)來(lái)評(píng)價(jià)的。光通量單位是流明（lm）。光通量用來(lái)說(shuō)明光源發(fā)光能力的大小發(fā)光強(qiáng)度（光強(qiáng)）：光源在單位立體角內(nèi)輻射的光通量，單位是坎德拉（cd）。

發(fā)光強(qiáng)度用于說(shuō)明光源或燈具發(fā)出的光通量在空間各方向或在給定方向上分布的密度。照度：從同一方向看，在給定方向上的任何表面的每單位投影面積上的光照強(qiáng)度（光度）。照度單位是勒克斯（lx），照度用來(lái)表示被照面上光的強(qiáng)弱。亮度：人眼從一個(gè)方向觀察光源，在這個(gè)方向上的光強(qiáng)與人眼所“見(jiàn)到”的光源面積之比，定義為該光源單位的亮度，即單位投影面積上的發(fā)光強(qiáng)度。亮度的單位是坎德拉/平方米（cd/m2），亮度是人對(duì)光的強(qiáng)度的感受。第三頁(yè)，共33頁(yè)。3

四個(gè)單位的直觀圖示第四頁(yè)，共33頁(yè)。4常用光度學(xué)單位與其相互關(guān)系

光通量Φ（lm）光強(qiáng)I（cd）照度E（lx）單位立體角Ω第五頁(yè)，共33頁(yè)。5

光色的相關(guān)定義色溫：光源發(fā)射光的顏色與黑體在某一溫度下輻射光色相同時(shí)，黑體的溫度稱為該光源的色溫符號(hào)為TC

單位為K相關(guān)色溫：當(dāng)某一種光源的色品與某一溫度下地完全輻射體（黑體）的色品最接近，或者說(shuō)在均勻色品圖上的色差距離最小時(shí)完全輻射的溫度，符號(hào)為TCP單位為K色品：用色品坐標(biāo)或者主波長(zhǎng)和純度表示的顏色性質(zhì)。色品參數(shù)包括色坐標(biāo)、相關(guān)色溫，顯色指數(shù)、色品容差顯色性：與參考標(biāo)準(zhǔn)光源相比較時(shí)，光源顯現(xiàn)物體顏色的特性。顯色指數(shù)：是指被測(cè)光源和標(biāo)準(zhǔn)光源照明下，在適當(dāng)考慮色溫狀態(tài)下，物體的心理色符合程度的度量。一般顯色指數(shù)Ra應(yīng)用中一般以Ra數(shù)據(jù)為主，光源顯色指數(shù)越高，顯色性越好。輻射功率：也叫輻射通量，以輻射形式發(fā)射、傳播或者接收的功率單位為W發(fā)光效能：系統(tǒng)發(fā)出光通量/系統(tǒng)輸入功率lm/w燈具效率:在規(guī)定使用條件下，燈具實(shí)際輸出的光通量/燈具內(nèi)光源的總光通第六頁(yè)，共33頁(yè)。6光色的相關(guān)定義光通維持率：燈在規(guī)定條件下燃點(diǎn)，在壽命期間燃點(diǎn)達(dá)到一特定時(shí)間時(shí)所發(fā)出的光通量與初始光通量的比值，用百分?jǐn)?shù)表示。壽命（單只的）：標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試條件下，單只燈保持正常燃點(diǎn)，在燃點(diǎn)過(guò)程中其光通維持率符合技術(shù)規(guī)范的要求，且光通維持率衰減到70%時(shí)的累積燃點(diǎn)時(shí)間。平均壽命（50%的筒燈失效時(shí)的壽命）標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試條件下，光通維持率符合本技術(shù)規(guī)范的要求并繼續(xù)燃點(diǎn)至50%的筒燈達(dá)到單只產(chǎn)品壽命時(shí)的累計(jì)燃點(diǎn)時(shí)間。LED模塊維持率要求：3000h不低于92%。6000小時(shí)不低于88%，※如燈具申請(qǐng)CQC認(rèn)證或能源之星要求有所不同。第七頁(yè)，共33頁(yè)。7傳統(tǒng)照明電光源的主要特性比較光源種類白熾燈管型、單端鹵鎢燈直管熒光燈緊湊熒光燈高壓汞燈高壓鈉燈金鹵燈額定功率（w）10-150060-50004-2005-6550-100035-100035-3500光效（lm/w）7-2514-3060-10044-8732-5564-14052-130平均壽命（h）1000-20001500-20008000-1.5W2000-1W1-2W1.2-2.4W3000-1.0W一般顯色指數(shù)（Ra）95-9995-9970-95>8030-6023-8560-90啟動(dòng)穩(wěn)定時(shí)間（min）瞬時(shí)瞬時(shí)1-4S10S或快速4-84-84-10再啟動(dòng)時(shí)間（min）瞬時(shí)瞬時(shí)1-4S10S或者快速5-1010-1510-15第八頁(yè)，共33頁(yè)。8

關(guān)于光通量測(cè)試測(cè)試光通量一般采用積分球系統(tǒng)或分布光度計(jì)測(cè)量，積分球適合小尺寸或一體化光源，測(cè)試較大尺寸的建議使用分布光度計(jì)。積分球測(cè)量目前使用以下兩種方式4π球適合于所有光源。2π球適合沒(méi)有后射光的光源。

第九頁(yè)，共33頁(yè)。9CIE1931色度分區(qū)第十頁(yè)，共33頁(yè)。10

光源色度性能ΔT=0.0000108×T2+0.0262×T+8額定相關(guān)色溫：相關(guān)色溫的額定值，該值由產(chǎn)品生產(chǎn)商或責(zé)任銷售商指定初始相關(guān)色溫（0小時(shí)）應(yīng)符合產(chǎn)品生產(chǎn)商或責(zé)任銷售商的自我標(biāo)稱的額定相關(guān)色溫，初始相關(guān)色溫和額定相關(guān)色溫（T）的最大偏差（ΔT）滿足如下條件：額定相關(guān)色溫色坐標(biāo)目標(biāo)值代表符號(hào)一般顯色指數(shù)XY相關(guān)色溫K目標(biāo)相關(guān)色溫色品容差SDCM2700RD800.4530.42027202725±145≤73000RN800.4400.40329403045±175≤73500RB800.4090.39434503465±245≤74000RL800.3800.38040403985±275≤75000RZ800.3460.35950005028±283≤76500RR800.3130.33764306530±510≤7第十一頁(yè)，共33頁(yè)。11關(guān)于測(cè)試的環(huán)境要求

空氣溫度：測(cè)量的環(huán)境溫度應(yīng)維持在25℃±1℃，該溫度應(yīng)在距離SSL產(chǎn)品最多1m的位置測(cè)量，且測(cè)量高度與SSL產(chǎn)品的高度一致。溫度傳感器應(yīng)當(dāng)避免SSL產(chǎn)品和任何其它來(lái)源的直接光輻射。若測(cè)量不是在建議的溫度下進(jìn)行的，這是一個(gè)非標(biāo)準(zhǔn)的條件，應(yīng)在測(cè)試報(bào)告中注明交流電源的波形：在測(cè)試SSL產(chǎn)品時(shí)，交流電源在規(guī)定頻率（一般是60Hz或50Hz）下應(yīng)該呈正弦電壓波形，諧波分量的RMS總和不超過(guò)原來(lái)的3%電壓穩(wěn)定性：用于被測(cè)SSL產(chǎn)品的交流電源（RMS電壓）或直流電源（瞬時(shí)電壓）的電壓應(yīng)限制在±0.2%范圍內(nèi)。

SSL產(chǎn)品穩(wěn)定性：穩(wěn)定所需時(shí)間一般由30分鐘（小型集成LED燈）至2小時(shí)以上（大型SSL燈具）穩(wěn)定條件：30分鐘（或以上），每15分鐘光輸出波動(dòng)小于0.2%。第十二頁(yè)，共33頁(yè)。12

積分球測(cè)試光通量的要求尺寸應(yīng)足夠大積分球尺寸應(yīng)足夠大，避免從被測(cè)光源引起的額外溫升，并減小隔板和被測(cè)SSL產(chǎn)品自吸收帶來(lái)的測(cè)量誤差。緊湊型燈：大于等于1m的球。較大的燈（如：4英寸線型熒光燈和HID燈）：大于等于1.5m的球。測(cè)量500W或更大功率的光源：2m或更大的球。在4Π球內(nèi)，SSL產(chǎn)品的總表面積應(yīng)不超過(guò)球壁總面積的2%。例如，在一個(gè)2m球內(nèi)，一個(gè)球狀物的直徑小于30mm。線狀產(chǎn)品的縱向尺寸應(yīng)小于球直徑的2/3。在2Π球內(nèi)，安裝SSL產(chǎn)品的開(kāi)口直徑應(yīng)小于球直徑的1/3。應(yīng)裝有一個(gè)輔助燈輔助燈用于測(cè)量被測(cè)光源的自吸收，以得到一個(gè)自吸收因數(shù)α(λ)。球壁內(nèi)部涂層反射率是90%—98%標(biāo)準(zhǔn)燈測(cè)量全光譜輻射通量的標(biāo)準(zhǔn)燈通常是寬光譜的石英鹵鎢白熾燈，來(lái)校準(zhǔn)光譜輻射計(jì)的全可見(jiàn)區(qū)域。對(duì)于2Π球，只要求前射光分布的標(biāo)準(zhǔn)燈。對(duì)于4Π球，通常使用全向光分布的標(biāo)準(zhǔn)燈，但也可以使用前射光分布的標(biāo)準(zhǔn)燈。要注意的是，不同燃點(diǎn)位置會(huì)改變白熾燈的光輸出。在積分球測(cè)試燈具時(shí)應(yīng)盡可能減少燈具吸光效應(yīng)，測(cè)試中盡減少雜色光，有條件時(shí)候可覆蓋白色薄膜，測(cè)試中避免直射光射入探頭。第十三頁(yè)，共33頁(yè)。13分布光度計(jì)測(cè)量光通量分布光度計(jì)應(yīng)是能保持燈具燃點(diǎn)位置不變的結(jié)構(gòu)。因此，只有C型分布光度計(jì)是可接受的。測(cè)試中防止空氣流以免影響測(cè)量。在用光度計(jì)測(cè)量流明強(qiáng)度分布時(shí)，光度計(jì)與SSL產(chǎn)品的距離應(yīng)該在產(chǎn)品最大尺寸的5倍以上。

第十四頁(yè)，共33頁(yè)。14

關(guān)于燈具的配光曲線光束角：垂直角V=0°和橫向角H=0°截面上光強(qiáng)降到1/10峰值光強(qiáng)（或1/2峰值光強(qiáng)）時(shí)的光束角距高比：照明裝置中相鄰燈具中心之間的距離與工作面的懸掛高度之比?？臻g光強(qiáng)分布3種方式：1.直角坐標(biāo)：投光燈2.極坐標(biāo)：路燈室內(nèi)燈具3.等光強(qiáng)曲線有效光通量：光強(qiáng)值大于最大光強(qiáng)值10%的這部分光線所包含的光通量。第十五頁(yè)，共33頁(yè)。15?Imax（歐規(guī)）和1/10Imax(美規(guī))決定的光束角的定義第十六頁(yè)，共33頁(yè)。16路燈和投光燈分布光度系統(tǒng)第十七頁(yè)，共33頁(yè)。17CIE光通分類第十八頁(yè)，共33頁(yè)。18投光燈的分類燈具類型出光口直徑(m)光束角(°)最低光束角效率(%)適用場(chǎng)所泛光燈任意≥2035-50建筑立面,室內(nèi)體育場(chǎng)地,廣場(chǎng)聚光燈<0.2<2035建筑立面,足球場(chǎng)探照燈≥0.2<2035遠(yuǎn)距離照明第十九頁(yè)，共33頁(yè)。19

道路燈具分類燈具類別最大光強(qiáng)的方向在下列方向允許的最大光強(qiáng)值90°80°截光0-65°10cd/1000lm30cd/1000lm半截光0-75°50cd/1000lm100cd/1000lm非截光--1000cd--第二十頁(yè)，共33頁(yè)。20關(guān)于燈具的截光類型第二十一頁(yè)，共33頁(yè)。21

燈具的縱向分布分為三種（供參考）：

1、當(dāng)最大光強(qiáng)點(diǎn)位于1.0和2.25MHTRL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6.0MHTRL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。燈具的橫向分布分為四類：

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?.75MHLRL以內(nèi)，屬于Ⅱ類；

3、部分的或全部在路邊1.75MH和2.75MHLRL之間，屬于Ⅲ類；

4、部分的或全部的在路邊2.75MHLRL以外，屬于Ⅳ類。第二十二頁(yè)，共33頁(yè)。22IESA路燈分類圖第二十三頁(yè)，共33頁(yè)。23

關(guān)于燈泡類型能源之星要求第二十四頁(yè)，共33頁(yè)。24

道路燈具常用的3種配光類型第二十五頁(yè)，共33頁(yè)。25第二十六頁(yè)，共33頁(yè)。26第二十七頁(yè)，共33頁(yè)。272)有方向性的燈和燈泡:BR,ER,K,MR,PAR,R.

下列燈含于其中:MR16,PAR16,PAR20,PAR30S(短頸),PAR30L(長(zhǎng)頸)和PAR38.第二十八頁(yè)，共33頁(yè)。28燈泡的形狀1)裝飾燈泡:B,BA,C,CA,DC,F,G第二十九頁(yè)，共33頁(yè)。29配光上的要求第三十頁(yè)，共33頁(yè)。30LED燈6000小時(shí)光通