照明知识(李卓).ppt

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1、Lighting,照明基础知识,照明的四个基本度量,光的度量及其单位,一、 光通量 光源在单位时间内向周围空间辐射出去的并能使人眼产生光感的能量，称为光通量。单位为流明（lm）。光通量=光效X功率 二、 发光强度（光强） 光源在空间某一方向上单位立体角内发射的光通量与该立方体角的比值，称为光源在这一方向上发光强度，简称光强，单位为坎德拉（cd）。 三、 照度 照度是用来说明被照面（工作面）上被照射的程度，通常用其单位面积内所接受的光通量来表示，单位为勒克斯（lx）或流明每平方米（lm/m2）。 四、 亮度 亮度也是用来表示物体表面发光（或反光）强弱的物理量，被视物体发光面在视线方向上的发光强度

2、与发光面在垂直于该方向上的投影面积的比值，称为发光面的表面亮度，单位为坎德拉每平方米（cd/m2）。,具体如下图指示:,E,I,=ES,=I,I=EL,2,常用光度学单位及其相互关系,光通量（lm） 光强I（cd） 照度E（lx）,什么是光通量？,光源在单位时间内发出的光的总量称光通量,以F表示. 单位为流明(lm),1w(波长555纳米）=683 流明 常见某些光源的光通量： 自行车头灯:、3W30 lm 白志灯:75W900 lm 荧光灯:TLD 58W5200 lm,波长 (nm) ,相对视觉灵敏度 ,光谱视觉敏感度,人眼在可见光谱范围的视觉敏感度随波长而变化,峰值为555 n m(绿色

3、).光通量就是以人眼视觉曲线为标准的能量.,辐射功率比重对比光谱视觉敏感度,700,相对视觉灵敏度 ,1w(波长555纳米）=683 流明,1w(波长490纳米）=0.2*683=137 流明,0,2,0,4,0,6,0,8,1,0,人眼的灵敏度和绿色植物光合作用,相对视觉灵敏度 ,波长 (nm) ,I,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 上的光强度(简称光强),以 I 表示.单位为坎德拉 (cd),什么是发光强度？,* 发光强度是通过照度计在距离光源较大一段距离时测量的。,什么是照度？,入射于被照物体单位面积上的光通量就是照度。以E表示。单位为勒克斯(lx=lm/m2

4、),* 照度与光通量入射到表面的方向无关。,什么是亮度？,* 亮度是根据对比而来，因此是由主观感觉决定的， 它取决于照度和材料的反射特性。因为在计划阶段，这些材料大部分是未知的，因此只有照度是可以预知的。,光源在某一方向的光亮度(简称亮度)是光源在该方向上的单位投影面在单位立体角中发射的光通量.以L表示.单位为坎德拉/平方米 (cd/m2),光源的色温及显色性,一、 色温 将一标准黑体加热(如白炽灯中的钨丝)，随着温度升高黑体的颜色开始沿着深红-浅红-橙-黄-白-蓝逐渐改变，当某光源发出的光的颜色与标准黑体处于某温度的颜色相同时，我们将黑体当时的绝对温度称为光源的色温，以绝对温度K来表示。基本

5、色 如表所示：,(色温常识)表一,色温(3300K)较低的空间,色温(5000K)较高的空间,(色温感知)表二,(不同色温空间效果)图例说明：,色温低,色温高,K值(色温)越低，光色越偏红。 K值(色温)越高，光色越偏蓝。,二、 显色性 光源对物体本身颜色呈现的程度称为显色性，也就是颜色逼真的程度，显色性高的光源对颜色表现较好，我们所见到的颜色也就接近自然色，显色性低的光源对颜色再现较差，我们所见到的颜色偏差也较大，用显色指数（Ra）表示。 国际照明委员会CIE把太阳的显色指数定为100，各类光源的显色指数各有相同， 如：高压钠灯的显色指数为Ra=23，荧光灯管显色指数Ra=60-90。显色指

6、数越接近100，显色性就越好。 如下图：不同显色指数下的物体所呈现出来的效果:,自然的显示方法,效果显色,忠实地再现色彩,光源一般显色指数类别,照度低、显色指数低的空间 阴湿的空间印象。 阴郁的空间印象。,照度、色温低的空间印象,绿色的线条内是基本上让人感觉心情舒畅的范围。（只从色温和照度的视点）,不同光源所呈现色温显色指数分类,白炽灯与卤钨灯 一、 白炽灯原理 凡是根据热辐射原理工作的光源都可称为白炽灯。目前常用的白炽灯分两类，即普通白炽灯和卤钨灯。 白炽灯靠电能将灯丝加热到白炽而发光。在灯丝发光的同时还产生大量的红外辐射和小量的紫外辐射，它们最终以热能的形式而损失掉。显然，要想提高白炽灯的

7、光效，应选用高熔点材料做灯丝，并使之在尽可能高的温度下工作。 （一）白炽灯的结构 普通白炽灯泡由钨丝、玻璃泡、灯头、支架、引线等几部分组成，内充氩、氮、或氩氮混合气体，通常的工作压力约为1.013x105Pa，而氩氮的比例由额定电压和灯丝温度而定，通常白炽灯使用氩气在86%98%之间。,荧光灯 荧光灯与白炽灯的发光原理完全不同，荧光灯是一种低压气体放电灯。所谓气体放电就是指电流通过气体媒介时的放电现象。气体放电现象是非常普遍的，例如厦日雷雨时的闪电，使用电焊机时产生很强的光等都是气体放电现象。,一、荧光灯的发光原理 荧光灯的常用荧光粉是三基色粉；一种低压汞蒸气体放电灯。灯管内水银蒸气的原子在放

8、电时激发出253.7nm紫外线。紫外辐射被管壁上的荧光粉吸收，转变成可见光。转换效率和灯的颜色主要取决于荧光粉的种类和性质。 二、荧光灯的光电特征 1、电压特性：电源电压的变化，会引起各种特性的变化。无论电压过高或过低，都会缩短灯的寿命，因为电源电压增高，使灯电流增大，灯管会黑化，寿命缩短；而电源电压降低，电极温度降低，灯不易启动，促使电极物质溅散，也使寿命缩短，所以要求电源电压的波动范围必须为额定值的6以内，同时灯用镇流器的选择和匹配也非常重要。,2环境温度对荧光灯的影响 灯的工作特性，还取决于管内汞的蒸汽压，因此也受环境温度影响，当温度过低时，汞蒸汽压力下降，汞原子电离率下降，启动困难，同

9、时紫外线的辐射减少。当环境温度过高，管内汞蒸气压力增高，紫外线反而减少，其他谱线增加。因此，环境温度过低和过高都会影响荧光灯的发光效率。荧光灯不宜用在户外。 3 开关次数对寿命的影响 荧光灯频繁启动会大大消耗阴极物质，从而使寿命降低。通常，荧光灯寿命是指每开一次点燃3h的总使用时间。连续工作时间越长，寿命越长，因此，在频繁开关灯具的场所不宜使用荧光灯。,一、光源的选择和灯具（怎样选择光源） 1、光源的种类和特性 2、光色（色温）和照明,商品的显色方法,适应卖场的气氛,空间上的愉悦感所必要的空间,色温体现出充实感、心理上的满足所必要的空间,照明设计基础理论,二、商业照明的分类和方法 商业照明基本

10、上是由：1、一般照明 2、重点照明 3、装饰照明三部分构成。三部分的构成比例要适当，而且要统筹兼顾、相互配合，就能获得优美的照明效果。,基础照明,环境照明,确保店铺内必要的基本的亮度的照明。,环境照明,重点照明,局部突出的照明。,基础照明的进一步设想，进一步演绎渲染店铺 环境照明一般表现在远观效果,基础照明,重点照明,基础照明,商品照明例,使用筒射灯的重点照明,使用柜架下方照明的商品照明,商品照明例,(重点照明)突出金属的光泽感,柜下灯的照明,突出商品的凹凸感,三、照明设计标准 (参考) 国外商业照明照度标准值（lx）,日本JIS照度标准值,国际照明委员会照明标准（CIES 008/E-200

11、1）商业部分,光度学中常用的坐标,空间光强分布，可以通过三种方式： 1、极坐标室内灯路灯 2、直角坐标投光灯 3、等光强图 不对称配光,极坐标,直角坐标,等光强曲线示意,等光强曲线,二.LED的主要的光学、电学和热特性,辐射的空间分布 辐射的光谱分布 辐射的中心波长、峰值波长、质心波长和光谱宽度 辐射的发光面和角分布 电特性 标准参考光源 工作环境温度 温度对LED的影响,LED的光学特性辐射的空间分布,空间分布不均匀性。 LED辐射的空间特性取决于封装半导体芯片的形式。因为，封装内可能带有内部反射杯、透镜以及一些散射和滤色材料。,LED的光学特性辐射的光谱分布,&LED光辐射光谱分布有其独特

12、的一面。它不是单色光（如激光），也不是宽光谱辐射（如白炽灯），而是介于两者之间：有几十纳米的带宽、峰值波长位于可见光或近红外区域。,LED的光学特性辐射的中心波长 峰值波长 质心波长,LED的光学特性发光面和角分布,高效节能： 光谱几乎全部集中于可见光频率，效率可以达到80%-90%。而光效差不多的白炽灯可见光效率仅为10%-20%，从而具有相当巨大的节能潜力。,LED的优点,色彩纯净，光线质量好： 可以通过控制半导体发光层半导体材料的禁止带幅的大小，从而发出各种颜色的光线，且彩度更高。由于光谱中没有紫外线和红外线，故没有热量，没有辐射，属于典型的绿色照明光源。,超长寿命： 光通量衰减到70%

13、的标准寿命是10万小时，且光源可以频繁地亮灭，而不会影响其寿命，并且启动速度非常快。一个半导体灯正常情况下可以使用50年，即使长命百岁的人，一生最多也就用2只灯。,能耗小，照明效率高： 单体功率一般在0.05-1w，通过集群方式可以量体裁衣地满足不同的需要，浪费很少。以其作为光源，在同样亮度下耗电量仅为普通白炽灯的1/8-10。LED发光具有很强的方向性，从而可以更好地控制光线，提高系统的照明效率。,可靠耐用 ，抗震性好： 没有钨丝、玻壳等容易损坏的部件，非正常报废率很小，维护费用极为低廉。不需要充气，不需要玻璃外壳，抗冲击性好，抗震性好，不易破碎，便于运输。,绿色环保： 废弃物可回收，没有污染，光源中 不添加汞，有利于保护环境。,应用灵活，外观多样： 体积小，可以平面封装，易开发成轻薄短小的产品，做成点、线、面各种形式的具体应用产品，外观多样化。灯源单元较小，使得布灯更为灵活，而且能够更好地实现夜景照明中“只见灯光不见光源”的效果。,快速响应及其他优点： 适应频繁开关以及高频运作的场合。使用低压直流电，具有负载小、干扰弱的优点。,END 谢 谢,