光源與設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課件

1、光源與（照明）設(shè)計(jì)基礎(chǔ)復(fù)旦大學(xué)周太明（室內(nèi)照明設(shè)計(jì)國際培訓(xùn)班）2007.12.14光源與（照明）設(shè)計(jì)基礎(chǔ)復(fù)旦大學(xué)光源與設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課件照明好壞的判據(jù)照明水平（照度）視場中的亮度分布眩光的防護(hù)光的空間分布色溫和顯色性能照明好壞的判據(jù)照明水平（照度）可見光部分的波長范圍為380780nm.由單一波長組成的光稱為單色光,不同的單色光有不同的顏色.波長的單位是 nm 或mm1nm(納米)= 10-9m(米) ; 1mm(微米)= 10-6m(米)630780 紅光600630 橙光566600 黃光500566 綠光435500 藍(lán)/青光380435 紫光輻射和光-可見光可見光部分的波長范圍為380780

2、nm.630780 紅nm400450400450550600650700750500500550600650700750nm汞和太陽的可見輻射光譜nm4004504004505506006507007505光源的四個(gè)發(fā)展階段光源的四個(gè)發(fā)展階段 1 2 3 4 1 2 3 4光源與設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課件普通白熾燈白熾燈是根據(jù)熱輻射原理制成的白熾燈的主要部件為燈絲、支架、泡殼、填充氣體和燈頭普通白熾燈白熾燈是根據(jù)熱輻射原理制成的鹵鎢燈光產(chǎn)生原理與白熾燈一致填充氣體：添加鹵素 ( 溴化物形式)耐高溫的石英玻璃 減少燈絲的蒸發(fā)率，增加燈的壽命無泡殼黑化現(xiàn)象，光衰減少鹵鎢燈光產(chǎn)生原理與白熾燈一致鹵鎢燈的類型低電

3、壓型:MR型鹵鎢燈是低電壓型鹵鎢燈的代表,它由燈泡和反射鏡封在一 起, 拋物面是由玻璃壓制而成,內(nèi)表面涂多層介質(zhì)膜,鹵鎢燈的可見光被反射 到需要照明的物體上,而所發(fā)射的紅外線絕大部分透過反射鏡被濾掉了MR型鹵鎢燈鹵鎢燈的類型低電壓型:MR型鹵鎢燈是低電壓型鹵鎢燈的代表,它氣體放電氣體放電氣體放電燈氣體放電燈的結(jié)構(gòu)示意圖B為泡殼,A和C為電極,G為填充氣體A為陽極,C為陰極放電燈工作電路示意圖氣體放電燈氣體放電燈的結(jié)構(gòu)示意圖放電燈工作電路示意圖熒光燈的工作原理熒光燈的工作原理:燈內(nèi)包含有低氣壓的汞蒸氣和少量的惰性氣體,燈管的內(nèi)表面涂有熒光粉層,燈內(nèi)的低氣壓汞蒸氣放電將60%左右的輸入電能轉(zhuǎn)變成波

4、長為253.7nm的紫外輻射,熒光粉能有效地將這一紫外輻射轉(zhuǎn)變成可見光紫外輻射可見光熒光粉汞原子電子電極熒光燈的工作原理熒光燈的工作原理熒光燈的工作原理:燈內(nèi)包含有低氣壓的汞蒸氣和氣體放電燈的負(fù)伏安特性負(fù)阻特性 限流裝置 - 補(bǔ)償負(fù)阻特性 啟動(dòng)裝置 -克服啟動(dòng)時(shí)氣體較冷條件下的高電阻氣體放電燈的負(fù)伏安特性負(fù)阻特性 熒光燈附件電氣附件鎮(zhèn)流器和啟輝器熒光燈附件電氣附件細(xì)管徑熒光燈熒光燈近來熒光燈的細(xì)管徑化開發(fā)日趨活躍，除現(xiàn)已大量生產(chǎn)上市的T8(26mm)燈外，又先后研制了T5(16，5mm)、T2(7mm)的超細(xì)管徑熒光燈。細(xì)管徑熒光燈熒光燈近來熒光燈的細(xì)管徑化開發(fā)日趨活躍，除現(xiàn)已大T8直管熒光燈

5、的典型參數(shù)型 號(hào)功 率色溫（K）顯色指數(shù)（Ra）光通量（lm）長度（mm）TLD36W/29TLD36W/33TLD36W/54TLD36W/827TLD36W/840TLD36W/865TLD36W/930TLD36W/940TLD36W/965TLD32W/830HFTLD32W/840HF3636363636363636363232290041006200270040006500300040006500300040005163728585859595968585285028502500335033503250235023502300320032001213.61213.61213.612

6、13.61213.61213.61213.61213.61213.61213.61213.6T8直管熒光燈的典型參數(shù)功 率色溫（K）顯色指數(shù)（Ra）光 飛利浦TL5系列熒光燈參數(shù)燈管型號(hào)光色代碼光通量（lm）光效（lmW-1）燈電壓（V）燈電流（mA）直徑（mm）長度（mm）燈頭TL5 14W/8271350968417017.0563.2G5/830135096/835135096/840135096/850130093/865125089TL5 21W/827210010012317017.0863.2G5/8302100100/8352100100/8402100100/85020009

7、5/865195093TL5 28W/827290010416617017.01163.2G5/8302900104/8352900104/8402900104/8502800100/865270096TL5 35W/827365010420517017.01463.2G5/8303650104/8353650104/8403650104/8503500100/865340097 飛利浦TL5系列熒光燈參數(shù)燈管型號(hào)光色代碼光通量光效燈CFL熒光燈的主要類型緊湊型熒光燈:分為一體化(I)和非一體化(NI)兩種類型各種緊湊型熒光燈形狀不盡相同,有U形、H形、P形、螺旋型等等,但其結(jié)構(gòu)原理和性能是大

8、同小異的CFL熒光燈的主要類型緊湊型熒光燈:分為一體化(I)和非一體高壓鈉燈高壓鈉燈金屬鹵化物燈的主要部件電弧管和支架電極外泡殼填充氣體燈頭金屬鹵化物燈的主要部件電弧管和支架單泡殼雙端型雙泡殼雙端型雙泡殼單端型陶瓷電弧管金屬鹵化物燈 金屬鹵化物燈的主要類型陶瓷管能耐更高溫度,化學(xué)性質(zhì)極其穩(wěn)定,因而做成的金屬鹵化物燈不僅光效更高,光色更好,而且顏色穩(wěn)定,燈的壽命更長單泡殼雙端型金屬鹵化物燈的主要類型陶瓷管能耐更高溫度,化學(xué)性陶瓷金鹵燈性能改進(jìn)光效光效m/W石英管MHW陶瓷管金鹵燈白鈉燈鹵鎢燈白熾燈光效光色顏色特性 (CRI+光色穩(wěn)定性+光色評(píng)估) 陶瓷金鹵燈性能改進(jìn)光效光效m/W石英管陶瓷管金鹵

9、燈白鈉燈鹵鎢利浦直管單端陶瓷金屬鹵化物燈的參數(shù)標(biāo)稱功率（W）泡殼形狀工作電流（A）電弧長度（mm）額定平均壽命（h）額定初始光通量（lm）平均光通量（lm）相關(guān)色溫（K）顯色指數(shù)39T-60.535.012,0003400260030008170T-60.987.012,0006600520030008170T-60.987.012,00066005280400092150T-61.89.012,00014,00010,800300085150T-61.89.0600012,70010,160400096利浦直管單端陶瓷金屬鹵化物燈的參數(shù)39T-60.535.01 利浦陶瓷金屬鹵化物燈的光譜

10、左邊3000K，顯色指數(shù)8285；右邊4000K，顯色指數(shù)9093 利浦陶瓷金屬鹵化物燈的光譜 光源與設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課件LUXEON STARLUXEON STAR單色光LED的應(yīng)用舉例trafficsignalvideo screenAutomotivebrake/tailturn/markerInGaNAlInGaPAlInGaPAlInGaPAlInGaPInGaNInGaN10-Mar-9929單色光LED的應(yīng)用舉例trafficvideo screen白光LED白光LED光源與設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課件燈的壽命技術(shù)壽命 : 燈點(diǎn)燃到不能工作的時(shí)間。平均壽命 :在測試當(dāng)中，50%的燈不能工作時(shí)所點(diǎn)燃的時(shí)間

11、。經(jīng)濟(jì)壽命 : 當(dāng)綜合光輸出下降到某一百分比時(shí)所點(diǎn)燃的時(shí)間( 室外70% , 室內(nèi)80% 是可接受的數(shù)據(jù))燈的壽命技術(shù)壽命 : 燈點(diǎn)燃到不能工作的時(shí)間。燈的壽命燈壽命:下圖為TL84系列熒光燈的平均壽命和經(jīng)濟(jì)壽命的相對(duì)關(guān)系燈的壽命燈壽命:下圖為TL84系列熒光燈的平均壽命和經(jīng)濟(jì)壽命常用照明電光源的主要特性比較光源種類普通照明白熾燈管形、單端鹵鎢燈低壓鹵鎢燈直管形熒光燈緊湊型熒興燈熒光高壓汞燈高壓鈉燈金屬鹵化物燈額定功率范圍（W）10150060500020754200555501000351000353500光效（lm/W）7.325143014306010044873255641405213

12、0平均壽命（h）1000200015002000150020008000150005000100001000020000120002400030010000亮度（cd/m2）107108-104(510)104-105（68）106（57）106顯色指數(shù)（Ra）95999599709580306023856090相關(guān)色溫（K）2400290028003300250065002500650055001900280030006500啟動(dòng)穩(wěn)定時(shí)間（min）瞬時(shí)14s10s或快速48410再啟動(dòng)時(shí)間（min）瞬時(shí)14s10s或快速51010151015閃爍不明顯普通管明顯，高頻管不明顯明顯電壓變化對(duì)光

13、通輸出的影響大較大較大大較大環(huán)境溫度變化對(duì)光通輸出的影響小大較小耐震性能較差較好好較好好是否有附件無有有注：光效為不含鎮(zhèn)流器損耗時(shí)的數(shù)據(jù)。 指發(fā)光體的平均亮度。 電感式鎮(zhèn)流器。 電子式鎮(zhèn)流器。 一體化緊湊型熒光燈可視為“無附件”。隨著制燈技術(shù)的發(fā)展，這些參數(shù)都會(huì)變化，這里是2000年數(shù)據(jù)。 常用照明電光源的主要特性比較普通照明白熾燈管形、單端鹵鎢燈低光度量及其單位光度量及其單位光源光通量(流明)光強(qiáng)(坎德拉)眼睛亮度(坎/平方米)照度(勒克斯)從光源到眼睛光度量及其單位光源光通量(流明)光強(qiáng)(坎德拉)眼睛亮度(坎/平方米)照度(光通量:(Luminous Flux)-光源在單位時(shí)間內(nèi)發(fā)出的光量

14、稱為光源光通量,以F表示.單位:流明(lm)例如:當(dāng)發(fā)出波長為 555nm綠色光的單色光源,其輻射功率為1W時(shí),則它所發(fā)出的光通量為683lm光度量及其單位-光通量光通量:光度量及其單位-光通量所謂發(fā)光效率(簡稱光效)是指一個(gè)光源(一般指照明用電光源)所發(fā)出的光通量F與該光源所消耗的電功率P之比:h=F/P 光效(lm/W) 光源 200低壓鈉燈 130高壓鈉燈 100/80熒光燈 90金鹵燈 85CFL 70標(biāo)準(zhǔn)熒光燈 65汞燈 25鹵鎢燈 15 白熾燈光度量及其單位-發(fā)光效率所謂發(fā)光效率(簡稱光效)是指一個(gè)光源(一 光效(lm/W)光強(qiáng)度:(Luminous Intensity)光源在給定

15、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上的光強(qiáng)度(簡稱光強(qiáng)),以 I 表示.單位:坎德拉(cd)光度量及其單位-光強(qiáng)度 d球面度 d流明 I =光通量立體角=光強(qiáng)度:光度量及其單位-光強(qiáng)度 d球面度 d照度流明面積( m2 )單位面積接受到的光通量單位 : 勒克斯lx符號(hào) : E光度量及其單位-光照度 流明 x (設(shè)計(jì)系數(shù)) 面積E =照度流明面積( m2 )單位面積接受到的光通量單位 : 勒克100 000 LUX10 000 LUX100 000 LUX10 000 LUX對(duì)各種場所或活動(dòng)形式的推薦照度值對(duì)各種場所或活動(dòng)形式的推薦照度值400 - 500 Lux400 - 500

16、 Lux200 - 300 Lux200 - 300 Lux光亮度:(Luminance)光源在某一方向的光亮度(簡稱亮度)是光源在該方向上的單位投影面在單位立體角中發(fā)射的光通量.以L表示.L(亮度) =d I /d S cosq單位:坎/平方米(cd/m2),它直接影響人眼的主觀感覺.照度一定時(shí),物體的反射率越大,亮度越高: L=k E對(duì)余弦輻射體, M=p L光度量及其單位-光亮度光亮度:(Luminance)L(亮度) =d I /d 某些實(shí)際例子光度量及其單位-光亮度某些實(shí)際例子光度量及其單位-光亮度作業(yè)區(qū)周圍環(huán)境的亮度應(yīng)比作業(yè)區(qū)的亮度低,但不低于其1/3:當(dāng)照度為5001000lx時(shí)

17、:作業(yè)區(qū)墻壁的亮度應(yīng)為50100cd.m-2,其反射率為0.50.8作業(yè)區(qū)天棚壁的亮度應(yīng)為100300cd.m-2, 但不能大于500cd.m-2室內(nèi)照明的亮度分布空間的亮度分布作業(yè)區(qū)周圍環(huán)境的亮度應(yīng)比作業(yè)區(qū)的亮度低,但不低于其1/3:室光度量及其單位-相互關(guān)系_只對(duì)余弦輻射體光度量及其單位-相互關(guān)系_只對(duì)余弦輻射體色溫和顯色性色溫和顯色性 色溫(Tc)簡單地說是用黑體的開氏溫度(單位K)表示光源的顏色.開氏溫度為攝氏溫度加上273例如:2700K 燭光色3000K 暖白色3500K 白色4000K 冷白色5000K 日光色6500K 冷日光色色溫的含義和相關(guān)色溫 色溫(Tc)簡單地說是用黑體

18、的開氏溫度(單位K)表示光源的2700K熾白色3000K暖白色3500K白色4000K冷白色5000K日光色6500K冷日光色色溫(Tc)色溫(Tc)光源與設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課件色溫和照度低照度暖色高照度冷色白天補(bǔ)充自然光高色溫轉(zhuǎn)播特殊要求 色溫和色表色溫和色表及其照度的關(guān)系色表: 人眼直接觀察光源時(shí)看到的顏色.用色坐標(biāo)、色溫等參數(shù)來描述.色溫和照度 色溫和色表色溫和色表及其照度的關(guān)系色表: 人眼直為產(chǎn)生舒適的照明照度與光源色溫的關(guān)系色溫和照度的關(guān)系為產(chǎn)生舒適的照明照度與光源色溫的關(guān)系色溫和照度的關(guān)系顯色性顯色指數(shù):反映被照物體顏色的真實(shí)度.用8種標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)色(1-8)比較待測光源的顯色和太陽光下的顯色差

19、異度的平均值稱為平均顯色指數(shù)Ra.特殊顯色指數(shù):如R912分別表示紅,黃,綠,藍(lán)標(biāo)準(zhǔn)色彩;R13表示皮膚色；R14表示植物色.顯色性是指光源的光照射到物體上產(chǎn)生的客觀效果,評(píng)價(jià)顯色性的方法: 光譜帶法,試驗(yàn)色法.顯色性顯色指數(shù):反映被照物體顏色的真實(shí)度.用8種標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)色(1357911132468101214計(jì)算顯色指數(shù)的色板1357911132468101214計(jì)算顯色指數(shù)的色板光源與設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課件光源與設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課件光源與設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課件nm400450400450550600650700750500500550600650700750nm汞和太陽的可見輻射光譜nm4004504004505506

20、006507007505低壓鈉燈的光譜分布低壓鈉燈的光譜分布眩光的防止與立體感的表現(xiàn)眩光的防止與立體感的表現(xiàn) IlluminanceLuminance空間的光分布決定了視覺光環(huán)境 IlluminanceLuminance空間的光分布決光源與設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課件視覺光環(huán)境-眩 光眩光的種類和定義:眩光:當(dāng)視場中某光源或物體的亮度比眼睛已適應(yīng)的亮度大得多時(shí),人就會(huì)有眩目的感覺,此現(xiàn)象稱為眩光.眩光分為不舒適眩光和失能眩光.不舒適眩光:造成不舒適感覺的眩光.失能眩光:造成可見度下降的眩光.眩光來源有直接眩光-由觀察者視場中的明亮的發(fā)光體(如燈具)引起的眩光和間接眩光-觀察者在光澤表面中看到發(fā)光體的像時(shí)產(chǎn)生的

21、眩光注意:眩光相當(dāng)于使背景亮度增加,對(duì)比度下降視覺光環(huán)境-眩 光眩光的種類和定義:水的反射眩光燈具的直接眩光反射眩光和直接眩光水的反射眩光燈具的直接眩光反射眩光和直接眩光視覺光環(huán)境-眩 光眩光的分級(jí):根據(jù)作業(yè)和活動(dòng)的種類決定視覺光環(huán)境-眩 光眩光的分級(jí):根據(jù)作業(yè)和活動(dòng)的種類決定防止眩光遮光器保護(hù)角:在過燈具開口面的水平線和剛能看到光源發(fā)光部的視線之間的夾角a;對(duì)于磨砂泡或有熒光粉涂層的燈,整個(gè)燈是發(fā)光體;對(duì)于透明泡殼,鎢絲或電弧管才是發(fā)光體截光角:與保護(hù)角互余,指水平線和視線之間的夾角b防止眩光遮光器保護(hù)角:在過燈具開口面的水平線和剛能看到光源對(duì)最小保護(hù)角的要求視覺光環(huán)境-眩 光對(duì)最小保護(hù)角的

22、要求視覺光環(huán)境-眩 光視覺光環(huán)境-眩光的控制眩光的控制:眩光敏感觀察區(qū):偏離垂直方向450g的角度范圍,角度g為: g = arc tan(a/hs)式中hs 為燈具在觀察者眼睛上方的高度,a為最遠(yuǎn)觀察者到最遠(yuǎn)燈具的距離, g的最大值為850控制眩光的方式:適當(dāng)?shù)臒艟弑Ｗo(hù)角合理的安裝高度安裝位置工作面的表面情況視覺光環(huán)境-眩光的控制眩光的控制:控制眩光的方式:視覺光環(huán)境-陰影與立體感?為了形成舒適的立體效果,必須很好地控制定向光和漫射光的比例?光的方向性不能太強(qiáng),否則形成的陰影太生硬,反而給人不舒適的感覺?光不能太擴(kuò)散,完全的漫射光不能形成陰影,使客體看起來十分平淡I垂直與水平照度之比:在主觀察方向的垂直照度與水平照度之比應(yīng)不小于0.25視覺光環(huán)境-陰影與立體感?為了形成舒適的立體效果,必須很好 各種場所對(duì)燈性能的要求及推薦的燈種（CIE198