燈具光學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)及LED基礎(chǔ)基礎(chǔ)知識(shí)

燈具光學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)及田琪本理論

培訓(xùn)教材

目錄

一、照明相關(guān)的光學(xué)基本概念。

1、光與電磁波----------------------------------------(1)

2.光線的基本性質(zhì)及幾何光學(xué)的基本定理----------------(5

卡照明相關(guān)的光學(xué)單位及術(shù)語--------------------------(4)

4照明質(zhì)量------------------------------------------(19

工燈光照明設(shè)計(jì)--------------------------------------(24

6燈光的表現(xiàn)方式------------------------------------(23)

1、國(guó)內(nèi)建筑照明標(biāo)準(zhǔn)值參考GB50034-2004----------------------(20

二、LE醛礎(chǔ)知識(shí)。

1、LEQ發(fā)光原理---------------------------------------

2LED的特性------------------------------------------05

工LED的優(yōu)點(diǎn)與缺點(diǎn)-------------------------------------69

4LED的結(jié)構(gòu)及分類------------------------------------40

工LED的應(yīng)用-------------------------------------------《3

6發(fā)光二極管的檢測(cè)-------------------------------------08

編制：

審核：

(★內(nèi)部資料，不可外傳)

本培訓(xùn)資料如有同標(biāo)準(zhǔn)不符之處，一切以標(biāo)準(zhǔn)為準(zhǔn)。

參考標(biāo)準(zhǔn)：IEC6059&LL153,LL1598,GB7000

2010-01-28

第一部分

照明相關(guān)的光學(xué)基本概念：

一、光與電磁波：

光是一種電磁波，它具有電磁波的特性。光波在整個(gè)電磁波譜中只站很

小的一部分（見圖1.Do速度為：30X10000kn^,波長(zhǎng)為78g380nm（納米）。

1納米=10的-9次方米

太陽光：波長(zhǎng)是78g380時(shí)純白色。

白熾燈：波長(zhǎng)為78g400時(shí)缺少紫光，故合成后光色略偏紅黃。

熒光燈：波長(zhǎng)為75g310g缺少紅光，故合成后略帶青色或呈青白色。

圖L1電磁波頻譜圖

常用380-780nm表示可見光的范圍

二、

光線的基本性質(zhì)即幾何光學(xué)的基本定理：

(1)獨(dú)立傳播定律

從不同光源發(fā)出的光束，以不同的方向通過空間某點(diǎn)時(shí)，彼此互不影

響，各光束獨(dú)立傳播。彼此并沒有什么相互作用，譬如斥拒或吸引等；

(2)直線傳播定律

在各向同性的均勻介質(zhì)中，光沿直線傳播(光線是直線)。直

線傳播的例子是非常多的，如：日蝕，月蝕，影子等等。

(3)反射定律

定義：反射光線和入射光線在同一平面、且分居法線兩側(cè)，入射角和反射大

小相等，符號(hào)相反。

當(dāng)光線射到不同介質(zhì)的界面上時(shí)，一部分光線依照反射定律返回第一介

質(zhì)內(nèi)。

(4)折射定律

定義：入射光線、折射光線、通過投射點(diǎn)的法線三者位于同一平面，

11sinZ?r

sinI'n

當(dāng)光線從一種介質(zhì)射入另一種介質(zhì)時(shí)，

一部分光線即按折射定律改變方向進(jìn)入第二介質(zhì);

(5)全反射定律

定義：光線從光密介質(zhì)射入到光疏介質(zhì)，并且當(dāng)入射角大于某值時(shí)，在二種

介質(zhì)的分界面上光全部返回到原介質(zhì)中的現(xiàn)象。

剛剛發(fā)生全反射的入射角為臨界角，用Im表示。

wsin7,?=7?'sin/'.H.rr

根據(jù)折射定律,乙。=即=右=arcsm一

(6)光路可逆現(xiàn)象

一條光線沿著一定的路線，從空間的A點(diǎn)傳播到B點(diǎn)，如果我們?cè)贐點(diǎn)，按

照與B點(diǎn)處出射光線相反的反向投射一條光線，則此反向光線必沿同一條路

線通過A點(diǎn)，光線傳播的這種現(xiàn)象稱為光路可逆。

光路可逆現(xiàn)象，不論在均勻介質(zhì)中光線直線傳播時(shí)，還是在兩種均勻介質(zhì)界

面上發(fā)生折射與反射時(shí)都同樣存在。

三、照明相關(guān)的光學(xué)單位及術(shù)語:

(一)光的基本單位

1＞光通量一光源發(fā)射并被人的眼睛接收的能量之和即為光通量。單位：

流明（In），符號(hào)①，。一般情況下，同類型的燈的功率越高，光通量也越大。

（說明發(fā)光體每秒種所發(fā)出的光量之總和，即光通量）

定義：悔杪神光源發(fā)出光的總和

◎位:漁明In

符50

50*冷光杯3801m

I8H節(jié)能燈12001m

36,燙光燈(840)33501m

36期熒光燈（33）2850"

150?網(wǎng)謊金鹵燈112001m

[Bl5OW4i英金鹵燈129001m

2光強(qiáng)一一般來講，光線都是向不同方向發(fā)射的，并且強(qiáng)度各異。光源

在某一特定方向角內(nèi)發(fā)射的光通量就叫做光強(qiáng)。單位：坎德拉（c@。（說明發(fā)

光體在特定方向單位立體角內(nèi)所發(fā)射的光通量）

定義：在某一方向I:單位匯體用內(nèi)輛射的光通R

單位：坎稔拉cd/?2

符號(hào)：I

人照度一單位被照面上接收到的光通量稱為照度。如果每平方米被照面

上接收到的光通量為1（1力，則照度為1（國(guó)。單位：勒克斯（1力。1勒克斯

（1力相當(dāng)于每平方米被照面上光通量為1流明（㈤時(shí)的照度。夏季陽光強(qiáng)

烈的中午地面照度約5000lx,冬天晴天時(shí)地面照度約2000U晴朗的月夜地

面照度約0.2U（說明發(fā)光體照射在被照物體單位面積上的光通量）

定義：一一定加上單位面積入射光面俄.

小位:勒克斯lux

符丐:E

E=源明x讓原知

4亮度一亮度是表示眼睛從某一方向所看到物體反射光的強(qiáng)度。單位:

坎德拉用方米（c（Mn2）。（說明發(fā)光體在特定方向單位立體角單位面積內(nèi)的光

通量）

定義：光源在某方向的光強(qiáng)，人眼所.她到?的面枳之比

小位：cd/m2

符號(hào)：L

太陽衰而1,650,000.000cd/m

臼熾燈燈當(dāng)7,000,000cd/m*

熒光燈腎5000-15000cd/n?

滿月的月友而2500cd/m，

陽光卜的海港1.500cd/m

皎道路照明路面0.5-2cd/m

（二）術(shù)語

1、綠色照明一通過科學(xué)的照明設(shè)計(jì)，采用效率高、壽命長(zhǎng)、安全和性能穩(wěn)

定的照明器產(chǎn)品，最終達(dá)到高效、舒適、安全、經(jīng)濟(jì)、有益于環(huán)境和改善人們

身心健康并體現(xiàn)現(xiàn)代化文明的照明系統(tǒng)。

2節(jié)能燈一指消耗較少的電能而達(dá)到較高的光照效果的照明產(chǎn)品，如熒光

燈、環(huán)型燈、直管型熒光燈、緊湊型熒光燈、LHD燈等。

3.光通維特率一燈在規(guī)定的條件下燃點(diǎn)，燈在壽命期間內(nèi)一特定時(shí)間的光

通量與該燈的初始光通量之比，以百分?jǐn)?shù)來表示。

國(guó)標(biāo)要求：2000h不小于78%

國(guó)外先進(jìn)水平：2000h不小于90%

美國(guó)能源之星：4仍額定壽命時(shí)不小于8%

國(guó)內(nèi)水平：注重質(zhì)量的企業(yè)，并采用保護(hù)膜工藝，基本都能達(dá)到國(guó)標(biāo)。

一光源的流明州15*|定義：燈怕在存命期間先渝出的減少

4功率因數(shù)一交流電路中電壓有效值與電流有效值的乘積為視在功率，

而有功功率只是其中的一部分。功率因數(shù)是燈管的有功功率與視在功率之比。

功率因數(shù)低，則電流中的諧波含量越高，對(duì)電網(wǎng)產(chǎn)生污染，破壞電網(wǎng)的平衡度,

無功損耗增加

'顯色指數(shù)一一衡量光源顯現(xiàn)實(shí)照物體真實(shí)顏色能力的參數(shù)。顯色指數(shù)

（0-10。高的光源對(duì)顏色的再現(xiàn)越接近自然原色。顯色指數(shù)低導(dǎo)致顏色失真。

以下是常用燈種的顯色指數(shù)：

白熾燈：＞95管型熒光燈：6A80

三基色稀土熒光燈：80左右高壓鈉燈：25-60

金鹵燈：70~90

一被照物體的顏色：光的H色件（也色指教以）

定義I

密雙光源顯現(xiàn)被照初體口買順色的能

力,心色指數(shù)（0—[00）越高.光源對(duì)儆色的杵?—可仰的人對(duì)2.取決「-也5》＜；'.

現(xiàn)越接近fl然色.的選緯性反時(shí)

?&而前色的體現(xiàn)取決「無譴中的光波波K

6顯色性：光源對(duì)于物體顏色呈現(xiàn)的程度稱為顯色性，也就是顏色逼真的

程度，是通過與同色溫的參考或基準(zhǔn)光源（太陽光）下物體外觀顏色的比較。

顯色性高的光源對(duì)顏色的表現(xiàn)較好，我們所看到的顏色也就較接近自然原色，

顯色性低的光源對(duì)顏色的表現(xiàn)較差，我們所看到的顏色偏差也較大。

顯色分兩種：

1、忠實(shí)顯色：能正確表現(xiàn)物質(zhì)本來的顏色需使用顯色指數(shù)蚓高的光源，其數(shù)

值接近100,顯色性最好。

2,效果顯色：要鮮明地強(qiáng)調(diào)特定色彩，表現(xiàn)美的生活可以利用加色法來加強(qiáng)顯

色效果。

采用低色溫光源照射，能使紅色更鮮艷；

采用中色溫光源照射，使藍(lán)色具有清涼感；

采用高色溫光源照射，使物體有冷的感覺。

光所發(fā)射的光譜內(nèi)容決定光源的光色，但同樣光色可由許多，少數(shù)甚至僅

僅兩個(gè)單色光波縱使而成，影響所及，對(duì)各個(gè)顏色的顯色性亦大不相同。二相

同光色的光源會(huì)有相異的光譜組成，光譜組成較廣的光源較有可能提供較佳的

顯色品質(zhì)。當(dāng)光源光譜中很少或缺乏物體在基準(zhǔn)光源下所反射的主波時(shí)，會(huì)使

顏色產(chǎn)生明顯的色差Colorshift）o色差程度愈大，光源對(duì)該色的顯色性愈差。

顯色指數(shù)系數(shù)（Kaufman）仍為目前定義光源顯色性評(píng)價(jià)的普遍方法。為何會(huì)

有顯色性高低之情形發(fā)生？其關(guān)鍵在該光線之?分光特性",可見光之波長(zhǎng)在

380nn至760nm之范圍內(nèi)，也就是我們?cè)诠庾V中，見到的紅、橙、黃、綠、藍(lán)、

靛、紫的范圍，如果光源所放射的光之中所含的各色光的比例和自然光相近，

則我們眼睛所看到的顏色也較為逼真。再好的裝璜、擺設(shè)、藝術(shù)品、衣服等也

會(huì)因選擇不對(duì)的光源而失色。顯色指數(shù)（0-100高的光源對(duì)顏高的光源對(duì)顏色

的再現(xiàn)越接近自然原色。顯色指數(shù)低導(dǎo)致顏色失真。以下是常用燈種的顯色指

數(shù)：

燈的種類演色性Ra燈的種類顯色性Ra

白熾燈100金鹵燈65-93

鹵塢燈100熒光燈51-95

高壓納燈42-52高壓汞燈25-60

節(jié)能燈」

85低壓鈉燈25

指數(shù)⑥等級(jí)顯色性一般應(yīng)用

需要色彩精確

90-1001A

對(duì)比的場(chǎng)所

優(yōu)良

需要色彩正確

80-891B

判斷的場(chǎng)所

需要中等顯色

60-792普通

性的場(chǎng)所

對(duì)顯色性的要

40-593求較低，色差

較小的場(chǎng)所

對(duì)顯色性無具

2M94較差

體要求的場(chǎng)所

怕燈Ra25。堂智點(diǎn)燈-3000K-R?83公英公向燈-4100K-Rx&5

7、光效一光源將電能轉(zhuǎn)化為可見光的效率，即光源消耗每一瓦電能所發(fā)

出的光，數(shù)值越高表示光源的效率越高。從經(jīng)濟(jì)（能效）方面考慮，光效是一

個(gè)重要的參數(shù)。單位：流明年（In^o（說明電光源將電能轉(zhuǎn)化為光的能力,

以發(fā)出的光通量除以耗電量來表示）

白熾燈：&-141MV單端熒光燈：55-80ln>W

高壓鈉燈：80-1401由自鎮(zhèn)流熒光燈：50-70

金鹵燈：60-901W鹵鴇燈：15-201W

&平均壽命一是指燈的光通維持率達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的要求并能繼續(xù)

燃點(diǎn)至5仍的燈達(dá)到單只燈壽命時(shí)的累計(jì)時(shí)間（即5仍的燈失效時(shí)的壽命）。（說

明指一批燈泡至百分之五十的數(shù)量損壞時(shí)的小時(shí)數(shù)）

一光源的平均壽命

定義；在規(guī)定條件3蜉3小時(shí)開關(guān)次.

I*大開美8次,點(diǎn)燃批最光源，H完好率為

50%的小時(shí)數(shù)

單位：小時(shí)

Byfhing

9光色一光色實(shí)際上就是色溫。大致分為三類：暖色G300K中間色

3300至5000R日光色>500（K由于光中光譜的組成有差別，因此即使光色相同,

燈的顯色性也有可能不同。

1。色容差:一線光譜較強(qiáng)的氣體放電燈發(fā)出光的顏色都可視為紅、綠、

藍(lán)三種單色光按一定比例混合而成。為了評(píng)價(jià)顏色光的色度差異，引入了色度

坐標(biāo)的表示法，即為CIE公布的色度圖。對(duì)節(jié)能燈之間的色度差異，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)

規(guī)定色度容差在6SDCM以內(nèi)為該燈色度合格，6axM以外為不合格。

11、經(jīng)濟(jì)壽命:——在同時(shí)考慮燈泡的損壞以及光束輸出衰減的狀況下，

其綜合光束輸出減至一特定的小時(shí)數(shù)。單位小時(shí)。此比例用于室外的光源為百

分之七十，用于室內(nèi)的光源如日光燈則為百分之八十。（說明在同時(shí)考慮燈泡

的損壞以及光束輸出衰減的狀況下，其綜合光束輸出減至一特定的小時(shí)數(shù)。此

比例用于室外的光源為百分之七十，用于室內(nèi)的光源如日光燈則為百分之八

十。）

12色溫：一當(dāng)光源所發(fā)出的光的顏色與“黑體”在某一溫度下輻射的

顏色相同時(shí)，“黑體的溫度就稱為該光源的色溫?！昂隗w”的溫度越高，光譜中

藍(lán)色的成分則越多，而紅色的成分則越少。例如：白熾燈的光色是暖白色，其

色溫為2700K左右，而日光色熒光燈的色溫則是640QK左右。單位：開爾文（3。

白熾燈的色溫一般在2700K左右、日光燈的色溫在270好40%左右、鈉燈的色

溫在2000K左右

色溫：

將一標(biāo)準(zhǔn)爆體（如:飲）加熱,M度開麻到找程度時(shí)

窿色開始由深紅汶紅班機(jī)-門-故.逐漸改變,利用

這種光色變化的特性，某光源與黑體的顧色相同時(shí),

我們將F體當(dāng)時(shí)的絕對(duì)溫度稱為讀光源之色也.

光源色溫不同，光色也不同，色溫在3300K以下有穩(wěn)重的氣氛，溫暖的感

覺；色溫在3000—5000K為中間色溫，有爽快的感覺；色溫在5000K以上有冷

的感覺。不同光源的不同光色組成最佳環(huán)境，如表：

色溫光色氣氛效果

>5000K清涼帶藍(lán)的白色）冷的氣氛

3300-5000K中間白）爽快的氣氛

<3300K溫暖帶紅的白色）穩(wěn)重的氣氛

a色溫與亮度高色溫光源照射下，如亮度不高則給人們有一種陰氣的氣氛；

低色溫光源照射下，亮度過高會(huì)給人們有一種悶熱感覺。

b光色的對(duì)比在同一空間使用兩種光色差很大的光源，其對(duì)比將會(huì)出現(xiàn)層次效

果，光色對(duì)比大時(shí)，在獲得亮度層次的同時(shí)，又可獲得光色的層次。

因?yàn)榇蟛糠止庠此l(fā)出的光皆通稱為白光，故光源的色表溫度或相關(guān)色溫

度即用以指稱其光色相對(duì)白的程度，以量化光源的光色表現(xiàn)。根據(jù)岫xPlanck

的理論，將一具完全吸收與放射能力的標(biāo)準(zhǔn)黑體加熱，溫度逐漸升高光度亦隨

之改變；CIE色座標(biāo)上的黑體曲線（Blackbodylocus）顯示黑體由紅一橙紅

T一黃白一白一藍(lán)白的過程。黑體加溫到出現(xiàn)與光源相同或接近光色時(shí)的溫

度，定義為該光源的相關(guān)色溫度，稱色溫，以絕對(duì)溫K（Kelvin或稱開氏溫度）

為單位（拄七十273.1九因此，黑體加熱至呈紅色時(shí)溫度約527c即800K其

他溫度影響光色變化。

光色愈偏藍(lán)，色溫愈高；偏紅則色溫愈低。一天當(dāng)中畫光的光色亦隨時(shí)間

變化：日出后40分鐘光色較黃，色溫3,000K;正午陽光雪白，上升至

4800-5,800K；陰天正午時(shí)分則約6,50宛日落前光色偏紅，色溫又降至紙

2,200K其他光源的相關(guān)色溫度。

因相關(guān)色溫度事實(shí)上是以黑體輻射接近光源光色時(shí)，對(duì)該光源光色表現(xiàn)的

評(píng)價(jià)值，并非一種精確的顏色對(duì)比，故具相同色溫值的二光源，可能在光色外

觀上仍有些許差異。僅馮色溫?zé)o法了解光源對(duì)物體的顯色能力，或在該光源下

物體顏色的再現(xiàn)如何。

不同光源環(huán)境的相關(guān)色溫度

光源色溫

北方晴空8000-B500k

陰天6500-7500k

夏日正午陽光5500k

金屬鹵化物燈4000-4600k

下午日光4000k

冷色營(yíng)光燈4000-5000k

高壓汞燈3450-^750k

暖色營(yíng)光燈250(M000k

鹵素?zé)?000k

鴇絲燈2700k

高壓鈉燈1950-2250k

蠟燭光2000k

光源色溫不同，光色也不同，色溫在3300K以下有穩(wěn)重的氣氛，溫暖的感覺;

色溫在3000—500CK為中間色溫，有爽快的感覺；色溫在500CK以上有冷的感

覺。

不同光源的不同光色組成最佳環(huán)境如表:

色溫光色氣氛效果

>500(K清涼冷的氣氛

帶藍(lán)的白色）

3300-5000K中間爽快的氣氛

白）

<^30(K溫暖穩(wěn)重的氣氛

帶紅的白色）

&色溫與亮度：高色溫光源照射下，如亮度不高則給人們有一種陰氣的氣

氛；低色溫光源照射下，亮度過高會(huì)給人們有一種悶熱感覺。

b.光色的對(duì)比：在同一空間使用兩種光色差很大的光源，其對(duì)比將會(huì)出現(xiàn)

層次效果，光色對(duì)比大時(shí)，在獲得亮度層次的同時(shí)，又可獲得光色的層次。

四、照明質(zhì)量

1、眩光：

是由環(huán)境內(nèi)亮度極高的物體或強(qiáng)烈的亮度引起的。

眩光分為直射眩光和反射眩光。

直射眩光是由光源發(fā)出的光線直接射到人眼所造成的。

眩光引起視覺不舒適的原因有：

①.高度的刺激使瞳孔縮?。?/p>

②.由于角膜或晶體等眼內(nèi)組織產(chǎn)生光散射，在眼內(nèi)形成光幕；

③.視幕受高亮度的刺激，使適應(yīng)狀態(tài)破壞。

直射眩光的強(qiáng)弱與光源有關(guān)，以下情況眩光最顯著：

①.光源周圍暗，眼睛適應(yīng)越暗，眩光越顯著。

②.光源亮度越高，眩光越顯著。

③.光源越接近視線，眩光越顯著。

④.光源的表面積越大，光源數(shù)目越多，眩光越顯著。

一般亮度超過KOOOOccHf就有不舒適的眩光產(chǎn)生。避免方法：

控制光源的光線投射方向，使光源不能直接射向人眼，這就要求燈具（或

燈罩）具有一定的保護(hù)角。如圖22或表22（Y最大取值85度）在觀察區(qū)內(nèi)

要求亮度足夠低，就可以通過改變燈具的反光杯或增加安裝高度來解決。

有的燈具用透明格柵式或半透明罩來遮住光源，由于發(fā)光面積增大而使每

個(gè)發(fā)光的亮度降低，光線就變得柔和而不刺眼。

*15-7玄內(nèi)一般照明燈具距地面的最低懸掛曷度

光源秤類燈及型式燈a保護(hù)加燈泡功率（WJ最延密掛高陵（m）

*

LUU及以K2.5

15Q-20C3,0

帶反射電1n-30'

300-5003.6

500以上4,0

口熾燈

100負(fù)以下2.0

乳白轉(zhuǎn)璃獷歆罩—150-2002,5

300—5003.0

無器或無反射罩——

2504及以下?5.0

帶反射溫

熒光聲壓天燈400及以上6.0

500?.O

鹵鐺燈帶反射機(jī)30?及以上

1000-2(X)07.0

熒光燈無罩—40及以下2.0

表22

2照度分布與亮度分布的要求:

a照度的均勻性

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)，CIE

要求做到:

4.21、局部照明和一般照明共用時(shí)，工作面上一般照度值宜為總照度值的

匹1/5,且不宜低于50軍局部工作面的照度值最好不要大于平均值的25%

422一般照明中的最小照度值與平均照度之比規(guī)定在0.7以上。

b,照度的穩(wěn)定性

G,消除頻閃效應(yīng)

五、燈光照明設(shè)計(jì)

（一）、設(shè)計(jì)的原則

1.功能性原則

燈光照明設(shè)計(jì)必須符合功能的要求，根據(jù)不同的空間、不同的場(chǎng)合、不同的

對(duì)象選擇不同的照明方式和燈具，并保證恰當(dāng)?shù)恼斩群土炼?。例如：?huì)議大廳

的燈光照明設(shè)計(jì)應(yīng)采用垂直式照明，要求亮度分布均勻，避免出現(xiàn)眩光，一般

宜選用全面性照明燈具；商店的櫥窗和商品陳列，為了吸引顧客，一般采用強(qiáng)

光重點(diǎn)照射以強(qiáng)調(diào)商品的形象，其亮度比一般照明要高出入5倍，為了強(qiáng)化商

品的立體感、質(zhì)感和廣告效應(yīng)，常使用方向性強(qiáng)的照明燈具和利用色光來提高

商品的藝術(shù)感染力。

2美觀性原則

燈光照明是裝飾美化環(huán)境和創(chuàng)造藝術(shù)氣氛的重要手段。為了對(duì)室內(nèi)空間進(jìn)行

裝飾，增加空間層次，渲染環(huán)境氣氛，采用裝飾照明，使用裝飾燈具十分重要。

在現(xiàn)代家居建筑、影劇建筑、商業(yè)建筑和娛樂性建筑的環(huán)境設(shè)計(jì)中，燈光照明

更成為整體的一部分。燈具不僅起到保證照明的作用，而且十分講究其造型、

材料、色彩、比例、尺度，燈具已成為室內(nèi)空間的不可缺少的裝飾品。燈光設(shè)

計(jì)師通過燈光的明暗、隱現(xiàn)、抑揚(yáng)、強(qiáng)弱等有節(jié)奏的控制，充分發(fā)揮燈光的光

輝和色彩的作用，采用透射、反射、折射等多種手段，創(chuàng)造溫馨柔和、寧?kù)o幽

雅、怡情浪漫、光輝燦爛、富麗堂皇、歡樂喜慶、節(jié)奏明快、神秘莫測(cè)、撲朔

迷離等藝術(shù)情調(diào)氣氛，為人們的生活環(huán)境增添了豐富多彩的情趣。

3.經(jīng)濟(jì)性原則

燈光照明并不一定以多為好，以強(qiáng)取勝，關(guān)鍵是科學(xué)合理。燈光照明設(shè)計(jì)是

為了滿足人們視覺生理和審美心理的需要，使室內(nèi)空間最大限度地體現(xiàn)實(shí)用價(jià)

值和欣賞價(jià)值，并達(dá)到使用功能和審美功能的統(tǒng)一。華而不實(shí)的燈飾非但不能

錦上添花，反而畫蛇添足，同時(shí)造成電力消耗，能源浪費(fèi)和經(jīng)濟(jì)上的損失，甚

至還會(huì)造成光環(huán)境污染而有損身體的健康。

燈光照明的亮度的標(biāo)準(zhǔn)，由于用途和分辨的清晰度要求不同，選用的標(biāo)準(zhǔn)也

各不相同?，F(xiàn)將日本工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中選用的各種公共建筑的光照亮度標(biāo)準(zhǔn)介紹如下,

僅供參考。（后見附表）

4安全性原則

燈光照明設(shè)計(jì)要求絕對(duì)的安全可靠。由于照明來自電源，必須采取嚴(yán)格的防

觸電、防斷路等安全措施，以避免意外事故的發(fā)生。

六、燈光的表現(xiàn)方式

1.面光表現(xiàn)

面光是指室內(nèi)天棚、墻面和地面做成的發(fā)光面。

天棚在光的特點(diǎn)是光照均勻，光線充足，表現(xiàn)形式多種多樣。如用日光燈吊

頂，光線密度均需一致，以保每個(gè)空間都光線充足；又如用大面積筒燈吊頂，

天棚上有規(guī)律的牛眼燈，猶如夜空星羅棋布；再如結(jié)合天棚梁架結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)成

一個(gè)個(gè)光井，光線從井格射出，產(chǎn)生別具一格的空間效果。

墻面光一般為圖片展覽所用。把墻面做成中空雙層夾墻，面向展示的一面的

墻做成發(fā)光墻面，其中嵌有若干個(gè)玻璃框，框后設(shè)置投光裝置，形成發(fā)光展覽

墻面。大型燈箱廣告也屬于此類照明。

地面光是將地面做成發(fā)光地板，通常為舞池設(shè)置，多彩的發(fā)光地板，其光影

和色彩伴隨著電子音響的節(jié)奏而同步變化，大大增強(qiáng)了舞臺(tái)表演的藝術(shù)氣氛。

2帶光表現(xiàn)

所謂帶光是將光源布置成長(zhǎng)條形的光帶。表現(xiàn)形式變化多樣，有方形、格子

形、條形、條格形、環(huán)形（圓環(huán)形、橢圓形）、三角形以及其它多邊形。如周邊

平面型光帶吊頂、周邊凹入型光帶吊頂、內(nèi)框型光帶吊頂、內(nèi)框凹入型光帶吊

頂、周邊光帶地板、內(nèi)框光帶地板、環(huán)型光帶地板、上投光槽、天花凹光槽、

地腳凹光槽等等。長(zhǎng)條形光帶具有一定的導(dǎo)向性，在人流眾多的公共場(chǎng)所環(huán)境

設(shè)計(jì)中常常用作導(dǎo)向照明，其它幾何形光帶一般作裝飾之用。

3.點(diǎn)光表現(xiàn)

點(diǎn)光是指投光范圍小而集中的光源。由于它的光照明度強(qiáng)，大多用于餐廳、

臥室、書房以及櫥窗、舞臺(tái)等場(chǎng)所的直接照明或重點(diǎn)照明。點(diǎn)光表現(xiàn)手法多樣,

有頂光、底光、順光、逆光、側(cè)光等。

頂光一一自上而下的照明，類似夏日正午日光直射。光照物體投影小，明暗

對(duì)比強(qiáng)，不宜不作造型光。

底光一一自下而上的照明，宜作輔助配光。

順光一一來自正前方的照明，投影平淡，光照物體色彩顯現(xiàn)完全，但立體感

覺差。

逆光一一來自正后方的照明，光照物體的外輪廓分明，具有藝術(shù)魅力的剪影

效果，是攝影藝術(shù)和舞臺(tái)天幕中常用的配光方式。

側(cè)光一一光線自左右及左上，右上，左下，右下方向的照射，光照物體投影

明確，立體感較強(qiáng)，層次豐富，是人們最容易接受的光照方式。

4靜止燈光與流動(dòng)燈光

靜止燈光一一燈具固定不動(dòng)，光照靜止不變,不出現(xiàn)閃爍的燈光為靜止燈光。

絕大多數(shù)室內(nèi)照明采用靜止燈光，這種照明方式，能充分利用光能，并創(chuàng)造出

穩(wěn)定、柔和、和諧的光環(huán)境氣氛，適用于學(xué)校、工廠、辦公大樓、商場(chǎng)、展覽

會(huì)等場(chǎng)所。

流動(dòng)燈光一一是流動(dòng)的照明方式，它具有豐富的藝術(shù)表現(xiàn)力，是舞臺(tái)燈光和

都市霓虹燈廣告設(shè)計(jì)中常用的手段。如舞臺(tái)上使用“追光燈”，不斷追逐移動(dòng)的

演員，又如用作廣告照明的霓虹燈不斷地流動(dòng)閃爍，頻頻變換顏色，不僅突出

了藝術(shù)形象，而且渲染了環(huán)境藝術(shù)氣氛。

5.激光

激光是由激光器發(fā)射的光束。產(chǎn)生激光束的介質(zhì)有晶體、玻璃、氣體（如氮

氣、氮?dú)?、氮筑混合氣等）和染料溶液。某些氣體激光器已作為光源用于燈光

藝術(shù)，其中氮筑激光器是最為常用的一種，它產(chǎn)生紅單色光；氨離子激光器產(chǎn)

生藍(lán)綠色光和綠光，這兩種波長(zhǎng)的光可通過衍射光柵分離，形成兩束不同顏色

的單色光。

不同染料激光器可根據(jù)需要產(chǎn)生波長(zhǎng)范圍在400-750nm的任何一種激光。

不過染料激光器都是以脈沖方式工作的裝置，它必須依靠其激光器或電子閃光

燈作驅(qū)動(dòng)源。

附表1:國(guó)內(nèi)建筑照明標(biāo)準(zhǔn)值參考GB50034-2004

1、居住建筑

居住建筑照明標(biāo)準(zhǔn)值

參考平面及其照度標(biāo)準(zhǔn)值

房間或場(chǎng)所Ra

高度(4

一般活動(dòng)100

起居室0.75m水平面80

書寫、閱讀300

一般活動(dòng)75

臥室0.75m水平面80

床頭、閱讀150

餐廳0.75嘴桌面15080

一般活動(dòng)0.75m水平面100

廚房80

操作臺(tái)臺(tái)面150

衛(wèi)生間0.75nl水平面10080

注：宜用混合照明

2.公共建筑

商業(yè)建筑照明標(biāo)準(zhǔn)值

參考平面及其照度標(biāo)準(zhǔn)值

房間或場(chǎng)所URRa

高度?力

一般商店?duì)I業(yè)

0.75m水平面3002280

廳

高檔商店?duì)I業(yè)

0.75m水平面5002280

廳

市營(yíng)業(yè)

0.75m水平面3002280

廳

高檔超市營(yíng)業(yè)

0.75m水平面5002280

廳

收款臺(tái)0.75m水平面500——80

圖書館建筑照明標(biāo)準(zhǔn)值

參考平面及其照度標(biāo)準(zhǔn)值

房間或場(chǎng)所Ra

高度(L3

一般閱覽室0.75m水平面3001980

國(guó)家、省市及

其他重要圖書0.75m水平面5001980

館的閱覽室

老年齡閱覽室0.75礴桌面5001980

珍善本與圖書

0.75m水平面5001980

閱覽室

陳列室、目錄

0.75m水平面3001980

廳出納廳）

書庫(kù)0.75m水平面50—80

工作間0.75m水平面3001980

辦公建筑照明標(biāo)準(zhǔn)值

參考平面及其照度標(biāo)準(zhǔn)值

房間或場(chǎng)所Ra

高度小

普通辦公室0.75m水平面3001980

高檔辦公室0.75m水平面5001980

會(huì)議室實(shí)際工作面3001980

接待室、前臺(tái)0.75m水平面500——80

營(yíng)業(yè)廳0.751n水平面3002280

設(shè)計(jì)室0.75m水平面5001980

文件整理、復(fù)

0.75m水平面300—80

印、發(fā)行室

資料檔案室0.75m水平面200—80

旅館建筑照明標(biāo)準(zhǔn)值

參考平面及其照度標(biāo)準(zhǔn)值

房間或場(chǎng)所IIRRa

高度自

一般活

0.75m水平面75—80

客動(dòng)區(qū)

房床頭0.75nl水平面150一80

寫字臺(tái)臺(tái)面300—80

衛(wèi)生間0.75m水平面150—80

中餐廳0.751n水平面2002280

西餐廳、酒吧

0.751n水平面100—80

間、咖啡廳

多功能地面3002280

門廳、總服務(wù)

地面300—80

臺(tái)

休息廳地面2002280

客房層走廊地面50—80

廚房臺(tái)面200—80

洗衣房0.75m水平面200—80

學(xué)校建筑照明標(biāo)準(zhǔn)值

參考平面及其照度標(biāo)準(zhǔn)值

房間或場(chǎng)所Ra

高度自

教室課桌面3001980

實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)桌面3001980

美術(shù)教室桌面3001980

多媒體教室0.75m水平面3001980

教室黑板黑板面30080

醫(yī)院建筑照明標(biāo)準(zhǔn)值

參考平面及其照度標(biāo)準(zhǔn)值

房間或場(chǎng)所Ra

高度

治療室0.75m水平面3001980

化驗(yàn)室0.75m水平面5001980

手術(shù)室0.75m水平面7501980

診室0.75m水平面3001980

候診室、掛號(hào)

0.75m水平面2001980

廳

病房地面1002280

護(hù)士站0.75m水平面300一80

藥房0.75m水平面5001980

重癥監(jiān)護(hù)房0.75m水平面3001980

展覽館展廳照明標(biāo)準(zhǔn)值

參考平面及其照度標(biāo)準(zhǔn)值

房間或場(chǎng)所Ra

高度自

一般展廳地面2002280

高檔展廳地面3002280

注：高于6m的展廳Ra可降低到6&

體育建筑照明質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)值

類別Ra

無彩電轉(zhuǎn)播5050

有彩電轉(zhuǎn)播5080

注：c丑值僅適用于室外體育場(chǎng)地。

工工業(yè)建筑

工業(yè)建筑一般照明標(biāo)準(zhǔn)值

照度標(biāo)準(zhǔn)

參考平面

房間和場(chǎng)所值Ra備注

及其高度

隈）

通用房間或場(chǎng)所

0.75mzK可另加局部

一般3002280

平面照明

實(shí)驗(yàn)室

0.75m7K可另加局部

精細(xì)5001980

平面照明

0.75nvK可另加局部

一般3002280

平面照明

檢驗(yàn)

精細(xì)，有0.75nvK可另加局部

7501980

顏色要求平面照明

0.75mzK可另加局部

計(jì)量室，測(cè)量室5001980

平面照明

0.75m7K

配電裝置200—60

變電站平面

變壓器室地面100—20

4公用場(chǎng)所

公用場(chǎng)所照明標(biāo)準(zhǔn)值

參考平面及照度標(biāo)準(zhǔn)

房間或場(chǎng)所URRa

其高度值U

普通地面100—60

門廳

高檔地面200—80

走廊、普通地面50一60

流動(dòng)區(qū)域高檔地面100—80

樓梯、平臺(tái)普通地面30一60

高檔地面75—80

自動(dòng)扶梯地面150—60

地面地面7560

廁所、浴室

高檔地面15080

普通地面7560

電梯前廳

高檔地面15080

休息室地面1002280

儲(chǔ)藏室、倉(cāng)庫(kù)地面10060

停車間地面752860

車庫(kù)

檢修間地面2002560

注：居住、公共建筑的動(dòng)力站、變電站的照明標(biāo)準(zhǔn)值按表選取。

第二部分

LE喔本理論知識(shí)

（一）LED發(fā)光原理

發(fā)光二極管是由mTV族化合物，如GaAs（神化錢）、GaP（磷化錢）、GaAsP

（磷神化錢）等半導(dǎo)體制成的，其核心是Wo因此它具有一般―結(jié)的

特性，即正向?qū)?，反向截止、擊穿特性。此外，在一定條件下，它還具有發(fā)

光特性。在正向電壓下，電子由N區(qū)注入P區(qū)，空穴由P區(qū)注入N區(qū)。進(jìn)入對(duì)

方區(qū)域的少數(shù)載流子（少子）一部分與多數(shù)載流子（多子）復(fù)合而發(fā)光，如圖1

所示。

圖1

假設(shè)發(fā)光是在P區(qū)中發(fā)生的，那么注入的電子與價(jià)帶空穴直接復(fù)合而發(fā)光，

或者先被發(fā)光中心捕獲后，再與空穴復(fù)合發(fā)光。除了這種發(fā)光復(fù)合外，還有些

電子被非發(fā)光中心（這個(gè)中心介于導(dǎo)帶、介帶中間附近）捕獲，而后再與空穴

復(fù)合，每次釋放的能量不大，不能形成可見光。發(fā)光的復(fù)合量相對(duì)于非發(fā)光復(fù)

合量的比例越大，光量子效率越高。由于復(fù)合是在少子擴(kuò)散區(qū)內(nèi)發(fā)光的，所以

光僅在靠近蟲結(jié)面數(shù)N期內(nèi)產(chǎn)生。

理論和實(shí)踐證明，光的峰值波長(zhǎng)入與發(fā)光區(qū)域的半導(dǎo)體材料禁帶寬度Eg有

關(guān),即

X=124Q/Eg（im）

式中跖的單位為電子伏特（閩。若能產(chǎn)生可見光（波長(zhǎng)在380皿康光?780nm

紅光），半導(dǎo)體材料的Eg應(yīng)在3.2—1.63eY之間。比紅光波長(zhǎng)長(zhǎng)的光為紅外

光?，F(xiàn)在已有紅外、紅、黃、綠及藍(lán)光發(fā)光二極管，但其中藍(lán)光二極管成本、

價(jià)格很高，使用不普遍。

（二）LED的特性

1.極限參數(shù)的意義

（1）允許功耗Rn允許加于由兩端正向直流電壓與流過它的電流之積的最

大值。超過此值，LED發(fā)熱、損壞。

（）最大正向直流電流IHn允許加的最大的正向直流電流。超過此值可損

壞二極管。

(3最大反向電壓河所允許加的最大反向電壓。超過此值，發(fā)光二極管

可能被擊穿損壞。

(4工作環(huán)境toprn發(fā)光二極管可正常工作的環(huán)境溫度范圍。低于或高于此

溫度范圍，發(fā)光二極管將不能正常工作，效率大大降低。

2電參數(shù)的意義

(1)光譜分布和峰值波長(zhǎng)：某一個(gè)發(fā)光二極管所發(fā)之光并非單一波長(zhǎng)，其波

長(zhǎng)大體按圖2所示。

圖2

由圖可見，該發(fā)光管所發(fā)之光中某一波長(zhǎng)入0的光強(qiáng)最大，該波長(zhǎng)為峰值波

長(zhǎng)。

（2發(fā)光強(qiáng)度IV發(fā)光二極管的發(fā)光強(qiáng)度通常是指法線（對(duì)圓柱形發(fā)光管

是指其軸線）方向上的發(fā)光強(qiáng)度。若在該方向上輻射強(qiáng)度為（WGr時(shí),

則發(fā)光1坎德拉（符號(hào)為cd）o由于一般LED的發(fā)光二強(qiáng)度小，所以發(fā)光強(qiáng)度

常用坎德拉加6作單位。

（3）光譜半寬度△入：它表示發(fā)光管的光譜純度.是指圖3中□峰值光強(qiáng)所

對(duì)應(yīng)兩波長(zhǎng)之間隔.

（4半值角6點(diǎn)和視角：01/2是指發(fā)光強(qiáng)度值為軸向強(qiáng)度值一半的方向

與發(fā)光軸向（法向）的夾角。

半值角的2倍為視角（或稱半功率角）。

3020101.0102030

圖3

圖3

圖3給出的二只不同型號(hào)發(fā)光二極管發(fā)光強(qiáng)度角分布的情況。中垂線（法線）

厘）的坐標(biāo)為相對(duì)發(fā)光強(qiáng)度（即發(fā)光強(qiáng)度與最大發(fā)光強(qiáng)度的之比）。顯然，法線

方向上的相對(duì)發(fā)光強(qiáng)度為L(zhǎng)離開法線方向的角度越大，相對(duì)發(fā)光強(qiáng)度越小。由

此圖可以得到半值角或視角值。

(，正向工作電流If：它是指發(fā)光二極管正常發(fā)光時(shí)的正向電流值。在實(shí)

際使用中應(yīng)根據(jù)需要選擇IF在0.6-IRn以下。

(0正向工作電壓VR參數(shù)表中給出的工作電壓是在給定的正向電流下得

到的。一般是在IF=2ftiA時(shí)測(cè)得的。發(fā)光二極管正向工作電壓VF在1.4?3M

在外界溫度升高時(shí)，VF將下降。

(4特性：發(fā)光二極管的電壓與電流的關(guān)系可用圖4表示。

圖4

在正向電壓正小于某一值（叫閾值）時(shí)，電流極小，不發(fā)光。當(dāng)電壓超過某

一值后，正向電流隨電壓迅速增加，發(fā)光。由曲線可以得出發(fā)光管的正向

電壓，反向電流及反向電壓等參數(shù)。正向的發(fā)光管反向漏電流眸1@A以下。

（三）四期優(yōu)點(diǎn)與缺點(diǎn)

國(guó)的優(yōu)點(diǎn)：

L電壓：LED使用低壓電源，供電電壓在6-24V之間，根據(jù)產(chǎn)品不同而異，

所以它是一個(gè)比使用高壓電源更安全的電源，特別適用于公共場(chǎng)所。

2效能：消耗能量較同光效的白熾燈減少80%

3.適用性：很小，每個(gè)單元LED小片是fn的正方形，所以可以制備成各

種形狀的器件，并且適合于易變的環(huán)境。

4穩(wěn)定性：10萬小時(shí)，光衰為初始的50%

5.響應(yīng)時(shí)間：其白熾燈的響應(yīng)時(shí)間為毫秒級(jí)，回?zé)舻捻憫?yīng)時(shí)間為納秒級(jí)。

6對(duì)環(huán)境污染：無有害金屬汞。

7.顏色：改變電流可以變色，發(fā)光二極管方便地通過化學(xué)修飾方法，調(diào)整材

料的能帶結(jié)構(gòu)和帶隙，實(shí)現(xiàn)紅黃綠蘭橙多色發(fā)光。如小電流時(shí)為紅色的LEQ

隨著電流的增加，可以依次變?yōu)槌壬?，黃色，最后為綠色。

&價(jià)格：國(guó)的價(jià)格比較昂貴，較之于白熾燈，幾只LED的價(jià)格就可以與一

只白熾燈的價(jià)格相當(dāng)，而通常每組信號(hào)燈需由上30卜500只二極管構(gòu)成

田謝缺點(diǎn):

1、每瓦的流明成本高.

2光效還沒有熒光燈或HED高.

工需要驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)不如白燈簡(jiǎn)單）

家用照明燈發(fā)光效率和平均壽命的比較：

自或燒誼泡36W契光位