灯具光学讲义ppt

在离灯下点80°（r=80°）的位置每1000流明的光强值不超过100cd（10%）。围 绕灯具的所有横向角度都要满足这个要求。
截光型 离开灯下点90°（r=90°，水平）的位置的每1000流明的光强值不超
过25cd（2.5%），而且在离灯下点80°（r=80°）的位置不超过100cd（10%）的
灯具是达到截光水平的。同样应用到围绕灯具的所有横向角度。 半截光型 离开灯下点90°（r=90°，水平）的位置的每1000流明的光强值不
建筑物特征分类
A． 生 产 中 几 乎 很 少 有 尘埃、烟、烟灰及蒸气 排出或出外部进入本房 间
B． 生 产 中 排 出 或 外 界 进入少量的尘埃、烟、 烟灰及蒸气，比较明显 但不严重
C． 生 产 中 排 出 或 外 界 进入大量的尘埃、烟、 烟灰及蒸气，积累较快
维护系数（K） 卤钨灯
0.8(0.85) 0.75(0.81) 0.66(0.76)
½ θ1/2—— 照度角
2020/11/12
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距高比：1.2 距高比：1.7 距高比：2.1
灯具描述： 70WHPS； 光源被垂直装在一个旋转对称反射器内
极坐标配光曲线
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空间等照度曲线
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例：在灯下6米， 距灯下点3米的 地方的照度有多 大？
2、50%最大光强的轨迹的横向宽度在路边1.75MH LRL以内，属于Ⅱ类； 3、部分的或全部在路边1.75MH和2.75MH LRL之间，属于Ⅲ类； 4、部分的或全部的在路边2.75MH LRL以外，属于Ⅳ类。
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IESNA眩光控制分类
最大光强的垂直角度以上的光分布控制
完全截光型 离开灯下点90°（r=90°）以上的所有角度的光强值为0，而且
用圆形网图表示IESNA路灯分类
马路横跨线
6.0MH 3.75MH 2.25MH
1.0MH
2.75MH 1.75MH 1.0MH
人行道边线
灯具的纵向分布分为三种（供参考）：
1、当最大光强点位于1.0和2.25MH TRL之间时，此灯具被归类为Short(S)分布， 最大的灯具间隔是安装高度的4.5倍；
Eh=kE10
后面 例题
当灯具安装在9米高，求在马路上且 垂直于马路纵向的方向上，离灯下 点的水平距离13.5米的地方的照度 值是多少？
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光通量利用系数曲线
路灯头 的仰角
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求照度均匀度
光通量利用系数曲线示意
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用光通量利用曲线和等照度曲线 计算照度均匀度
超过50cd（5%），而且在离灯下点80°（r=80°）的位置不超过200cd（20%）的 灯具是达到截光水平的。同样应用到围绕灯具的所有横向角度。
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完全截光型灯具
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等照度曲线
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安装 修正系 高度 数 k
5 4.00 6 2.78 7 2.04 8 1.56 9 1.23 10 1.00 11 0.83 12 0.69 13 0.59 14 0.51 15 0.44 16 0.39
RCR=5hRC(L+W)/L*W
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Ρcc——顶棚空间的反射系数;ρw——墙面的反射系数;ρfc——地板空间的反射系数;WDRC——墙面直接辐射系数
利用系数 CU
利 用 系 数:
ρCC
80
70
50
30
10
0
ρW 50 30 10 50 30 10 50 30 10 50 30 10 50 30 10 0 WDRC
培训目的
1. 了解和掌握光度学基本知识的基础，学习光学的基 本定律，为对照明计算和灯具的控光部件（主要是 反射器）的研究作准备。
2. 能看懂三大类灯具（室内灯、路灯和投光灯）的光 度测试图表，并且能从中了解灯具的光学性能并能 利用图表进行简单照明计算。
3. 能够根据灯具的配光曲线来设计灯具的光学部件, 例如反射器等。
2、在2.25和3.75MHTRL之间的，此灯具被归类为Medium(M)分布，最大的灯 具间隔是安装高度的7.5倍；
3、在3.75和6.0MH TRL之间称为Long(L)分布，最大的灯具间隔是安装高度的12 倍。
灯具的横向分布分为四类：
1、当灯具位于或接近于道路边， 50%最大光强的曲线位于参考轴的两边且屋边 1.0M宽，路边1.0-MH宽，这种灯具被称作І类；
空间光强分布，可以通过三种方式：
1、极坐标 2、直角坐标
室内灯 投光灯
路灯
3、等光强图
旋转对称 二个对称平面 一个对称平面
不对称配光
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极坐标
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直角坐标
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等光强曲线示意
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等光强曲线
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灯具光度测试报告解读 和
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电磁波频谱图
紫外线
可见光
红外线
γ射线
χ射线
电视、广播
图电磁电波磁频波频谱谱图图 常用380—780nm表示可见光的范围
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λ〔 〕
光度学的几个基本概念
平面角和立体角
A A
o
αl r
B
(a)
A＇
s
Ωo
r
(b)
α= l r
平面角和立体角
Ω= S r
2
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白炽灯、荧光灯、高压 气体放电灯 0.75(0.8)
0.7(0.76)
0.6(0.69)
户外露天广场
0.75
0.7
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室内灯具
光通比与距高比 极坐标配光曲线 空间等照度曲线 平面等照度曲线 利用系数 CU 概算曲线
光通比与距高比
CIE 分 类: 直 接
向 上 光 通 比: .0 %
道路上照度均匀度=最小照度/平均照度
光源光通量×利用系数×维护系数
平均照度=
灯间隔距离×路宽
例题：道路宽10米，灯具的安装间隔是15米， 灯的高度10米，求路面的平均照度是多少？
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维护系数（K）
维护系数是考虑由于光源光通衰减、灯具污染及老化所 引起的效率降低，以及被照场所建筑物内墙表面、顶棚、 地面的反射率下降等因素使照度降低所必须乘入的系数。
5 .43 .38 .35 .43 .38 .34 .42 .37 .34 .40 .37 .34 .39 .36 .33 .32 .154
6 .39 .34 .30 .38 .34 .30 .37 .33 .30 .36 .32 .30 .35 .32 .29 .28 .145
7 .35 .30 .26 .35 .30 .26 .34 .29 .26 .33 .29 .26 .32 .28 .26 .24 .138
2 .61 .57 .54 .59 .56 .54 .57 .55 .52 .55 .53 .51 .54 .52 .50 .49 .176
3 .54 .50 .47 .53 .49 .46 .52 .48 .46 .50 .47 .45 .49 .46 .44 .43 .168
4 .49 .44 .40 .48 .44 .40 .46 .43 .40 .45 .42 .39 .44 .41 .39 .37 .160
注意：只有点光源才符 合距离平方反比定律。 (测试距离不应少于灯 具出光口面最大尺寸的 10倍。)
b)照度的余弦定律：
I
E1
S1
θ S2 E2 d为光源到S1平面的垂直距离
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S1面：E1=
S1
=S 2 cos
；
S2面：E2=
S2
；
∵ S1=S2 cosθ ∴ 显而易见：E2= E1cosθ
灯具描述： 支架灯具； 36W荧光灯管
极坐标配光曲线
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极坐标配光曲线示意
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平面等照度曲线
例：在灯下6米， c-0方向距灯下点 3米的地方的照 度有多大？
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平面等照度曲线示意
γ
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照度计算
逐点计算法 利用灯具的配光曲线或等照度曲线， 按照灯具的布置方式直接计算室内 各点的照度。
8 .31 .26 .23 .31 .26 .22 .30 .26 .22 .29 .25 .22 .29 .25 .22 .21 .131
9 .28 .23 .19 .28 .23 .19 .27 .22 .19 .26 .22 .19 .25 .22 .19 .18 .125
10 .25 .20 .17 .25 .20 .17 .24 .20 .17 .24 .20 .17 .23 .19 .17 .16 .118
常用光度学单位及其相互关系
Φ
• 光通量Φ（lm） • 光强I（cd） • 照度E（lx）
E
I I=E·L2
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常用的光度测量定律
• a)照度的平方反比定律
I
E= I
l2
n
dΩ
来自百度文库
ds
垂直于光线传播方向的照度与光源 在该方向的光强成正比，与光源到表面 的距离的平方成反比。
2020/11/12
向 下 光 通 比: 63.0 %
灯 具 效 率:
63.0 %
最 大 距 高 比: A-A: 1.2 B-B: 1.7
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CIE 分 类: 直 接
向 上 光 通 比: .0 %
向 下 光 通 比: 63.0 %
灯 具 效 率:
63.0 %
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最 大 距 高 比: A-A: 1.2 B-B: 1.7
将它与照度的平方反比定律结合起来就有 ：
E= I ·cosθ d2
c)余弦立方定律
光源
O
h
D
式中：I—点光源射向该点的光强；
h—光源离该平面的高度；
θ—平面法线与入射光线的夹角；
I
l— OA长度。
E θ
E= I ·cosθ= I ·cos3θ
l2
h2
A
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适合路灯的分布光度系统
流明法
利用灯具的配光曲线考虑到房间大小 形状、房间中各个面的反射率和灯具 布置方式后计算灯具直接射到工作面 上的光通量和射到室内其它表面（包 括墙、天花板、地板）后反射的光线 再投到工作面上的光通量之和除以工 作面的面积得到平均照度。
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室空间比 ＲＣＲ
室内照明计算是把房间看作直六面体，能表 征房间尺寸的表式就是室空间比（室指数）。 越是低而宽敞的房子，可得到的光通利用率 越高，越是狭而高的房间，光通利用率越低。
2020/11/12
眼睛处在明视觉条件下的光谱光效率曲线
υ
1.0 0.8 0.6 0.4 0.2
0 400 500
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作为光度量——客
υ（λ）
观评价的物理量，必须 要规定和使用世界上认
可并适用的标准人眼和
它的光谱灵敏度数值，
这就是目前已被公认的
光谱光效率υ（λ）也
600 700 nm 称视见函数 λ
RCR
COEFFICIENTS OF UTILIZATION FOR ρFC=20
0 .75 .75 .75 .73 .73 .73 .70 .70 .70 .67 .67 .67 .64 .64 .64 .63
1 .68 .65 .63 .66 .64 .62 .63 .62 .60 .61 .60 .59 .59 .58 .57 .56 .182
在光度学物理量的基本定义中都要引用到立体 角这一概念，而且立体角在照明计算中也经常用到 。
辐射能和光
• 辐射能（Qe）、辐通量（Φe）、辐强度（Ie）、辐照度（Ee） 、辐亮度（ Le ）；
Km 最大光谱光效能= 683 lm/W
对应的光度量定义： 光能量（Qv）、光通量（Φv）、光强度（Iv）、光照度（Ev）、 光亮度 （Lv ）；
2020/11/12
平均照度=光源光通量×灯具数量×CU ×维护系数 /长×宽 灯具数量=平均照度×长×宽/光源光通量× CU ×维护系数
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维护系数（K）
维护系数是考虑由于光源光通衰减、灯具污染及老化所 引起的效率降低，以及被照场所建筑物内墙表面、顶棚、 地面的反射率下降等因素使照度降低所必须乘入的系数。
c-γ坐标系统
。
γB γA
。
B（90。，γ B）
。
（ ，γA）
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屋边 路边 。
国际照明学会推荐的分布光度C-γ坐标系统
2020/11/12
适合投光灯的分布光度系统
V-H坐标系统
V H
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国际照明学会推荐的分布光度Β -β坐标系统
2020/11/12
光度学中常用的坐标
在照明计算中的应用
2020/11/12
2020/11/12
道路灯具
子午面配光曲线 圆锥面配光曲线 等光强曲线 等照度曲线 光通量利用系数曲线
光源：400WHPS 子午面配光曲线
圆锥面配光曲线
2020/11/12
等光强曲线
2020/11/12
IESNA路灯分类图
2020/11/12
2020/11/12