灯具空间光度主要测试参数

April 22nd, 2009
No comments
广州威凯检测技术研究院齐晓东
灯具空间光度主要测试参数
1.空间光强分布
2.灯具光束角、有效发光角
3.平面等照度分布曲线、等光强曲线
4.亮度限制曲线、眩光等级
5.灯具的利用系数、概算图表
6.环带光通量、灯具的总光通量、灯具效率、上射光通比、下射光通比
7.电参数（功率、功率因数、电压、电流）等
1.空间光强分布
1.1 空间光强分布的极坐标表示
空间光强分布在Type C坐标系统中用函数I(C, Ɣ)表示，是分布光度计测试的直接数据，其他光度测试参数均由光强分布函数I(C, Ɣ)计算得出。

图1：在球形极坐标中I(C, Ɣ)可直观的使用图形表示
在实际使用时通常根据灯具光强分布情况仅绘制一些C面的平面极坐标或平面直角坐标图形，称作配光曲线。

图2：若灯具光强分布关于光轴旋转对称时，如多数投光灯，仅绘制出I(C0, Ɣ)的图形，即C0半平面中的极坐标图形即可
图3左：若灯具光强分布关于平面C0-C180或C90-C270对称时，仅绘制出I(C0~C180, Ɣ)的图形，即C0~C180半平面中的几个特征面的极坐标图形即可
图3右：若灯具光强分布关于平面C0-C180和C90-C270对称时，如多数格栅灯，仅绘制出I(C0~C90, Ɣ)的图形，即C0~C90半平面中的几个特征面的极坐标图形即可
图4左：若灯具光强分布不规则，则需绘制出多个C平面中的极坐标图形
图4右：另外对于窄光束光分布灯具一般还在直角坐标系中绘制其配光曲线
1.2空间光强分布的标准文件格式
国际标准均规定了记录空间光强分布I(C, Ɣ)及其他必要信息的标准文件格式：
1) IESNA LM-63标准所推荐的.ies文件。

2) 英国CIBSE TM14 标准推荐的CIBSE 格式。

3) 德国柏林照明咨询公司推荐的.ldt格式。

4) CIE102标准推荐格式等。

使用范围最广的光强分布标准文件格式是IESNA推荐的.ies文件：
.ies 文件可以直接使用记事本等文本编辑器编辑；可以利用光强数据进行简单计算以评估灯具性能或使用iesviewer、Photometric Toolbox等软件查看配光曲线、生成详细的灯具配光报告（包括配光曲线、等照度曲线、空间等光强曲线、眩光指数、亮度限制曲线等等）；可以导入到DIAlux、relux、AGI32等主流照明设计软件进行施工前光环境的设计和评估。

使用范围最广的光强分布标准文件格式是IESNA推荐的.ies文件：
示例：
IESNA:LM-63-1995
[TEST] CVC
[DATE] 2009-04-22
[MANUFAC] ****** Co., Ltd.
[LUMCAT]
[LUMINAIRE] Fixed Luminaire
[LAMPCAT]
[LAMP] LED
TILT=NONE
32 65 1 181 1 1 2 0.865 0.115 0
0.5605 1 28.271
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180
484.61 484.61 484.25 483.52 482.01 480.64 478.66 476.54 474.05 471.03 467.98 464.33 460.79 456.48 452.47 447.66 442.75 437.46 432.53 426.72 421.06 414.41 408.96 402.09 395.9 389.32 382.41 375.04 368.32 361.23 353.96 346.44 339.4 331.71 324.45 317.07 309.53 302.09 294.59 287.19 279.82 272.58 265.13 258 250.71 244 236.68 229.7 222.74 215.74 209.19 202.31 195.44 188.74 182.53 176.27 169.38 163 156.57 150.49 144.08 138.13 131.73 125.94 119.45 113.56 107.65 101.69 95.91 90.1 84.31 78.91 73.15 67.67 62.05 56.69 51.12 46.24 41.28 36.39 32.21 27.98 23.29 19.13 15.48 11.66 8.99 6.57 4.33 3.01 2.24 1.94 2.14 2.39 2.65 2.82 2.95 2.93 2.9 2.92 2.86 2.82 2.92 2.71 2.5 2.37 2.33 2.14 1.82 1.54 1.47 1.52 1.62 1.64 1.62 1.71 1.71 1.88 1.98 2.07 2.05 2.11 2.07 2.09 2.13
2.13 2.16 2.2 2.18 2.28 2.35 2.37 2.43 2.39 2.43 2.5 2.5 2.54 2.56 2.65 2.71 2.78 2.82 2.9
3.01 3.01 3.09 3.2 3.25 3.29 3.35 3.41 3.5 3.5 3.5 3.54 3.57 3.56 3.54 3.5 3.5 3.46 3.44 3.37 3.37 3.29 3.27 3.31 3.25 3.31 3.31 3.33 3.31 3.33 3.35 3.29 3.29 3.31 3.33 3.31 3.35
2.灯具光束角
2.1最大光强：灯具的最大光强（即锋值光强），单位：cd
2.2光束角：一般是指在50%最大光强间夹角为光束角（CIE标准）或10%最大光强间的夹角(IES标准)，单位：度。

一般把光束角≤20°的称为窄光束；把光束角在20°~40°之间的称为中光束：光束角≥40°的称为宽光束。

3.平面等照度分布曲线、等光强曲线
3.1平面等照度分布曲线
图5：连接测量截面上等照度的点的曲线称作平面等照度曲线。

3.2 等光强曲线
以光源或灯具光度中心为球心的假象球面上，将发光强度相等的那些方向所对应的点连接成曲线，或是该曲线的平面投影称为等光强曲线。

图6：等光强曲线
4.亮度限制曲线、眩光等级
4.1 眩光：
在视野范围内有亮度极高的物体或亮度对比过大，或空间和时间上存在着极端的对比，就可引起不舒适的
视觉，或造成视功能下降，或同时产生这两种效应的现象。

眩光是影响照明质量的最重要因素。

眩光的产生涉及心理、生理因素，人们对眩光的深层次机理仍不了解，从GI、VCP，CGI和亮度限制曲线到UGR等眩光评价模型都是对人眼感觉的近似。

4.2亮度限制曲线、眩光等级
图7：亮度限制曲线是CIE推荐的作为评价室内一般灯具直接眩光的标准和方法
图8： UGR统一眩光值是CIE NO. 117 最新推荐的灯具直接眩光评价方法。

与亮度限制曲线比较不仅考虑了灯具直接产生的亮度，也考虑了眼睛方向的间接照度。

5.灯具的利用系数、概算图表
灯具的利用系数是指灯具在规定的条件下可使多少灯具内光源的光通量送到工作面上。

高的利用系数和低的眩光是照明设计人员追求的重要目标。

室内灯具的利用系数是在考虑灯具对工作面的直射照度的贡献上，还考虑了四壁、顶棚和地板的相互反射
对工作面照度的贡献。

道路灯具的利用系数则只考虑灯具直射光通量对路面照度的贡献。

泛光灯具由于使用场所难以规范数据化，因此，泛光灯具的光度数据中没有利用系数。

图9：灯具的利用系数
概算图表主要用来大概计算多少面积的场所需要使用多少灯具。

图10左：概算图表
6.照度距离配光曲线用来表示旋转对称光分布灯具安装后不同距离的照度值及光斑直径。

图10右：照度距离配光曲线
7.环带光通量、灯具的总光通量、灯具效率、上射光通比、下射光通比
1)环带光通量指按照一定角度划分的环带上所测得的光通量值。

2)灯具的（光）效率表示灯具的出射光通量与光源发出的光通量之比。

一般来讲灯具的（光）效率越高越好，但是不能片面的单纯追求灯具的（光）效率这单一指标，如果灯具
（光）效率太高，在90%左右或以上，在某种意义上说它的控光能力不很强，只有在灯具的光分布相同的情况下，追求高的灯具效率才有实际的意义。

3)灯具的上（下）射光通比分别指它们的上（下）射的光通量，与灯具光源发出的光通量的比值，在IESNA 标准中，主要用此参数来确定室内灯具的分类和路灯的截光类型。

空间光强分布与配光曲线
对分布光度计的主要要求
图11：环带光通量、环带常数法计算光通量
光学基础知识（4）——分布光度计
齐晓东
待续…
Author: admin Categories: 分布光度计, 配光曲线Tags: 配光曲线, 配光曲线测试
April 9th, 2009
No comments
广州威凯检测技术研究院齐晓东
光学基础知识（2）
灯具光度学和空间光强分布测量
灯具光度学基础
基本量值
光通量:
光通量是光源在单位时间内发出的辐射通量（或辐射功率）能够被人眼所感受的那部分当量。

单位：lm
符号表示：Φ
立体角
用于表示空间范围的一个量，它是一个任意锥面所包围的空间。

以锥面的顶点为球心，R为半径作一球面，锥面将球面分成S1和S2两部分，它们分别对球心所张的立体角为D1和D2，其大小定义为：D1=S1/R2，D2=S2/R2，可见球面对球心所张的立体角Ω=4πr2/r2=4π
单位：球面度（sr）
符号表示：Ω
发光强度（Luminance Intensity）
光源在给定方向上的发光强度是该光源在该方向的立体角元dΩ内传输的光通量dΦ与该立体角元之商，即I = dΦ/dΩ
单位：坎德拉（cd）, 1cd＝1lm/1sr
光照度（Illuminance）
表面上一点的照度是入射在包含该点面元上的光通量dφ除以该面元面积dS之商，既E= dφ/
dS
单位：勒克斯（lx）, 1lx=1lm/m2
平均照度：E=φ/S
点光源或距离r大于光源尺寸足够大时：E=I/r2
光亮度（Luminance）
光源发光面上某一点处的亮度是该面元在给定方向上的发光强度除以该面元在垂直于给定方向的平面上的正投影面积之商
单位：尼特(nt), 1nt=1cd/m2
注意区分光亮度与光照度，光亮度与发光强度的概念
灯具空间光度测试标准
1.CIE NO.70 “The Measurment of Absolute Luminous Intensity Dis tributions”
2.CIE DIV.Ⅱ-TC10 “Photom etry of Luminaires”
3.CIE NO.76 “Photometry-the CIE Sytstem of Physical Photometry”
4.IES LM-35-1989 “IES Approved Method for Photom etric Testing of Floodlights”
5.IES LM-31-1995 “IES Approved Method for Photom etric Testing of Roadway Luminaires”
6.IES-1971(73-96) “IES Practical Guide to Photometry”
7.IES 61341 “Method of Measurement of Center Beam Intensity and Beam Angle(s) of Reflector Lamp”
8.GB 7002-2007 “投光照明灯具光度测试”
9.GB 9468-2007 “道路照明灯具光度测试”
10.CIBSE TM、EULUMDAT、其他工业标准
灯具坐标系
表示灯具的光强分布需使用球形极坐标系，坐标中心就是灯具光度中心，坐标零点就是光轴方向。

光轴
通常光轴指灯具发出光束的中心线。

一般来说，光轴应由灯具制造厂用标志标出。

如果没有的话，至少在灯具的可调方向应有一个方向标记，通过光度测试定出光轴对应于该标记的位置。

灯具光度中心
灯具在光度计上的安装位置应能使灯具的光度中心与光度计的坐标中心重合。

灯具的光度中心用以下方法来确定：
1)如果光源中心位于灯具外壳口面（也可以是没敞开型的反射器口面）之外，则灯具的测光中心应为光源中心。

2)如果光源中心位于灯具外壳口面（也可以是没敞开型的反射器口面）之内，则灯具的测光中心应在通过光源中心的垂直轴与上述口面的交点上。

3)多光源的灯具，光源中心应是各光源的几何中心。

4)棱晶玻璃罩则以玻璃罩的顶端为几何中心，普通钢化玻璃以反射器口面为中心。

Type A：
垂直半平面内的角度数据称为V角度，到此平面的水平角度是H角度。

使用(H,V)坐标表示球面上某点。

灯具位于坐标系中心，光轴水平，指向(H0,V0)点。

H角度范围-180°~180°，V角度范围-90°~90°。

汽车灯具配光数据通常使用Type A
Type B：
水平半平面内的角度数据称为H角度，到此平面的垂直角度是V角度。

使用(H,V)坐标表示球面上某点。

灯具位于坐标系中心，光轴水平，指向(H0,V0)点。

H角度范围-90°~90°，V角度范围-180°~180°。

泛光灯光度数据通常使用Type B
Type C：
极轴在水平方向，垂直半平面内的角度数据称为Ɣ角度，到此平面的水平角度是C角度。

使用(C, Ɣ)坐标表示球面上某点。

灯具位于坐标系中心，光轴垂直向下，指向(C0, Ɣ 0)点。

C角度范围0°~360°，Ɣ角度范围0°~180°。

包括室内灯和路灯在内的大多数灯具使用Type C型广度数据
不同灯具C面的安装规定（CIE标准）
灯具空间光度主要测试参数
1.空间光强分布
2.灯具光束角、有效发光角
3.平面等照度分布曲线、等光强曲线
4.亮度限制曲线、眩光等级
5.灯具的利用系数、概算图表
6.环带光通量、灯具的总光通量、灯具效率、上射光通比、下射光通比
7.电参数（功率、功率因数、电压、电流）等
广州威凯检测技术研究院齐晓东
待续…
Author: admin Categories: 分布光度计, 配光曲线, 配光曲线测试Tags: 光强分布测试, 配光曲线, 配光曲线测试
February 23rd, 2009
No comments
广州威凯检测技术研究院齐晓东
灯具或光源的空间光强分布可以用三维极坐标形象的表示出来，但为了实际使用方便一般仅绘制几个切面上的极坐标图形，既所谓的配光曲线。

配光曲线代表了灯具或光源的光强分布特性，被称为灯具的生命线，灯具厂家在灯具出厂时一般均会测试配光曲线并提供给用户，测试配光曲线使用的设备称作分布式光度计，IEC标准推荐有转镜式分布光度计和中心反光镜式分布光度计两种形式，目前后者应用较多。

图1 图2 图3 图4
图1：德国LMT分布式光度计GO-DS 2000
图2：极坐标表示的配光曲线
图3：直角坐标表示的配光曲线
图4：三维极坐标表示的配光曲线(IES文件导入DIALux后的视图)
齐晓东
使用范围最广的空间光强数据文件格式是IESNA (Illumination Engineering Society of North America)出版的IESNA LM-63标准所推荐的.ies文件(IES Recommended Standard File format for Electronic Transfer Photometric Data)；另外常见的还有英国注册建筑服务工程师协会(Chartered Institution of Building Services Engineers) 制定的CIBSE TM14 标准推荐的”CIBSE Standard File format for th Electronic Transf er of Luminaire Photometric Data”；德国柏林照明咨询公司推荐的EULUMAT格式，文件扩展名为.ldt；CIE102标准推荐的”Recommended File Format for Electronic Transfer of Luminaire Photometric Data”等。

.ies 文件是北美光学协会（IESNA）推荐的一种记录灯具空间各方向光强值及其他必要信息的标准文件格式。

.ies 文件可以直接使用记事本等文本编辑器编辑；可以利用光强数据手工进行简单计算以评估灯具性能或使用iesviewer、Photometric Toolbox等软件查看配光曲线、生成详细的灯具配光报告（包括配光曲线、等照度曲线、空间等光强曲线、眩光指数、亮度限制曲线等等）；可以导入到DIAlux、relux、AGI32等主流照明设计软件进行施工前光环境的设计和评估。

.ies文件样本：
IESNA:LM-63-1995
[TEST] CVC
[DATE] 2008-08-27
[MANUFAC] CVC
[LUMCAT] 001
[LUMINAIRE] Fixed Luminaire
[LAMPCAT] 001
[LAMP] LED
TILT=NONE
32 65 1 181 1 1 2 0.865 0.115 0
1 1 28.271
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35
36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68
69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100
101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124
125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148
149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172
173 174 175 176 177 178 179 180
484.61 484.61 484.25 483.52 482.01 480.64 478.66 476.54 474.05 471.03 467.98 464.33 460.79 456.48
452.47 447.66 442.75 437.46 432.53 426.72 421.06 414.41 408.96 402.09 395.9 389.32 382.41 375.04
368.32 361.23 353.96 346.44 339.4 331.71 324.45 317.07 309.53 302.09 294.59 287.19 279.82 272.58
265.13 258 250.71 244 236.68 229.7 222.74 215.74 209.19 202.31 195.44 188.74 182.53 176.27 169.38
163 156.57 150.49 144.08 138.13 131.73 125.94 119.45 113.56 107.65 101.69 95.91 90.1 84.31 78.91
73.15 67.67 62.05 56.69 51.12 46.24 41.28 36.39 32.21 27.98 23.29 19.13 15.48 11.66 8.99 6.57 4.33
3.01 2.24 1.94 2.14 2.39 2.65 2.82 2.95 2.93 2.9 2.92 2.86 2.82 2.92 2.71 2.5 2.37 2.33 2.14 1.82
1.54 1.47 1.52 1.62 1.64 1.62 1.71 1.71 1.88 1.98
2.07 2.05 2.11 2.07 2.09 2.13 2.13 2.16
2.2 2.18
2.28 2.35 2.37 2.43 2.39 2.43 2.5 2.5 2.54 2.56 2.65 2.71 2.78 2.82 2.9
3.01 3.01 3.09 3.2
3.25
3.29 3.35 3.41 3.5 3.5 3.5 3.54 3.57 3.56 3.54 3.5 3.5 3.46 3.44 3.37 3.37 3.29 3.27 3.31 3.25
3.31 3.31 3.33 3.31 3.33 3.35 3.29 3.29 3.31 3.33 3.31 3.35
.ies文件格式说明(详见IESNA LM-63)：
*IESNA：LM-63-1995
*[Keyword 1] 关键字资料
*[Keyword 2] 关键字资料
……
*[Keyword n] 关键字资料
*TILT=<filenam e> or INCLUDE or NONE 光源倾斜产生的光输出变化=<反应光输出变化的文件><包括下面光输出变化的参数><光输出无变化>
*<光源相对灯具的位置>
*<倾斜角度的数量>
*<角度大小>
*<与角度对应的光输出变化系数>
*<光源数量> <每只光源的光通量> <光强乘数因子> <垂直角度的数量> <水平角度的数量> <配光曲线种类> <单位种类> <发光面宽> <发光面长> <发光面高>
*<整流器系数> <未来使用系数> <输入功率>
*<垂直角度数列>
*<水平角度数列>
*<所有第一行水平角度的光强值数列>
注意：1.标注“*”的每行必须新起一行，没有表的部分可以新起一行，也可以在同一行。

2.关键字一般包括[TEST]测试机构名称、[DATE]ies文件发布日期、[MANUFAC]灯具制造商、[LUMCAT]灯具产品型号、[LUMINAIRE]灯具描述、[LAMPCAT]光源型号、[LAMP]光源描述等关键字。

3.注意是发光面尺寸，不是灯具尺寸，发光面尺寸长、宽、高依据发光面形状有具体的定义，详见LM-63。