灯具光学讲义1精品共85页文档
灯光照明讲座PP光学知识及应用培训
入射角 反射角
反射线
入射点
照明 ------ 光的反射现象
多姿 形态
颜色 多彩
质感 镜 面 粗糙面 光滑面 定向反射 漫反射 混合反射
典型的反射系数
反射系数是反射光对入射光的比率 照射100 英尺-烛光
白粉笔 灰白色 浅灰色 白人脸 中等灰
96%
80%
70%
36%
18%
棕色人脸 绿 叶
16%
14%
点光源
发光强度 指光源在单位面积内光通量的多少， 单位是坎德拉（cd），符号I。
烛光
坎德拉
发光强度与光通量之间的关系：
F = I ω (ω为立体角)
照 度 物体表面的光照度；物体单位面积上 所得到的光通量。
1勒克司（Lux）=1 流明/平方 米 理解：1 坎德拉 = 1 勒克司
照度定律
F
4πI
I
1、拍摄日间南北天空光与 太阳光照射方向成90°，有 偏振性质。
2、拍摄早晚时间的天空光与太阳光照射 方向成90°，有偏振性质。
视觉
3、接近地平线的天空光与太阳光照射方向成90°， 经过多次漫反射后，为自然光。
E=
=
=
S
4πr 2
r2
（勒克司）
光源
1m 2m 3m
照度的计算
1. 光源发光强度的参数；照度大小与光源发光强 度成正比，在距离不变时，光源越强照度越大。
2. 光源与被照射物体之间的距离；在点光源下， 物体表面照度的大小与光源距离的平方成反比。
照度=
发光强度 距离 2
3. 物体表面照度大小与光线投射方向有关,越垂 直越大。
每消耗1瓦功率所发射出的流明数
光的偏振与用途
照明光学知识
照明光学知识一、 照明光学基础1.2.1 光的度量 (1)光通量φ光源发射并被人的眼睛接收的能量之总和。
单位：流明[lm]。
光通量是指单位时间内光辐射能量的大小，它是根据人眼对光的感觉来评价的。
例如一个200W 的白炽灯比100W 的白炽灯要亮得多，也就是说发出光的量多。
我们称光源发出光的量为光通量。
光通量一般就视觉而言，即辐射体发出的辐射通量按V （λ）曲线的效率被人眼所接受，若辐射体的光谱辐射通量为λ⋅Φe ，其光通量Φ的表达式为：()λλλd V K e m ⎰⋅Φ=Φ780380（1.2.1）式中：K m ——最大光谱光效能，683lm ／w ；V （λ）——明视觉光谱光效率；λ⋅Φe ——光谱辐射通量，即在给定波长为λ的附近无限小范围内，单位时间内发出辐射能量的平均值，单位为W ／nm 。
辐射通量也称辐射功率； φ——光通量，lm 。
光通量的单位是lm （流明），在国际单位制中，它是一个导出单位，1lm 是发光强度为1cd （坎德拉）的均匀点光源在lsr （球面度）内发出的光通量。
在照明工程中，光通量是说明光源发光能力的基本量，例如，一只220V 、4OW 白炽灯发射的光通量为350lm ，而一只220V 、40W 荧光灯发射的光通量为2100lm ，为白炽灯的6倍。
CREE 光源 型 号 规 格 通350mA 时的光通量XR WC ，WD ，WF ，WG M3：45.7-51.7LM ，5000-7000K XR-C IW 8A ，B ，C ，D M3：45.7-51.7LM ，2600-2900KXR-C DW WC ，WD ，WF ，WG M3：45.7-51.7LM ，5000-7000K XR-C DW WC ，WD ，WF ，WG N2：51.7-56.8LM ，5000-7000K XR-E IW 8A ，B ，C ，D N2：51.7-56.8LM ，2600-2900K XR-E IW 8A ，B ，C ，D P2：67.2-73.9LM ，2600-2900KXR-E DW WC ，WD ，WF ，WG P2：67.2-73.9LM ，5000-7000K XR-E DW WC ，WD ，WF ，WG P3：73.9-80.6LM ，5000-7000K XR-E DW WC ，WD ，WF ，WG P4：80.6-87.4LM ，5000-7000K XR-E DW WC ，WD ，WF ，WG Q2: 87.4-93.9LM, 5000-7000K XR-E DW WC ，WD ，WF ，WG Q4: 100-107LM 5000-7000K XR-E DW WC ，WD ，WF ，WG Q5: 107-114LM 5000-7000K(2) 发光强度（光强）由于辐射发光体在空间发出的光通量不均匀，大小也不相等，为了表示辐射体在不同方向上光通量的分布特性，需引人光通量的（空间）角密度概念。
《灯具光学讲义》课件
05
灯具光学的未来发 展与挑战
新材料与新技术的应用
新材料
随着科技的进步，新型材料如纳米材料、高 分子材料等在灯具光学领域的应用将更加广 泛，能够提高灯具的性能和寿命，同时降低 能耗。
新技术
LED、OLED等新型照明技术的出现，为灯 具光学带来了革命性的变革，具有高效、节 能、环保等优点，是未来发展的重点方向。
智能化与互联网+的融合
智能化
随着物联网、人工智能等技术的发展，灯具 光学将更加智能化，能够实现远程控制、自 动调节等功能，提高用户体验。
互联网+
通过与互联网的结合，可以实现灯具之间的 互联互通，打造智能家居生态系统，为用户
提供更加便捷、舒适的生活环境。
人性化与舒适度的提升
要点一
人性化
灯具光学设计将更加注重人性化，以满足不同用户的需求 ，如可调节色温、亮度等，提供更加舒适的照明环境。
灯具光学的发展历程与趋势
• 总结词：随着科技的不断进步，灯具光学也在不断发展，未来将朝着更 加智能化、绿色环保和个性化方向发展。
• 详细描述：自照明技术诞生以来，灯具光学经历了多个发展阶段。从最初的烛光和油灯，到白炽灯和荧光灯，再到现代 的高效LED灯具，灯具光学在不断地发展和进步。未来，随着科技的不断发展，灯具光学将朝着更加智能化、绿色环保 和个性化方向发展。智能照明系统可以通过传感器和控制系统实现个性化的光照调节，提高人们的舒适度和效率；绿色 环保的照明系统则注重节能和环保，有利于可持续发展；而个性化的照明设计则可以满足人们多样化的需求，提升照明 体验。
光的反射定律
入射角等于反射角，镜面反射遵 循这一规律。
光的透镜原理与折射
透镜的分类与原理
凸透镜会聚光线，凹透镜发散光线。通过透镜的光线会改变 方向。
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21、要知道对好事的称颂过于夸大，也会招来人们的反感轻蔑和嫉妒。—23、一切节省，归根到底都归结为时间的节省。——马克思 24、意志命运往往背道而驰，决心到最后会全部推倒。——莎士比亚
灯具光学讲义1精品
•
6、黄金时代是在我们的前面，而不在 我们的 后面。
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7、心急吃不了热汤圆。
•
8、你可以很有个性，但某些时候请收 敛。
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9、只为成功找方法，不为失败找借口 (蹩脚 的工人 总是说 工具不 好)。
•
10、只要下定决心克服恐惧，便几乎 能克服 任何恐 惧。因 为，请 记住， 除了在 脑海中 ，恐惧 无处藏 身。-- 戴尔． 卡耐基 。
25、学习是劳动，是充满思想的劳动。——乌申斯基
谢谢！
照明基础知识课件版
现行值
目标值
11
9
18
15
11
9
13
11
11
9
8
7
对应照度值（Lx）
300 500 300 300 300 200
注：1、摘自GB50034-2004 2、当房间或场所的照度值高于或低于本表规定的对应照度值时，其照明功率密度值应按比例提高或折减。
常见英文缩写的含义:
1、CCC认证：
“3C”或“CCC认证”(ChinaCompulsoryCertification)即“中国强制认证”。作为 国际通行做
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01
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02
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03
各物理量之间的关
眼
系:
对象物
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04
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05
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06
光通量，光强，照度， 亮度之间的关系
灯具
光通量
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07
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08
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09
光强
照度
亮度
照度的分类是:
• 照度是指单位面积内入射的光通量。符号为E，单位为lx。通常以平均照度作 为衡量照度水平的物理量。
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，则我们眼睛所看到
的颜色也就较为逼真。
03 平 均 显 色 评 价 数 （ R a ） ： 在 光源照射下的色彩的再现度的 数值表示以Ra100为基准光， 数值越低，与基准光差异越大。
显色指数分类
显色指数 分组
Ⅰ Ⅱ
Ⅲ Ⅳ
Ⅴ
平均显色评价数值 Ra
Ra＞90
光源 北方晴空
阴天 夏日正午阳光 金属卤化物灯
灯具照明知识大全课件
氙气灯（ HID ）的发光原理：
• HID氙气灯与传统卤素灯不同，这是一种高压放
电灯，它的发光原理是利用正负电刺激氙气与稀 有金属化学反应发光，因此灯管内有一颗小小的 玻璃球，这其中就是灌满了氙气及少许稀有金属， 只要用电流去刺激它们进行化学反应，两者就会 发出高达4000K-12000K色温度的光芒。它采用一 个特制的镇流器，利用汽车电池2V电压产生 23000V以上的触发电压使灯启动。启动时0.8秒 的亮度是额定亮度的20%，达到卤素灯的亮度， 并使大灯4 秒以内达到额定亮度的80%以上。在 灯稳定后镇流器向灯提供约80V供电电压保持灯 以恒定功率运转。
氙气大灯
• 氙气灯是一和含有氙气的新型
大灯，又称高强度放电式气体 灯，英文简称 HID Intensity Discharge Lamp. 。氙气灯打破 了爱迪生发明的钨丝发光原理， 在石英灯管内填充高压惰性气 体—Xenon氙气，取代传统的灯 丝，在两段电极上有水银和碳 素化合物，透过安定器以23000 伏高压电流刺激氙气发光，在 两极间形成完美的白色电弧， 发出的光接近非常完美完美的 太阳光。
选用直管荧光灯的原则：
• 任何情况下，应采用细管径（管径≤26mm）灯管，即T8、T5等类
型，取代T12灯管，有明显的节能环保效果。
• 任何情况下，都应采用三基色荧光灯，不应再选用卤粉荧光灯。
三基色灯管具有光效高、显色好、寿命更长的优势。虽价格贵（约贵 一倍），但由于其光效高，不仅节能效果好，降低了运行成本；而且 由于使用灯数减小，节省了灯具及镇流器的费用，反而使照明系统的 总初建费用降低。
（3）环形荧光灯。除形状外，环形荧光灯与直管形荧光灯没有多大差别。
常见标称功率有22W，32W，40W。灯头用G10q.。主要提供给吸顶灯、吊灯
照明基础讲义
照明基础讲义目录：第一节：光线与光效一、光线1、光质2、光效第二节：人工创造光线、光效的灯具1、低色温灯具2、高色温灯具第三节：外景光线处理1、外景自然光的特点2、外景照明光源的基本特性3、阳光条件下的光线处理4、阴天条件下的光线处理5、几个特定时间条件下的光线处理第四节：内景光线处理1、环境光线处理2、内景人物光线处理3、棚内各种光效的创造第五节：实景光线的处理1、实景自然光线的特点2、实景光线处理3、实景人物光线处理4、摄影测光与曝光组合的确定第一节光线与光效一、光线光是辐射能，是电磁波的一种，我们所利用的日光光线是可见光的一种（约400——700豪微米）。
一般日常用的光源有两种：自然光源、人工光源。
自然光源如：日、月、星、天空、闪电；人工光源如：火、烛、各种类型的灯光。
1、光质，不管何种光源，所发出的光线性质均可分为两类：直射光（集射光）和散射光。
（1）直射光：由点状光源发出的光线。
典型光源为太阳和带聚光透镜的照明灯具。
特点是光线硬，照射在对象上会形成明确清晰的线条；受光面亮，明暗过渡强烈，对象表面结构上的褶皱、起伏能明显地表现出来，并能造成鲜明投影。
（2）散射光：发光面大的光源发出的光线。
典型的光源是天空和灯前罩有柔化光线装置的灯具。
特点是光线软，受光面和背光面明暗过渡柔和，没有明晰的投影或根本没有投影，因此，它易于减弱对象表面结构上的起伏不平。
2、光色（色温），它是指热辐射光源的光谱成分，是衡量光线所含色度的一个单位。
含长波光线多，光线色度偏黄，由橙及红，色温低；含短波光多，光线色度偏青，由蓝及紫，色温高；白光中等量地含有可见光谱中各种波长的光线。
我们可以把可见光谱分为三段：表1 光谱色温段色段波长（豪微米）蓝紫、400——450蓝、450____500绿绿、500——560黄、560——590红橙、590____640红、640——720蓝、绿、红为三原色，用它们可以合成任何颜色。
如果等量地将三种色光混合就会产生白光。
灯具光学讲义讲义1
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
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
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。
完全截光型灯具
等照度曲线
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
S1面：E1=
S1
=S 2 cos
；
S2面：E2=
S2
；
∵ S1=S2 cosθ ∴ 显而易见：E2= E1cosθ
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；
光源：400WHPS 子午面配光曲线
圆锥面配光曲线
等光强曲线
IESNA路灯分类图
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
灯具光学基础
北京朗波尔光电股份有限公司
1
一、前言
纲要
二、照明的三大要素
三、常用名词术语
四、常见灯具光源
五、灯具的光学性能与分类
六、灯具光度测试报告解读和照明计算中 的应用
七、LED光源的应用
2
一、前言
1、我们正处在驾驭光、享受光的时代 照明是什么？
过去：照明是电气，是照亮 现在：照明是家具，是装饰、是光 未来：照明是享受，是健康 从照明工程到照明设计，从数量到质量的转变。
23
显色指数：81.9
24
显色指数：85.7
25
注意：
➢ 光源的光谱分布决定光源的显色性。 ➢ 光源的色温和显色性之间没有必然的联系。具有不同光谱分布
的光源可能有相同的色温，但显色性可能差别很大。
用8种标准试验色(1-8)比较待测光源的显色和太阳 光下的显色差异度的平均值称为平均显色指数Ra.
一些颜色 = 100 一些颜色 < 100
平均显色指数用Ra表示，Ra值越大， 光源的显色性越好。
19
3、光谱图
➢ 白炽灯灯的光谱图
20
➢ 荧光灯光谱图
21
➢ 高压钠灯光谱图
22
LED光谱图 显色指数：70
10
三 、常用名词术语
➢ 在光辐射测量中，与能量有关的量有两类： 辐射度学量：客观的物理量
光度学量：主观的物理量
光辐射能包括紫外辐射、可见光和红外辐射的 全部辐射能量，而人眼不仅把看不见的紫外辐射和 红外辐射都排除在外，而且在数量上，人眼感受到 的光辐射能也并不等于看得见的那部分光辐射的实 际能量值。
11
电磁波频谱图
12
2、光参数：
光度学
灯具光学培训资料
。
光直线传播的应用可分三个方面，可概括为“三度”。即照度，光线照 度的标准值；视度，看东西清楚和模糊的标准的差异值；测度，近处和 远处的标准的差异值。
光的传播规律
光直线传播的应用可概括为“三度”。即照度，光线照度 的标准值；视度，看东西清楚和模糊的标准的差异值；测 度，近处和远处的标准的差异值。
外观设计
考虑灯具的外观材质、颜 色、结构等因素，与室内 环境相协调。
灯具的制造工艺
材料采购
根据设计要求采购合格的原材料，如光学 玻璃、塑料、金属等。
压铸成型
将原材料放入模具中，通过压铸工艺制成 灯具外壳。
模具制作
根据设计图纸制作模具，确保精度和稳定 性。
装配与检测
将光源、驱动器等部件装配到外壳中，进 行电气性能和光学性能检测。
光的色散与光谱
• 光色散：复色光分解为单色光的现象，如通过三棱镜的太阳光会分解成红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七种单色光。
03
灯具的设计与制造
灯具的设计要点
光源的选择
根据使用需求选择合适的 光源，如LEБайду номын сангаас、荧光灯、 白炽灯等。
光学设计
利用反射、折射、漫射等 原理，设计合理的配光曲 线，提高照明效果和能效 。
绿色环保理念的贯彻
环保照明的追求
随着人们对环保意识的提高，绿色照明成 为照明行业的重要发展方向，通过采用高 效节能的光源和灯具，降低照明能耗，实 现节能减排的目标。
VS
循环再利用的推广
灯具光学的发展也注重资源的循环再利用 ，采用可回收材料制造灯具，提高资源利 用率，减少环境污染。
灯具设计光学基础知识点
灯具设计光学基础知识点灯具设计是一门综合性的学科，它结合了工程技术、光学原理和设计美学等多个领域的知识。
在灯具设计中，光学基础知识是非常重要的一部分，它涉及到光的特性、传播规律和应用原理等方面。
本文将介绍灯具设计中的一些光学基础知识点。
一、光的特性光的特性包括光的波动性和光的粒子性两个方面。
光的波动性是指光具有波动的特性，它可以通过波长、频率和振幅等来描述。
光的粒子性是指光可以看作是由光子（光的基本粒子）组成的粒子流，表现出粒子的特性，比如能量的量子化和光子的散射等。
二、光的传播规律光的传播规律是指光在空间中传播的方式和规律。
光的传播方式有直线传播和弯曲传播两种。
在空气等均匀介质中，光是直线传播的；而在介质界面处，光线会发生反射和折射，从而出现弯曲的传播路径。
光的传播规律可以用光的折射定律和反射定律来描述，它们分别是“入射角等于折射角”和“入射角等于反射角”。
三、光的反射和折射光的反射是指光线遇到介质表面时发生反射，改变传播方向的现象。
光的反射可以分为漫反射和镜面反射两种。
漫反射是指光线在不规则表面上发生反射，光线向各个方向散射；而镜面反射是指光线在光滑表面上发生反射，光线按照入射角等于反射角的规律反射。
光的折射是指光线从一种介质传播到另一种介质时发生偏折的现象。
光的折射是由于光在不同介质中传播速度不同造成的，根据光的折射定律，光线在折射界面上的入射角和折射角之间存在一定的关系。
四、光的衍射和干涉光的衍射是指当光线通过一个缝隙或者绕过遮挡物时发生偏转的现象。
光的衍射是光的波动性质的表现，它的具体表现形式取决于入射光线的波长和缝隙的大小。
光的干涉是指两束或多束光线相交时产生干涉现象的过程。
光的干涉是光的波动性质的表现，它的具体表现形式取决于光线的相位差和光线的波长。
五、光的折射率和色散光的折射率是介质对光的折射能力的度量。
不同的介质具有不同的折射率，它决定了光在介质中传播的速度和方向。
光的折射率可以通过折射定律来计算，也可以通过光的速度来计算。
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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；
行业内部
12
适合投光灯的分布光度系统
V-H坐标系统
V H
行业内部
13
国际照明学会推荐的分布光度Β -β坐标系统
行业内部
14
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 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
行业内部
15
极坐标
行业内部
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。
行业内部
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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
行业内部
2
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
行业内部
λ〔 〕
3
光度学的几个基本概念
平面角和立体角