光学设计第5讲配光曲线
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光学设计
五邑大学
第5讲 配光曲线
光强的空间分布特性
• 空间图最能直观地描绘光分布的特性。方法是把 各个方向上的光强，以一条条矢径的形式画在球 坐标系上。假定光源在坐标系极点上，这些矢量 合起来构成“光分布体”。
1. 定义
配光特性
光源的光强在空间的分布特性——通常用曲线或表格表示
2. 常用形式
①极坐标配光曲线
出射角 发光强度
0
200
10
196.96
20
187.94
30
173.21
40
153.21
50
128.56
60
100
70
68.404
80
34.73
200cd 150 cd 100 cd 50 cd
60 30 0
200cd
150 cd 100 cd 50 cd
按灯具出射光线的分布分类
CIE光通分类 ——此法已为国际照明界普遍接受
E I Cos
r2
E
I r2
I E r2
必须项
1）原本定义为灯具的尺寸 2）在讨论UGR时，须定义
为发光面的尺寸
光源数
每个光源 光通量
光强 垂直角 水平角
单位
倍率 数量 数量 1-ft，2-m
发光面 发光面
直径
高
镇流器 因子
镇流器 光源光 强因子
输入功 率
配光曲线种类 1-C，2-B，3-A
A类：Iθ,α Iθ,0 cos
B类： Iθ,α
cos
Iθ,0 (
cos2 2
)
C类：Iθ,α Iθ,0 cos2
D类：Iθ,α Iθ,0 cos3
E类：Iθ,α Iθ,0 cos4
纵向配光函数值 (I/I0)
1.0
0.8
A 0.6
B
C 0.4
D
0.2
光度数据通常使用Type A坐标系
• Type B（B-β） • 投光灯
极轴在水平方向。水平半平面内的 角度数据叫做H角度，到此平面的垂 直角度是V角度。使用（H，V）坐 标指示球面上的某点。 H 0 ° 在赤 道圈上。灯具口面通常瞄准点（0， 0），并且V 0 °平面垂直于灯具口 面。H角度的范围是从-90 °至90 °。 V角度范围从-180 °到180 ° ， -90 °将在最低点，90 °在最高点。
②直角坐标配光曲线
轴旋转对称 配光灯具用
光线集中 的聚光型 灯具多用
用于定量计算
③表格
YG701-3型荧光灯具横向垂直面发光强度值 θ(º) 0 5 10 15 20 25 30 35 …
I θ,0(cd) 228 236 230 224 209 191 176 159 …
④理论配光函数表达式
线状灯具的纵向配光多用
E
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 (α )
注意：配光表达式的应用
1.0
纵向配光函数值 (I/I0)
线状灯具纵向配光函数值
0.8
0.6
Iθ,α/ Iθ,0与图中曲线比较,
0.4
与之最接近的曲线即为该灯
0.2
A
B C D E
具纵向配光的类型
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 (α )
配光对称性
轴向对称（旋转对称）
对称
非对称
朗伯光源的发光强度表达式： I 200cos (cd)
请在直角坐标系和在极坐标系中画出其配光曲线。
出射 发光强 角度 0 200 10 196.96 20 187.94 30 173.21 40 153.21 50 128.56 60 100 70 68.404 80 34.73
平面等照度分布曲线
• 平面等照度曲线：连结测量截面上等照度的点的曲线。
空间等光强曲分布线
பைடு நூலகம்
空间等光强分布曲线（圆形网图）
空间等光强分布曲线（极坐标图）
配光曲线的测量：分布式光度计
测试基准面
测试环境为暗室 手动
测试距离R
探头 刻线
因此，
计算机
前后可调
RS232C
自动 转台
左右、俯仰 可调
探头 探头支架
——根据灯具发出光通量在上下两个半球空间的分布情况分类
直接型 半直接型 全漫射(直-间接)型 半间接型 间接型
★灯的上半★部下分射几光乎通没★供有适作光当业线安照，装明光可★通使增量直加利散用射光★照反明射效光果照，明光， 率最高 ★上射光通供接环眩境光照最明小，线光更加柔和均无匀阴影和眩光
★顶棚很暗★，减与少明了亮灯的具灯线与具柔顶易和棚形均间成匀的★对强光比烈通眩对损光比失，更★多光，损经失济大性，差缺 ★光线集中且使方室向内性环强★境，光亮易通度产量适生损宜较失、★浓较缓灯重多解具阴阴易影影积尘而乏影立响体其感效率
Φ——灯具中实际光源的光通量总和，lm
配光曲线 配光曲线其实就是表示一个灯具或光源 发射出的光在空间中的分布情况 。
可以记录灯具的光通量、光源数量、功率、功率因数、 灯具尺寸、灯具效率包括灯具制造商、型号的等信息
I f ( )
配光曲线
• Type A（A-α系统） • 车灯
•极轴在竖直方向。竖直半平面内的角度数据叫做α角度，到此平面 的垂直角度是A角度。使用（A， α ）坐标指示球面上的某点。 α 0 ° 在赤道圈上。灯具口面通常瞄准点（0，0），并且α 0 °平面垂 直于灯具口面。 α角度的范围是从-90 °至90 °。A角度范围从180 °到180 ° ， -90 °将在最低点，90 °在最高点。汽车车灯
• Type C（C-γ）
极轴是垂直的，如图所示。在垂直半平面测量的角度是γ角度，以及到 此半平面的水平角度是C角度。灯具发光口面通常瞄准坐标系中的 （C0，γ0）点。γ角度范围从0°（最低点）到180°（最高点）。C 平面在角度范围从0°到360°，如图所示。在光度学中C0参考平面位 置，通常是平行于灯具的辅助轴线。
发光 面宽
C0180
发光 面长
C90270
发光 面高
3. 实际光强的换算
为便于比较，配光曲线都是假定光源的光通量为1000lm来
绘制的, 若实际光源的光通量不是1000lm,则必须对由配光曲 线上查出的光强值进行修正
换算公式：
Φ Iθ 1000 I (1000)
式中 Iθ——灯具中实际光源在θ方向的光强，cd
Iθ (1000)——灯具中1000lm光源在θ方向的光强，cd
不同类型灯具的C平面规定
格栅灯、筒灯、工矿灯等
路灯
投光灯
非对称光源配光曲线 实线：C 0°- 180°，虚线： C 90°- 270°
灯具光束角
• 最大光强：灯具的最大光强（即锋值光强），单 位：cd。
• 光束角(FWHM)，一般是指在50%最大光强间夹 角为光束角，单位：度。
• 窄光束：光束角≤20° • 中光束:光束角在20°～40° • 宽光束光束角≥40°
五邑大学
第5讲 配光曲线
光强的空间分布特性
• 空间图最能直观地描绘光分布的特性。方法是把 各个方向上的光强，以一条条矢径的形式画在球 坐标系上。假定光源在坐标系极点上，这些矢量 合起来构成“光分布体”。
1. 定义
配光特性
光源的光强在空间的分布特性——通常用曲线或表格表示
2. 常用形式
①极坐标配光曲线
出射角 发光强度
0
200
10
196.96
20
187.94
30
173.21
40
153.21
50
128.56
60
100
70
68.404
80
34.73
200cd 150 cd 100 cd 50 cd
60 30 0
200cd
150 cd 100 cd 50 cd
按灯具出射光线的分布分类
CIE光通分类 ——此法已为国际照明界普遍接受
E I Cos
r2
E
I r2
I E r2
必须项
1）原本定义为灯具的尺寸 2）在讨论UGR时，须定义
为发光面的尺寸
光源数
每个光源 光通量
光强 垂直角 水平角
单位
倍率 数量 数量 1-ft，2-m
发光面 发光面
直径
高
镇流器 因子
镇流器 光源光 强因子
输入功 率
配光曲线种类 1-C，2-B，3-A
A类：Iθ,α Iθ,0 cos
B类： Iθ,α
cos
Iθ,0 (
cos2 2
)
C类：Iθ,α Iθ,0 cos2
D类：Iθ,α Iθ,0 cos3
E类：Iθ,α Iθ,0 cos4
纵向配光函数值 (I/I0)
1.0
0.8
A 0.6
B
C 0.4
D
0.2
光度数据通常使用Type A坐标系
• Type B（B-β） • 投光灯
极轴在水平方向。水平半平面内的 角度数据叫做H角度，到此平面的垂 直角度是V角度。使用（H，V）坐 标指示球面上的某点。 H 0 ° 在赤 道圈上。灯具口面通常瞄准点（0， 0），并且V 0 °平面垂直于灯具口 面。H角度的范围是从-90 °至90 °。 V角度范围从-180 °到180 ° ， -90 °将在最低点，90 °在最高点。
②直角坐标配光曲线
轴旋转对称 配光灯具用
光线集中 的聚光型 灯具多用
用于定量计算
③表格
YG701-3型荧光灯具横向垂直面发光强度值 θ(º) 0 5 10 15 20 25 30 35 …
I θ,0(cd) 228 236 230 224 209 191 176 159 …
④理论配光函数表达式
线状灯具的纵向配光多用
E
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 (α )
注意：配光表达式的应用
1.0
纵向配光函数值 (I/I0)
线状灯具纵向配光函数值
0.8
0.6
Iθ,α/ Iθ,0与图中曲线比较,
0.4
与之最接近的曲线即为该灯
0.2
A
B C D E
具纵向配光的类型
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 (α )
配光对称性
轴向对称（旋转对称）
对称
非对称
朗伯光源的发光强度表达式： I 200cos (cd)
请在直角坐标系和在极坐标系中画出其配光曲线。
出射 发光强 角度 0 200 10 196.96 20 187.94 30 173.21 40 153.21 50 128.56 60 100 70 68.404 80 34.73
平面等照度分布曲线
• 平面等照度曲线：连结测量截面上等照度的点的曲线。
空间等光强曲分布线
பைடு நூலகம்
空间等光强分布曲线（圆形网图）
空间等光强分布曲线（极坐标图）
配光曲线的测量：分布式光度计
测试基准面
测试环境为暗室 手动
测试距离R
探头 刻线
因此，
计算机
前后可调
RS232C
自动 转台
左右、俯仰 可调
探头 探头支架
——根据灯具发出光通量在上下两个半球空间的分布情况分类
直接型 半直接型 全漫射(直-间接)型 半间接型 间接型
★灯的上半★部下分射几光乎通没★供有适作光当业线安照，装明光可★通使增量直加利散用射光★照反明射效光果照，明光， 率最高 ★上射光通供接环眩境光照最明小，线光更加柔和均无匀阴影和眩光
★顶棚很暗★，减与少明了亮灯的具灯线与具柔顶易和棚形均间成匀的★对强光比烈通眩对损光比失，更★多光，损经失济大性，差缺 ★光线集中且使方室向内性环强★境，光亮易通度产量适生损宜较失、★浓较缓灯重多解具阴阴易影影积尘而乏影立响体其感效率
Φ——灯具中实际光源的光通量总和，lm
配光曲线 配光曲线其实就是表示一个灯具或光源 发射出的光在空间中的分布情况 。
可以记录灯具的光通量、光源数量、功率、功率因数、 灯具尺寸、灯具效率包括灯具制造商、型号的等信息
I f ( )
配光曲线
• Type A（A-α系统） • 车灯
•极轴在竖直方向。竖直半平面内的角度数据叫做α角度，到此平面 的垂直角度是A角度。使用（A， α ）坐标指示球面上的某点。 α 0 ° 在赤道圈上。灯具口面通常瞄准点（0，0），并且α 0 °平面垂 直于灯具口面。 α角度的范围是从-90 °至90 °。A角度范围从180 °到180 ° ， -90 °将在最低点，90 °在最高点。汽车车灯
• Type C（C-γ）
极轴是垂直的，如图所示。在垂直半平面测量的角度是γ角度，以及到 此半平面的水平角度是C角度。灯具发光口面通常瞄准坐标系中的 （C0，γ0）点。γ角度范围从0°（最低点）到180°（最高点）。C 平面在角度范围从0°到360°，如图所示。在光度学中C0参考平面位 置，通常是平行于灯具的辅助轴线。
发光 面宽
C0180
发光 面长
C90270
发光 面高
3. 实际光强的换算
为便于比较，配光曲线都是假定光源的光通量为1000lm来
绘制的, 若实际光源的光通量不是1000lm,则必须对由配光曲 线上查出的光强值进行修正
换算公式：
Φ Iθ 1000 I (1000)
式中 Iθ——灯具中实际光源在θ方向的光强，cd
Iθ (1000)——灯具中1000lm光源在θ方向的光强，cd
不同类型灯具的C平面规定
格栅灯、筒灯、工矿灯等
路灯
投光灯
非对称光源配光曲线 实线：C 0°- 180°，虚线： C 90°- 270°
灯具光束角
• 最大光强：灯具的最大光强（即锋值光强），单 位：cd。
• 光束角(FWHM)，一般是指在50%最大光强间夹 角为光束角，单位：度。
• 窄光束：光束角≤20° • 中光束:光束角在20°～40° • 宽光束光束角≥40°