光學(xué)基礎(chǔ)知識和相關(guān)應(yīng)用

1、光學(xué)基礎(chǔ)知識和相關(guān)應(yīng)用,電磁能波譜圖,1.可見光380nm-780nm2.紫外線 100-380nm 3.紅外線 780nm-1mm,常用光度量,光通量：單位時間內(nèi)輻射能量的大小，它是根據(jù)人眼對光的感覺來評價的。 光通量單位是流明 （lm）。光通量用來說明光源發(fā)光能力的大小發(fā)光強度（光強）：光源在單位立體角內(nèi)輻射的光通量，單位是坎德拉（cd）。 發(fā)光強度用于說明光源或燈具發(fā)出的光通量在空間各方向或在給定方向上分布的密度。照度：從同一

2、方向看，在給定方向上的任何表面的每單位投影面積上的光照強度（光度）。照度單位是勒克斯（lx），照度用來表示被照面上光的強弱。 亮度：人眼從一個方向觀察光源，在這個方向上的光強與人眼所“見到”的光源面積之比，定義為該光源單位的亮度，即單位投影面積上的發(fā)光強度。亮度的單位是坎德拉/平方米（cd/m2）， 亮度是人對光的強度的感受。,四個單位的直觀圖示,常用光度學(xué)單位及其相互關(guān)系,光通量Φ（lm）

3、 光強I（cd） 照度E（lx） 單位立體角Ω,光色的相關(guān)定義,色溫：光源發(fā)射光的顏色與黑體在某一溫度下輻射光色相同時，黑體的溫度稱為該光源的色溫 符號為TC 單位為K相關(guān)色溫：當(dāng)某一種光源的色品與某一溫度下地完全輻射體（黑體）的色品最接近，或者說在均勻色品圖上的色差距離最小時完全輻射的溫度，符號為TCP 單位為

4、K色品：用色品坐標(biāo)或者主波長和純度表示的顏色性質(zhì)。色品參數(shù)包括色坐標(biāo)、相關(guān)色溫，顯色指數(shù)、色品容差顯色性：與參考標(biāo)準(zhǔn)光源相比較時，光源顯現(xiàn)物體顏色的特性。顯色指數(shù)：是指被測光源和標(biāo)準(zhǔn)光源照明下，在適當(dāng)考慮色溫狀態(tài)下，物體的心理色符合程度的度量。一般顯色指數(shù)Ra 應(yīng)用中一般以Ra數(shù)據(jù)為主，光源顯色指數(shù)越高，顯色性越好。輻射功率：也叫輻射通量，以輻射形式發(fā)射、傳播或者接收的功率 單位為W發(fā)光效能：系統(tǒng)發(fā)出光通量/系統(tǒng)輸入功率 l

5、m/w燈具效率:在規(guī)定使用條件下，燈具實際輸出的光通量/燈具內(nèi)光源的總光通,光色的相關(guān)定義,光通維持率：燈在規(guī)定條件下燃點，在壽命期間燃點達(dá)到一特定時間時所發(fā)出的光通量與初始光通量的比值，用百分?jǐn)?shù)表示。壽命（單只的）：標(biāo)準(zhǔn)測試條件下，單只燈保持正常燃點，在燃點過程中其光通維持率符合技術(shù)規(guī)范的要求，且光通維持率衰減到 70%時的累積燃點時間。 平均壽命（50%的筒燈失效時的壽命）標(biāo)準(zhǔn)測試條件下，光通維持率符合本技術(shù)規(guī)范的要求并繼續(xù)燃

6、點至 50%的筒燈達(dá)到單只產(chǎn)品壽命時的累計燃點時間。LED模塊維持率要求：3000h 不低于92%。6000小時不低于88%，※如燈具申請CQC認(rèn)證或能源之星要求有所不同。,傳統(tǒng)照明電光源的主要特性比較,光源種類 白熾燈 管型 、單端鹵鎢燈 直管熒光燈 緊湊熒光燈 高壓汞燈 高壓鈉燈 金鹵燈 額定功率（w） 10-1500 60-5000 4-200

7、 5-65 50-1000 35-1000 35-3500光效（lm/w） 7-25 14-30 60-100 44-87 32-55 64-140 52-130平均壽命（h） 1000-2000 1500-2000 8000-1.5W 2000-1W 1-2W 1.2-2.4W

8、 3000-1.0W一般顯色指數(shù)（Ra）95-99 95-99 70-95 >80 30-60 23-85 60-90啟動穩(wěn)定時間（min）瞬時 瞬時 1-4S 10S或快速 4-8 4-8 4-10再啟動時間（min） 瞬時 瞬時

9、 1-4S 10S或者快速 5-10 10-15 10-15,關(guān)于光通量測試,測試光通量一般采用積分球系統(tǒng)或分布光度計測量，積分球適合小尺寸或一體化光源，測試較大尺寸的建議使用分布光度計。積分球測量目前使用以下兩種方式4π球適合于所有光源。2π球適合沒有后射光的光源。,CIE1931色度分區(qū),,光源色度性能,ΔT=0.0000108×T2 +0.0262×T+8,額定

10、相關(guān)色溫：相關(guān)色溫的額定值，該值由產(chǎn)品生產(chǎn)商或責(zé)任銷售商指定 初始相關(guān)色溫（0小時）應(yīng)符合產(chǎn)品生產(chǎn)商或責(zé)任銷售商的自我標(biāo)稱的額定相關(guān)色 溫，初始相關(guān)色溫和額定相關(guān)色溫（T）的最大偏差（ΔT）滿足如下條件：,關(guān)于測試的環(huán)境要求,空氣溫度：測量的環(huán)境溫度應(yīng)維持在25℃ ± 1℃，該溫度應(yīng)在距離SSL產(chǎn)品最多1m的位置測量，且測量高度與SSL產(chǎn)品的高度一致。溫度傳感器應(yīng)當(dāng)避免SSL產(chǎn)品和任何其它來源的直接光輻射。若測量不是在

11、建議的溫度下進行的，這是一個非標(biāo)準(zhǔn)的條件，應(yīng)在測試報告中注明 交流電源的波形：在測試SSL產(chǎn)品時， 交流電源在規(guī)定頻率 （一般是60Hz 或50Hz）下應(yīng)該呈正弦電壓波形，諧波分量的RMS 總和不超過原來的3%電壓穩(wěn)定性： 用于被測SSL 產(chǎn)品的交流電源（RMS電壓）或直流電源（瞬時電壓）的電壓應(yīng)限制在±0.2%范圍內(nèi)。 SSL產(chǎn)品穩(wěn)定性：穩(wěn)定所需時間一般由30分鐘（小型集成LED燈）至2小時以上（大型SSL燈具）穩(wěn)

12、定條件： 30分鐘（或以上），每15分鐘光輸出波動小于0.2%。,積分球測試光通量的要求,尺寸應(yīng)足夠大積分球尺寸應(yīng)足夠大，避免從被測光源引起的額外溫升，并減小隔板和被測SSL 產(chǎn)品自吸收帶來的測量誤差。緊湊型燈：大于等于1m 的球。較大的燈（如：4 英寸線型熒光燈和HID 燈）：大于等于1.5m 的球。 測量500W 或更大功率的光源：2m 或更大的球。 在4Π球內(nèi)，SSL 產(chǎn)品的總表面積應(yīng)不超過球壁總面積的2%

13、。例如，在一個2m 球 內(nèi)，一個球狀物的直徑小于30mm。線狀產(chǎn)品的縱向尺寸應(yīng)小于球直徑的2/3。在2Π球內(nèi)，安裝SSL 產(chǎn)品的開口直徑應(yīng)小于球直徑的1/3。 應(yīng)裝有一個輔助燈輔助燈用于測量被測光源的自吸收，以得到一個自吸收因數(shù)α(λ)。 球壁內(nèi)部涂層反射率是90%—98%標(biāo)準(zhǔn)燈測量全光譜輻射通量的標(biāo)準(zhǔn)燈通常是寬光譜的石英鹵鎢白熾燈，來校準(zhǔn)光譜輻射計的全可見區(qū)域。對于2Π球，只要求前射光分布的標(biāo)準(zhǔn)燈。對于4

14、Π球，通常使用全向光分布的標(biāo)準(zhǔn)燈，但也可以使用前射光分布的標(biāo)準(zhǔn)燈。要注意的是，不同燃點位置會改變白熾燈的光輸出。在積分球測試燈具時應(yīng)盡可能減少燈具吸光效應(yīng)，測試中盡減少雜色光，有條件時候可覆蓋白色薄膜，測試中避免直射光射入探頭。,分布光度計測量光通量,分布光度計應(yīng)是能保持燈具燃點位置不變的結(jié)構(gòu)。因此，只有C 型分布光度計是可接受的。測試中防止空氣流以免影響測量。在用光度計測量流明強度分布時，光度計與 SSL 產(chǎn)品的距離應(yīng)該在產(chǎn)品

15、最大尺寸的 5 倍以上。,關(guān)于燈具的配光曲線,光束角：垂直角V=0 °和橫向角H=0°截面上光強降到1/10峰值光強（或1/2峰值光強）時的光束角距高比：照明裝置中相鄰燈具中心之間的距離與工作面的懸掛高度之比?？臻g光強分布3種方式：1.直角坐標(biāo)：投光燈 2.極坐標(biāo)： 路燈 室內(nèi)燈具3. 等光強曲線有效光通量：光強值大于最大光強值10%的這部分光線所包含的光通量。,½Imax（歐規(guī)）和1/10Imax(

16、美規(guī))決定的光束角的定義,路燈和投光燈分布光度系統(tǒng),CIE光通分類,投光燈的分類,道路燈具分類,關(guān)于燈具的截光類型,燈具的縱向分布分為三種（供參考）： 1、當(dāng)最大光強點位于1.0和2.25MH TRL之間時，此燈具被歸類為Short(S)分布，最大的燈具間隔是安裝高度的4.5倍； 2、在2.25和3.75MHTRL之間的，此燈具被歸類為Medium(M)分布，最大的燈具間隔是安裝高度的7.5倍； 3、在3.75和

17、6.0MH TRL之間稱為Long(L)分布，最大的燈具間隔是安裝高度的12倍。燈具的橫向分布分為四類： 1、當(dāng)燈具位于或接近于道路邊， 50%最大光強的曲線位于參考軸的兩邊且屋邊1.0M寬，路邊1.0-MH寬，這種燈具被稱作?類； 2、50%最大光強的軌跡的橫向?qū)挾仍诼愤?.75MH LRL以內(nèi)，屬于Ⅱ類； 3、部分的或全部在路邊1.75MH和2.75MH LRL之間，屬于Ⅲ類； 4、部分的或全部

18、的在路邊2.75MH LRL以外，屬于Ⅳ類。,,IESA 路燈分類圖,關(guān)于燈泡類型能源之星要求,道路燈具常用的3種配光類型,2)有方向性的燈和燈泡: BR,ER,K,MR,PAR,R. 下列燈含于其中: MR16,PAR16,PAR20,PAR30S(短頸), PAR30L(長頸)和PAR38.,燈泡的形狀1)裝飾燈泡: B,BA,C,CA,DC,F,G,配光上的要求,LED燈6000小時光通維持率要求,目前LED燈