光學基礎知識和相關應用

1、光學基礎知識和相關應用,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：單位時間內輻射能量的大小，它是根據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,常用光度學單位及其相互關系,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相關色溫：當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：用色品坐標或者主波長和純度表示的顏色性質。色品參數包括色坐標、相關色溫，顯色指數、色品容差顯色性：與參考標準光源相比較時，光源顯現物體顏色的特性。顯色指數：是指被測光源和標準光源照明下，在適當考慮色溫狀態(tài)下，物體的心理色符合程度的度量。一般顯色指數Ra 應用中一般以Ra數據為主，光源顯色指數越高，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：系統發(fā)出光通量/系統輸入功率 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/燈具內光源的總光通,光色的相關定義,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，用百分數表示。壽命（單只的）：標準測試條件下，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）標準測試條件下，光通維持率符合本技術規(guī)范的要求并繼續(xù)燃

6、點至 50%的筒燈達到單只產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認證或能源之星要求有所不同。,傳統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（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,關于光通量測試,測試光通量一般采用積分球系統或分布光度計測量，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、相關色溫：相關色溫的額定值，該值由產品生產商或責任銷售商指定 初始相關色溫（0小時）應符合產品生產商或責任銷售商的自我標稱的額定相關色 溫，初始相關色溫和額定相關色溫（T）的最大偏差（ΔT）滿足如下條件：,關于測試的環(huán)境要求,空氣溫度：測量的環(huán)境溫度應維持在25℃ ± 1℃，該溫度應在距離SSL產品最多1m的位置測量，且測量高度與SSL產品的高度一致。溫度傳感器應當避免SSL產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，這是一個非標準的條件，應在測試報告中注明 交流電源的波形：在測試SSL產品時， 交流電源在規(guī)定頻率 （一般是60Hz 或50Hz）下應該呈正弦電壓波形，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 產品的交流電源（RMS電壓）或直流電源（瞬時電壓）的電壓應限制在±0.2%范圍內。 SSL產品穩(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,尺寸應足夠大積分球尺寸應足夠大，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，SSL 產品的總表面積應不超過球壁總面積的2%

13、。例如，在一個2m 球 內，一個球狀物的直徑小于30mm。線狀產品的縱向尺寸應小于球直徑的2/3。在2Π球內，安裝SSL 產品的開口直徑應小于球直徑的1/3。 應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α(λ)。 球壁內部涂層反射率是90%—98%標準燈測量全光譜輻射通量的標準燈通常是寬光譜的石英鹵鎢白熾燈，來校準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準燈。對于4

14、Π球，通常使用全向光分布的標準燈，但也可以使用前射光分布的標準燈。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盡可能減少燈具吸光效應，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,分布光度計應是能保持燈具燃點位置不變的結構。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 產品的距離應該在產品

15、最大尺寸的 5 倍以上。,關于燈具的配光曲線,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。空間光強分布3種方式：1.直角坐標：投光燈 2.極坐標： 路燈 室內燈具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,CIE光通分類,投光燈的分類,道路燈具分類,關于燈具的截光類型,燈具的縱向分布分為三種（供參考）： 1、當最大光強點位于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寬度在路邊1.75MH LRL以內，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