室内灯和路灯和投光灯光学设计培训ppt课件.ppt

灯具光学设计培训讲义 1 了解和掌握光度学基本知识的基础 学习光学的基本定律 为对照明计算和灯具的控光部件 主要是反射器 的研究作准备 能看懂三大类灯具 室内灯 路灯和投光灯 的光度测试图表 并且能从中了解灯具的光学性能并能利用图表进行简单照明计算 3 能够根据灯具的配光曲线来设计灯具的光学部件 例如反射器等 培训目的 2 电磁波频谱图 电磁波频谱图 常用380 780nm表示可见光的范围 3 平面角和立体角 在光度学物理量的基本定义中都要引用到立体角这一概念 而且立体角在照明计算中也经常用到 l A o B a s A A r b o r 光度学的几个基本概念 平面角和立体角 4 辐射能和光 辐射能 Qe 辐通量 e 辐强度 Ie 辐照度 Ee 辐亮度 Le 对应的光度量定义 光能量 Qv 光通量 v 光强度 Iv 光照度 Ev 光亮度 Lv Km最大光谱光效能 683lm W 5 眼睛处在明视觉条件下的光谱光效率曲线 作为光度量 客观评价的物理量 必须要规定和使用世界上认可并适用的标准人眼和它的光谱灵敏度数值 这就是目前已被公认的光谱光效率 也称视见函数 0 0 2 0 4 0 6 0 8 1 0 400 500 600 700 nm 6 E I E S I I E L 2 常用光度学单位及其相互关系 光通量 lm 光强I cd 照度E lx 7 常用的光度测量定律 a 照度的平方反比定律 E I 垂直于光线传播方向的照度与光源在该方向的光强成正比 与光源到表面的距离的平方成反比 注意 只有点光源才符合距离平方反比定律 测试距离不应少于灯具出光口面最大尺寸的10倍 8 b 照度的余弦定律 E cos S1面 E1 S2面 E2 S1 S2cos 显而易见 E2 E1cos 将它与照度的平方反比定律结合起来就有 9 c 余弦立方定律 式中 I 点光源射向该点的光强 h 光源离该平面的高度 平面法线与入射光线的夹角 OA长度 E cos cos3 10 屋边 路边 A A 90 B B B c 坐标系统 适合路灯的分布光度系统 11 国际照明学会推荐的分布光度C 坐标系统 12 V H坐标系统 适合投光灯的分布光度系统 13 国际照明学会推荐的分布光度 坐标系统 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 极坐标室内灯路灯2 直角坐标投光灯3 等光强图不对称配光 旋转对称二个对称平面一个对称平面 15 极坐标 16 直角坐标 17 等光强曲线示意 18 等光强曲线 19 灯具光度测试报告解读和在照明计算中的应用 20 道路灯具 子午面配光曲线圆锥面配光曲线等光强曲线等照度曲线光通量利用系数曲线 21 子午面配光曲线 圆锥面配光曲线 光源 400WHPS 22 等光强曲线 23 IESNA路灯分类图 24 人行道边线 1 0MH 2 25MH 3 75MH 6 0MH 2 75MH 1 75MH 1 0MH 马路横跨线 用圆形网图表示IESNA路灯分类 25 灯具的纵向分布分为三种 供参考 1 当最大光强点位于1 0和2 25MHTRL之间时 此灯具被归类为Short S 分布 最大的灯具间隔是安装高度的4 5倍 2 在2 25和3 75MHTRL之间的 此灯具被归类为Medium M 分布 最大的灯具间隔是安装高度的7 5倍 3 在3 75和6 0MHTRL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 类 2 50 最大光强的轨迹的横向宽度在路边1 75MHLRL以内 属于 类 3 部分的或全部在路边1 75MH和2 75MHLRL之间 属于 类 4 部分的或全部的在路边2 75MHLRL以外 属于 类 26 最大光强的垂直角度以上的光分布控制 IESNA眩光控制分类 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 而且在离灯下点80 r 80 的位置每1000流明的光强值不超过100cd 10 围绕灯具的所有横向角度都要满足这个要求 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25cd 2 5 而且在离灯下点80 r 80 的位置不超过100cd 10 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 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 27 完全截光型灯具 28 Eh kE10 等照度曲线 后面例题 29 当灯具安装在9米高 求在马路上且垂直于马路纵向的方向上 离灯下点的水平距离13 5米的地方的照度值是多少 30 求照度均匀度 光通量利用系数曲线 路灯头的仰角 31 光通量利用系数曲线示意 32 道路上照度均匀度 最小照度 平均照度 平均照度 光源光通量 利用系数 维护系数 灯间隔距离 路宽 例题 道路宽10米 灯具的安装间隔是15米 灯的高度10米 求路面的平均照度是多少 用光通量利用曲线和等照度曲线计算照度均匀度 33 维护系数 K 维护系数是考虑由于光源光通衰减 灯具污染及老化所引起的效率降低 以及被照场所建筑物内墙表面 顶棚 地面的反射率下降等因素使照度降低所必须乘入的系数 34 室内灯具 光通比与距高比极坐标配光曲线空间等照度曲线平面等照度曲线利用系数CU概算曲线 35 最大距高比 A A 1 2B B 1 7 CIE分类 直接向上光通比 0 向下光通比 63 0 灯具效率 63 0 光通比与距高比 36 CIE分类 直接向上光通比 0 向下光通比 63 0 灯具效率 63 0 37 1 2 照度角 最大距高比 A A 1 2B B 1 7 38 距高比 1 2 距高比 1 7 距高比 2 1 39 灯具描述 70WHPS 光源被垂直装在一个旋转对称反射器内 极坐标配光曲线 40 例 在灯下6米 距灯下点3米的地方的照度有多大 空间等照度曲线 41 灯具描述 支架灯具 36W荧光灯管 极坐标配光曲线 42 极坐标配光曲线示意 43 例 在灯下6米 c 0方向距灯下点3米的地方的照度有多大 平面等照度曲线 44 平面等照度曲线示意 45 流明法 利用灯具的配光曲线或等照度曲线 按照灯具的布置方式直接计算室内各点的照度 逐点计算法 利用灯具的配光曲线考虑到房间大小形状 房间中各个面的反射率和灯具布置方式后计算灯具直接射到工作面上的光通量和射到室内其它表面 包括墙 天花板 地板 后反射的光线再投到工作面上的光通量之和除以工作面的面积得到平均照度 照度计算 46 室空间比 RCR 5hRC L W L W 室内照明计算是把房间看作直六面体 能表征房间尺寸的表式就是室空间比 室指数 越是低而宽敞的房子 可得到的光通利用率越高 越是狭而高的房间 光通利用率越低 47 利用系数 CC80705030100 W5030105030105030105030105030100WDRCRCRCOEFFICIENTSOFUTILIZATIONFOR FC 200 75 75 75 73 73 73 70 70 70 67 67 67 64 64 64 631 68 65 63 66 64 62 63 62 60 61 60 59 59 58 57 56 1822 61 57 54 59 56 54 57 55 52 55 53 51 54 52 50 49 1763 54 50 47 53 49 46 52 48 46 50 47 45 49 46 44 43 1684 49 44 40 48 44 40 46 43 40 45 42 39 44 41 39 37 1605 43 38 35 43 38 34 42 37 34 40 37 34 39 36 33 32 1546 39 34 30 38 34 30 37 33 30 36 32 30 35 32 29 28 1457 35 30 26 35 30 26 34 29 26 33 29 26 32 28 26 24 1388 31 26 23 31 26 22 30 26 22 29 25 22 29 25 22 21 1319 28 23 19 28 23 19 27 22 19 26 22 19 25 22 19 18 12510 25 20 17 25 20 17 24 20 17 24 20 17 23 19 17 16 118 利用系数CU cc 顶棚空间的反射系数 w 墙面的反射系数 fc 地板空间的反射系数 WDRC 墙面直接辐射系数 48 平均照度 光源光通量 灯具数量 CU 维护系数 长 宽 灯具数量 平均照度 长 宽 光源光通量 CU 维护系数 49 维护系数 K 维护系数是考虑由于光源光通衰减 灯具污染及老化所引起的效率降低 以及被照场所建筑物内墙表面 顶棚 地面的反射率下降等因素使照度降低所必须乘入的系数 50 利用系数法及灯具概算曲线应用 例某电机装配车间 双侧开窗 采用钢筋混凝土多边形屋架 因此顶棚有效反射率 cc是47 下弦高度12M 屋内墙及大型屋面板均喷白 因此墙面平均反射率 w是41 5 地面为混凝土地坪水泥砂浆抹面 因此地面反射率 f是20 车间跨度W 18M 长度L 54M 柱距6M 试确定照明方案和灯数 1 照度的确定和灯型选择 设计要求该车间平均照度为90lx 拟选用D 16号GC5 B 4型深照型400W高压水银荧光灯 装于屋架下弦 工作面高度距地面0 8M 2 求室空间比 灯的计算高度为h 12 0 8 11 2MRCR 5 11 2 54 18 54 18 4 153 查D 16号灯具图表 用内插法求出利用系数u 0 371 该车间属于B类 维护系数K 0 7 光源光通F 20000lm应用公式N 90 54 18 20000 0 371 0 7 16 8个 51 利用系数 CC705030100 W5030105030105030105030100RCRCOEFFICIENTSOFUTILIZATIONFOR FC 201 69 66 64 66 64 62 63 61 60 61 59 58 572 60 56 52 58 54 51 55 52 50 53 51 49 473 52 47 43 50 46 42 48 45 41 47 43 41 394 46 40 36 44 39 36 43 39 35 41 38 35 335 40 35 30 39 34 30 38 33 30 36 32 29 286 36 30 26 34 29 25 33 29 25 32 28 25 237 32 26 22 31 25 21 30 25 21 29 24 21 208 28 23 19 28 22 19 27 22 18 26 22 18 179 26 20 16 25 20 16 24 19 16 23 19 16 1510 23 18 14 22 17 14 22 17 14 21 17 14 13 D 16号灯具利用系数表 52 概算曲线 53 投光灯具 直角坐标配光曲线等光强曲线区域光通量 54 穿过反射器母线 且含有最大光强的截面上V角和H角的配光曲线 直角坐标配光曲线 55 半峰发散角 在选定的通过最大光强的平面上 两个为50 最大光强的光强之间的夹角半峰边角 在选定的通过最大光强的平面上 最大光强与50 最大光强之间的夹角灯的有效光束 光强大于或等于10 最大光强的所有光束称灯具的有效光束 IES定义 投光灯光度特性