LED光源照明设计与模拟分析

LED光源照明设计与模拟分析(图)2008-9-8 11:29:39 来源：台湾科技大学电子系 浏览量：665次 网友评论：0 条 作者：陈建安、廖显奎摘要：发光二极体(LED)从原本仅能应用於指示信号及景观装饰，提升至照明领域，原因在於磊晶、製程、封装等整体技术提升，促成LED亮度增进。 分页导航： 发光二极体(LED)从原本仅能应用於指示信号及景观装饰，提升至照明领域，原因在於磊晶、製程、封装等整体技术提升，促成LED亮度增进。随之而来的问题是LED真能取代其他光源吗?这是目前很多人在思考的问题，笔者以为仍须一段努力方可实现固态照明。一、LED照明设计长久以来大眾对於照明品质非常重视，不仅要求空间照度充足，还要空间照度分配均匀，才不致於造成眩光及配光均匀度差异太大，造成空间舒适度下降。所谓照明品质乃是改善眩光、空间照度、相对色温、演色性、配光均匀度等。造成人眼感到不舒服之光线均称为眩光，眩光分为三种即直接眩光、反射眩光与背景眩光。直接眩光因光源直接入射眼睛所造成，人眼的直接眩光区为自垂直面4580，如图一所示。图一、人眼的直接眩光区光线充足与否即是照明领域定义的空间照度问题，不同照明环境下空间照度亦有所不同，一般室内空间照度要求需达500750 Lux，而空间照度大於500 Lux时，人眼就不易產生疲劳现象。演色性为物体在不同光源下相较於太阳光底下的呈现比，其最佳值为100，一般室内照明要求则需要高於85。空间光线分佈称为配光均匀度，常见配光均匀度定义方式为(1)室内最低照度除以平均照度;(2)室内最低照度除以最高照度;(3)室内平均照度除以最高照度，一般评定空间配光均匀度之好坏，会以0.8为一基准。色温定义为黑体辐射之光色，黑体在不同温度下所幅射出之光色，与光源之光色接近时，则定义光源之相对色温为此黑体的温度。图二、光源色温与被照体照度比较图一般照明方式，可分为直接照明、半直接照明、全般扩散照明、半间接照明及间接照明。直接照明由於设计容易及运用方便，是最常见的照明方式，其缺点是容易產生眩光及配光均匀度差。(a)直接照明(b)半直接照明(c)全般扩散照明(d)半间接照明(e)间接照明图三、各种照明方式二、LED照明光学设计本节使用三种配光曲线之LED灯具，来说明不同灯具造成空间照明品质之差异，图四为不同灯具之配光曲线比较，它们分别是Narrow Angle、Parabolic、Batwing三种配光曲线之灯具。图四、三种配光曲线之LED灯具而不同配光曲线对空间照度分佈的结果如图五所示，其中(c)Batwing的照度分佈较均匀，整体空间照度差异不会像Narrow Angle那么大。(a)Narrow Angle灯具之最大照度明显是优於其他两种灯具，可惜整体之配光均匀度低於另外两种灯具，这就是所谓在追求照度提升同时，若没有设计好光线分佈即会產生问题，造成光能量之浪费，这是设计时必须注意的事。表一、二、三所示为三种灯具运用於空间中之配光均匀度数据整理，可使读者更了解其意涵。(a)Narrow Angle(b)Parabolic(c)Batwing图五、三种灯具之空间照度分布图表一、Narrow Angle灯具配光均匀度参考文献许招墉编译, “照明设计,” 全华科技图书, 十一月., 1999.日本照明学会 Lighting Handbook石晓蔚, “室内照明设计应用,” 淑馨出版社, 十一月., 1997.何正伦, “照明与照明设计,” 三泰出版社, pp. 129-149, 二月., 1994.汪孝慈, “照明品质与眩光评估模式,” 中华民国照明学会,