光学基础培训知识

1、 博深半导体照明有限公司 LED照明培训基础照明培训基础 内容 I 照明基础知识 II LED照明 I 照明基础知识 v光的基础知识 1.光的本质 2.颜色 3.光的基本单位 4.光源的种类 v照明基础知识 1.视觉特性 2.照明质量参数 3.照明方式 4.灯具 光的基础知识光的基础知识 1、光的本质、光的本质 光是电磁波，可见光的波长从380nm-780nm 光谱图光谱图 2、颜色 光的颜色光的颜色 色温色温 被照物体的颜色被照物体的颜色 显色性显色性 任何物体的表面色取决于任何物体的表面色取决于物体表面对光线的选择性物体表面对光线的选择性 反射反射 表面颜色的体现取决于表面颜色的体现取决于

2、光谱中的光波波长光谱中的光波波长 光的颜色：色温 色温：色温： 将一标准黑体（如：铁）加热，温度 升高到一定程度时，颜色开始由深 红浅红橙黄白蓝，逐渐改变， 利用这种光色变化的特性，某光源与 黑体颜色相同时，我们将黑体当时的 绝对温度称为该光源之色温。 光的颜色：色温 色温与感觉色温与感觉 光的颜色：色温 被照物体的颜色：光的显色性（显色指数Ra) v定义： 衡量光源显现被照物 体真实颜色的能力，显色 指数（0-100）越高，光 源对颜色的再现越接近自 然色。 任何物体的表面颜色取 决于物体表面对光线的选 择性反射 表面颜色的体现取决于 光谱中的光波波长 被照物体的颜色：光的显色性（显色指数R

3、a) 被照物体的颜色：光的显色性（显色指数Ra) 3、光的基本单位 光通量 定义：每秒钟光源发出光的总和定义：每秒钟光源发出光的总和 单位：流明（单位：流明（Lm) 符号：符号： 50W冷光杯 380Lm 18W节能灯 1200Lm 36W荧光灯（840） 3350Lm 36W荧光灯（33） 2850Lm 150W陶瓷金卤灯 14200Lm 150W石英金卤灯 12900Lm 光强 定义：在某一方向上单位立体角内辐射的光通量 单位：坎德拉cd 符号： 光束角 定义：射灯发射光的空间分布，以中心最强，向四周逐渐减 弱到中心光强50%强度的圆锥角为光束角 相同功率的灯杯光束角越大其中心光强越小，出

4、来的光斑相同功率的灯杯光束角越大其中心光强越小，出来的光斑 越宽越柔和，相反光束角越小其中心光强越大，出来的光越宽越柔和，相反光束角越小其中心光强越大，出来的光 斑越窄越生硬。斑越窄越生硬。 照度 定义：某一表面上单位面积入射光通量 单位：勒克斯（Lux) 符号：E 照度是用 来说明被 照面（工 作面）上 被照射的 程度 亮度 定义：光源在某一方向的光强与人眼所见到的定义：光源在某一方向的光强与人眼所见到的“面积面积”之之 比比 单位单位: cd/m2 符号：符号：L 亮度是用来亮度是用来 表示物体表表示物体表 面发光（或面发光（或 反光）强弱反光）强弱 的物理量的物理量 太阳表面太阳表面 1

5、，650，000，000cd/m2 白炽灯灯丝白炽灯灯丝 7，000，000cd/m2 荧光灯管荧光灯管 5000-15000cd/m2 满月的月表面满月的月表面 2500cd/m2 阳光下的海难阳光下的海难 1500cd/m2 一般道路照明路面一般道路照明路面 0.5-2cd/m2 光源的平均寿命 定义：在规定条件下，每定义：在规定条件下，每3小时开关一次，每天开关小时开关一次，每天开关8次，次， 点燃批量光源，点燃批量光源， 其完好率为其完好率为50%的小时数的小时数 单位单位: H 光源的流明维持率 定义：灯管在寿命期间光输出的减少定义：灯管在寿命期间光输出的减少 光源的效率（Lm/W)

6、 定义：通常简称为光效，光源效率定义：通常简称为光效，光源效率=流明流明/耗电量耗电量 单位：流明每瓦（单位：流明每瓦（lm/w) 光效是描述光源的质量和经济的光学量，它反映了光源在光效是描述光源的质量和经济的光学量，它反映了光源在 消耗单位能量的同时辐射出光通量的多少消耗单位能量的同时辐射出光通量的多少 4、光源种类 常用光源常用光源 白炽灯类白炽灯类放电灯类放电灯类固体发光类固体发光类 LED 低压放电灯低压放电灯 荧光灯管荧光灯管 节能灯节能灯 电磁感应灯电磁感应灯 低压钠灯低压钠灯 普通白炽灯普通白炽灯 柔彩泡柔彩泡 投射灯投射灯 特殊白炽灯特殊白炽灯 卤钨灯卤钨灯 石英杯石英杯 泡状

7、灯泡状灯 高压放电灯高压放电灯 金卤灯金卤灯 高压汞灯高压汞灯 高压钠灯高压钠灯 热辐射产生的连续光谱热辐射产生的连续光谱 选择性辐射体产生的线光谱选择性辐射体产生的线光谱 各种光源技术指标 2、照明基础知识 视觉敏锐度与下列因素有关： 人眼品质 对比度 观测时间-适应性 年龄因素与视觉灵敏呈负增长关系 视觉特性视觉特性 照明质量参数 照度水平 亮度分布 眩光控制级别 光的空间分布 光色和显色性 照度水平与亮度分布 v由于不同的国家，地区、由于受经济等各种条件的影响，即 使是同样的环境其照度的量是不相同的，同时不同的地点、 环境、由于所从事的工作或人的不同照度的量也是不同的 。 工作面上的照度

8、分布要求均匀。为使工作面工作面上的照度分布要求均匀。为使工作面 照度处于比较均匀的状态，要求做到照度处于比较均匀的状态，要求做到 局部照度与一般分布要求均匀。（局部照度与一般分布要求均匀。（CIE要要 求，局部工作面的照明最好不大于平均值的求，局部工作面的照明最好不大于平均值的 25%）。）。 一般照明中的最小照度与平均照度之比一般照明中的最小照度与平均照度之比 （即照度均匀度）规定在（即照度均匀度）规定在0.7以上。以上。 各表面要有适当的亮度分布与照明分布。各表面要有适当的亮度分布与照明分布。 要创造一个良好的要创造一个良好的 使人感到舒适的照使人感到舒适的照 明环境，就需要亮明环境，就需

9、要亮 度分布合理和室内度分布合理和室内 各个面的反射比选各个面的反射比选 择适当，照度的分择适当，照度的分 配也应与之相配。配也应与之相配。 照度水平与亮度分布 办公楼建筑照明的照度标准值（摘自办公楼建筑照明的照度标准值（摘自GBJ 133-90 ） 眩光 定义：视野内有亮度极亮的物体或强烈的亮度对 比， 则可引起不舒适或造成视觉降低的现象 。 眩光可分失能眩光与不舒适眩光，凡是降低人眼视力的眩眩光可分失能眩光与不舒适眩光，凡是降低人眼视力的眩 光，使人产生不快之感称为不舒适眩光。光，使人产生不快之感称为不舒适眩光。 眩光 眩光产生的原因：眩光产生的原因： 由于高亮度的刺激。由于高亮度的刺激。

10、 使瞳孔缩小。使瞳孔缩小。 由于角膜式晶体等由于角膜式晶体等 眼内组织产生散射，眼内组织产生散射， 在眼内形成光幕；在眼内形成光幕； 由于视网膜受高亮由于视网膜受高亮 度的刺激，使适应状度的刺激，使适应状 态破坏态破坏 灯具产生眩光的主要因素：灯具产生眩光的主要因素： 光源的亮度（亮度越高，光源的亮度（亮度越高， 眩光越显著）眩光越显著） 光源的位置（越接近视线，光源的位置（越接近视线， 眩光越显著）眩光越显著） 光源外观大小与数量（表光源外观大小与数量（表 面积越大，光源数目越多，面积越大，光源数目越多， 眩光越显著）眩光越显著） 周围的环境（环境亮度越周围的环境（环境亮度越 暗，眼睛的适应

11、亮度很低，暗，眼睛的适应亮度很低， 眩光也就显著）眩光也就显著） 眩光 v在教育、办公室、体育馆处，必须严格控制眩光，否则会 明显地影响人们的学习，工作及观赏活动。因此控制不舒 适眩光很重要。 控制不舒适眩光有以下办法：控制不舒适眩光有以下办法： 接限制光源的亮度或采用透光的材料减弱眩光。接限制光源的亮度或采用透光的材料减弱眩光。 用灯具的保护角度控制眩光。用灯具的保护角度控制眩光。 控制照明照度的稳定性。控制照明照度的稳定性。 控制照明对象和邻近表面的亮度的比值。控制照明对象和邻近表面的亮度的比值。 消除光源的频闪效果。消除光源的频闪效果。 光的空间分布 光在空间的分布是灯具的重要特性，通常

12、用曲 线来表示，所以又叫配光曲线，配光曲线一般 有三种表示方法：一是极坐标法，二是直角坐 标法，三是等光强曲线。 极坐标 直角坐标 等光强曲线示意 光的空间分布 按配光特性选择灯具： 一般生活用房和公共建筑物内采用直接型，均匀散型灯具 或荧光灯（露的或带罩的），使顶部和墙壁均有一定的亮度， 整个室内空间分布均匀。 当要求垂直照度时，可采用倾斜安装的灯具，或选用不对 称配光的灯具，如教室黑板照明等。 大厅、门厅、会议堂、礼堂、宾馆等处的照明，除满足照 明功能外，还应考虑照明灯具的装饰艺术效果，对于家庭的 客厅、卧室等，随着人们生活水平的不断提高，也应作以上 考虑。 生产厂房采用直接型灯具较多，使

13、光通全部投射到下方面 的工作面上，若工作位置集中或灯具悬挂高度较高时，宜采 用深照型灯具。一般生产采用深照型灯具。 特殊用房，应根据需要选用专用灯具，如舞厅、舞台、手 术室、摄影棚等。 光色和显色性 不同的场所对光源的显色指数要求是不一样的。在 国际照明协会中一般把显色指数分成五类： 类别 Ra 适用范围 1A 90 美术馆、博物馆及印刷等行业及场所 1B 8090 家庭、饭馆、高级纺织工艺及相近行业 2 6080 办公室、学校、室外街道照明 3 4060 重工业工厂、室外街道照明 4 2040 室外道路照明及一些要求不高的地方 3、照明方式 一般照明一般照明 混合照明混合照明 局部照明局部照

14、明 重点照明重点照明 环境照明环境照明 4、灯具 CIE定义： 灯具是这样一种器具，它对从一个或多个光源发出的光线进 行重新分配，滤光或转换。它除了包含光源外，还包含固定 和保护光源所必备的元件，连接光源和供电线路的辅助电路 设备等。 光学部分：反射器、透射器、遮光器光学部分：反射器、透射器、遮光器 电气部分：光源、镇流器、触发器、电气部分：光源、镇流器、触发器、 补偿电容补偿电容 机械部分：灯体、安装支架机械部分：灯体、安装支架 灯具的名词解释 v灯具效率：在规定条件下测得灯具发射光通量（流 明）与灯具内全部光源按规定条件点燃时发射的总 光通量之比。 v维护系数：照明设备使用一定时期后，在工

15、作面上 产生的平均照度与设备在新安装时在同样条件下产 生的平均照度之比。 v嵌入式灯具：完全式部分嵌入安装表面的灯具。 v普通灯具：对带电部件提供保护，但没有特殊的防 尘防固体异物和防水等级的灯具。 灯具的选择 在照明设计中，灯具的选择应考虑的主要因素有： 配光要求，灯具表面亮度，显色性能，眩光度。 环境条件，使用环境时防护式要求。 协调性，灯具的外型是否与建筑物和室内装饰协 调。 经济性，如灯具效率，电功率消耗，投资运作费， 节能效果等。 灯具的选择 灯具防触电保护分类 为了电气安全，灯具所有带电电器部分必须采用绝 缘材料等加以隔离，灯具的这种保护人身安全的措 施称为防触电保护。根据防触电保

16、护方式，灯具可 分为0，I，II和III共4类。（见下表） 防护等级 什么是什么是IP（防护等级）？（防护等级）？ v IP（International Protection）防护等级系统是由 IEC（International Electro Technical Commission） 所起草。将灯具依其防尘、防止外物侵入、防水、 防湿气之特性加以分级。这里所指的外物包含工具、 人的手指等均不可接触到灯具内之带电部分，以免 触电。 vIP防护等级是由两个数字所组成，第一个数字表示 灯具防尘、防止外物侵入的等级；第二个数字表示 灯具防湿气、防水侵入的密闭程度。数字越大，表 示其防护等级越高，两

17、个标示数字所表示的防护等 级如下表所示。 表一：第一个标示特性号码（数字）所指的防护程度表一：第一个标示特性号码（数字）所指的防护程度 表二：第二个标示特性号码（数字）所指的防护程度表二：第二个标示特性号码（数字）所指的防护程度 II LED照明 vLED基本知识 1、LED概述 2、LED工作原理和结构图 3、LED的优缺点 vLED应用范围 LED基本知识 1、LED概述 vLED 是英文Light Emitting Diode 的简称，是 一种具有两个电极的半导体发光器件，让其 流过小量电流就会发出可见光，第一个商用 二极管产生于 1960 年。它的基本结构是一 块电致发光的半导体材料，

18、置于一个有引线 的架子上，然后四周用环氧树脂密封，起到 保护内部芯线的作用，所以LED的抗震性能 好。 2、LED工作原理和结构图 v发光二极管的核心部分是由p 型半导体和n 型半导体组成的 晶片，在p 型半导体和n 型半导体之间有一个过渡层，称为 p-n 结。在某些半导体材料的PN 结中，注入的少数载流子 与多数载流子复合时会把多余的能量以光的形式释放出来， 从而把电能直接转换为光能。这种利用注入式电致发光原理 制作的二极管叫发光二极管，通称LED。 当它处于正向工作 状态时（即两端加上正向电压），电流从LED 阳极流向阴极 时，半导体晶体就发出从紫外到红外不同颜色的光线，光的 强弱与电流有

19、关 。 3、LED的优点 v10 万小时超长寿命； v可组成各种颜色(如RGB 等) v动相对简单(无需触发电压) v节能，效率比白灯高,并有进一步提高的潜力. v体积小,灯具设计灵活. v响应时间间； v环保：无有有金金汞。 v低压，安全性高 LED的缺点 v每瓦的流明成本高. v光效还没有荧光灯或HID 高. v需要动器动(不如白灯简单) LED 的几个主要生产商 vLumiLeds vOsram vCree vNichia v东 很多因素使得LED 成为令人关注的高性能现代电子技术。 更高的输出效率 延长了电池寿命，非常适合便携 产品的应用。 LED 快速的开关特性 在机动车尾灯的应用上可以得到