第1部分光学概念与配光曲线

1、光学概念介绍光学概念介绍一、照明光学原理一、照明光学原理二、光度学二、光度学三、色度学三、色度学四、灯具常用指标四、灯具常用指标五、关于配光曲线的介绍五、关于配光曲线的介绍一、照明光学原理一、照明光学原理 光线和辐射光线和辐射光是电磁波辐射到人的眼睛，经视觉神经转换为光线，即能被肉眼看见的那部份光谱。这类射线的波长范围在360到830nm之间，仅仅是电磁辐射光谱非常小的一部份。自然界人们所见到的一般都是由许多单色光组成的复色光。光的传播三个基本定律光的传播三个基本定律（1 1） 光线在均匀介质中按直线传光线在均匀介质中按直线传播，称直线传播定律。播，称直线传播定律。（2 2） 来自不同方向的光

2、线在介质来自不同方向的光线在介质中相遇后，各保持原来的传播方中相遇后，各保持原来的传播方向继续传播，这就是光的独立传向继续传播，这就是光的独立传播定律。播定律。（3 3） 光在两种各向同性、均匀介光在两种各向同性、均匀介质分界面上要发生反射和折射。质分界面上要发生反射和折射。即一部分光能量反射回原介质，即一部分光能量反射回原介质，另一部分光能量折射入另一介质。另一部分光能量折射入另一介质。 实验证明：实验证明：* * 反射光线和折射光线都在入射反射光线和折射光线都在入射面内，它们与入射光分别在法线面内，它们与入射光分别在法线两侧。两侧。* * 入射角等于反射角。即入射角等于反射角。即 i =

3、i = rr折射定律 入射角的正弦和折射角的正弦之比为一常数，即sin1/sin2 = n21n21称为介质2相对介质1的相对折射率。上式称为斯涅尔（Snell）定律。 n21 = n2/n1 n1sin1 = n2sin2相对而言，n大的介质叫光密介质；n小的介质叫光疏介质。当光线由光疏入光密时，1 2。 二、光度学二、光度学 光通量光通量(luminous flux ) 单位：流明（单位：流明（lm） 光源在单位时间内发出的光量总和称为光光源在单位时间内发出的光量总和称为光源的光通量。源的光通量。 例如，一只40W的普通白炽灯的光通量为350470lm，而一只40W的普通直管型荧光灯光通量

4、为2800lm左右，为白炽灯的68倍。 光强（光强（luminous intensity ） 单位：坎德拉（单位：坎德拉（cd） 光源在某一给定方向的单位立体角内发射光源在某一给定方向的单位立体角内发射的光通量称为光源在该方向的发光强度，的光通量称为光源在该方向的发光强度，简称光强。简称光强。 例如，如果一只40W普通白炽灯的光通量为350lm，它的平均光强为： 28cd 照度照度 (Illuminance) 单位：勒克斯（lx） 照度是光源照射在被照物体单位面积上的光通量。照度（E）是光通量与被照射面积之间的比例系数。照度与距离的平方成反比。 1 lx即指1 lm的光通量平均分布在面积lm2

5、平面上的明亮度。在装有40W普通白炽灯的书写台灯下看书，桌面上的照度平均为200-300lx 。照度E 亮度（亮度（luminance） 单位：cd/m2, ，尼 特（nit）是旧的单位名称，现很少采用。 光源在某一方向的亮度是光源在该方向上的单位投影面中单位立体角内发射的光通量。即每平方米光强为1坎德拉，其亮度为 1尼特 太阳的亮度为2109cd/m2 白炽灯的亮度约为（35）106cd/m2 普通荧光灯的亮度只有68103cd/m2 亮度亮度三、色度学三、色度学 色温色温 (CT-colour temperature) 当光源所发出的光的颜色与黑体在某一温度下（例如将铂加热）辐射的颜色相同

6、时，黑体对应的温度就称为该光源的色温，用绝对温度K（kelvim）表示。 黑体辐射理论是建立在热辐射基础上的，所以白炽灯一类的热辐射光源的光谱能量分布与黑体的光谱能量分布比较接近，都是连续光谱，用色温的概念完全可以描述这类光源的颜色特性。 相关色温相关色温 (CCT-correlated colour temperature )当光源所发出的光的颜色与黑体在某一温度下辐射的颜色接近时，黑体对应的温度就称为该光源的相关色温，单位为K。 由于气体放电光源一般为非连续光谱，与黑体辐射的连续光谱不能完全吻合，所以都采用相关色温来近似描述其颜色特性。 色温（或相关色温）在3300K以下的光源，颜色偏红，

7、给人一种温暖的感觉。色温超过5300K时，颜色偏兰，给人一种清冷 的感觉。通常气温较高的地区，人们多采用色温高于4000K的光源，而气温较低的地区则多用4000K以下的光源。显色指数显色指数 （Ra- Colour Rendering Index) 太阳光和白炽灯均辐射连续光谱，在可见光的波长（380nm760nm）范围内，包含着红、橙、黄、绿、青、兰、紫等各种色光。物体在太阳光和白炽灯的照射下，显示出它的真实颜色，但当物体在非连续光谱的气体放电灯的照射下，颜色就会有不同程度的失真。我们把光源对物体真实颜色的呈现程度称为光源的显色性。 为了对光源的显色性进行定量的评价，引入显色指数的概念。以标

8、准光源为准，将其显色指数定为100，其余光源的显色指数均低于100。显色指数用Ra表示，Ra值越大，光源的显色性越好。 主波长与色纯度主波长与色纯度 样品的主波长与色纯度随所选用的白点不同而回出现不同的结果。 用主波长与色纯度来表示颜色，比色坐标更形象更直观，以一种印象反映色调及饱和度的大致情况。四、灯具常用指标四、灯具常用指标 灯具效率灯具效率灯具效率(也叫光输出系数)是衡量灯具利用能量效率的重要标准，它是灯具输出的光能量与灯具内光源输出的光能量之间的比 平均寿命（平均寿命（average life） 指一批灯燃点，当其中有50%的灯损坏不亮时所燃点的小时数。单位：小 时（h） 发光效率（发

9、光效率（luminous efficacy of light source） 单位：流明/瓦（lm/W） 灯具所发出的总光通量与该光源所消耗的电功率（瓦）的比值，称为该光源的光效。主要灯具的技术性能指标主要灯具的技术性能指标光源种类光源种类光效（光效（lm/W）显色指数（显色指数（Ra）色温（色温（k）平均寿命（平均寿命（h）普通照明白炽灯 15 10028001000卤钨灯25100 300020005000 普通荧光灯7070全系列10000三基色荧光灯 938098全系列12000紧凑型荧光灯6085全系列8000高压汞灯5045330043006000金属卤化物灯759565923000/4500/5600 600020000高压钠灯10012023/60/851950/2200/2500 24000低压钠灯200175028000高频无极灯557085300040004000080000五、配光曲线介绍五、配光曲线介绍配光曲线从它的对称性质来说可以分为：轴向对称、对称和非对称3种。投光类灯具还可以根据其光束的宽窄分为：窄光束；宽光束；中等光束等。 一般来说：窄 光 束：光束角40 例1：管形荧光灯的配光曲线(两剖面形成的曲线) T（0-180）水平面配光 A（90-270）水平面配光相关图片如下：等照度线（lux/1000lm）(极坐标图) 水平面水平面0 0