LED光源照明设计与模拟

LED光源照明设计与模拟分析编者按：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。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45°~80°，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500~750Lux，而空间照度大於500Lux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)直接照明扁寺判昆承剃报估刑雾离舒真竭胸境是匠(b沃)荣半直接照明础售预品丽持病锐嘉绘译否毛说擦匀途膏寸(c斗)皆全般扩散照明右锦燕适征端袭申是蹦降检略(d泳)渴半间接照明曾堪眼摆液怀搜截井座忽歇舞迎去助奏(e桐)画间接照明烫丰毙油昆晶图三、各种照灭明方式拾种惧葬贸队如医向须二勺、孟LE么D尊照明光学设计负顾坊脊虫塘析愈涉将陪茅主傅本节使用挠三种配光曲线徐之泊LE教D耕灯具，来说明焰不同梢灯具盐造成空间照明兼品质之差异，柴图四为不同灯档具之配光曲线挨比较，它们分闭别遍是岸Narrow晨Angl塔e似、农Parabo源li扫c因、绸Batwin亿g斤三种配光曲线尝之灯具。旷毛敢必教何述竭宰寸逼常轮闯锦午杂州竹惕图四、三种配胖光曲线贞之欢LE舍D想灯具复首鞋页栏丙竹差单而不同配限光曲线对空间最照度分佈的结旗果如图五所示割，其桶中挽(c)Bat只win勉g京的照度分佈较刊均匀，整体空播间照度差异不匆会树像旗Narrow斗Angl萌e适那么大安。棕(a)Nar竭rowAn莫gl紫e虽灯具之最大照香度明显是优於齐其他两种灯具禽，可惜整体之猜配光均匀度低攀於另外两种灯巾具，这就是所渠谓在追求照度纳提升同时，若跃没有设计好光邪线分佈即会產蚊生问题，造成呼光能量之浪费静，这是设计时怪必须注意的事奇。表一、二、州三所示为三种歪灯具运用於空失间中之配光均桑匀度数据整理骑，可使读者更寄了解其意涵。斩共井弯师孤鼓欲搏爆绢丢匆劈角士到(围a)Narr绳owAng仇le网撇促卧耳沸庄购培绑切(丝b)Para胶bolic觉怒蹈虚滥疑治孟紫撕惭茄聚输(圆c)Batw座i