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LED室内照明灯具配光分析

作者:大西洋客户端 发布时间:2020-10-15 21:04

  在各种照明场所中,灯具的重要性不言而喻。灯具本身的基本作用是提供与光源的电气连接,而在一般情况下,用户最关心的是这一盏灯是否能够照亮我们希望它照亮的地方,是否使我们感觉舒适;然而,对于职业的照明设计师而言,他除了要熟知各种灯体的选材、透镜及反光系统之外,还必须根据灯具的配光曲线了解灯具投射的光斑质量,计算灯具的效率及空间内任意点的照度值,以此还可以计算空间区域内的照度分布情况。因而,我们可以毫不夸张地说,灯具的配光曲线是灯具的生命线。如何了解生命线则成了各个照明设计师的技能标识。在此,我们就一起来探讨一下,LED室内照明灯具的配光究竟是如何一回事。

  轴向对称:又被称为旋转对称,指各个方向上的配光曲线都是基本对称的,一般的筒灯、工矿灯都是这样的配光。

  对 称:当灯具C0°和C180°剖面配光对称,同时C90°和C270°剖面配光对称时,这样的配光曲线称为对称配光非 对 称:就是指C0°-180°和C90°- 270°任意一个剖面配光不对称的情况。

  这里的第一张图就是我们最为常见的极坐标配光曲线图了,要想读懂它首先要知道T和A这2条曲线分别来自哪。在图形下面有注释:T = C0°-180°A = C90°-270°这个C表示的是水平面的角度(立体角是由水平角度和垂直角度2个角度组成)。0°-180°组成了一个剖面,T就是表示光在这个剖面上的分布情况。在支架中C0°-180°一般被定义为垂直与灯管方向的。同理A就是表示光在C90°-270°剖面上的分布情况。如下图:

  图中的各个角度值就是这个剖面上的垂直角度了,向下方向被定义为0°如下图:

  注意一点:图中有个 cd/1000 lm 的单位,这表示这是一个以千流明为标准的配光,实际的光强需要换算才能得到(如何换算不用说了吧,1000 lm下是50 cd,2000 lm就是100 cd咯)。这样做是为了方便在不同灯具间进行配光比较。

  好,在极坐标配光曲线下面一张图其实就是等照度曲线图,就是用曲线把照度相同的点连接起来,相信这个图很容易理解吧,注意这里同样是千流明的等照度曲线图。大家可以上下对应看一下,找找配光曲线的感觉。

  好了继续,今天我们再来看一个配光曲线,这种表示方式一般多用在投光灯具。同样给大家2张图,其中后一张是等照度曲线图。

  看看这张曲线图和前面的不一样了吧,其实仔细观察下可以发现他们只是表示方式不一样而已,基本元素都一样。首先是有两条曲线°,虚线°。横向的角度值表示剖面上的垂直角度,0度为灯具发光面中心。纵向数值表示光强。同样注意左上角cd/1000 lm。

  从虚线°这条线上可以看出此灯具是非对称配光的。如何看?对称不对称主要是只角度。配光曲线的角度一般是这样定义的:灯具的光束角度为峰值(最大值)光强的一半光强值所包含的角度。以上图为例虚线cd左右,一半峰值也就是550cd左右,在左边的角度应该是10多度,右边应该不到10度,从而可以判断此灯为非对称配光。这里说到的角度的定义方法是欧标使用的(也是目前国内常用的),美标略有不同。它是定义为峰值(最大值)光强的1/10光强值所包含的角度为灯具光束角。

  等照度曲线图也不多说了,很简单的,注意图中的黑点就好,那就是灯具的位置。从此表也可以验证此灯的对称属性,明显光是向前的多向后的少。

  主要用作电器或仪表上的指示灯,发光强度很低。 图中是一支绿色LED 的相互间隔为45°因而共8个剖面上的配光曲线。虽然它们的形状相异甚大,但是法向发光强度均相等,为216mcd ,因为从图中可以看出,仅在靠近法线方向附近的配光曲线的形状是相同的。试想如果没有如图所示的8 条配光曲线,单凭法向发光强度值,就会误认为它是很好的管子。

  这是近期才出现的产品,主要用于显示屏。因为显示屏的视角要求左右要大,而上下较小,以便适合人们的视觉特点。所以椭圆形LED 的长轴视场角大,短轴视场角小。在显示屏上的安装位置是管子的长轴沿水平方向,短轴则是垂直方向。

  道路交通信号灯虽然颜色分为红、绿、黄3 种,但它们的配光曲线 所示。与其它LED不同,它的配光曲线呈现一边倒,具有严重的不对称性。这是有道理的,因为交通灯的观看对象无论是机动车司机、骑自行车者或路人,眼睛都远低于交通灯,如果采用一般的单色LED ,则照射到天空上的光毫无用处,在电能上造成很大浪费。

  相当比例的单色光LED 的配光曲线如图 所示,即发光强度的分布呈现周围大中间小。如果用一张白纸映照,会呈现出周围是亮圈而中间是暗斑的图象。其初略解释见图6 所示:一方面,由于LED 的外形相当于存在一个透镜,但却不是一个理想的透镜。另一方面,虽然普通LED 的蕊片截面积仅为011~0125mm2 ,但相对透镜而言蕊片发光的视场角仍显大,所以蕊片不能视作点光源。不同视场发出的光会聚在A 点附近的一个圈上再扩散出去,从而造成在远场附近的光斑出现外亮内暗的现象。

  需要同时考虑上半球和下半球的光分布。一般来说,上半球配光以散光为主,为防尘多采用面板控光。

  多功能当然指的是照明方面的。向上:反射照明渲染氛围;向下:直射照明满足功能,均宽V类配光;下照:控制光束,降低垂直照度。

  上1/3下2/3,翻转灯具可以变换配光。下照筒灯采用窄V类配光,投影时不影响屏幕。

  定义:投射类灯具用于强调被照体从用光角度看,做建筑装饰照明之用,还有用来勾勒大型建筑的轮廓,投射灯的条形结构的散热装置显得更加好处理一点。大体分为:IV类、V类、VI类

  筒灯大部分时间被当做一般照明的工具来使用,除了上面提到的洗墙,其他差不多都是V类配光。

  筒灯内壁的反射是影响配光的因素。尤其在窄V类配光中,要求精确控光,而内壁反射容易破坏配光的精确度。

  几乎全部都是宽V类。由于无法有效遮光,灯具表面亮度需要控制。面板控光成为主要手段。

  天棚灯通用V、VI类配光。根据需要也可以有I、II类配光,但III、IV类较罕见。

  可通过组合配光达成整灯VI类乃至VIII类配光,整体上,VI类配光很容易满足场地照明的需求,多灯组合的天棚灯则可以在灯具层面上进行组合配光,具有更强的灵活性。

  小型投光灯大都用于重点照明,故V类配光居多,尽管窄V类本身“防眩光”,还是要注意灯具结构上的截光或遮光设计。

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