光学基础知识和相关应用

光学基础知识和相关应用

电磁能波谱图1.可见光380nm-780nm2.紫外线100-380nm3.红外线780nm-1mm第二页，共33页。2

常用光度量光通量：单位时间内辐射能量的大小，它是根据人眼对光的感觉来评价的。光通量单位是流明（lm）。光通量用来说明光源发光能力的大小发光强度（光强）：光源在单位立体角内辐射的光通量，单位是坎德拉（cd）。

发光强度用于说明光源或灯具发出的光通量在空间各方向或在给定方向上分布的密度。照度：从同一方向看，在给定方向上的任何表面的每单位投影面积上的光照强度（光度）。照度单位是勒克斯（lx），照度用来表示被照面上光的强弱。亮度：人眼从一个方向观察光源，在这个方向上的光强与人眼所“见到”的光源面积之比，定义为该光源单位的亮度，即单位投影面积上的发光强度。亮度的单位是坎德拉/平方米（cd/m2），亮度是人对光的强度的感受。第三页，共33页。3

四个单位的直观图示第四页，共33页。4常用光度学单位与其相互关系

光通量Φ（lm）光强I（cd）照度E（lx）单位立体角Ω第五页，共33页。5

光色的相关定义色温：光源发射光的颜色与黑体在某一温度下辐射光色相同时，黑体的温度称为该光源的色温符号为TC

单位为K相关色温：当某一种光源的色品与某一温度下地完全辐射体（黑体）的色品最接近，或者说在均匀色品图上的色差距离最小时完全辐射的温度，符号为TCP单位为K色品：用色品坐标或者主波长和纯度表示的颜色性质。色品参数包括色坐标、相关色温，显色指数、色品容差显色性：与参考标准光源相比较时，光源显现物体颜色的特性。显色指数：是指被测光源和标准光源照明下，在适当考虑色温状态下，物体的心理色符合程度的度量。一般显色指数Ra应用中一般以Ra数据为主，光源显色指数越高，显色性越好。辐射功率：也叫辐射通量，以辐射形式发射、传播或者接收的功率单位为W发光效能：系统发出光通量/系统输入功率lm/w灯具效率:在规定使用条件下，灯具实际输出的光通量/灯具内光源的总光通第六页，共33页。6光色的相关定义光通维持率：灯在规定条件下燃点，在寿命期间燃点达到一特定时间时所发出的光通量与初始光通量的比值，用百分数表示。寿命（单只的）：标准测试条件下，单只灯保持正常燃点，在燃点过程中其光通维持率符合技术规范的要求，且光通维持率衰减到70%时的累积燃点时间。平均寿命（50%的筒灯失效时的寿命）标准测试条件下，光通维持率符合本技术规范的要求并继续燃点至50%的筒灯达到单只产品寿命时的累计燃点时间。LED模块维持率要求：3000h不低于92%。6000小时不低于88%，※如灯具申请CQC认证或能源之星要求有所不同。第七页，共33页。7传统照明电光源的主要特性比较光源种类白炽灯管型、单端卤钨灯直管荧光灯紧凑荧光灯高压汞灯高压钠灯金卤灯额定功率（w）10-150060-50004-2005-6550-100035-100035-3500光效（lm/w）7-2514-3060-10044-8732-5564-14052-130平均寿命（h）1000-20001500-20008000-1.5W2000-1W1-2W1.2-2.4W3000-1.0W一般显色指数（Ra）95-9995-9970-95>8030-6023-8560-90启动稳定时间（min）瞬时瞬时1-4S10S或快速4-84-84-10再启动时间（min）瞬时瞬时1-4S10S或者快速5-1010-1510-15第八页，共33页。8

关于光通量测试测试光通量一般采用积分球系统或分布光度计测量，积分球适合小尺寸或一体化光源，测试较大尺寸的建议使用分布光度计。积分球测量目前使用以下两种方式4π球适合于所有光源。2π球适合没有后射光的光源。

第九页，共33页。9CIE1931色度分区第十页，共33页。10

光源色度性能ΔT=0.0000108×T2+0.0262×T+8额定相关色温：相关色温的额定值，该值由产品生产商或责任销售商指定初始相关色温（0小时）应符合产品生产商或责任销售商的自我标称的额定相关色温，初始相关色温和额定相关色温（T）的最大偏差（ΔT）满足如下条件：额定相关色温色坐标目标值代表符号一般显色指数XY相关色温K目标相关色温色品容差SDCM2700RD800.4530.42027202725±145≤73000RN800.4400.40329403045±175≤73500RB800.4090.39434503465±245≤74000RL800.3800.38040403985±275≤75000RZ800.3460.35950005028±283≤76500RR800.3130.33764306530±510≤7第十一页，共33页。11关于测试的环境要求

空气温度：测量的环境温度应维持在25℃±1℃，该温度应在距离SSL产品最多1m的位置测量，且测量高度与SSL产品的高度一致。温度传感器应当避免SSL产品和任何其它来源的直接光辐射。若测量不是在建议的温度下进行的，这是一个非标准的条件，应在测试报告中注明交流电源的波形：在测试SSL产品时，交流电源在规定频率（一般是60Hz或50Hz）下应该呈正弦电压波形，谐波分量的RMS总和不超过原来的3%电压稳定性：用于被测SSL产品的交流电源（RMS电压）或直流电源（瞬时电压）的电压应限制在±0.2%范围内。

SSL产品稳定性：稳定所需时间一般由30分钟（小型集成LED灯）至2小时以上（大型SSL灯具）稳定条件：30分钟（或以上），每15分钟光输出波动小于0.2%。第十二页，共33页。12

积分球测试光通量的要求尺寸应足够大积分球尺寸应足够大，避免从被测光源引起的额外温升，并减小隔板和被测SSL产品自吸收带来的测量误差。紧凑型灯：大于等于1m的球。较大的灯（如：4英寸线型荧光灯和HID灯）：大于等于1.5m的球。测量500W或更大功率的光源：2m或更大的球。在4Π球内，SSL产品的总表面积应不超过球壁总面积的2%。例如，在一个2m球内，一个球状物的直径小于30mm。线状产品的纵向尺寸应小于球直径的2/3。在2Π球内，安装SSL产品的开口直径应小于球直径的1/3。应装有一个辅助灯辅助灯用于测量被测光源的自吸收，以得到一个自吸收因数α(λ)。球壁内部涂层反射率是90%—98%标准灯测量全光谱辐射通量的标准灯通常是宽光谱的石英卤钨白炽灯，来校准光谱辐射计的全可见区域。对于2Π球，只要求前射光分布的标准灯。对于4Π球，通常使用全向光分布的标准灯，但也可以使用前射光分布的标准灯。要注意的是，不同燃点位置会改变白炽灯的光输出。在积分球测试灯具时应尽可能减少灯具吸光效应，测试中尽减少杂色光，有条件时候可覆盖白色薄膜，测试中避免直射光射入探头。第十三页，共33页。13分布光度计测量光通量分布光度计应是能保持灯具燃点位置不变的结构。因此，只有C型分布光度计是可接受的。测试中防止空气流以免影响测量。在用光度计测量流明强度分布时，光度计与SSL产品的距离应该在产品最大尺寸的5倍以上。

第十四页，共33页。14

关于灯具的配光曲线光束角：垂直角V=0°和横向角H=0°截面上光强降到1/10峰值光强（或1/2峰值光强）时的光束角距高比：照明装置中相邻灯具中心之间的距离与工作面的悬挂高度之比。空间光强分布3种方式：1.直角坐标：投光灯2.极坐标：路灯室内灯具3.等光强曲线有效光通量：光强值大于最大光强值10%的这部分光线所包含的光通量。第十五页，共33页。15½Imax（欧规）和1/10Imax(美规)决定的光束角的定义第十六页，共33页。16路灯和投光灯分布光度系统第十七页，共33页。17CIE光通分类第十八页，共33页。18投光灯的分类灯具类型出光口直径(m)光束角(°)最低光束角效率(%)适用场所泛光灯任意≥2035-50建筑立面,室内体育场地,广场聚光灯<0.2<2035建筑立面,足球场探照灯≥0.2<2035远距离照明第十九页，共33页。19

道路灯具分类灯具类别最大光强的方向在下列方向允许的最大光强值90°80°截光0-65°10cd/1000lm30cd/1000lm半截光0-75°50cd/1000lm100cd/1000lm非截光--1000cd--第二十页，共33页。20关于灯具的截光类型第二十一页，共33页。21

灯具的纵向分布分为三种（供参考）：

1、当最大光强点位于1.0和2.25MHTRL之间时，此灯具被归类为Short(S)分布，最大的灯具间隔是安装高度的4.5倍；

2、在2.25和3.75MHTRL之间的，此灯具被归类为Medium(M)分布，最大的灯具间隔是安装高度的7.5倍；

3、在3.75和6.0MHTRL之间称为Long(L)分布，最大的灯具间隔是安装高度的12倍。灯具的横向分布分为四类：

1、当灯具位于或接近于道路边，50%最大光强的曲线位于参考轴的两边且屋边1.0M宽，路边1.0-MH宽，这种灯具被称作І类；

2、50%最大光强的轨迹的横向宽度在路边1.75MHLRL以内，属于Ⅱ类；

3、部分的或全部在路边1.75MH和2.75MHLRL之间，属于Ⅲ类；

4、部分的或全部的在路边2.75MHLRL以外，属于Ⅳ类。第二十二页，共33页。22IESA路灯分类图第二十三页，共33页。23

关于灯泡类型能源之星要求第二十四页，共33页。24

道路灯具常用的3种配光类型第二十五页，共33页。25第二十六页，共33页。26第二十七页，共33页。272)有方向性的灯和灯泡:BR,ER,K,MR,PAR,R.

下列灯含于其中:MR16,PAR16,PAR20,PAR30S(短颈),PAR30L(长颈)和PAR38.第二十八页，共33页。28灯泡的形状1)装饰灯泡:B,BA,C,CA,DC,F,G第二十九页，共33页。29配光上的要求第三十页，共33页。30LED灯6000小时光通