灯具光源基础知识介绍

灯具的基础知识讲义目录一.光的认识二.光的基本感念及常用单位三.光各种单位之间的关系四.光的基本定律五.灯具的基础知识一、光的认识

1、什么是光？光是一种电磁波γ射线：医用

X射线：医用紫外线：应用于消毒，对皮肤有伤害可见光：波长在380~780nm红外线无线电波微波：应用手机通信短波：收音机波长逐渐变大1）冷白LED：紫外含量高自然白LED：紫外含量中暖白LED：紫外含量低2）峰值波长：冷白LED：~530nm

自然白LED：~560nm

暖白LED：~590nm3）波长越长，光能量越低，色温越低，光色偏黄4）蓝色波长：424～455nm

青色波长：455～492nm

绿色波长：493～575nm

黄色波长：575～585nm

橙色波长：585～647nm530nm2、LED各种色温的光谱图560nm610nm

二、光的基本概念及常用单位

1、色温在实验中，以绝对零度为起点，加热一铁块。规定加热温度每升高1度，色温就增加1K。当温度升到800K时，铁开始发红光；升到1600K时，铁块开始发黄色的光；当温度上升到2800K时，铁块发出白光；温度上升到5600K时，发出的光与太阳光相似；当温度为25000K时，铁块发出蓝光。应用实例：CREELED(实物举例)

常用电光源的色温

2、显色性：

光源对物体的显色能力称为显色性。以显色指数衡量。

注：色温高不等于显色指数高，显色指数高也不等于色温高。指数（Ra）等级显色性一般应用90-1001A优良需要色彩精确对比的场所（电视转播）80-891B需要色彩正确判断的场所60-792普通需要中等显色性的场所40-593对显色性的要求较低，色差较小的场所20-394较差对显色性无具体要求的场所（道路）常见光源显色指数表光源显色指数CRI光源显色指数CRI白炽灯100金属卤化物灯80高显色金属卤化物灯85~92冷白LED70～80高显色荧光灯85~92普通直管荧光灯65~75紧凑型节能荧光灯80~85荧光高压汞灯30~40暖白LED75～85高压钠灯28~32

常见光源显色指数3、色坐标色坐标也叫色品坐标或色度坐标，它反映了光的颜色。由色坐标可以看出，白光是一种复合光，是由红绿蓝三原色或其它多种颜色复合而成。举例：在《国际民用航空公约附件十四》对助航灯具光色有如下规定：红色：紫色界限y=0.980–x

黄色界限y=0.335黄色：红色界限y=0.382

白色界限y=0.790–0.667x

绿色界限y=x－0.120XY4、光通量

光通量是由光源向各个方向射出的光功率，也即每一单位时间射出的光能量，以φ表示，单位为流明(lumen,简称lm)。

1W=683lm

表示1W的功率全部转换成波长为555nm的光，为683流明。这是最大的光转换效率，也是定标值，因为人眼对555nm的光最敏感。对于其它颜色的光，比如650nm的红色，1W的光仅相当于73流明。对于白色光，因为其为复合光，光谱结构不同，光通量也不同。

光效：光源消耗1W电功率所发出的光通量Φ，单位是流明/瓦(lm/W)。

常见光源的效率白炽灯/卤钨灯10~20lm/W荧光灯50~60lm/W高压汞灯40~60lm/W高压钠灯80~140lm/W金属卤化物灯55~110lm/W小功率LED80～100lm/W大功率高亮度LED50～70lm/W2012年可达150lm/W2020年可达200lm/WLED光源的效率

5、光强（发光强度）光源在单位立体角内所辐射出的光通量。单位坎德拉，即cd。

I=dФ/dω1cd=1lm/1sr光源=S/r²ФI=Ф/

6、照度照度是表示物体被照亮的程度的物理量。当光通量投射到物体表面时，可以把表面照亮，照度就是照射到物体表面的光通量Φ与物体表面面积S的比值，即E=Φ/S

照度的单位是勒克斯(lx)，面积的单位是平方米(m2)。若被照面积是1m2，照射的光通量是1lm，则被照面上的照度就是1lx。

照度环境情况

照度(勒克斯)

无月夜天光在地面产生的照度

0.0003

接近天顶的满月在地面产生的照度

0.2

办公室工作所必须的照度

20--100

晴朗夏天在采光良好的室内照度

100--500

晴朗夏天太阳不直射的露天地面照度

1000--10000

照度的数量级概念

照度平方反比定律E=I/D2

E=照度 I=指定方向的光强D=从光源到照射点的距离 反比定律表明照度与从光源到照射点的距离的平方成反比。注：1）光源必须可以被认为是点光源2）平行光不遵循该定律

三、几何光学的基本定律

1、光的反射定律：

1）入射光线、法线和反射光线在同一平面内；

2）入射光线与反射光线在法线的两侧，且有：

I’’=-I

说明：反射器一般是利用反射定律来设计配光的2、光的折射定律：

1）折射光线与入射光线和法线在同一平面内；

2）折射角与入射角的正弦之比与入射角的大小无关，仅由两介质的性质决定，当温度、压力和光线的波长一定时，其比值为一常数，等于前一介质与后一介质的折射率之比，即

说明：条纹玻璃透明件等一般是利用反射定律来设计配光的3、全反射

当光从光密介质射向光疏介质时，逐渐增大入射角到某一值时，折射角达90度，使折射光线沿界面掠射而出。若入射角继续增大，将会发生全反射。对应于折射角为90度的入射角称临界角：

LED透镜

说明：LED光源采用透镜全反射配光设计时，由于透镜材料（PMMA、PC）的透光率很高，全反射效率也很高，因此其配光效率比采用反射定律配光的反射器的配光效率高10%～30%四、配光曲线

1、定义配光曲线是表示灯具发出的相对光强度分布曲线，单位cd/k.lm

（读为：坎德拉每千流明）极坐标线坐标2、读图1）从图中可以出此灯具为旋转对称配光；2）灯具正下方0度方向光强最强，为600cd/k.lm；也可读取任意角度的光强值，例如：30度方向的光强为390cd/klm；3）假定灯具光通亮为1000lm，则0度方向光强为600cd，如光通量为2000lm，0度方向光强为1200cd；4）灯具的半光强角为70度，发光角度为100度；5）配光曲线与光源功率无关。注：半光强角即为最大光强值一半处所对应的角度五、灯具基础知识

1、外壳防护等级（IP）

IP防护等级是衡量灯具防尘和防水性能的一个指标。IP防护等级是由两个数字所组成，第1个数字表示灯具防止尘埃和外物侵入的等级，第2个数字表示灯具防湿气和防水侵入的密闭程度。数字越大表示其防护等级越高，两个标示数字所表示的防护等级如下表所示：

低一位特征数字所表示的密封等级

第二位特征数字所表示的密封等级

第一位特

征数

字防

护

等

级第二位特

征数

字防

护

等

级

简短说明含

义简短说明含

义

0无防护没有特殊防护0无防护没有特殊防护

1防大于50mm的固体异物人体某一大面积部分，如手(但对有意识的接近并无防护)，固体异物直径超过50mm1防

滴滴水(垂直滴水)无有害影响

2防大于12mm的固体异物手指或类似物,长度不超过80mm,固体异物直径不超过12mm215度防滴当外壳从正常位置倾斜在15度以内时垂直滴水无影响

3防大于2.5mm的固体异物直径或厚度大于2.5mm的工具、电线等固体异物等固体异物直径超过2.5mm3防淋水与垂直60度范围以内的淋水无有害影响

4防大于1mm的固体异物厚度大于1mm的线材或片条，固体物直径超过1mm4防溅水任何方向溅水无有害影响

5防尘不能完全防止尘埃进入，但进入量不能达到妨碍设备正常运转的程度5防喷水任何方向喷水无有害影响

6尘密无尘埃进入6防猛烈海浪猛烈海浪或强烈喷水时，进入外壳水量不至达到有害影响

1117防浸水影响浸入规定压力的水中经规定时间后进入外壳水量不至达到有害影响

1118防潜水影响能按制造厂规定的条件长期潜水，潜水深度由厂家标明

2、半光角半光角是指配光曲线上最大光强处（一般为0度角方向）与其一半光强处所夹的角度。一般来说，在最大光强相同的情况下，半光角越大，说明其照射的范围也越大，光线利用率一般会越高，照明效果也就越好。半光角越小，光斑面积也越小，灯具则越聚光。

3、光斑光斑是指灯具垂直照射被照物表面时，最大照度一半处所围绕的面积。一般来说，在最大照度相同的情况下，光斑越大，说明其照射的范围也越大，光线利用率一般会越高，照明效果也就越好。

4、最大照度最大照度是指灯具垂直照射被照物表面时的最大照度值（一般为0度方向即光斑的中心点处）。一般来说，最大照度越大，说明灯具照射得越远，照明效果也就越好。

说明：最大照度和光斑面积两者是相反关系的，最大照度越大且光斑面积也越大，则灯具的照明效果就越好。5、射程射程是衡量聚光灯具照射距离的一个指标，指在月光下或者黑暗的环境中，灯具照射到远处被照物体并能看到该被照物体时的距离。配光曲线中最大光强值（一般为0度方向）越大，则照度越大，射程越大，照射距离也越远。6、跌落高度跌落高度是反映灯具透明件强度、外壳强度及灯具结构设计好坏的性能指标。测量方法一般是将灯具的各个方向从一定高度垂直跌落到混凝土水泥地面上，并要求灯具跌落后能正常使用。跌落高度越高，说明灯具的性能越好。7、光源连续使用寿命

LED光源连续使用寿命是指取一定数量的