第11章电光源.ppt

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1、第第11 11章章 电光源电光源1 1、照明器的特性、照明器的特性2 2、照明器的分类、照明器的分类3 3、照明器的选用、照明器的选用4 4、照明器输出光通量的计算、照明器输出光通量的计算本节基础：照明器光学特性、分类本节基础：照明器光学特性、分类本节重点：照明器光强分布和照明器输出本节重点：照明器光强分布和照明器输出 光通量计算方法。光通量计算方法。第第11 11章章 电光源电光源照明器照明器是由光源、照明灯具及其附件共同是由光源、照明灯具及其附件共同组成的。组成的。照明器的照明器的作用作用:固定光源和保护光源，使之与电源安全固定光源和保护光源，使之与电源安全可靠地连接。可靠地连接。美化环境

2、美化环境对光源产生的光通量进行再分配、定向对光源产生的光通量进行再分配、定向控制以及防止光源产生眩光。控制以及防止光源产生眩光。1 照明器的特性照明器的特性光强分布配光曲线光强分布配光曲线照明器发光效率照明器发光效率遮光角保护角遮光角保护角一、照明器的配光曲线一、照明器的配光曲线 配光曲线配光曲线 定义定义照明器在空间各个方向上的照明器在空间各个方向上的光强光强的分布的分布曲线称曲线称配光曲线配光曲线。配光曲线是衡量照明器光学特性的重要配光曲线是衡量照明器光学特性的重要指标，是进行照度计算和决定照明器布置方指标，是进行照度计算和决定照明器布置方案的重要依据。案的重要依据。1 照明器的特性照明器

3、的特性光轴光轴：通过光中心的竖垂线称为：通过光中心的竖垂线称为光轴光轴。光中心：光中心：把一个有一定尺寸的光源（照明器）把一个有一定尺寸的光源（照明器）看作一个点，它的光认为就是从该点发出，看作一个点，它的光认为就是从该点发出，该点所在的位该点所在的位 置就是置就是光中心光中心。光中心其实就光中心其实就 是指的出光口是指的出光口 的中心。的中心。1 照明器的特性照明器的特性光轴光轴光中心光中心垂直面垂直面水平面水平面图图4-1配光术语配光术语垂直垂直(投光投光)角与垂直面角与垂直面：观察光中心的观察光中心的方向与光轴向下方向方向与光轴向下方向所形成夹角称所形成夹角称垂直角垂直角，用用表示。表示

4、。包含光轴的任何包含光轴的任何平面为平面为垂直面垂直面。1 照明器的特性照明器的特性c光轴光轴光中心光中心垂直面垂直面水平面水平面图图4-1配光术语配光术语水平角与水平面水平角与水平面：如果选某一垂直如果选某一垂直面为基准面，那么观面为基准面，那么观察方向所在的垂直面察方向所在的垂直面与基准面之间形成的与基准面之间形成的夹角称为夹角称为水平角水平角，常，常用用C表示。表示。垂直于光轴的任垂直于光轴的任意面为意面为水平面水平面。1 照明器的特性照明器的特性c光轴光轴光中心光中心垂直面垂直面水平面水平面图图4-1配光术语配光术语配光曲线分类配光曲线分类1.1.极坐标配光曲线极坐标配光曲线 对称配光

5、曲线对称配光曲线 非对称配光曲线非对称配光曲线2.2.直角坐标配光曲线直角坐标配光曲线3.3.等光强配光曲线等光强配光曲线圆形配光曲线圆形配光曲线矩形配光曲线矩形配光曲线1 照明器的特性照明器的特性(一一)极坐标配光曲线极坐标配光曲线定义：定义：以极坐标原点为光以极坐标原点为光中心，以极坐标角度表示中心，以极坐标角度表示灯具的垂直角，以极坐标灯具的垂直角，以极坐标矢量长度表示光强的大小，矢量长度表示光强的大小，以一定比例的光强值为半以一定比例的光强值为半径作一系列同心圆表示等径作一系列同心圆表示等光强线。光强线。通过光中心作该通过光中心作该灯具在一个垂直平面内不同垂直角的光强有向灯具在一个垂直

6、平面内不同垂直角的光强有向线段，把线段末端连接起来，得到该灯具的配线段，把线段末端连接起来，得到该灯具的配光极坐标曲线。光极坐标曲线。1 照明器的特性照明器的特性图图4-2 乳白玻璃水晶底吊灯的配光曲线乳白玻璃水晶底吊灯的配光曲线1.对称配光曲线对称配光曲线 适用于具有旋转对称适用于具有旋转对称配光特性的照明器。配光特性的照明器。旋转对称配光特性指旋转对称配光特性指照明器的光强空间分布相照明器的光强空间分布相对于光轴呈旋转对称形式。对于光轴呈旋转对称形式。一般，只要照明器形一般，只要照明器形状具有旋转对称性，则灯状具有旋转对称性，则灯具的配光就具有旋转对称具的配光就具有旋转对称性，如装有普通白

7、炽灯、性，如装有普通白炽灯、高压钠灯、高压汞灯及部高压钠灯、高压汞灯及部分金属卤化物灯的照明器分金属卤化物灯的照明器等。等。1 照明器的特性照明器的特性图图4-2 乳白玻璃水晶底吊灯的配光曲线乳白玻璃水晶底吊灯的配光曲线1 照明器的特性照明器的特性图图4-2 乳白玻璃水晶底吊灯的配光曲线乳白玻璃水晶底吊灯的配光曲线要求要求45方向方向上的光强。上的光强。在配光曲线上在配光曲线上作作45的射线，与的射线，与配光曲线交于一配光曲线交于一点，从原点到交点点，从原点到交点的长度为该方向的的长度为该方向的光强，即光强，即75cd。2.非对称配光曲线非对称配光曲线 光源和照明器的形状是非对称的（如光源和照

8、明器的形状是非对称的（如普通直管荧光灯、管形卤钨灯组成的照明普通直管荧光灯、管形卤钨灯组成的照明器）。器）。就每个垂直面而言，其光强分布相当就每个垂直面而言，其光强分布相当于光轴是于光轴是对称的对称的，但各个垂直面上的配光，但各个垂直面上的配光特性不同。采用多个不同测光垂直平面的特性不同。采用多个不同测光垂直平面的配光曲线表示。配光曲线表示。由直管荧光灯组成的照明器，其光强由直管荧光灯组成的照明器，其光强空间分布不再对光轴呈旋转对称。空间分布不再对光轴呈旋转对称。1 照明器的特性照明器的特性A(C0平面平面)ABB(C90平面平面)CC(C45平面平面)*资料不同，水平角有差异资料不同，水平角

9、有差异1 照明器的特性照明器的特性图图4-3 简式单管荧光灯照明器的配光曲线简式单管荧光灯照明器的配光曲线 如取垂直于灯管轴线的垂直面为基准面，如取垂直于灯管轴线的垂直面为基准面，其水平角为其水平角为0，标注，标注。(A-A)包含灯管轴线的垂直面，水平角为包含灯管轴线的垂直面，水平角为90,标注标注。(B-B)水平角为水平角为45 的配光曲线。的配光曲线。(C-C)1 照明器的特性照明器的特性图图4-3 简式单管荧光灯照明器的配光曲线简式单管荧光灯照明器的配光曲线A(C0平面平面)ABB(C90平面平面)CB(C45平面平面)配光曲线上的每一点表示配光曲线上的每一点表示照明器在该方向上的光强。

10、如照明器在该方向上的光强。如已知照明器计算点的垂直角，已知照明器计算点的垂直角，可在配光曲线上查到照明器在可在配光曲线上查到照明器在该点上对应的光强该点上对应的光强I。1 照明器的特性照明器的特性 在照明计算中，图解法在照明计算中，图解法精确度精确度不易保证，不易保证，将极坐标曲线用将极坐标曲线用列表方式列表方式表示，能获得较为表示，能获得较为精确的光强值。精确的光强值。051525354555657585I I(cd)(cd)7576808286755745444395105115125135145155165175180I I(cd)(cd)43444544423834292422 表中列

11、出的垂直角下的光强值在表中直接查得，表中列出的垂直角下的光强值在表中直接查得，表中未列出的垂直角可根据前后相邻的两个垂直角表中未列出的垂直角可根据前后相邻的两个垂直角下的光强值用下的光强值用内差法内差法求得。求得。1 照明器的特性照明器的特性1 照明器的特性照明器的特性1 照明器的特性照明器的特性1 照明器的特性照明器的特性10001000SII 若实际光源的光通量不是若实际光源的光通量不是1000lm，光，光强可根据下面公式换算：强可根据下面公式换算：)()()(10001000cdIlmcdlmIS垂直角方向的光强照明器在实际光源时通量照明器中实际光源的光角方向上的光强时垂直角为照明器中光

12、源为 如果一个照明器安装了两只或更多光源，光强换如果一个照明器安装了两只或更多光源，光强换算时算时s s取它们的光通量取它们的光通量之和之和。(二二)直角坐标配光曲线直角坐标配光曲线对于聚光型照明器，光束角很小（对于聚光型照明器，光束角很小（光束集中光束集中在狭小的立体角在狭小的立体角），用极坐标表示光强读数困），用极坐标表示光强读数困难。难。图图4-4 冷反射卤钨灯的配光曲线冷反射卤钨灯的配光曲线1 照明器的特性照明器的特性图图4-5 直角坐标配光曲线直角坐标配光曲线1 照明器的特性照明器的特性(三三)等光强配光曲线等光强配光曲线对于光强分布不对称的照明器，需要用许对于光强分布不对称的照明器

13、，需要用许多平面上的配光曲线才能表示空间分布，可采多平面上的配光曲线才能表示空间分布，可采用用等光强配光曲线等光强配光曲线表示光强。表示光强。1、圆形等光强图：、圆形等光强图：用极坐标表示用极坐标表示1 照明器的特性照明器的特性图图4-6 等面积天顶投影等光强曲线等面积天顶投影等光强曲线1 照明器的特性照明器的特性 围绕灯具围绕灯具的球表面上的的球表面上的一个平面内，一个平面内，将等光强点连将等光强点连接成圆形等光接成圆形等光强配光曲线，强配光曲线，并以相等的投并以相等的投影面积表示相影面积表示相等的包围灯具等的包围灯具德威球面面积德威球面面积。1 照明器的特性照明器的特性图图4-7 道路灯中

14、的光线坐标道路灯中的光线坐标 在街道照明中应在街道照明中应用较多。用较多。将照明器放在球将照明器放在球的中间，极轴取上下的中间，极轴取上下方向。方向。沿水平中心线沿水平中心线(赤道赤道)上的角度为水平上的角度为水平角角C C，定义为路轴方位，定义为路轴方位角。角。C=0C=0表示与道表示与道路同方向，路同方向，C=90C=90表表示与道路垂直。示与道路垂直。沿周围角度沿周围角度 表示表示垂直角，垂直角，=0=0 表示表示灯具垂直向下。灯具垂直向下。2、矩形等光强图：、矩形等光强图：用直角坐标表示用直角坐标表示在泛光灯应用较多。泛光灯的光分布在泛光灯应用较多。泛光灯的光分布通常是窄光束，用矩形等

15、光强图表示。通常是窄光束，用矩形等光强图表示。横坐标表示水平角，纵坐标表示垂直横坐标表示水平角，纵坐标表示垂直角。角。1 照明器的特性照明器的特性1 照明器的特性照明器的特性图图4-8 泛光照明等光强泛光照明等光强与区域光通量与区域光通量左半部：在等光左半部：在等光强图中，可以计算出垂强图中，可以计算出垂直和水平网格线所包围直和水平网格线所包围的每个矩形内的光通量的每个矩形内的光通量右半部：功率为右半部：功率为400W管形高压钠灯作管形高压钠灯作泛光灯时球带光通量曲泛光灯时球带光通量曲线的一半，在小方格所线的一半，在小方格所确定的球带里，可以计确定的球带里，可以计算出每千流明的光通量算出每千流

16、明的光通量二遮光角二遮光角照明器的保护角照明器的保护角 用以衡量灯具保护人眼不受光源耀眼，用以衡量灯具保护人眼不受光源耀眼，又可保证工作面照度的一个指标，根据光又可保证工作面照度的一个指标，根据光源产生的眩光与人视线角度的关系而设计。源产生的眩光与人视线角度的关系而设计。照明器的遮光角照明器的遮光角是指灯具出光口遮蔽是指灯具出光口遮蔽光源发光体使之完全看不见的方位与水平光源发光体使之完全看不见的方位与水平线的夹角。用线的夹角。用表示。表示。1 照明器的特性照明器的特性 1)一般照明器，指的是发光体一般照明器，指的是发光体(灯丝灯丝)最边缘最边缘点点(最低最低)与灯具沿口的连线，与出光沿口水与灯具沿口的连线，与出光沿口水平线的夹角。平线的夹角。1 照明器的特性照明器的特性arctanh/rh 光源发光体中心至照明器光源发光体中心至照明器出光沿口平面的垂直距离，出光沿口平面的垂直距离，单位为单位为mmr照明器的出光沿口平面的照明器的出光沿口平面的半径或宽度的一半，单位为半径或宽度的一半，单位为mm照明器的遮光角照明器的遮光角图图4-9 一般型照明器的遮光角一般型照明器的遮光角照明器的保护角