光学与照明基本知识课件.ppt
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- 光学 照明 基本知识 课件
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1、什么是光什么是光?光线和辐射光线和辐射(Light&Radiation)(Light&Radiation)光是电磁波辐射到人的眼睛,经视觉神经转换为光线,即能被肉眼看见的那部份光谱。这类射线的波长范围在360到830nm之间,仅仅是电磁辐射光谱非常小的一部份。光对于生命的意义光对于生命的意义?怎样的光才能算得上是高质量的怎样的光才能算得上是高质量的?今天,我们找到了光的质量指标今天,我们找到了光的质量指标:照度照度 光效光效 光的色温光的色温 显色性显色性 寿命寿命一、光学基本名词术语1、辐射:由电磁波或粒子发射或传递能量的现象。2、光:通过视觉器官能够引起视觉的辐射。3、闪烁:由于光刺激的周
2、期性变化而产生的亮度或角度的闪动现象。4、眩光:由于时间上、空间上的不适当亮度分布、亮度范围或极端对比等,使视觉不舒适或存在降低视觉能力的视觉条件。眩光分不舒适眩光、失能眩光、失明眩光。5、光源:由于能量的转变而能发光的表面或物体。一般均指人工光源。6、照明:用光的照射为手段,对人们的生活、活动起作用为目的方法,包括用光照使看清物体及其周围;用光照产生信号传递信息;用光照产生气氛来改变人们的感情等等。7、一般照明:设计时不考虑特殊的、局部的重要物体而使作业场或室内某个大区域具有大致均匀照度等级的照明方式。8、局部照明:只对工作需要的小面积或局部区域进行照明的方式。9、配光:光强在各个方向的分布
3、。10、配光曲线:在包含光源的某一平面内,光源各个方向的光强用矢量大小来表示并将矢量端连接起来的曲线。以下为几个最常用的照明术语:光通量光通量光源在单位时间内发出的光源在单位时间内发出的光量称为光源光通量光量称为光源光通量单位单位 流明流明(lm)符号符号 光通量光通量某些实际例子某些实际例子白炽灯白炽灯 Softone 75 W 900lm 节能灯节能灯 SL 18 W 900 lm 直管荧光灯直管荧光灯 TLD”58W/83 5200lm 高压钠灯高压钠灯 SONT Plus 100W 10500 lm 低压钠灯低压钠灯 SOX-E 131 W 26 000 lm 高压汞灯高压汞灯 7 H
4、PLN 1000W 58500 lm LED 光源光源 LT8X25-013A 18W 1890lm 光强光强Iw光源在给定方向上光源在给定方向上单位立体角内辐射单位立体角内辐射的光通量的光通量单位单位:坎德拉坎德拉 cd符号符号:I光强光强某些实际例子某些实际例子光照度光照度照度照度流明流明面积面积(m2)单位面积接受到的光通量单位面积接受到的光通量单位单位:勒克斯勒克斯lx符号符号:E色温:当光源所发出的光的颜色与黑体在某一温度色温:当光源所发出的光的颜色与黑体在某一温度下辐射的颜色相同时,黑体的温度就称为该光源的下辐射的颜色相同时,黑体的温度就称为该光源的颜色温度颜色温度TcTc,简称色
5、温(,简称色温(CTCT)单位)单位K K(开尔文开尔文)各光的色温值各光的色温值色温色温(Tc)2700K炽白色3000K暖白色3500K白色4000K冷白色5000K日光色6500K冷日光色相同色温的光源有相同的颜色表现相同色温的光源有相同的颜色表现色温色温灯泡种类灯泡种类Tc高压钠灯高压钠灯(SON)高压汞灯高压汞灯(HPL)金卤灯金卤灯(MHN-T)2300K4000K4200K金卤灯金卤灯(MHD-TD)5600KLED2700-6500K显色性显色性Ra 50-79Ra 80-89显色指数 显色指数 质量分类 0075 优 7550 一般 50以下 劣指数(Ra)等级显色性一般应用
6、90-1001A优良需要色彩精确对比的场所80-901B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不同场合对显色指数的要求典型灯泡的显色指数典型灯泡的显色指数Ra灯泡类型灯泡类型 白炽灯白炽灯100荧光灯荧光灯卤素灯卤素灯无极灯无极灯高压钠灯高压钠灯(SON)高压汞灯高压汞灯(HPL)金卤灯金卤灯70-9010080264565-70LED80节能灯节能灯65-80光效光效 光效:光源将电能转化成光能的能力(效率),单位:lm/w 一般光源的光效:金卤灯光源:90lm/w 钠灯光源 :150l
7、m/w 荧光灯光源:80lm/w 节能灯光源:80lm/w LED光源 :130lm/w 白炽灯光源:9lm/w寿命寿命 全寿命:光源从开始使用到不能使用时的累计时间。全寿命:光源从开始使用到不能使用时的累计时间。有效寿命:光源开始点燃直至光通衰减到初始光通量的某一有效寿命:光源开始点燃直至光通衰减到初始光通量的某一百分数(一般为百分数(一般为7085%,视光源而异)时累计的时间。,视光源而异)时累计的时间。备注:光源的光通量,通常在使用期间渐渐减少变暗,这称备注:光源的光通量,通常在使用期间渐渐减少变暗,这称为光通量衰减,俗称:光衰。为光通量衰减,俗称:光衰。平均寿命:指每批抽样实验产品的有
8、效寿命的平均值。平均寿命:指每批抽样实验产品的有效寿命的平均值。二、照明光源w玻壳玻壳 清光型清光型,钠钙玻璃钠钙玻璃 也有磨沙型,乳白型,彩泡型,镜面反射型也有磨沙型,乳白型,彩泡型,镜面反射型 起保护钨丝作用起保护钨丝作用w填充气体填充气体 减少钨的蒸发率减少钨的蒸发率 惰性气体惰性气体(Ar,N2)w灯丝灯丝 钨丝钨丝,发光体发光体w灯座灯座w引线引线白炽灯的历史1854年,德国钟表匠年,德国钟表匠Johann Heinrich Goebel 发明了电灯发明了电灯1879年,托马斯年,托马斯.爱迪生对灯泡进行研发并推广成为实用产品爱迪生对灯泡进行研发并推广成为实用产品普通的白炽灯仍然是颇
9、受欢迎的电光源产品。它的光线能创造出温馨的照明气氛。普通的白炽灯仍然是颇受欢迎的电光源产品。它的光线能创造出温馨的照明气氛。白炽灯的特点w 安装,工作较为容易简单安装,工作较为容易简单w 无需辅助电气元件无需辅助电气元件 w 初期投入较少初期投入较少w 显色性较好显色性较好Ra=100w 产生暖色调光环境产生暖色调光环境w Tc=2800Kw 存在不够明亮的可能存在不够明亮的可能w灯的光效较差灯的光效较差:9流明流明/瓦瓦w平均寿命较短平均寿命较短(1000 hrs)w产生大量产生大量 的热的热w 灯寿命易受电压波动影响灯寿命易受电压波动影响卤钨灯 在白炽灯的石英玻壳中充入适量的卤素后,因卤钨
10、循环或钨的循环,使钨丝的使用寿命延长,且灯具的体积小、光效高、光输出稳定,与气体放电灯相比不需要任何的电器附件,使用方便。卤钨灯在工矿企业、建筑行业(管型卤钨灯)的大面积照明方面获得广泛应用。且特别适用于电视转播照明、摄影、建筑物的泛光照明等。2、低压汞蒸气放电灯-荧光灯荧光灯荧光灯和低压汞蒸气放电工作原理荧光灯和低压汞蒸气放电工作原理荧光灯附件电气附件电气附件镇流器和启辉器镇流器和启辉器分类分类直直 径径瓦瓦 数数灯灯 头头备备 注注直形管T412.5mm三基色粉接近节能灯普通灯管直径T516mm6w,8w,13w,4w(不常用)G5卤粉三基色粉光通亮接近T8T826mm10w,15w,18
11、/20w,30w,36/40wG13卤粉较传统T1034mm20w,30w,40wG13卤粉较传统环形管T930.9mm20w,22w,30w,32w,40wG10q卤粉三基色粉T621mm22w,32w,55w三基色粉T516mm22w,28w,32w,36w,40w三基色粉T412.5mm8w,10w,12w,16w三基色粉 1.节能灯管部件 2.电子镇流器部件 3.灯头和塑件2U系列 5w 15w3U系列 15w-28w4U系列 大功率 28w 45w螺旋节能灯系列环形系列球形、梨形 2U 或者 3U+灯罩3 3、QL QL 无极感应灯无极感应灯高频发生器荧光球泡高频耦合棒高频耦合棒三大
12、部件三大部件高频发生器高频耦合棒荧光球泡无极感应灯无极感应灯无极感应灯参数4、高压钠灯 高压钠灯是一高压钠灯是一种、高发光效种、高发光效率的气体放电率的气体放电灯,在广场、灯,在广场、道路、车站、道路、车站、码头等大面积码头等大面积照明场所获得照明场所获得广泛应用广泛应用。高压钠灯高压钠灯的特点:的特点:1、启动电压高,启动时间长,冷启动时间为、启动电压高,启动时间长,冷启动时间为35分钟,热启动需分钟,热启动需815分钟。分钟。2、需触发器点灯。、需触发器点灯。3、显色指数只有、显色指数只有Ra=2530。4、寿命可达、寿命可达1500025000小时。小时。5、光效最高可达、光效最高可达1
13、20lm/w。6、高压钠灯所发射出的光是波长为高压钠灯所发射出的光是波长为589.0nm和和589.6nm的单色光。的单色光。这两条黄色谱线的位置靠近人眼最灵敏的波长为这两条黄色谱线的位置靠近人眼最灵敏的波长为555.nm的绿色谱的绿色谱线,因此视见分辨率高,对比度好,适用于道路、桥梁、隧道等高线,因此视见分辨率高,对比度好,适用于道路、桥梁、隧道等高能见度和显色性要求不高的地方。能见度和显色性要求不高的地方。6、金卤灯、金卤灯金卤灯是一种在高压汞灯内添金卤灯是一种在高压汞灯内添加某些金属卤化物,能达到提加某些金属卤化物,能达到提高光效、改善光色的目的,因高光效、改善光色的目的,因为充填的物质
14、是金属卤化物,为充填的物质是金属卤化物,所以这种灯被称为金属卤化物所以这种灯被称为金属卤化物灯。灯。添加物为金属卤化物和汞添加物为金属卤化物和汞 提高颜色特性提高颜色特性金属离子产生辐射金属离子产生辐射汞元素调节电弧电压和温度汞元素调节电弧电压和温度金卤灯的特性1、启动电压比高压汞灯高,启动时间长,冷启动时间为35分钟,热启动需815分钟。2、需触发器点灯。3、显色指数可达到Ra=6590。4、寿命可达1500020000小时。5、光效可达90lm/w。高压钠灯高压钠灯/金卤灯的工作原理金卤灯的工作原理典型工作电路典型工作电路 外置电子触发器用以启动I镇流器 电源 镇流器、触发器、电容镇流器、
15、触发器、电容高压气体放电灯的主要附件及其作用高压气体放电灯的主要附件及其作用 触发器触发器 通电后产生脉冲高电压点燃光源,当灯具点燃后停止工作。通电后产生脉冲高电压点燃光源,当灯具点燃后停止工作。由于高压汞等灯、高压钠灯及金卤灯等高压气体放电灯在工由于高压汞等灯、高压钠灯及金卤灯等高压气体放电灯在工作的过程中,光源两端的电压不断下降、电流不断上升,直致作的过程中,光源两端的电压不断下降、电流不断上升,直致光源被烧毁。所以,要保证光源能长时间的正常工作,就必须光源被烧毁。所以,要保证光源能长时间的正常工作,就必须把光源的工作电流限制在一定范围内,通常情况下采用电感镇把光源的工作电流限制在一定范围
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