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灯具知识-复旦教材

'灯具知识-复旦教材'
CIE 定义 :灯具是这样一种器具,它对从一个或多个光源发出的光线进行重新分配,滤光或转换 。它除包含灯泡外,还包含固定和保护灯泡所必备的元件,连接灯泡和供电线路的辅助电路设备等。要想按照我们的意志控制光线(滤光,转换,重新分配),就必须要有光控元件 下列为灯具中常用的光学器件 w反射器件 w折射器件 w漫射器件 w滤光器件 w屏蔽器件配光说明GC106三种基本类型的反射器件 定向反射 遵守所有的反射定律 精确的光学分布 镜面铝是最常用的材料不同镜面材料的反射率 材料 加工 反射率 铝面 磨光和电镀 0.7 镀铝金属面: 高纯铝 磨光和电镀 0.8 银面 磨光和电镀 0.9 玻璃和塑胶 覆铝 0.85-0.88 铬 磨光 0.65 不锈钢 磨光 0.60散反射无光源的镜面象适度的视觉控制:光束柔和锤打,腐蚀,刷漆的普通镜面反射通常为散反射铝材分类 表面处理 产地 中国产地镜面 氧化 德国、美国、 无亚光铝 氧化、涂层 德国、美国 贴膜处理压花铝板 氧化 德国、美国 无用于旋压、拉伸 抛光氧化、喷 纯度区分 纯度低,成型的铝板 砂氧化 适用低价 位漫反射任何方向都有散射光无精确的光线控制无光泽的磨光金属或油漆面是最普通的漫反射表面发射器外型不是很重要反射器越深 , 光线间的相互作用以及吸收作用越大,效率越低。反射器件的形状决定了光束图案 平面反射器: 通常用于装饰型灯具,主要用于图 象的反射而非光线的控制反射器件的形状决定了光束图案 抛物线反射器 点光源放置在焦点位 置将产生平行光束点光源从焦点位置外移将产生会聚性光束,内移将产生发散性光束要达到精确的光束控制 , 灯泡在反射器中的相对位置非常重要。如果位置有偏差,则光分布将完全不同平滑面反射器和小平面反射 器平滑面反射器 : 窄光束小平面反射器 : 光束较宽通过photopia进行模拟球形反射器和抛物线反射器的结合将产生非对称光束分布 外围光束强度将比 中心光束强度要高l 利用光的折射原理将透光材料做成灯具元件,改变 光线前进方向,获得合理的光分布。 透镜 (a)凸透镜 (b)凹透镜 菲涅耳透镜原理(a)平凸透镜(b)菲涅耳透镜通过光折射产生光分布材料通常为聚苯乙烯或丙烯酸聚合物遮光装置的作用是减少眩光 遮光装置: 挡板和百叶: 通常用于荧光灯灯具 遮光角 : 是指照明器出光沿口遮蔽光源体使 之完全看不见的方位与水平线的夹角. 内置格栅:位于灯泡上方的小水平平面, 用于泛光灯。l 采用一些遮光器件,附加到灯具上去,从而达到增大 灯具保护角,达到减少眩光的目的。 常用的遮光器的结构 l 光导纤维的结构原理如图所示. 其芯体由透明材料 制成,外包层材料的折射率比芯体稍低. 光线经过 多次的全反射可从光纤的一端传到另一端. 在光导纤维中的全反射 l 用于照明的光导纤维的发光形式有两种,如图所示. 图(a)为端发光,图(b)为侧发光. 光导纤维的两种发光形式  (a) 端发光;(b) 侧发光 1 光发生器;2 光纤;3 终端发光头l 无论采用哪种光纤照明,都需有一个光发生器. 光 发生器的原理如图所示.   光纤光发生器的结构原理l 导光管也是一种远程传光系统,而且可以用来传输 大的光通量. 现在常用的导光管有两种,一种是有 缝导光管,另一种是棱镜导光管. 棱镜导光管结构示意图  (a) OLF的结构;(b) OLF卷成的导光管l 灯具有成千上万种,分类方法也多种多样. 如按其 用途来分类,有民用灯具、工矿灯具、舞台灯具、 车船灯具、防爆灯具和路灯灯具等. 倘若按其安装 方式来分类,则有嵌入式、吸顶式、悬挂式、落地 式和移动式等. 下面介绍几种根据灯具的防护性能 和光分布情况进行分类的方法. 灯具的防触电保护分类灯具 灯具主要性能 应用说明 等级0类 保护依赖基本绝缘—在易触及的部 适用安全程度高的场合,且灯具安装、 分及外壳和带电体间的绝缘 维护方便. 如空气干燥、尘埃少、木地 板等条件下的吊灯、吸顶灯Ⅰ类 除基本绝缘外,易触及的部分及外 用于金属外壳灯具,如投光灯、路灯、 壳有接地装置,一旦基本绝缘失效 庭院灯等,提高安全程度 时,不致有危险Ⅱ类 除基本绝缘,还有补充绝缘,做成 绝缘性好,安全程度高,适用于环境差、 双重绝缘或加强绝缘,提高安全性 人经常触摸的灯具,如台灯、手提灯等Ⅲ类 采用特低安全电压(交流有效值< 灯具安全程度最高,用于恶劣环境,如 50 V),且灯内不会产生高于此值 机床工作灯、儿童用灯等 的电压l 目前采用特征字母IP后面跟两个数字来表示灯具的防 尘、防水等级. 第1个数字表示对人、固体异物或尘埃 的防护能力,第2个数字表示对水的防护能力,见下表 : 防护等级特征字母IP后面数字的意义 第一位特 说 明 含 义 征数字 0 无防护 没有特别的防护 1 防护大于50 mm的 人体某一大面积部分,如手(但不防护有意识的 固体异物 接近),直径大于50 mm的固体异物 2 防护大于12 mm的 手指或类似物,长度不超过80 mm、直径大于12 固体异物 mm的固体异物 3 防护大于2.5 mm的 直径或厚度大于2.5 mm的工具、电线等,直径大 固体异物 于2.5 mm的固体异物 4 防护大于1 mm的固 厚度大于1 mm的线材或条片,直径大于1 mm的固 体异物 体异物 5 防尘 不能完全防止灰尘进入,但进入量不能达到妨碍 设备正常工作的程度 6 尘密 无尘埃进入续上表 请解释:IP46的定义? 第二位特 说 明 含 义 征数字 0 无防护 没有特别的防护 1 防滴 滴水(垂直滴水)应没有影响 2 15°防滴 当外壳从正常位置倾斜不大于15°以内时,垂直滴水 无有害影响 3 防淋水 与垂直线成60°范围内的淋水无影响 4 防溅水 任何方向上的溅水无有害影响 5 防喷水 任何方向上的喷水无有害影响 6 防猛烈海浪 经猛烈海浪或经猛烈喷水后,进入外壳的水量不致达 到有害程度 7 防浸水 浸入规定水压的水中,经规定时间后,进入外壳的水 量不会达到有害程度 8 防潜水 能按制造厂规定的要求长期潜水 投光灯光束角(本例中光束角60?) 投光灯的NEMA分类NEMA 光束角(?) 光束特征 NN <5 特窄 N 5~10 很窄 1 11~18 窄 2 19~29 窄 3 30~46 窄 4 47~70 中 5 71~100 中 6 101~130 宽 7 >130 宽定义灯具的光通量在它周围空间不同方向上的分布决定光束形状和光分布的因素w反射器的轮廓形状种类 (椭圆形,抛物面形等, 光滑面或小平面)w灯泡相对于反射器的位置w灯泡尺寸,外形和种类w光束形状和光分布决定了灯具的应用范围。这是灯具设计的精髓旋转对称在所有平面上的光分布相同通常为圆形或杯形灯具二维对称灯具光分布由两相对独立垂直平面上光分布决定典型例子为荧光灯灯具和路灯灯具的光分布不同类型的光束角 ( 特别是相对于泛光灯具) 光束角 : 光束轴平面上光强度下降 到峰值的50%时的两光 线间的夹角窄光束 中光束 宽光束 蝙蝠翼分布l 灯具照明时分为两类l 1.灯具光度参考轴垂直向下;用A-α,B-β,C-γ 坐标系表示l 2.灯具光轴成水平状态;用X-Y ,V-H光度系 统表示 A-α,B-β,C-γ坐标系统(a)A-α坐标,(b)B-β坐标,(c)C-γ坐标l (a)X-Y坐标系统,(b)V-H坐标系统,(c)无相应坐标系统l 定义:在一个垂直平面内的照度分布曲线称 为空间等照度曲线,如下图:+通常用的+光强分布(极坐标 / 笛卡尔坐标)W利用系数表W眩光控制图表W均匀性表W特性图表W光强表格W视觉图表W视觉效果图表主要应用于路灯和室内灯具 þ光分布形状 þ眩光控制区域 þ照明区域 þ距高比s/h þ整体效率 空间瞬间光分布 设计师进行光强逐点计算的 工具þ区域内光线照射范围þ泛光灯具任何方向的光通量都存在最大值…最大光强设计师进行光强逐点计算的工具对于泛光灯具, 当灯轴垂直于灯具前 对于泛光灯具, 当灯轴平行于灯具前置玻璃, 光强曲线在通过灯轴的一个 置玻璃, 光强曲线分别在通过灯轴的平面上测量得出 两个相互垂直的平面上测量得出 利用系数表 þ表明了灯具的效率 þ室空指数 þ 表面反射系数 þ在设计师用光通量方法计算 灯具数量时非常重要 N=Eav*A/(∮*K*U*η)由于水平有限,时间仓促,不足之处请 提出宝贵意见CIE 定义 :灯具是这样一种器具,它对从一个或多个光源发出的光线进行重新分配,滤光或转换 。它除包含灯泡外,还包含固定和保护灯泡所必备的元件,连接灯泡和供电线路的辅助电路设备等。要想按照我们的意志控制光线(滤光,转换,重新分配),就必须要有光控元件 下列为灯具中常用的光学器件 w反射器件 w折射器件 w漫射器件 w滤光器件 w屏蔽器件配光说明GC106三种基本类型的反射器件 定向反射 遵守所有的反射定律 精确的光学分布 镜面铝是最常用的材料不同镜面材料的反射率 材料 加工 反射率 铝面 磨光和电镀 0.7 镀铝金属面: 高纯铝 磨光和电镀 0.8 银面 磨光和电镀 0.9 玻璃和塑胶 覆铝 0.85-0.88 铬 磨光 0.65 不锈钢 磨光 0.60散反射无光源的镜面象适度的视觉控制:光束柔和锤打,腐蚀,刷漆的普通镜面反射通常为散反射铝材分类 表面处理 产地 中国产地镜面 氧化 德国、美国、 无亚光铝 氧化、涂层 德国、美国 贴膜处理压花铝板 氧化 德国、美国 无用于旋压、拉伸 抛光氧化、喷 纯度区分 纯度低,成型的铝板 砂氧化 适用低价 位漫反射任何方向都有散射光无精确的光线控制无光泽的磨光金属或油漆面是最普通的漫反射表面发射器外型不是很重要反射器越深 , 光线间的相互作用以及吸收作用越大,效率越低。反射器件的形状决定了光束图案 平面反射器: 通常用于装饰型灯具,主要用于图 象的反射而非光线的控制反射器件的形状决定了光束图案 抛物线反射器 点光源放置在焦点位 置将产生平行光束点光源从焦点位置外移将产生会聚性光束,内移将产生发散性光束要达到精确的光束控制 , 灯泡在反射器中的相对位置非常重要。如果位置有偏差,则光分布将完全不同平滑面反射器和小平面反射 器平滑面反射器 : 窄光束小平面反射器 : 光束较宽通过photopia进行模拟球形反射器和抛物线反射器的结合将产生非对称光束分布 外围光束强度将比 中心光束强度要高l 利用光的折射原理将透光材料做成灯具元件,改变 光线前进方向,获得合理的光分布。 透镜 (a)凸透镜 (b)凹透镜 菲涅耳透镜原理(a)平凸透镜(b)菲涅耳透镜通过光折射产生光分布材料通常为聚苯乙烯或丙烯酸聚合物遮光装置的作用是减少眩光 遮光装置: 挡板和百叶: 通常用于荧光灯灯具 遮光角 : 是指照明器出光沿口遮蔽光源体使 之完全看不见的方位与水平线的夹角. 内置格栅:位于灯泡上方的小水平平面, 用于泛光灯。l 采用一些遮光器件,附加到灯具上去,从而达到增大 灯具保护角,达到减少眩光的目的。 常用的遮光器的结构 l 光导纤维的结构原理如图所示. 其芯体由透明材料 制成,外包层材料的折射率比芯体稍低. 光线经过 多次的全反射可从光纤的一端传到另一端. 在光导纤维中的全反射 l 用于照明的光导纤维的发光形式有两种,如图所示. 图(a)为端发光,图(b)为侧发光. 光导纤维的两种发光形式  (a) 端发光;(b) 侧发光 1 光发生器;2 光纤;3 终端发光头l 无论采用哪种光纤照明,都需有一个光发生器. 光 发生器的原理如图所示.   光纤光发生器的结构原理l 导光管也是一种远程传光系统,而且可以用来传输 大的光通量. 现在常用的导光管有两种,一种是有 缝导光管,另一种是棱镜导光管. 棱镜导光管结构示意图  (a) OLF的结构;(b) OLF卷成的导光管l 灯具有成千上万种,分类方法也多种多样. 如按其 用途来分类,有民用灯具、工矿灯具、舞台灯具、 车船灯具、防爆灯具和路灯灯具等. 倘若按其安装 方式来分类,则有嵌入式、吸顶式、悬挂式、落地 式和移动式等. 下面介绍几种根据灯具的防护性能 和光分布情况进行分类的方法. 灯具的防触电保护分类灯具 灯具主要性能 应用说明 等级0类 保护依赖基本绝缘—在易触及的部 适用安全程度高的场合,且灯具安装、 分及外壳和带电体间的绝缘 维护方便. 如空气干燥、尘埃少、木地 板等条件下的吊灯、吸顶灯Ⅰ类 除基本绝缘外,易触及的部分及外 用于金属外壳灯具,如投光灯、路灯、 壳有接地装置,一旦基本绝缘失效 庭院灯等,提高安全程度 时,不致有危险Ⅱ类 除基本绝缘,还有补充绝缘,做成 绝缘性好,安全程度高,适用于环境差、 双重绝缘或加强绝缘,提高安全性 人经常触摸的灯具,如台灯、手提灯等Ⅲ类 采用特低安全电压(交流有效值< 灯具安全程度最高,用于恶劣环境,如 50 V),且灯内不会产生高于此值 机床工作灯、儿童用灯等 的电压l 目前采用特征字母IP后面跟两个数字来表示灯具的防 尘、防水等级. 第1个数字表示对人、固体异物或尘埃 的防护能力,第2个数字表示对水的防护能力,见下表 : 防护等级特征字母IP后面数字的意义 第一位特 说 明 含 义 征数字 0 无防护 没有特别的防护 1 防护大于50 mm的 人体某一大面积部分,如手(但不防护有意识的 固体异物 接近),直径大于50 mm的固体异物 2 防护大于12 mm的 手指或类似物,长度不超过80 mm、直径大于12 固体异物 mm的固体异物 3 防护大于2.5 mm的 直径或厚度大于2.5 mm的工具、电线等,直径大 固体异物 于2.5 mm的固体异物 4 防护大于1 mm的固 厚度大于1 mm的线材或条片,直径大于1 mm的固 体异物 体异物 5 防尘 不能完全防止灰尘进入,但进入量不能达到妨碍 设备正常工作的程度 6 尘密 无尘埃进入续上表 请解释:IP46的定义? 第二位特 说 明 含 义 征数字 0 无防护 没有特别的防护 1 防滴 滴水(垂直滴水)应没有影响 2 15°防滴 当外壳从正常位置倾斜不大于15°以内时,垂直滴水 无有害影响 3 防淋水 与垂直线成60°范围内的淋水无影响 4 防溅水 任何方向上的溅水无有害影响 5 防喷水 任何方向上的喷水无有害影响 6 防猛烈海浪 经猛烈海浪或经猛烈喷水后,进入外壳的水量不致达 到有害程度 7 防浸水 浸入规定水压的水中,经规定时间后,进入外壳的水 量不会达到有害程度 8 防潜水 能按制造厂规定的要求长期潜水 投光灯光束角(本例中光束角60?) 投光灯的NEMA分类NEMA 光束角(?) 光束特征 NN <5 特窄 N 5~10 很窄 1 11~18 窄 2 19~29 窄 3 30~46 窄 4 47~70 中 5 71~100 中 6 101~130 宽 7 >130 宽定义灯具的光通量在它周围空间不同方向上的分布决定光束形状和光分布的因素w反射器的轮廓形状种类 (椭圆形,抛物面形等, 光滑面或小平面)w灯泡相对于反射器的位置w灯泡尺寸,外形和种类w光束形状和光分布决定了灯具的应用范围。这是灯具设计的精髓旋转对称在所有平面上的光分布相同通常为圆形或杯形灯具二维对称灯具光分布由两相对独立垂直平面上光分布决定典型例子为荧光灯灯具和路灯灯具的光分布不同类型的光束角 ( 特别是相对于泛光灯具) 光束角 : 光束轴平面上光强度下降 到峰值的50%时的两光 线间的夹角窄光束 中光束 宽光束 蝙蝠翼分布l 灯具照明时分为两类l 1.灯具光度参考轴垂直向下;用A-α,B-β,C-γ 坐标系表示l 2.灯具光轴成水平状态;用X-Y ,V-H光度系 统表示 A-α,B-β,C-γ坐标系统(a)A-α坐标,(b)B-β坐标,(c)C-γ坐标l (a)X-Y坐标系统,(b)V-H坐标系统,(c)无相应坐标系统l 定义:在一个垂直平面内的照度分布曲线称 为空间等照度曲线,如下图:+通常用的+光强分布(极坐标 / 笛卡尔坐标)W利用系数表W眩光控制图表W均匀性表W特性图表W光强表格W视觉图表W视觉效果图表主要应用于路灯和室内灯具 þ光分布形状 þ眩光控制区域 þ照明区域 þ距高比s/h þ整体效率 空间瞬间光分布 设计师进行光强逐点计算的 工具þ区域内光线照射范围þ泛光灯具任何方向的光通量都存在最大值…最大光强设计师进行光强逐点计算的工具对于泛光灯具, 当灯轴垂直于灯具前 对于泛光灯具, 当灯轴平行于灯具前置玻璃, 光强曲线在通过灯轴的一个 置玻璃, 光强曲线分别在通过灯轴的平面上测量得出 两个相互垂直的平面上测量得出 利用系数表 þ表明了灯具的效率 þ室空指数 þ 表面反射系数 þ在设计师用光通量方法计算 灯具数量时非常重要 N=Eav*A/(∮*K*U*η)由于水平有限,时间仓促,不足之处请 提出宝贵意见CIE 定义 :灯具是这样一种器具,它对从一个或多个光源发出的光线进行重新分配,滤光或转换 。它除包含灯泡外,还包含固定和保护灯泡所必备的元件,连接灯泡和供电线路的辅助电路设备等。要想按照我们的意志控制光线(滤光,转换,重新分配),就必须要有光控元件 下列为灯具中常用的光学器件 w反射器件 w折射器件 w漫射器件 w滤光器件 w屏蔽器件配光说明GC106三种基本类型的反射器件 定向反射 遵守所有的反射定律 精确的光学分布 镜面铝是最常用的材料不同镜面材料的反射率 材料 加工 反射率 铝面 磨光和电镀 0.7 镀铝金属面: 高纯铝 磨光和电镀 0.8 银面 磨光和电镀 0.9 玻璃和塑胶 覆铝 0.85-0.88 铬 磨光 0.65 不锈钢 磨光 0.60散反射无光源的镜面象适度的视觉控制:光束柔和锤打,腐蚀,刷漆的普通镜面反射通常为散反射铝材分类 表面处理 产地 中国产地镜面 氧化 德国、美国、 无亚光
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