一种格栅灯具的设计与应用

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1、一款新型荧光灯格栅灯具光学系统的设计与应用邓新春摘要：本文从荧光灯格栅灯具光学系统的结构设计出发，给出了提高灯具光输出的另一方法。实践证明合理的灯具光学系统设计，能较大程度地提高灯具的光输出。关键词：灯具、光输出、反射、光学系统1、概述：1．1灯具的光学系统：IEC对灯具定义为凡是能分配、透出或转化一个或多个光源发出的光线的一种器具，它包括支承、固定和保护光源的必须部件（不包含光源本身）以及必需的电路辅助装置和将它们与电源连接的设备。管形荧光灯格栅灯具是由底盘、格栅网罩及电气部件等组成，其中格栅网罩和光管后面底盘部份构成了该灯具的光学系统。1．2影响灯具光输出

2、的要素：灯具的效率与灯具光学系统的形状与用料、电气部件的性能以及选用的光源性能有很大关系。1．2．1几种光学系统的形状及其特点：我们在这里只分析光学系统对光源发出的光线的反射分布，不考虑光源的直射光线，也不考虑光线相互之间的干涉等物理特性。灯具光学系统主要是用以分配、透出或转化光源光线的输出。光学系统对光的作用有反射、透射、折射、漫射、滤光及屏蔽等。格栅灯具主要是通过反射器把光管发出的光线重新加以反射变换其光线方向输出到被照物或工作面上。光线反射有三种形式，即规则反射、散射、漫射，这主要是与反射材料表面处理方式有关。为了方便图解，我们在这里只考虑光学系统的形状

3、对光线的规则反射状况，不考虑光线的散射、漫射。下面是几种光学系统对光线的规则反射特点：圆形反射器光源在圆心，光线聚焦于圆心光源在圆心上方，光线聚集光源在圆心下方，光线发散图1。圆形光学系统对光线的反射特点椭圆形反射器光源在一个焦点，光线聚焦于另一焦点光源在焦点上方，光线聚集于两侧光源在焦点下方，光线聚集于中心图2。椭圆形光学系统对光线的反射特点抛物线形反射器光源在焦点，光线平行反射光源在焦点上方，光线发散光源在焦点下方，光线聚集图3。抛物线形光学系统对光线的反射特点研究表明：格栅灯具应采用抛物线形光学系统，这样能得到蝠翼型配光，利于办公环境的书写与阅读。1．2

4、．2对光学系统材料的表面处理加工工艺研究，可谓是日新月异，也涌现出许多国际知名厂商，如德国安铝（alanod）、美国明铝(lorin)、美国ACA铝及意大利铝(almeco)，它们的全反射率为0.83---0.92，高档格栅灯具几乎全部采用以上几个品牌的铝做光学系统，价格不菲。下表是几种材料的工艺处理及其反射率和漫射率。表1。几种材料的工艺处理及其反射率基础材料表面处理工艺反射率工业铝抛光后阳极氧化0.7-0.8高纯铝抛光后阳极氧化0.8-0.9银抛光后阳极氧化>0.9塑胶电镀或涂覆氧化铝膜0.85-0.88铬抛光0.65不锈钢（铁）抛光0.6表2。几种材料的

5、工艺处理及其漫射率基础材料表面处理工艺漫射率铝锤印磨砂拉丝0.7-0.80.7-0.850.55-0.58铬蚀纹0.5-0.55钢涮铝0.6-0.71．2．3合理选择电气及光源，也会大大提高灯具的光输出。从电感镇流器到电子镇流器，从T12光管到T5光管的发展，照明三巨头GE、PHILIPS、OSRAM以及国内外许多厂商也都进行了长期的、大量的研究，从核心技术上得以突破。2、传统常规格栅灯具光学系统的特点分析：现今市面上的常规格栅灯具的光学系统普遍都是平底加圆形或平底加抛物线形光学系统，如图所示。图4。平底加圆形光学系统和平底加抛物线形光学系统对照平底加圆形光学

6、系统在实际生产中投入成本低，几乎不需要大的模具投资。但是分析其光线反射发现（上左图）光束A、D光程远过平底加抛物线形光学系统（上右图），因而光输出到达工作面上衰减相对较多；同时可以看出由于平底的原故，光束B反射时进入了格栅与底盘之间，发生漏光现象，没有利用好光源的光输出。3、新型格栅灯具光学系统的设计及应用：3．1新光学系统的设计：传统常规格栅灯具光学系统二十多年来没有大的突破，一方面是从事灯具光学系统研究的开发设计人员不多；另一方面是新的灯具光学系统的应用在生产上而言，一次性投入较大及加工工艺较复杂；一般的企业不重视，而大公司的主要精力均投放到核心技术电气与

7、光源上了。我们通过多年的对格栅灯具的生产加工和工艺改进，发现对传统常规格栅灯具光学系统加以合理设计，在不增加成本的前提下能大大提高灯具的光输出。我们把平底设计成抛物线形，加大光学系统的总面积，同时把格栅与底盘的间隙减小，防止漏光；另外合理设计光源背部的底盘形状，改变光源背后的光反射路径，减少光源本身对反射光线的阻挡，一方面提高光输出，另一方面杜绝光源背后的反射光线热量无休止的加在光源上，降低光源使用寿命。下图为新型格栅灯具的结构设计简图。图5。新型格栅灯具光学系统新型格栅灯具光学系统的光输出与传统常规格栅灯具光学系统的光输出相比，会有一定程度的提高，通过计算约

8、提高7%：即：「（L新型-L传统）÷L