照明光学设计基础知识ppt课件.ppt

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1、照明光学基础知识范长江南开大学现代光学研究所2008.1.21第一章光度学照度学基础研究可见光的测试、计量和计算称为“光度学”可见光光的辐射能中能引起人眼的视觉效应的区域。这个区域从400纳米到760纳米。人眼观察辐射体时,其视觉强弱与辐射波长和辐射强度(某一方向)有关在可见光中不同波长的光所引起的视觉效应的灵敏度是不相同的。在光度学中,为了表示这种差别,定义V(λ)为“视见函数”(光谱光视效率)。人眼的视见函数视见函数把人眼对黄光的视觉灵敏度作为基准,其它色光的视觉灵敏度与黄光的视觉灵敏度相比,得出各种色光的相对视觉灵敏度,称为视见函数,用V(λ)表示。把人眼

2、最灵敏波长(λ=555nm)的视见函数规定为1,即V(555)=1V(λ)≤1不同人在不同观察条件下的视觉函数略有差别/nmV()光通量是描述客观辐射通量所引起的人眼视觉强弱的物理量,是光度学中的基本物理量光通量的单位是流明(lm)一只40W白炽灯的全部辐射的光通量为500lm,而40W的荧光灯的全部辐射约为2300lm1lm表示在某一方向上的发光强度为1cd的发光体在单位立体角内的通光量,即光通量它表示在指定方向上光源发光的强弱,即单位立体角内发出的光通量发光强度的单位为坎德拉(1lm/sr=1cd)对于均匀点光源发光强度1cd(坎德拉)代表发光体发出的电

3、磁波频率为540X1012Hz的单色辐射(波长为555nm),且在此方向上的辐射强度为(1/683)W/sr1坎德拉等于光源在1个立体弧度内产生1流明的光通量坎德拉是光度学中最基本的单位,也是国际基本计量单位之一。当某一表面被发光体照明,用光照度E来表示被照明表面A处的照明强弱在均匀照明情况下光照度光照度表示被照明的表面单位面积上所接收的光通量。单位为勒克斯(lx)。1lx等于1m2面积上发出或接收1lm的光能量,即:光亮度前面所讲的概念并不能表示发光面不同方向的发光特性。用光亮度来表示发光表面不同位置和不同方向的发光特性。在该方向上单位投影面积的发光强度。Ad

4、SNdΩOIαL表示发光面上A点处在AO方向上的发光特性光亮度等于发光表面上某点周围的微面在给定方向上的发光强度除以该微面在垂直于给定方向的投影面积光亮度的单位为坎(德拉)/米2(cd/m2)光亮度表示发光面上单位投影面积在单位立体角内所发出的光通量,表示面光源物理量立体角的定义:一个任意形状的封闭锥面所包含的空间称为立体角,用Ω表示。立体角的意义和它在光度学中的应用Ω立体角定义图以锥体顶点为球心,任意r为半径作一球面,此锥体在球面上的截面为S,则立体角表示为立体角单位:以锥顶为球心,以r为半径作一圆球,若锥面在原球上所截出的面积等于r2,则该立体角为一个“球面

5、度”(sr)。整个球面的面积为4πr2,对于整个空间有即整个空间等于4π球面度立体角是平面角向三维空间的推广。在二维空间,2π角度覆盖整个单位圆。在三维空间,4π的球面度立体角覆盖整个单位球面。从一个球面上去处1球面度立体角的圆锥计算微元立体角的几何关系几个概念反射,折射,透射,吸收:1.据能量守衡定律,材料的反射系数+透射系数+吸收系数=1铝(普通)的反射系数为60-73%,吸收系数为27-40%。铝(电解抛光)的反射系数为75-84%(光泽),62-70%(无光)。铬反射系数为65%,吸收系数为35%。2.光的反射分类:定向反射(SpecularReflec

6、tion),散反射(SpreadReflection),漫反射(DiffuseReflection),混合反射(CompoundReflection)。3.折射:水的临界折射角为48.5°,玻璃的临界折射角为30°到40°。玻璃的折射率为1.5左右。4.光的透射分类:定向透射,散透射(SpreadTransmission),漫透射(DiffuseTransmission),混合透射(MixedTransmission)。5.光在玻璃表面垂直入射时,入射光在入射面被反射4%,在透过面被反射3-4%,被吸收2-8%,透过率为80-90%。6.材料的表面的光反射和光透

7、射具有光谱选择性。照度、亮度图解读通过照度图和亮度图可得到照明灯具的全部配光信息灯具θ照射面灯具照明示意图灯具照明中心垂直照射接收面灯具照射面观察者位于灯具位置沿着光束中心线观察如图所示灯具垂直照射接收面光束角度为θ设此图是接收面的照度图。每种颜色代表一定强度范围内的光照度,绿色代表照度最大最大值为627.63lux,黑色照度最小。横坐标为接收面x方向坐标,纵坐标为接收面y方向坐标,原点处对应灯具中心到接收面垂线的垂足。可以得到人眼看到的光照范围。如图考虑到人眼仅对光强一半以上的有视觉效应,且视为均匀的,看到的光照范围光照中心为圆心,直径20mm范围内。再此之外

8、范围虽然有光照度,但人眼

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