分布光度计基本知识剖析

时间:2010-12-5 17:23:32  作者:admin   来源:未知  查看:  评论:0
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分布光度计基本知识剖析_中职中专_职业教育_教育专区。分布光度计基本知识剖析 分布光度计基本知识 ? 灯具的光度学坐标系统 1. 通用部分 灯具的基本光度数据包括一组不同方向上的光强值,它们由直接光度测量得到。 光强分布的测量涉及灯具在受控的工作条件下
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  分布光度计基本知识剖析_中职中专_职业教育_教育专区。分布光度计基本知识剖析

  分布光度计基本知识 ? 灯具的光度学坐标系统 1. 通用部分 灯具的基本光度数据包括一组不同方向上的光强值,它们由直接光度测量得到。 光强分布的测量涉及灯具在受控的工作条件下(电气和温度的测量)的光度和角度 的测量(分布光度计)。对于这样涉及方向的光度测量,应围绕灯具定义一个空间 体系(坐标系统)。 2. 分布光度计的基本要求 为了测量不同方向上的光强,将灯具安装在分布光度计上,以便于将其定位在规 定的角度。分布光度计通常由一个用以支撑和定位灯具或光源以及光度探头的机 械装置,连同一些获取和处理数据的辅助设备组成。 分布光度计基本上可以分为三种: ? 一种使灯具绕两根相互垂直的轴旋转,且两根轴的交点是分布光度计光度中心 的分布光度计o这类分布光度计通常使用一个单独的且安装在离光度中心距离 足够远的光度计探头。 ? 一种分布光度计,灯具仅绕一根轴旋转,灯具与光度探头的相对运动,光度探 头在穿过分布光度计的光度中心面内相对于第一根轴的角度并跨越第一根轴, 绕第二根轴作第二种旋转。 ? 一种灯具完全不动的分布光度计。光度探头绕两根穿过分布光度计光度中心且 相互垂直的轴旋转。 注:在第一种型式里,由于光源的燃点位置在测试过程中持续的变化,所以限制了 这类分布光度计的使用。 在第二种型式里,即使测试时灯具在空间内移动或旋转,光源的燃点位置就是灯 具正常使用时的燃点位置。 因为现实的考虑限制了后两种类型的分布光度计的整体尺寸,因此这些类型的分 布光度计通常会在光度头和灯具之间使用镜子以增加光程,或者把适当尺寸的亮 度仪用作为探头。同样镜子也用于将光度计保持在一个固定的位置。 以上列出的三种分布光度计的基本类型能在多种结构设置中使用,每一种适用于 一个特定的目的。不同之处在于分布光度计在地面的安装位置、分布光度计基准 轴的方位以及灯具安装在分布光度计上的方式。在标准CIE 70 1987 [1 7J 中给 出了分布光度计的构造原理和选择方法。 3. 坐标系统 确定灯具的光强分布需使用坐标系统来定义光强测试的方向。使用的坐标系统是 球形坐标系,坐标系中心就是灯具的光度测试中心。一般认为,坐标系统包括一 组通过交集轴的平面。空间方向由两个角度来表示: ? 初始半平面与含测试方向的半平面间的夹角; ? 交集轴与测试方向的夹角或者此角的余角。 为了得到更准确的测量或简化随后的照明计算,在选择与灯具的第一根(或基准) 轴和第二根(或辅助)轴有关的系统方位时,应特别考虑灯具的类型、光源类型、 灯具的安装姿态和灯具的应用。 目前的做法已限制了方位的数量。交集轴应是垂直的或水平的;对于后者,轴线可 以与灯具的第二根轴垂直或者重合。 4. 平面测量系统 灯具的光强通常在许多平面中测得。在各式各样可能的测试平面中,有三种平面 系统已被证明特别有用。 ? A-平面 圄1 A-α 分布光度计的灯具方位 A-平面系统是通过光度中心的交集线(极轴)的一组平面且垂直于含灯具的第一 根和第二根轴的平面。A-平面系统严格地与灯具藕合,并且随灯具一起倾斜。第 一根轴通过光度中心且垂直于灯具的出光口面。它位于A=O。的半平面内,通常 在α =0。的方向。第二根轴也通过灯具光度中心,且垂直于A=O。的平面。某些 类型的分布光度计用这种系统提供数据,并且被用于室内照明灯具的光度测试。 ? B-平面 图2 B-Jl 分布光度计的灯具方位 B-平面系统是通过光度中心的交集线(极轴)的一组平面且平行于第二根轴。B 平 面系统严格地与灯具藕合,并且随灯具一起倾斜。第一根轴通过光度中心且垂直 于灯具的出光口面。它位于B = O。的半平面内,通常方向卢=0 0 。第二根轴与 B=OO平面的交集线重合。这种坐标系统通常用于泛光灯具的光度测试。而且,垂 直于灯具发光口面的基准轴经常被水平放置,系统可以使用另一种形式(V , H 系统)。见CIE N0 43. 1979[18J 。 ? C-平面 C-平面系统是通过光度中心的垂直线(极轴)为交集线的一组平面。C-平面系统在 空间内严格地定位,并且不随灯具倾斜。在灯具0。倾斜时, C 平面的交集线仅 垂直于A-和B-平面的交集线。倾斜以外,它不必与灯具的第一根轴 重合。第一根轴通常通过光度中心,而且垂直于出光口面。第二根轴位于C=O。平 面内。 该系统通常用于室内照明和道路照明的光度测试中。在室内灯测试中,灯具的第 三根轴是长轴,而在公共场所照明中,灯具的第二根轴通常平行于道路轴线 c-γ 分布光度计的灯具方位 ? 灯具的光度学坐标系统补充说明 空间光分布的精确测试是所有灯具设计与照明设计的基础,无论灯具中所用灯泡的选择、 反光罩的设计,还是实际应用中的照度分布计算、眩光控制以及灯具的安装,都必须严 格测量灯具的空间分布光度数据。 1、分布光度测量平面 分布光度的测量平面有以下三种: (1)A—平面 A-平面是由一组平面组成,这一组平面的相交线经过光度测量中心,平行于反光面, 并垂直于光源的假设轴线 B-平面 B-平面是由一组平面组成,这一组平面的相交线经过光度测量中心,而且平行于光源 的假设轴线,垂直于 B-平面的交叉线 所示。 A-平面组和 B-平面组都要求它们与光源的状态一致,如果光源倾斜,整个系统也要 倾斜。 (3)C—平面。 C-平面组也是由一组平面组成,平面的相交线垂直于光度测量的垂直中心线。C-平面 通常在空间固定方向,不随光源的倾斜而变化。C-平面的交线) ,垂直于 A-平面和 B-平面的交线 所示 对于某些分布光度计而言, 在一个锥面上测量和表示某个固定的极坐标角各方向上的 光强分布是非常方便的,圆锥的轴线对应于 C-平面的相交线 圆锥面 上述提到,CIE 标准中推荐道路灯具采用 C-γ 的坐标系统,因此路灯的光度测量中一 般均采用 C-平面作为测量平面。 2、分布光度计的选择 在分布光度测量中,一般光源位于测量中心,光度测量探测器处于离开测量中心一定 距离的位置上。如上所述,要测量光源或灯具在空间各方向上的光强分布,必须有一套 在两个方向可运动的变角测量装置。通常有下列几种方式:①探测器固定,测量灯具可 分别绕着垂直轴或水平轴旋转,垂直轴和水平轴的交点即为光度测量中心;②光源固定 不动,探测器可分别围绕垂直轴和水平轴作圆周运动;③光源绕某一轴线旋转,而探测 器则可绕另一轴线作圆周运动,且两轴线互相垂直;④通过反射镜或者是相互运动装置 实现前面①~③的等效运动。 3、道路灯具坐标系统的确定 在 CIE 34 号文件中,对道路灯具的坐标系统进行规定,推荐采用 C-γ 的测试系统, 并指出道路灯具安装于分布光度计上测试时,道路两边方向与C-γ 角度的对应关系(如 图 5)。即将平行路边纵轴的半平面定义为 C=0° 和 C=180° ,将垂直于路轴线° 定义为屋边。其位置安装的正确与否直接影响到后续的各类光 度计算与照明设计。 在旋转灯具式分布光度计中, 水平轴由双立柱支撑, 灯具可以在 A-平面和 B-平面上测量。 若移去水平轴的一端立柱,则测量系统成为如图 10 所示的结构。在这种结构中,灯具可 以方便地在 C-平面和锥面上测量。如图 11 为浙大三色仪器有限公司研制的 GMS1800 分 布光度计,仪器具有高精度垂直轴旋转和水平轴旋转运动轴系,光度探头通常安装在离 开旋转工作台 10~30m 的距离上,以适应不同光束角和中心光强的灯具测量要求。 ? 灯具的光度学坐标系统补充说明续 1) 任何灯具在空间各方向上的发光强度都不一样,我们可以用数据或图形把照明灯具发 光强度在空间的分布状况记录下来,通常我们用纵坐标来表示照明灯具的光强分布, 以坐标原点为中心,把各方向上的发光强度用矢量标注出来,连接矢量的端点,即形 成光强分布曲线,也叫配光曲线。因为大部份的灯具的形状是轴对称的旋转体,其发 光强度在空间的分布也是轴对称的。所以,通过灯具轴线取任一平面,以该平面内的 光强分布曲线来表明照明灯具在整个空间的分布就够了。如果照明灯具发光强度在空 间的分布是不对称的,例如长条形的荧光灯具,则需要用若干测光平面的光强度分布 曲线来说明空间光分布。取同灯具长轴相垂直的通过灯具中心下垂线 平面垂直且通过灯具中心的下垂线 两个平面的光强分布说明非对称灯具的空间配光。为了便于对各种照明灯具的光分布 特性进行比较,统一规定以光通量为 1000 流明(lm)的假想光源来提供光强分布数 据。因此,实际光强应是测光资料提供的光强值乘以光源实际光通量与 1000 之比。 照明灯具的光强分布是利用灯具的反光罩、 透光棱镜、 格栅或散光罩控制灯光实现的。 反射罩是灯具的基本控光部件,它的反射比越高,规则反射越强 ,控光能力越显著。 阳极氧化或抛光氧化铝、不锈钢板是常用的镜面发射材料。按照规则反射定律对铝反 射罩的几何形状、尺寸进行周密设计,安装时注意光源精确定位,便能获得各种需要 的光分布。格栅主要起遮蔽光源,减少直接眩光的作用。透过格栅的光分布一般比较 狭窄。 三平面配光曲线 二平面配光曲线 平面 配光曲线 配光曲线的定义:配光曲线其实就是表示一个灯具或光源发射出的光在空间中的分布情 况。它可以记录灯具的光通量、光源数量、功率、功率因数、灯具尺寸、灯具效率包括 灯具制造商、型号的等信息。当然最关键的还是记录了灯具在各个方向上的光强。配光 曲线的分类:配光曲线按照其对称性质通常可分为:轴向对称、对称和非对称配光。轴 向对称:又被称为旋转对称,指各个方向上的配光曲线都是基本对称的,一般的筒灯、 工矿灯都是这样的配光。 对称: 当灯具 C0°和 C180°剖面配光对称, 同时 C90°和 C270° 剖面配光对称时, 这样的配光曲线称为对称配光。 非对 称: 就是指 C0°- 180°和 C90°270°任意一个剖面配光不对称的情况。配光曲线按照其光束角度通常可分为:窄配光( 20°) ,中配光(20° 40°) ,宽配光( 40°)其实也没有严格的定义各个厂家的对 宽、中、窄的定义也略有不同。 说 了 半 天 的 定 义 和 分 类 。 下 面 我 们 来 看 点 实 在 的 东 西 —— 支 架 的 配 光 曲 线°,这里的第一张图就是我们最为常见的极坐标配光曲线 了,要想读懂它首先要知道 T 和 A 这 2 条曲线分别来自哪。在图形下面有注释:T = C0°-180°, A = C90°-270°这个 C 表示的是水平面的角度(立体角是由水平角度和垂直角度 2 个角 度组成)。0°-180°组成了一个剖面,T 就是表示光在这个剖面上的分布情况。在支架 中 C0°-180°一般被定义为垂直与灯管方向的。同理 A 就是表示光在 C90°-270°剖面 上的分 布情况。如下图: 知道了 T 和 A 两条曲线表示的剖面后,我们继续看看这每条曲线是如何来的。极坐标图 的原点(同心圆圆心处)为灯具发光面的中心;每个同心圆表示一个光强值,越靠外圈 光强越大;图中的各个角度值就是这个剖面上的垂直角度了,向下方向被定义为 0°如下 图:注意一点:图中有个 cd/1000 lm 的单位,这表示这是一个以千流明为标准的配光, 实际的光强需要换算才能得到(如何换算不用说了吧,1000 lm 下是 50 cd,2000 lm 就 是 100 cd 咯!)。 这样做是为了方便在不同灯具间进行配光比较。 好,在极坐标配光曲线下面一张图其实就是等照度曲线图,就是用曲线把照度相同的点 连接起来,相信这个图很容易理解吧,注意这里同样是千流明的等照度曲线图。大家可 以上下对 应看一下,找找配光曲线的感觉。 希望能继续深化下去 ,讲讲配光的意义,想听一下风沙你是怎么理解的 ,看到一个灯具的 配光你能看出什么东东来?我一般是这样跟别人解释的:因为反射罩改变了光源的照射方 向,由配光可以知道灯具的照射范围,照射方向,估计有效安装高度、射程(当然跟光 源有关系),照射范围里的大概照度如何,当然由仪器测出来的配光还可以知道灯具效 率,(通过微积分法来求好象也可以,不过谁会一个灯一个灯去算多麻烦啊)配光的意 义是:1、做成 IES 文件,用于照度计算,或者手工算估计一下照度。2、IES 还可以用于 光域网文件,用来模拟灯光真实场景效果运算。 今天我们再来看一个配光曲线,这种表示方式一般多用在投光灯具。同样给大家 2 张图, 其 中后一张是等照度曲线图。 看看这张曲线图和前面的不一样了吧,其实仔细观察下可以发现他们只是表示方式不一 样而已, 基本元素都一样。 首先是有两条曲线° , 虚线° 。 横向的角度值表示剖面上的垂直角度,0 度为灯具发光面中心。纵向数值表示光强。同样 注意左上角 cd/1000 lm。从虚线° 这条线上可以看出此灯具是非对称配光 的。如何看?对称不对称主要是只角度。配光曲线的角度一般是这样定义的:灯具的光 束角度为峰值(最大值)光强的一半光强值所包含的角度。以上图为例虚线cd 左右,一半峰值也就是 550cd 左右,在左边的角度应该是 10 多度,右边应该 不到 10 度,从而可以判断此灯为非对称配光。这里说到的角度的定义方法是欧标使用的 (也是目前国内常用的) ,美标略有不同。它是定义为峰值(最大值)光强的 1/10 光强值 所包含的角度为灯具光束角。等照度曲线图也不多说了,很简单的,注意图中的黑点就 好,那就是灯具的位置。从此表也可以验证此灯的对称属性,明显光是向前的多向后的 少 我公司深圳办事处设有展厅,展厅现有样机分布光度计、积分球、EMI(传导/辐射)测 试仪等照明相关检测设备,欢迎广大照明企业联系我! 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