《光基础培训》PPT课件.ppt

,基本照明知識培訓課程,Lighting Fundamentals Training Program,基本照明概念及術語,Lighting Terminology,幾乎每一個工作領域或各種產業都會有其獨特的專用術語。照明領域也不例外。在照明工業中，無論是設計師，還是技術專家們和制造者們都會有同樣的術語和概念來打交道。這些專業語言都是經長時間積累並且經專業人士（如 IESNA-北美照明工程協會）正式定義所延留至今的。本課所節選的術語都是整個照明領域教程中常常提到的。在照明知識的學習中，這些術語是您了解照明概念必不可少的一個環節。了解了這些照明專業術語，讓您真正成為照明領域的一員。,鎮流器（Ballasts),IESNA(北美照明工程協會）定義：與放電燈一起使用，並為放電燈的啟動和正常工作提供必需的電路環境（包括電壓，電流和波形）的電氣設備。熒光燈和高壓放電燈等放電光源依靠穿越兩電極之間的一道電弧工作，其中的各電路特性由鎮流器來控制。鎮流器的功用:為建立電極間的電弧提供正確的電路狀態對流經光源的電流進行調節從而確保穩定的光輸出。為特定的燈管提供正確工作電流與電壓，並且可以因輸入電壓的變化進行補償使工作電流穩定。,熒光燈管的傳統鎮流器為電感式，電壓工作頻率為60Hz(或50Hz).20世紀80年代以來，電子鎮流器越來越受到歡迎。其工作頻率在20，000到60，000Hz之間。相對於使用標准電感鎮流器的照明系統來講，這種高頻工作狀態能更有效的將電能轉化為光能。熒光燈電子鎮流器甚至可以產生比電感鎮流器多出10%的每瓦流明。這是因為高頻使熒光燈管工作的更有效率。,鎮流器因數（Ballast Factor，BF),IESNA(北美照明工程協會）定義：使用某種鎮流器時與使用標准（參照）鎮流器時的光通量（以流明為計量單位）之比。又稱為流明因數。鎮流器因數（BF）是用來衡量采用商用鎮流器配套運行的某個光源的光輸出與采用ANSI標准的實驗室基准鎮流器配套運行的同一個光源的光輸出的比值。此因數通常是一個小於1的數字，說明瞭當實際已商業應用的鎮流器和燈管配套使用時的流明損耗。對應用於不同的燈管數目與類型，特定的鎮流器會有不同的鎮流器因數。當在兩只40W,3000流明的熒光燈上使用一個一拖二的鎮流器，並且鎮流器因數為0.95時，實際產生的流明數為：3000流明 x 2支燈管 x 0.95BF=5700流明,功率因數（Power Factor,PF),功率因數（PF）被用來衡量交流電壓和電流之間的同相關係，這種關係決定了鎮流器汲取的電流水平。功率因數等於系統的總功率與系統的輸入電壓乘以系統的輸入電流之間的比值。是線路實際輸入功率與表面功率的比率，它的理想值為1。低於1造成輸送系統的損失，並增加發電設備的負載。,功率因數,總功率,輸入電流 x 輸入電壓,總諧波失真（Total Harmonic Distortion,THD),交流電（商用電）之基本波形為正弦波，但供電系統的供電電壓及電流的波形往往會受負載的干擾而變形，不再是正常的正弦波，而變形後嚴重失真的波形稱為失真或高諧波。,過高的諧波失真，對周邊設備影響：1）將使電源電流波形產生畸變，而導致配電系統之三相不平衡，中性接地線電流過大而燒毀。2）也可能使電氣設備產生誤動作，振動發響，增加電力損失，絕緣劣化，電磁干擾及電視，電腦，通迅，遙控系統受干擾，電壓瞬間升高，產生電流熱效應等不良效果。,電子鎮流器問答（Electronic Ballast Q&A),問1.電子鎮流器基本動作原理是什麼?,問2.電子鎮流器與傳統安定器有何不同？,答2.這要從兩者之線路架構，基本特性，使用性，維護性及省電效益來做比較，兩者最大不同點是電子鎮流器是高頻（20KHz-60KHz）瞬時點燈，而傳統鎮流器是低頻（60Hz）點燈。,問3.電子鎮流器燈管接線方式有幾種？,第一頁,答1.先將商用頻率50Hz或60Hz之交流電源，整流為直流電，然後經交換式振蕩回路產生20KHz-60KHz之高頻，再經過點燈回路產生限流作用，並預熱燈管，且在一秒鐘內點亮燈管。,答3.以一拖二電子鎮流器為例：1）並聯式接線（又稱獨立設計）：當一盞燈不亮時，另一盞燈還會亮。2）串聯式接線（又稱共用設計）：當一盞燈不亮時，另一盞燈也不會亮。,電子鎮流器問答（Electronic Ballast Q&A),問4.電子鎮流器主要特點是什麼？,第二頁,答4.1）大輻省電：和傳統鎮流器相比可以省電20%。2）功率因數極高：a.傳統鎮流器高功率型約 80%-90%(根據補償電容的法拉值）。b.電子鎮流器高功率約93%-99%。3）光波穩定不閃爍：a.傳統鎮流器點燈頻率60Hz,一秒120次頻閃，肉眼很容易察覺到閃爍。b.電子鎮流器因高頻點燈，輸出光波非常穩定不易閃爍，且當電源電壓變 動或燈管處於低溫時，也不容易閃爍，對保護視力，很有幫助。4)可聽雜音低：和傳統鎮流器比有較低的可聽音。5)體積小，重量輕，外觀體積可變化彈性大。6)安全性高：具三重防災異常保護。7）調光性好：可依市場需要設計成全微幅調光型及分段調光型兩種。,電子鎮流器問答（Electronic Ballast Q&A),問5.電子鎮流器的溫升是否較低？,問6.電子鎮流器是否較節能？,問7.何謂RFI?,答5.電子鎮流器因為採用高科技的半導體線路設計，它的溫升比電感鎮流器低。這也會 使室內的空調費用降低一些。,答6.在產生同樣的流明輸出情況下，電子鎮流器比電感鎮流器節省了10%-30%的電力消耗，這也使得用戶的電費帳單下降了一些。,答7.無線電射頻干擾（Radio Frequency Interference)是指由燈管或鎮流器或電源線所產 生的一種輻射信號，它會干擾收音機，電視機或其它電子設備的正常運作。電 子鎮流器基本上都有安裝符合FCC(美國聯邦通信委員會）要求的濾波保護線路的設計，以過濾掉這些不必要的干擾輻射波，但前提是電子鎮流器必須接地良好.,第三頁,燭光（Candela),IESNA(北美照明工程協會）定義：光度的國際標准單位。一燭光等於一流明每立體弧度。曾經稱為Candle，也稱為光度發光體在特定方向上的單位立體角內所發射的光通量，用堪得拉（Candela,cd)表示。隨著方向和角度的不同，任何特定的光源都會得到不同的光度。但因為光的強度是由光源的自身產生，所以特定角度上的光強度（以堪得拉表示的光度）保持不變，而不論與光源的距離遠近。,第一頁,比較具有相同瓦數的燈管的光強度是有趣的.參照下面的例子，想象一下燈具垂直射向地面的情況，以0 代表處於其正下方的點，20 代表0 上揚20 的點。雖然不適用於所有光源，但是這些例子中，最大光度的數值往往出現在0 的地方。,燭光（Candela),第二頁,光強度分布（Candlepower Distribution),IESNA(北美照明工程協會）：通常為一條以極坐標表示的曲線，代表了一盞燈具或者一個光源在通過光源中心的平面內的光度變化。在燈具或光源的不同角度上的光強度（以燭光計算）分布可以用數字或曲線來表示。如果圍繞在垂直軸上所有方向上的光的分布並對稱，例如，標准的2英尺x4英尺吸頂熒光燈，則其光強度（以燭光計算）可以在通過光源的一系列垂直平面內取得。其中最重要的三個公共平面為：平行於燈管軸線的平面，垂直於燈管軸線的平面，以及與燈管軸線成45 角的平面。光強度分布也可以在任何被指定的平面內畫出。每個燈具或燈具和光源的組合體都會有一張唯一的光強度分布垂直面的光強度分布是通過測量從低到高的一系列角度得到的。這些角度都分布在通過光源中心的同一個垂直面內。除非指定一個平面，否則曲線將被假定代表的是平均值。平均值可以通過類似繞燈具或光源垂直旋轉的方式獲得。光強度的分布主要是由以下因素決定：反光罩的設計，遮光方式和鎮流器的選擇。,1.2x4燈具的燈 管軸線光強曲線的垂直分布圖,2.2x4燈具的燈管軸線光強曲線的平行分布圖,色溫度（Correlated Color Temperature,CCT),IESNA（北美照明工程協會）定義：黑體與光源色最相近時的絕對溫度值。色溫度描述了光源發光時的顏色表現。它是將光源的發光顏色和加熱到特定溫度的參考黑體的顏色進行對比，並以絕對溫度開氏（Kelvin,K)來測量所得到的。通常用“冷”,“暖”來表示一盞燈的色溫表現。但是與一般溫度相反的是，色溫低於3200K的燈具通常被認為是“暖”光源，而色溫高於4000K的則被認為是“冷”色。,光源的色溫指數表示了光源的外觀視覺，但是它並沒有給出光譜的波長分布。所以兩個不同的燈管可以看上去有一樣的顏色，但是照在物體上產生的顏色效果卻大不相同，以下為常用光源的色溫度。,演色性指數（Color Rendering Index/CRI,Rendering Average/Ra),IESNA(北美照明工程協會）定義：在某特定光源照射下的被照物，其色彩表現的“自然”或“真實”的程度，稱為演色性（以百分比表示）。光源“正確”還原物體顏色的能力有所不同。光源的演色能力由其演色性指數來表示。一個光源的演色性指數是這樣來確定的：首先用參考光源照射八個標准的顏色樣本來進行測試。標准光源的演色指數定為100。此光源的色溫與被測光源的色溫值極其接近。然後計算出標准光源照射下樣本的色彩度（色度坐標）。接著用被測試的光源來照射樣本，並用列表方式來表示兩次測試之間的顏色變化。最後將這些測試結果計算其差異平均值就得到了被測試光源的演色性指數。另外，由於光源的演色性指數都是相對於與其具有相近色溫的參考光源來說的，所以用不同色溫的光源做演色指數的比較是沒有意義的。,演色性指數常被用來代表指定光源照射下的物體顏色的“自然”程度。通常來說，大多數的照明應用都會要求演色性指數在70或70以上。,第一頁,演色性指數（Color Rendering Index,CRI),以下是常用光源的主要演色性數值：,第二頁,光效（Efficacy),IESNA(北美照明工程協會）定義：總的光通量除以光源總的輸入功率所得到的商數，以每瓦流明（lm/W)來表示。光源和照明燈具的光效都是由每瓦流明來表示。對於熒光燈和高壓氣體放電燈（HID)來講，與其配套使用的鎮流器瓦數也應包括在計算光效之內。因為光源與鎮流器相組合時會產生光源流明的減少。光源的光效是光源流明數除以光源瓦數的商數。100W的A19白熾燈的光通量為1740lm1740lm100W=17.4lm/W系統光效（相對於需鎮流器的光源來講）是通過額定光源流明乘以鎮流器因數再除以總的功率輸入值所得到的結果，即：系統光效額定光源流明x 鎮流器因數總功率輸入 例如，(1)F32T8燈管使用一拖二電子鎮流器，每支燈管的光通量為2850lm.(2)鎮流器的鎮流器因數（BF）為0.95，總功率輸入值為62W.(3)光效（2850lm x 2支燈管x 0.95BF）62W=87.3lm/W,發光效率（Efficiency),IESNA(北美照明工程協會）定義：光源放在燈具裡所放射出的光通量與光源單獨裸露在外所發出的光通量的比值。發光效率表示了由燈具放射出的流明數在光源原始發出的總流明數中所占的百分比。一盞燈具的發光效率與照明效果照度要求是沒有絕對的必然性的。,只有與陶瓷接頭配合使用的100W A型光源，其發光效率才可達到100%。因為光源發出的光通量沒有受到任何阻擋。同樣是100W A型光源，但是放於筒燈內而且有黑色防眩光罩，它的發光效率就可能只達到70%了。基於較小眩光考量，根據實際應用情況，光效較低的也許比高效的燈具更為合適。,眩光（Glare),IESNA(北美照明工程協會）定義：可視范圍內所產生的光亮超過眼睛所能接受的光亮的這種感覺會使人煩擾，感覺不適，或者造成視覺功能或可視性下降，稱為眩光。眩光程度的大小由如下因素決定：干擾源的尺寸，位置，光強，干擾源數量以及眼睛所能接受的光強。為了更有效地描述眩光的最常見的四種類型，如下分類方式是十分有意義的：按源來分：直接眩光，間接（反射）眩光按對人的影響來分：不刺眼的眩光，不適眩光直接眩光是由光亮的區域引起的。如在可視范圍內的燈具，天花板和窗戶。而間接眩光是由可視區域內，通常是作業區域的任何物體表面反射進入眼睛的光線所造成的。,由窗戶和燈具所產生的眩光。,吸頂燈具照射在電腦屏幕上所產生的反射眩光。,不刺眼眩光會降低視覺功能和可視度。刺眼眩光會引起身體不適。在日常生活中，我們有可能有時只遇到不刺眼眩光並無刺眼眩光現象，反之亦然。然而也有兩者並存現象。,光源（Lamp),IESNA(北美照明工程協會）定義：通常是指產生光輻射的一種光的來源。此術語還可以有來指光譜中靠近可視區域的輻射能。光源可分為三大類：白熾燈：其燈絲通常是盤旋式鎢絲制成，並且燈絲經過電流受熱後達到熾熱狀態而發光的。熒光燈：燈管中的低壓水銀電離成離子後產生一種紫外線輻射能，這種輻射能透過熒光粉後產生可見光。氣體放電燈：電弧管中的高壓氣體經過電極間的電流電離後而發出的光。對於三種不同類型的氣體放電燈，其弧管中所填充的氣體也不一樣：1）水銀燈：主要是水銀，再添加少量氬，氖和氪。2）金鹵燈：同水銀燈一樣，也添加了鈉和鈧的碘化物。其他金鹵燈也可能含有一些稀有元素的碘化物。3）高壓鈉燈：所充氣體為鈉，汞化物和氙氣。,額定平均壽命值（Life-Average Rated),光源的額定平均壽命值通常是指使用一大批燈管，當其50%的燈管失效時的工作小時數。對於白熾燈來講，每次開燈後所用的小時數不會對光源產生太大的影響。但是對於熒光燈和高壓氣體放電燈而言，每次開燈後較少的點燈時數（但是頻繁的開關操作）都會降低光源的工作壽命。相反則會增加光源工作壽命。,任何電燈光源的實際壽命是它平均壽命的中值。單支或多支光源的實際壽命也許會有點不同於刊印出來的額定平均壽命。下表所列的一些常見光源的主要平均額定壽命數值：,光（Light),IESNA(北美照明工程協會）定義：是指能夠刺激視網膜進而產生視覺的輻射能。也即電磁波頻譜的可視部分，其波長大約為380至770豪微米。“對於物理學家來說，光僅僅是電磁波頻譜中的很小的一部分,位於紫外線和紅外線中間相對於電磁波頻譜中的其他部分來說，這一小部分的最大不同之處就是輻射能可以被人類的視覺系統中感光器吸收後就可以看到物體了。,在所有可見波長范圍內光源發出的輻射能相對來說都是平衡的，而且它們在人眼中的色彩效果也都是白色的。但是當一束狹長的白色光柱穿過透明的稜鏡時，它會散發變形成可見光能的分立的波長，這個時候人眼也可以清楚地區分它們了。,為了,為了更好地了解光，我們必須得知道光是一種電磁能量。（除了電磁能量外，）其它形式的能量還包括化學能，動能，原子能，熱能和電能。電燈光源能夠將電能轉化為“可見的”電磁輻射能，籍而就可以看到物體了。光借助物體反射或傳輸被眼球的桿狀或錐形細胞接受後，再經大腦識別後即可變成可視影像。,流明（Lumen),IESNA(北美照明工程協會）定義：光通量的國際標准單位。從放射性上來考慮，流明的大小由放射能量的大小來決定。從光度測量上來講，它等於具有一燭光（Candela）光度的點光源在單位立體角內所發出的光通量。,雖然光源會因不同的方向而有多種燭光值，但是它卻只能有唯一的流明輸出值。所以流明數值可以用來測量光源的總的光輸出量。而此流明數值是由光源生產商測定和公開標示的。,在設計過程中，照明設計師們利用光源的流明輸出值來估算某個被照物的最終照度。由於高效能的照明設計對於終端用戶變得日益重要起來，設計師們也更加注重每瓦流明輸出數值的估定，以利選擇不同高功效的光源。如下為常用光源的流明輸出值：,燈具（Luminaire),由一個或多個光源同單個鎮流器（需要時）相聯接並同其它零配件相組合，用來投射光線，固定和保護光源，並使其與電源聯接成完整的照明單元。燈具通常或被稱為照明器具，包括：燈體，光源，燈座和電線（也包括了熒光燈和氣體放電燈用的鎮流器，低壓鹵素燈用的變壓器）。除此之外，燈具也許還包括如下一種或多種組件：反射罩，透光罩，格柵，墊圈，插銷，裝飾燈具邊框，或安裝硬件等來提供保護；提高效率，改良外觀或燈具使用功能；控制眩光；或者對光的投射施以控制。,構成筒燈的主要零部件,2英尺 x 4英尺的筒燈凹形反光槽的主要零部件。此反光槽或者是由格柵或者是由透光罩構成。,光譜能量分布圖（Spectral Power Distribution,SPD),是對電磁波頻譜可視區域內（360至770毫微米）的波長或波段中的光源所發出的輻射能的形象化的圖形演示。光源生產商們都會針對某種特定光源而制定其光譜能量分布圖線圖。光源的光譜分布會影響其顏色“自然”表現力。具體如下圖所示：,1.上圖可視光譜中所示的白熾燈的波長較長（650毫微米以上），因此其紅色效果表現得更加自然。,2.右圖可視光譜中所示的熒光燈管的波長（450毫微米以下）比左圖中所示的白熾燈波長短，所以藍色表現得更加淋離盡致。,將不同的波長合併起來可以產生人眼看到的白光。由兩支光源發出的光其波長不同但卻有可能發生其光的顏色正好相同（相同色溫）。但是它們照在物體上的效果卻可能大相徑庭。（請參閱演色性指數）。,照度（Illuminance),IESNA(北美照明工程協會）定義：光線入射到物體表面某一點的光通量的面積密度。照度是根據每單位面積的流明值來計算的。用來計量照度的常用單位是：,單位換算：,“IESNA照明手冊”是一本有關不同照明應用的照度值的推薦用書。此書主要是根據照明工程的難易程度來進行分類的。簡易照明工程就是指像走廊等非工作區域的對視覺性能不做重點要求的地方，而特殊照明工程就是指像小機種組裝區域的對視覺性能做重點要求地方。舉例來說，對個人辦公室的照度推薦數值為工作空間照度可達500勒克斯（lx）或50尺燭光（fc）.在此工作空間，視覺功能是十分重要的，因為需要足夠的光照才方便閱讀小的印刷字體。,第一頁,輝度（Luminance),IESNA(北美照明工程協會）定義：某光源點周邊單位表面以及包含了指定方向的某一單位錐度的延伸方向上的光通量，除以錐度的立體角與單位垂直發射表面面積的乘積所得的商數。該表面須處於所指定方向的垂直表面上。輝度是人的眼睛感知明亮度最為靈敏的一種測量方式。其單位是cd/m.“設想在起居室裡有一盞發光的電燈。它的照度很亮。而且，此電燈在某個給定的方向上有多個燭光值。如果在物體表面的一個指定方向上，其燭光值為300cd/m,也就是說此燈具的輝度值為300cd/m.”,所有物體表面都具有輝度值。左圖的輝度主要是經物體表面反射形成的。,若要評估過強對比度或較低對比度的情況時，輝度應該是較合適的測量單位，而不是照度。測量輝度可以使用輝度計，這樣可以通過cd/m 數值來對周圍可視環境進行評定。,照度和輝度問答（Illuminance and Luminance Q&A),問1.何謂平均照度？,答1.在有效的被照范圍內，每一個固定距離的點以照度計測得水平照度值（Lux),全部加 總除以被測的點數，即為平均照度。,問2.何謂均勻度（Uniformity)?,答2.在上述“答1”中所測得的最低照度除以平均照度，即為均勻度，以UAVe 表示，即：UAVe=,I min,_,I ave,問3.照度與輝度有何不同？,剛剛已經講過了！,反射系數（Reflectance),IESNA(北美照明工程協會）定義:反射流量同入射流量的比值。反射值是指當光照射到物體表面時，一部分光線被吸收或者透射後再經物體表面反射出來的光的百分比。室內表面的反射系數用來決定其所配燈具的利用系數。另外，反射系數通常也可以用來作為燈具反射罩的評估標准。,如下所示為不同室內表面的主要反射值：,如下所示為不同燈具反射罩的主要反射值：,謝謝各位！,晚安！,