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LEDLED光源照明设计与模拟分析(图)
0 Z6 @5 Q' \( z* R( {. K发光二极体(LED)从原本仅能应用於指示信号及景观装饰,提升至照明领域,原因在於磊晶、製程、封装等整体技术提升,促成LED亮度增进。随之而来的问题是LED真能取代其他光源吗?这是目前很多人在思考的问题,笔者以为仍须一段努力方可实现固态照明。 一、LED照明设计
# B! w7 _( l% x. `' H 长久以来大眾对於照明品质非常重视,不仅要求空间照度充足,还要空间照度分配均匀,才不致於造成眩光及配光均匀度差异太大,造成空间舒适度下降。所谓照明品质乃是改善眩光、空间照度、相对色温、演色性、配光均匀度等。造成人眼感到不舒服之光线均称为眩光,眩光分为三种即直接眩光、反射眩光与背景眩光。直接眩光因光源直接入射眼睛所造成,人眼的直接眩光区为自垂直面45°~80°,如图一所示。
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图一、人眼的直接眩光区+ G2 r8 X1 F" g! g! }( k; ^9 }# X- ^
光线充足与否即是照明领域定义的空间照度问题,不同照明环境下空间照度亦有所不同,一般室内空间照度要求需达500~750 Lux,而空间照度大於500 Lux时,人眼就不易產生疲劳现象。演色性为物体在不同光源下相较於太阳光底下的呈现比,其最佳值为100,一般室内照明要求则需要高於85。
- ^" q9 v& k4 ?# Y9 R2 j1 S 空间光线分佈称为配光均匀度,常见配光均匀度定义方式为(1)室内最低照度除以平均照度;(2)室内最低照度除以最高照度;(3)室内平均照度除以最高照度,一般评定空间配光均匀度之好坏,会以0.8为一基准。色温定义为黑体辐射之光色,黑体在不同温度下所幅射出之光色,与光源之光色接近时,则定义光源之相对色温为此黑体的温度。/ j6 Q5 b! b4 G" s
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图二、光源色温与被照体照度比较图
S' T8 d" h0 F' p1 u( l4 O一般照明方式,可分为直接照明、半直接照明、全般扩散照明、半间接照明及间接照明。直接照明由於设计容易及运用方便,是最常见的照明方式,其缺点是容易產生眩光及配光均匀度差。! i0 K; _# X1 v# s0 x
8 C- W, y L% v, o1 e! I, X(a)直接照明
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6 O/ P( S3 P f5 @9 P(b)半直接照明# h' \$ C; M. Z# H5 u; U: h9 k
: S0 ?: ^% b6 b4 l(c)全般扩散照明
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(d)半间接照明( Y- [$ w# j' L6 v+ N
. [' C( A8 D( d(e)间接照明
5 m6 Z! v- x6 \. ?# l; i图三、各种照明方式
3 ]/ B6 n/ s D1 G* V: n 二、LED照明光学设计" }" @3 x7 k* P1 \) s& d2 t8 @- G8 L* G
本节使用三种配光曲线之LED灯具,来说明不同灯具造成空间照明品质之差异,图四为不同灯具之配光曲线比较,它们分别是Narrow Angle、Parabolic、Batwing三种配光曲线之灯具。2 J- g0 N# V) c/ g: e& D9 ~
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图四、三种配光曲线之LED灯具
a" b) {# H4 A; ] 而不同配光曲线对空间照度分佈的结果如图五所示,其中(c)Batwing的照度分佈较均匀,整体空间照度差异不会像Narrow Angle那么大。(a)Narrow Angle灯具之最大照度明显是优於其他两种灯具,可惜整体之配光均匀度低於另外两种灯具,这就是所谓在追求照度提升同时,若没有设计好光线分佈即会產生问题,造成光能量之浪费,这是设计时必须注意的事。表一、二、三所示为三种灯具运用於空间中之配光均匀度数据整理,可使读者更了解其意涵。
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(a)Narrow Angle, Y( ]2 r* f/ K% f1 j
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1 G) f" [. @! P8 y0 V光电工程师 17:54:04# O# U2 d, w" B4 H* q1 l# f
睡觉(c)Batwing1 R# E X/ M7 L4 Z" s/ f& o% I
图五、三种灯具之空间照度分布图! W* Z" |8 H* n. f: _
表一、Narrow Angle灯具配光均匀度
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参考文献
, ]! U$ P* J; x8 w" e2 c 许招墉编译, “照明设计,” 全华科技图书, 十一月., 1999.3 ~* K7 P9 Q) p8 E/ r! r* |
日本照明学会 Lighting Handbook: b; w- Y, z9 t( t
石晓蔚, “室内照明设计应用,” 淑馨出版社, 十一月., 1997.
2 c O3 r8 S/ ?- R6 n 何正伦, “照明与照明设计,” 三泰出版社, pp. 129-149, 二月., 1994.
7 `% ?0 H. E; H) Z 汪孝慈, “照明品质与眩光评估模式,” 中华民国照明学会, vol.18, no.2, pp. 26-30, 十二月., 2001.
}& T6 b( e3 {0 \" S! c* B 黄哲平, “照明设计,” 东华书局, pp. 247-277, 一月., 1993. |
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