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LEDLED光源照明设计与模拟分析(图)
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
  N3 `0 }: g1 j  A* i　　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。

: X4 b1 G; g; x$ p" C( {图一、人眼的直接眩光区
! U6 }8 |4 b- s( O3 j　　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。
　　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。

2 O- {) v  S, u6 H: Z图二、光源色温与被照体照度比较图
8 B" x3 P  A9 N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。
! M) v( H: |* \6 y2 I" G
(a)直接照明
) @; [$ i$ j' d1 u3 N7 q! r
, e; M4 f8 _  _2 Y(b)半直接照明

2 W* U6 d1 J3 M  G6 |(c)全般扩散照明
% i: Z) p6 V% B$ k* i! f
* h( N( k! d1 D7 u(d)半间接照明

(e)间接照明
+ M) d7 ?7 L6 [! F7 k& L3 ]图三、各种照明方式
　　二、LED照明光学设计
" p/ a7 f+ {+ }  Z# o　　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。
' i. A  H! Q3 s  q5 T3 d% ~5 x
图四、三种配光曲线之LED灯具
　　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。
7 E& ~, M! @6 o% ^& w  b
' f; @# X% k$ ?+ z0 |+ k(a)Narrow Angle

2 T) G( u9 a9 O' M
光电工程师  17:54:04
睡觉(c)Batwing
图五、三种灯具之空间照度分布图
7 ^+ t- V- Y6 W! U, Y表一、Narrow Angle灯具配光均匀度
. Z, \7 b: T7 Q: h- B5 [1 y$ [; K
　　参考文献
- P4 F& O- F0 ^" o' g: ^% O　　许招墉编译, “照明设计,” 全华科技图书, 十一月., 1999.
  n+ c3 J% z- C2 l( |2 m: }　　日本照明学会 Lighting Handbook
　　石晓蔚, “室内照明设计应用,” 淑馨出版社, 十一月., 1997.
- R. O$ a6 D1 L+ {4 q( x. d; W& m8 b　　何正伦, “照明与照明设计,” 三泰出版社, pp. 129-149, 二月., 1994.
　　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.
0 T  N- c$ Y6 l* Q6 \　　黄哲平, “照明设计,” 东华书局, pp. 247-277, 一月., 1993.