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LEDLED光源照明设计与模拟分析(图)
' m; f8 ~. V4 s6 m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
5 n/ S7 T6 K- s7 s 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。- C" T! H/ @3 l+ Z* H- u
3 B6 l- i$ }* B9 N' `图一、人眼的直接眩光区
! V' z6 N9 `* `5 ?8 ` 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。& H$ Y+ t/ s' ]+ }9 V- b
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。3 {! o% o/ d% Z7 G+ g
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图二、光源色温与被照体照度比较图
2 I2 E% l+ W& a' x+ ^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。( n4 N1 v6 m" A4 F
6 H9 v) F$ Y4 y- x0 d(a)直接照明- B. b1 {! p G2 Q, _$ U) O
# B8 H8 K* x. t0 T, c( R(b)半直接照明! M+ D. v) D2 W+ ?/ U( [$ T
! ?* b" h2 {; k8 c! `& U6 ?
(c)全般扩散照明
2 w/ E9 R4 h8 O ( ^, J' J- U& ]) {, T: {* g5 c8 U- h& E
(d)半间接照明
+ Y9 K# L; w: t 7 c9 H/ S6 p: O! ^/ Y( ]
(e)间接照明0 e8 r8 n3 [* M1 B, ]2 |
图三、各种照明方式" `" W7 w0 ~5 f; a2 t8 G
二、LED照明光学设计- N" f" l8 \% H, Y! }: h; C
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。# V: Y; }/ R/ `% C
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图四、三种配光曲线之LED灯具
# G; i3 p4 ]- ]1 G" L' D8 F" ? 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。5 E8 j$ v7 b3 c' `
9 E! P0 C7 f8 Y+ b( M(a)Narrow Angle
* \, V6 A+ g0 ?" h 7 H* p! D% O1 h6 r: n
, a+ n3 k9 b6 U8 f5 [6 `
光电工程师 17:54:04
1 i# X8 o3 x1 ?+ C% G/ t u睡觉(c)Batwing, m" [ g; _$ E x1 [! u1 z$ [- s
图五、三种灯具之空间照度分布图4 w7 N4 k: R* e% B( `4 W
表一、Narrow Angle灯具配光均匀度
9 N4 M# O( m0 s& O- ?8 a/ Q " P; N3 K: S1 c, Z0 v( f
参考文献
4 W6 r% t- D( T! Z+ L n9 X 许招墉编译, “照明设计,” 全华科技图书, 十一月., 1999.0 s3 @9 }+ c5 a: x
日本照明学会 Lighting Handbook' A; I3 B: X$ z5 k
石晓蔚, “室内照明设计应用,” 淑馨出版社, 十一月., 1997.
, h& |8 |4 B- p; A8 N/ r 何正伦, “照明与照明设计,” 三泰出版社, pp. 129-149, 二月., 1994.% b& e( `9 v# l: D
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.! n3 q* h& f! l( |, z
黄哲平, “照明设计,” 东华书局, pp. 247-277, 一月., 1993. |
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发表于 2010-9-25 18:21
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