LED和其他光源

LED和其他光源

照明效果对人类的工作效率、心理和情绪具有重大影响。照明设计面临的挑战在于打造有利于人类活动并且符合人体工程学、美观和节能要求的照明环境。在给定的环境下,有些照明特征会比其他特征更加重要。对于每个照明应用,设计时需要优先考虑的因素主要取决于该环境下预期将发生的活动类型,目标是提高该活动的效率。举例来说,制造设施的照明设计目标主要在于为负责业务或物业的管理者节省成本,而医疗实验室的照明设计目标则在于符合人体工程学要求,并提供足够的光线来执行关键的视觉任务。如果美观是主要关注点,旨在提升人类体验和情绪,比如在酒店、博物馆和娱乐设施内,照明几何结构和光线颜色则可能不太需要关注人体工程学方面,相反,需要注重整体感官影响。在办公室环境下,则往往需要将这些目标相结合,其中可视性是确保工作效率的必要因素(需要符合人体工程学要求的照明),而这也可能受到人类情绪的影响(需要美观的照明),而建筑承租人关注的则是节省成本(需要节能照明)。

通过照明设计实现期望的照明效果需要对灯具、照明器和其他光源进行大量测量,以调整每种光的亮度特征,这对于白炽灯、荧光灯和LED而言是不同的。了解这些特征将使照明设计能够在给定空间实现理想的发光角度、色度、反射、对比度和照明模式。

Radiant的照明解决方案包含可测量亮度和色度的亮度测量技术,这包括测角系统(将光线作为角度因素进行测量)和非测角和非测角系统(测量整体照明模式)。这些系统可应用于照明设计和质量控制以实现所有阶段的照明开发(从光源表征到生产)。Radiant的照明设计测量解决方案可采集光源输出的完整且精确的三维空间测量数据(创建标准IES、EULUMDAT(LDT)和Radiant光源模型™(RSM)文件),这些数据可导出以供在照明设计软件中使用。Radiant的光源生产期间质量控制解决方案包括ProMetric®成像色度计和亮度计,用于确保所生产的照明设备符合设计规格。

符合人体工程学设计的照明

从根本上说,电气照明具有实用目的,无论周边环境或日光条件如何,都能使人类活动在任何时候进行。在某些环境下,人体工程学设计是照明设计中最重要的方面。举例来说,飞机驾驶舱内的照明必须足够明亮,并且正确分布,以使飞行员在飞行时能够看清重要的仪表。商业照明必须均匀地照亮办公空间,并减少眩光,以使员工能够轻松完成工作任务。Radiant提供近场和远场两种方法来测量发光强度和照度分布以及光源的统一眩光等级(UGR),以确保精确定义亮度、光束模式和眩光,以提供最佳的人体工程学设计。

除了亮度和照度分布之外,光线颜色在符合人体工程学要求的照明设计中也扮演着虽默默无闻但至关重要的角色。在手术室中,明亮的光线对于外科手术期间的可见性是必不可少的。然而,光线颜色在这个空间中也同样重要。人体器官和组织在各种照明颜色和温度下的显色可能会影响外科医生在视觉上区分表明组织类型和组织健康状况的颜色差异的能力。Radiant的亮度测量系统可在一定角度下测量光线的相关色温(CCT),以确定光源温度(从冷光到暖光),这能以固有的方式强化在光线下观察时的物体颜色。根据配置,Radiant系统还可以外推显色指数(CRI)值(以及CIELAB值),这有助于确定自然色彩在光源下看起来是什么样的。

美观的照明

美观的照明设计专注于创建能够提升环境的照明模式和光线颜色,而不考虑人体工程学影响如何。酒店、餐馆、娱乐场所和零售环境采用的照明设计通过使用暖色调且引人注目的角度和颜色来吸引客户。亮度、色度、照度分布模式以及灯光的CCT和CRI可以在艺术上和战略上有所变化,以打造能够唤起所期望氛围的照明环境。照明设计师还可以采用多个照明层,每个层都有自己独特的亮度特征,从室内环境照明到重点照明和装饰照明,这些都需要不同的测量标准。

Radiant的测角和非测角系统可用于测量光源和灯具,以确保实现美观的照明设计。对于每个照明层,可以采用理想的测量方法来采集必要的数据。在重点照明中,亮度(Lv)、色度(Cx、Cy或u',v')和发光强度通常是设计的主要关注点,因为光源将产生更有针对性的强烈照明模式。当设计环境照明时,目标将转移到测量光线的照度分布,以确保针对表面或较大的面积提供预期的照明,同时确保较低的眩光水平。在这些应用中,用户可以采用近场测角测量系统来实现光源所需的所有测量。

节能照明

当节约成本和能源成为一个优先考虑事项时,可以采取多种方法来提高照明设计的效率。首先,设计师应该考虑使用的灯具,无论是白炽灯、荧光灯还是LED。光输出与能源使用比率因灯具而异,并且每个灯具必须相应地测量。除了灯具类型外,设计师还可以使用分层技术来优化能效,同时在空间内保持足够的照度水平。照度(以勒克斯或英尺烛光为单位测量)用于测量表面上的光线外观。在分层照明设计中,设计师可以通过改变不同光线层产生的照度水平来节省能源,包括环境照明(通常300-500勒克斯,或者大约30-50英尺烛光)、重点照明(1500-5500勒克斯,或者大约150-500英尺烛光)和作业照明(500-2000勒克斯,或者大约50-200英尺烛光,取决于具体作业)。Radiant的亮度测量系统采用ProMetric成像色度计或亮度计通过远场测量技术来采集照度数据。在这种类型的应用中,ProMetric成像系统安装在三脚架上并面向发光表面定位,以测量投射在墙壁上或通过漫射器漫射的光线。这使成像系统能够通过单次测量采集完整的照度分布数据,并计算光源的发光强度。该测量技术可应用于实验室,也可在生产期间在生产线上的指定测量空间内应用。

Radiant光源表征解决方案

Radiant光源测量系统包括测角和非测角两种系统,用于光源设计建模和质量控制测量。选择使用测角系统还是非测角系统来执行光源测量取决于测量空间的限制和需要采集的测量数据范围。下面概述了Radiant的测角和非测角解决方案。

测角解决方案:近场测量

Radiant的测角解决方案采用测角仪(SIG-400用于测量LED和小型灯具)通过近场测量方法来创建光源的模型。这些系统测量光源的亮度(Lv)和强度分布(坎德拉),充分考虑空间起源和光线发射的角度,以提供对在任何距离下看到的光源输出的完整了解。由于这些成像系统测量光源的精确空间位置和角度,光源的尺寸(例如LED灯条)会影响照明模式,因此会影响测量数据。

测角系统生成光线数据集以快速输出IES、EULUMDAT(LDT)和Radiant光源模型™(RSM)文件(测量眩光时为亮度数据 (UGR))。IES、LDT和RSM文件有利于照明设计,可导出至常见的光学设计光线跟踪软件[比如ASAP®、FRED®、LightTools®、LucidShape®、Opticad®、OSLO®、OpticStudio™ (ZEMAX)、SimuLux®、SPEOS®、TracePro®、Photopia™和IES TM-25]。

近场测量系统的特点:

  • • 将测角系统(比如Radiant测角仪)与成像色度计或亮度计(比如Radiant ProMetric®成像系统)结合使用
    • SIG-400—测角仪设计用于测量小型光源(例如单个LED)
  • 创建光源的完整空间和角度输出模型
  • 进行约1,500次测量以输出完整的表征
  • •只需有限的测量空间(<5m)
  • 可用于外推来自Radiant光源模型(RSM)文件的远场分布(或光线跟踪)数据
     

    

使用成像系统的测角仪(左)的一个示例,以给定角度测量大型光源的完整空间输出。测量值(右侧)显示了雷达的光源角度发光强度分布图(以假色标度显示),以及一个极性图突出显示了该强度图的横截面。

非测角解决方案:远场测量

Radiant的非测角解决方案采用成像色度计或亮度计通过远场测量方法来测量光源。这些系统测量发光强度(cd),这是给定方向下的光通量(lm)。远场测量系统测量光源投射的光束模式,因此,不同于近场测量场景,灯具本身(例如LED)的尺寸并不影响测量数据。

非测角系统生成照明设计的IES文件和位图文件(由成像系统采集)。IES文件有利于照明设计,可导出至常见的光学设计光线跟踪软件[比如ASAP®、FRED®、LightTools®、LucidShape®、Opticad®、OSLO®、OpticStudio™(ZEMAX)、SimuLux®、SPEOS®、TracePro®、Photopia™和IES TM-25]。

远场测量系统的特点:

  • 仅使用成像色度计亮度计
  • 测量任何光源的照度分布(光束模式)(光源尺寸对光图案的测量无任何影响)
  • 通过单次测量输出光源的完整表征
  • 可用于量产运营中的质量保证应用
  • 可以将光线投射在墙壁或屏幕上以测量光线(光源反射)
  • 通过漫射器测量光线(光源传播)
     



非测角方法示例:使用成像色度计测量从墙壁或屏幕上反射的(左)或通过漫射器漫射的(右)光源光束模式。

测量图像显示了成像系统从前照灯投射在墙上的光中捕获的分布图案(在Radiant PM-HL™前照灯评估软件中以假色标度显示)。

 


Radiant生产级测试解决方案

光源和灯具的生产必须精确复制初始照明设计的色度、亮度、发光强度及其他测量的设计规格。Radiant的ProMetric成像色度计和亮度计将先进滤光片的精确度与专利的ProMetric标定技术相结合,可通过单个图像提供完整的测量数据。这些系统充分利用基于CCD的紧凑系统的速度和空间效率,非常适用于量产生产线,能够同时测量数百或数千个小型光源(比如LED)。
 



Radiant TrueTest™软件在线上质量检测期间测量LED阵列的亮度和色度。

Radiant解决方案比较:光源测量系统
 

  近场或远场 解决方案 测量方法 数据集 文件输出 所需典型空间 典型测量时间 典型应用
测角 近场 SIG-400(光源成像测角仪®) 将成像系统相对于光源旋转,以采集光源在所有角度下的测量数据。
  • 亮度和色度(空间分辨)
  • 发光强度
  • 给定距离下的照度
  • 光线跟踪
  • 近场分布
  • 统一眩光值(UGR)
  • 远场分布(光线跟踪)
  • Radiant 光源模型™(RSM)文件
  • IES文件
  • EULUMDAT(LDT)文件
< 2 m 1-4 小时 用于实验室和研发应用的光源建模
非测角 远场 ProMetric®成像系统 将来自光源的光线投射到墙壁或屏幕上,并使用成像色度计或亮度计进行测量。
  • 照度
  • 发光强度
  • 远场分布
  • 总光通量
  • IES文件
  • 位图文件
~光源的10倍大小 1-2 秒 实验室或生产环境下小型到大型光源的质量鉴定测试

*与Radiant光源测量专家探讨,以确定您的应用所需的空间。


对于大型光源和灯具,ProMetric成像系统可以部署到生产线上,用于测量每个光源投射到墙壁上或在光源通过时通过漫射器漫射的光线。这种远场(非测角)方法可确保采集所生产的每个设备的准确亮度、色度和光照分布数据,并且在每次进行测量时不会导致生产延误。