任………
……
…
从的配光曲线谈起
编译
在对封装后的的多个参数
的测中最重要的要数发光强度的光谱分布和空间分布。因为近个色度堡的
参数都可溯源到前者只有正确度高的发
光强度光谱分布才能导出不确定度小的
色度诸参数。而发光强度空间分布的
测质不但直接影响到总光通量
的测精度以及随之得到的发光效率此
外它还能反映出其他方面的性能。
发光强度空
间分布通常称为“配光曲线”对白
炽灯、荧光灯和充
气灯其分布范围
几乎接近而空
间但对接
近空间的配光
曲线都是很少的
因为的方向
性比较强。配光曲
线一般都采用极
坐标来表示对于
只要“一
,的极坐标就
足够了即只需用传统电光源极坐
标纸的一半。实验
实验装,发光强度空间分布曲线一般用专门
的分布光度计测量它可分为两种一种是
不动光度探测头围绕它旋转扫描另
一种是光度探测头不动围绕封装外
壳的顶点作旋转扫描。对于白炽灯之类
传统光源的测最为了避免泡壳内灯丝因
旋转而晃动必须用前者测量而对于之类的固态光源则两者都可以但以前
者为佳。图和分别是本文用到
的上述两种变角光度计的外观照片其中
图是仿德国盯而研制的。
浦原理分布光度计是用绝对法测光源总
光通量的装置。本装置的基本功能是测
量发光强度的空间分布从而计算
向空间发出的总光通。总光通
中可由测量其部分光通△中求和得到
为此假设一个以为球心的假想球面。
卜乏△征习△芝△式中一在假想面某面元处
的发光强度一在假想球面某面
元处的照度△一所对面元的立
体角△一假想球面上面元的面积。于
是问题转化为求△或△即球带的划
分。球带的划分方法很多我们采用等立
体角法具体思路是让假想球面划分成
份面积相等的平行球带因而它们所对应
的立体角也相等。每一球带又划分成
个相等的面元每个面元的面积均为△、架罕
则总光通为而芝乏图变角光度计外观当然也可以
汪乙别鱿犷标识,光源
。带带,芝,
但一般选用式测比较方便。即
一个面元上的局部辐射功率等于该面元
上的辐照度平均值和该面元面积的乘积。
根据经验选二就足以保证测精度。而上下较小以便适合人们的视觉特点。
灯具配光曲线及其电子文档标准格式
邹吉平(通用电气照明有限公司，上海市 200233)
Photometric Curve of Luminaire and Standard Format of Its Electric File
Zou jiping (General Electric Lighting Co.，Ltd.，Shanghai 200233，China)
Abstract The requirement of popularization and application of lighting
computer aided design technology can not be satisfied by traditional photometric
curve．The article lists the intenational popular standards of electronic file format
for photometric curve such as CIBSE TM一14，EULUMDAT，CIE 102， IESNA LM一63 etc、
Taking IESNA LM一63—1995 as an example，it isintroduced how to interpret IES file
of photometric curve and its remarkable points． such as the vertical and horizontal
angle in IES files，photometric center of luminaries， problems in testing luminosity
data of luminaries，etc．
Key words Photometric curve Photometric web Vertical angle Horizontal angle
Ｉ 一皇 燕 …………………………一
大功率ＬＥＤ照明灯具的配光与散热的研究
温州力得光电有限公司 张光辉
【摘要】本文通过对大功￣ＬＥＤＮ明灯具的配光与散热的研究，了解大功率ＬＥＤ照明灯具的使用寿命、光输出定向性、大功率Ｉ ＥＤ灯珠的发光效率、散热系数等 相关参数。对本公司现有的大功率ＬＥＤ照明灯具产品的一次配光、二次配光、大功率ＬＥＤ灯珠散热进行了改进设计。大功率ＬＥＤ照明灯芯片加速老化、工作寿命 减短等问题，因此散热是制约其发展的一个至关重要的因素。本文介绍了目前广泛运用的大功率ＬＥＤ￣－散热技术、散热产品以及热分析工具，应用ＡＮＳＹＳ软件针 对一款大功率ＬＥＤ＇￣进行了热分析，求得各个部分的温度场分布，巴超出了结温的最大允许值。通过热分析，对该ＬＥＤ灯散热结构进行改进，将芯片最高温降为 ５１．１２２６℃，仿真分析结果表明在允许范围之内，验证了改进方案的可行性。 【关键词】散热；大功率ＬＥＤ；配光
半导体器件的发光现象从原理上来说 可以大致分为三种：光致发光，电致发光， 阴极射线发光，其中第一种发光形式是当一 定数量的光线照射到半导体上面的时候，半 导体本身的电子和空穴吸收了光的能量而发 光的现象。第二种发光形式是当在半导体器 件上施加正向电压的时候，电子和空穴由于 得到了能量而运动，进而激发了发光现象。 阴极射线发光是当某些射线照射到半导体上 面的时候，半导体的载流子吸收了能量，进 而产生复合发光的发光现象。 ＬＥＤ本身也属于半导体器件，ＬＥＤ的自 发性发光是由于电子和空穴之间的复合运动 而产生的。它的发光原理是基于电致发光的 发光原理，而没有采用与传统光源诸如白炽 灯，节能灯等相似的发光原理。ＬＥＤ最重要 的部分是Ｐ—Ｎ结一个由Ｎ型半导体和Ｐ型半导 体组成，并且在Ｐ型半导体和Ｎ型半导体之间 形成一层薄薄的真空耗尽层。Ｐ—Ｎ结的发光 过程大体上可以分为三个过程：其处于正向 电压下的载流子注入，复合辐射的方式，光 能传输。体积非常小的半导体晶体全部被封 装在干净的环氧树脂之中，当其中的电子途 径晶片的时候，电子游离到空穴区并和它们 复合，此时，空穴和电子同时消失并出现光 子。电子与空穴由于复合运动产生的光子的 能量与电子和空穴二者本身是成正比的。然 而复合运动所产生的光子的能量同时又是和 光子所产生的光的颜色是一一对应的，一般 来讲，在可见光的频谱范围之内，不同频率 的光谱所携带的能量是不同的。紫色光， 蓝色光所带有的能量在通常的情况下是最多 的，而红色光，桔色光所带有的能量往往是 最少的。正是由于不同的材料之间带隙的差 别，才造成了不同的材料可以发出不同颜色 的光的现象。 ＬＥＤ作为一种新型的固态冷光源，具有 体积小，寿命长，发光效率高，节能环保等 优点。大功率ＬＥＤ照明灯具广阔的市场前景 引发了对于ＬＥＤ应用的研究高潮，特别是在 大功率照明应用方面，但是由于ＬＥＤ芯片发 出的光呈Ｌａｍｂｅｒｔ Ｊａｎ分布，这样的光场分布 如果不经过二次光学设计而直接应用到实 际的大功率照明中应用的话，将会造成严 重的光浪费，ＬＥＤ二次光学设计问题成了限 ￣ＪＬＥＤ在照明应用方面进一步推广的主要问 题。传统的照明设计方法不能进行错误预估 的缺点，采用了将非成像光学理论，照明设 计软件和计算机编程相结合的方法来进行大 功率ＬＥＤ照明灯具的二次光学设计，根据非 成像光学中经典的光学扩展度守恒以及边缘 光线原理，得到透镜的曲面方程，然后利用 Ｍａｔｌａｂ编程计算出自由曲面透镜的离散点， 进行三维建模，并在Ｔｒａｃｅｐｒｏ中进行仿真验 证了设计的正确性。而ＬＥＤ的基本封装结构
- 1 - 解读灯具的配光曲线图
一、定义
表示一个灯具或光源发射出的光在空间中的分布情况。它可以记录灯具的光通量、光源数量、功率、功率因数、灯具尺寸、灯具效率包括灯具制造商、型号的等信息。当然最关键的还是记录了灯具在各个方向上的光强。
二、配光曲线的分类
1、配光曲线按照其对称性质通常可以分为：轴向对称、对称和非对称。
(1)轴向对称
又被称为旋转对称，指各个方向上的配光曲线都是基本对称的，一般的筒灯、工矿灯都是这样的配光。
(2)对称
当灯具C0°和C180°剖面配光对称，同时C90°和C270°剖面配光对称时，这样的配光曲线称为对称配光。
(3)非对称
就是指C0°和C180°和C90°和C270°任意一个剖面配光不对称的情况。
2、配光曲线按照其光束角度通常可分为：窄光束；宽光束；中等光束等
(1)窄光束 - 2 - 光束角:小于20°；
(2)中等光束
光束角:20°～40°；
(3)宽光束
光束角:大于40°。
任何灯具在空间各方向上的发光强度都不一样，我们可以用数据或图形把照明灯具发光强度在空间的分布状况记录下来，通常我们用纵坐标来表示照明灯具的光强分布，以坐标原点为中心，把各方向上的发光强度用矢量标注出来，连接矢量的端点，即形成光强分布曲线，也叫配光曲线。因为大部份的灯具的形状是轴对称的旋转体，其发光强度在空间的分布也是轴对称的。所以，通过灯具轴线取任一平面，以该平面内的光强分布曲线来表明照明灯具在整个空间的分布就够了。
如果照明灯具发光强度在空间的分布是不对称的，例如长条形的荧光灯具，则需要用若干测光平面的光强度分布曲线来说明空间光分布。取同灯具长轴相垂直的通过灯具中心下垂线的平面为C0平面，与C0平面垂直且通过灯具中心的下垂线的平面为C90平面。至少要用C0、C90两个平面的光强分布说明非对称灯具的空间配光。
为了便于对各种照明灯具的光分布特性进行比较，统一规定以光通量为1000流明(lm)的假想光源来提供光强分布数据。因此，实际光强应是测光资料提供的光强值乘以光源实际光通量与1000之比。照明灯具的光强分布是利用灯具的反光罩、透光棱镜、格栅或散光罩- 3 - 控制灯光实现的。反射罩是灯具的基本控光部件，它的反射比越高，规则反射越强,控光能力越显著。
