LED光源照明设计与模拟分析Word格式.doc

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陈建安、廖显奎

摘要：

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。

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　　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

　　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。

图一、人眼的直接眩光区

　　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500~750Lux，而空间照度大於500Lux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。

图二、光源色温与被照体照度比较图

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。

（a）直接照明

（b）半直接照明

（c）全般扩散照明

（d）半间接照明

（e）间接照明

图三、各种照明方式

　　二、LED照明光学设计

　　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NarrowAngle、Parabolic、Batwing三种配光曲线之灯具。

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NarrowAngle那么大。

（a）NarrowAngle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。

（a）NarrowAngle

（b）Parabolic

（c）Batwing

图五、三种灯具之空间照度分布图

表一、NarrowAngle灯具配光均匀度

　　参考文献

　　许招墉编译,“照明设计,”全华科技图书,十一月.,1999.

　　日本照明学会LightingHandbook

　　石晓蔚,“室内照明设计应用,”淑馨出版社,十一月.,1997.

　　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.

　　黄哲平,“照明设计,”东华书局,pp.247-277,一月.,1993.