工廠照明、景觀照明首選-兆邑興業

LED照明燈具常用詞語介紹

本篇來介紹一些照明常用的詞語!
正如其他所有行業一樣,都有專業術語,
照明行業也有其專業術語,LED產業與傳統照明產業都和照明技術有很大的關係,
照明技術與其他任何技術一樣,有其專有的術語,例如:瓦數? 流明 ?
這些特殊的用語和概念可以明確定義光源和燈具的特徵,並使測量單位標準化。
瞭解這些照明詞語,才能更準確的找到更合適的燈具喔~
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LED常見專用詞語介紹

光輻射 (Light and radiation) :
光是指人眼可以感知為明亮的電磁輻射,
也可以說是整個電磁輻射光譜中人眼可以看見的部份;
這部份的波長分佈在360到830 nm,
只占已知的電磁射光譜中的非常微小的部份。
光通量 (流明 )(Luminous flux,Φ) :
即一光源所放射出光能量的速率或光的流動速率(flow rate)
為光源發光能力的基本量,單位為流明 (lumen,lm)。

根據定義,1 lm 為發光強度(I) 1 cd 的均勻點光源
在 1 球面度立體角(W)內發出的光通量(F)。
例如:
一個100瓦(W)的燈泡可產生1750 lm ,
而一支40W冷白色日光燈管則可產生 3150 lm 的光通量。

光強度 (luminous intensity, I ):
光源在某一方向立體角內的光通量大小。
單位:坎德拉 (candela, cd) 一般而言,
光源會向不同方向以不同的強度放射出其光通量。
在特定方向所放出的可見光輻射強度稱為光強度。
也簡稱 光度。
指從點光源一個立體角(單位為 sr)所放射出來的光通量,
也就是光源或照明燈具所發出的光通量
在空間某選定方向上的分佈密度,單位為燭光
(candle or candela,cd)

一般而言,光源會向不同方向以不同之強度放射出其光通量,
在特定方向所放出之可見光輻射強度稱為光強度。
定義:I , 光強度[cd] = 立體角內之光通量 / 立體角Ω[sr]
1 lm / sr = 1 candela (cd)
1 cd = 12.57 lm

發光強度為 1 cd 的光源可放射出 12.57 lm 的光通量。
因為LED燈所發出光是具有方向性,
故皆使用此為LED燈的量測單位。
LED仍然廣泛採用發光強度作為重要參數,
比如某LED是2000mcd。

LED用mcd而不用cd(1000mcd=1cd),
是因為早期的LED太暗,
比如超高亮度的才不到0.1cd,因此才習慣用mcd來表示。
照度 (Illuminance, E) :
單位:勒克斯 (Lux, lx) 照度是光通量與被照面的比值。

1 lux的照度為 1 lumen(流明)的光通量均勻,
分佈在面積為一平方米的區域。

E , 照度[lx] =
落在某面積上之光通量[lm] / 此被照面面積[㎡] = 光強度
[cd] / (距離[m] )2

輝度(亮度) (Luminance, L):
單位:坎德拉每平方米 (cd㎡) 一光源或一被照面的輝度
指其單位表面在某一方向上的光強度密度,
也可說是人眼所感知此光源或被照面的明亮程度。

L , 輝度[cd/㎡]= 光強度[cd] / 所見之被照面面積[㎡],
的單位為cd/m.^2. (也可稱為「nits」

輝度或亮度:
當我們目視某物所看到的,可以兩種方式表達:
一用於較高發光值者如光源或燈具,
直接以其發光強度來表示;另一則用於本身不發光
只反射光線者如室內表面或一般物體,以亮度表示。
亮度即被照物每單位面積在某一方向上
所發出或反射的發光強度~
用以顯示被照物的明暗差異
公制單位為燭光 / 平方公尺(candela/㎡,cd/㎡)
或尼特(nit),英制單位為呎朗伯(footlambert,fL)。

 

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發光效率 (Luminous efficacy, η) :
單位:流明每瓦[lmW]
代表光源將所消耗的電能轉換成光的效率

η發光效率[lm/W]= 所產生之光通量[lm] / 消耗電功率[W]

光源將所消耗之電能轉換成光之效率,
其數值越高表示光源效率越高以鎢絲燈為例
發光效率約在20~30 lm/W,
LED燈目前約70 lm/W為鎢絲燈的2~3倍。

色溫 ( Co1or Temperature ):
單位:絕對溫度 ( Kelvin, K )
一個光源的色溫被定義為與其具有相同光色的標準黑體
(black body radiator) 本身的絕對溫度值,
此溫度可以在色度圖上的普朗克軌跡上找到其對應點。
標準黑體的溫度越高,其輻射出的光線光譜中
藍色成份越多,紅色成份也就相對的越少。
以發出光色為暖白色的普通白熱燈泡為例,
其色溫為2700K,而晝光色日光燈的色溫為6000K。

色溫 2000-3000K 色溫 3500-4000K

色溫 4000-4500K 色溫 5000-6500K
不同光源環境的相關色溫度:
光源 色溫

北方晴空 8000-8500k

陰天 6500-7500k

夏日正午陽光 5500k

金屬鹵化物燈 4000-4600k

下午日光 4000k

冷色營光燈 4000-5000k

高壓汞燈 3450-3750k

暖色營光燈 2500-3000k

鹵素燈 3000k

鎢絲燈 2700k

高壓鈉燈 1950-2250k

蠟燭光 2000k

光色 (Light color) :
一個燈的光色可以簡單的以色溫來表示。
光色主要可分成三大類:
暖色 : 小於 3300K
中間色:3300 至 5000K

晝光色: 5000K 至 6500K

暖色:大於 6500K
即使光色相同,燈種間也可能因其發出光線光譜組成不同
而有很大的演色性表現差異。

a. 色溫與亮度 高色溫光源照射下,
如亮度不高則給人們有一種陰氣的氣氛;
低色溫光源照射下,亮度過高會給人們有一種悶熱感覺。

b. 光色的對比 在同一空間使用兩種光色差很大的光源,
其對比將會出現層次效果,光色對比大時,
在獲得亮度層次的同時,又可獲得光色的層次。
採用低色溫光源照射,能使紅色更鮮豔;
採用中色溫光源照射,使藍色具有清涼感;
採用高色溫光源照射,使物體有冷的感覺。

演色性 (Color rendering ) :
一般認為人造光源應讓人眼正確地感知色彩,
就如同在太陽光下看東西一樣。
當然這需視應用的場合及目的而有不同的要求程度。
此資料即是光源的演色特徴,
稱為平均演色性指數
(general color rendering index, (Ra)。
平均演色性指數為物件在某光源照射下顯示的顏色
與其在參照光源照射下的顏色兩者的相對差異。
其數值的評定法為分別以參照光源及待測光源照在
DIN 6169所規定的八個色樣上逐一作比較並量化其差異性;
差異性越小,即代表待測光源的演色性越好,
平均演色性指數Ra為100的光源,可以讓各種顏色呈現出,
如同被參照光源所照射的顏色。
Ra值越低,所呈現的顏色越失真。

 

顯色分兩種
忠實顯色:能正確表現物質本來的顏色
需使用顯色指數(Ra)高的光源,其數值接近100,顯色性最好。

效果顯色:要鮮明地強調特定色彩,
表現美的生活可以利用加色法來加強顯色效果。
LED具有極佳的演色性,
尤其是使用在舞台效果及各大知名博物館、畫館
因現有日光燈不但演色性差且會有微量紫外光外洩,
雖然此微量紫外光對人體影響不大,
但卻對成列的展覽物,畫作有極大的影響。
用於照明工程的LED,尤其是白光LED,除表現顏色外,
更重要的特性往往是周圍的物體在LED光照明下,
所呈現出來的顏色與該物件在完全輻射(如日光)下的顏色是否一致,
即所謂的顯色特性。

 

燈具效率 (Luminaire efficiency):
燈具效率(又稱燈具光輸出比)
是用來評估燈具的能源效率的一項重要標準,
其值是將裝有光源的燈具所發出的光通量
除以所裝光源本身所發出光通量所得的商值。


不可見光 (Invisible Light) :
相對於可見光,波長在360到830nm以外的電磁輻射稱為不可見光。
波長小於360nm的電磁波最為一般人瞭解的是紫外線,
其他還有x射線、r射線、宇宙線;
大於780nm的電磁輻射則有紅外線及無線電波等。

光譜 (Spectrum):
光線依波長大小順序的分佈稱為光譜。
每種光源都可以依其波長組成而在光譜圖上顯示出
其光譜能量分佈圖(Power Spectrum Distribution) 。
太陽光及白熾燈泡的光譜能量分佈為連續曲線,
而一般放電燈為非連續曲線。

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以下為常看到的燈泡種類:

白熾燈泡 (Incandescent lamp):
白熾燈泡為最早成熟的人工電光源,
它是利用燈絲通電發熱發光的原理發光。
一般而言,白熾燈泡的發光效率較低,壽命也較短,但使用上較方便。
也就是外面我們所謂的 鎢絲燈泡or 傳統燈泡。

氣體放電燈 (Gas discharge lamp):
此類光源的發光原理為其兩電極間的氣體受電子激發而發光。
又可分為低壓氣體放電燈,如日光燈及高壓氣體放電燈,
如水銀燈、高壓鈉氣燈及複金屬燈。
也就是外面說的鹵素燈泡,常常在百貨公司專櫃上面看到,
尤其是櫃子上方,像是小投射燈一樣很亮,
不過缺點是高熱也高耗電。

發光二極體(LED):
發光二極體為特殊材質製成的p-n二極體。
在順向偏壓下,電子在接合面流動時,
會在再結合而消滅的過程中發光。

體積小、發光效率原不高,但近年來發展迅速,
適用場合已推廣到交通訊號燈、指示燈,
甚至也適用於一些特殊場合的照明用途。

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