灯具光学系统设计在照明节能减排中的作用[3]

　　室内照明灯具光学设计对节能减排也起到重要作用，比如办公室照明多采用格栅灯，如果格栅和反射器能够科学设计，提高格栅灯的效率，那么节能效果就相当明显。当前格栅灯满足CAT II 眩光控要求的效率大多50%～60%，而且光分布也不是很好，要保证办公室照明的基本要求，就需要更多数量的灯具，会造成能源浪费。现在一些著名企业都推出灯具效率在70%以上的优良眩光控制格栅灯，照明质量得以改善，而且立刻节能10%以上。还有就是厂房和仓库的照明，目前大多使用HID 光源的工矿灯，HID 工矿灯的效率大概在60%~80%之间，如果采用荧光灯管的高挂灯，科学设计其光学系统，则眩光控制要求比HID 工矿灯好，灯具效率可达90%以上。比如采用6X54W 高效荧光灯管的高挂灯照明效果与采用400W 金卤灯的工矿灯相当,但可节能20%以上。图6 是一些室内照明用典型灯具的配光特征曲线。

　　2．灯具光学系统设计原理

　　灯具光学系统就是灯具使用光源，遮光罩（灯罩）和反射器（灯杯）组成的具有相互位置关系的整体，是灯具结构一个子系统，是实现灯具照明功能最直接的、也是最终的执行系统。灯具光学设计就是利用几何光学原理设计由复杂非自由曲面组成的反射器和遮光罩，使光线射向所要求照明方向的一种办法。在灯具光学设计中，评价灯具光学性能的主要因素是被照平面的照度及照度均匀度、灯具输出的光通量、灯具眩光等。有许多因素影响灯具光学功能的评价，诸如使用场合照明的要求，照明空间的布局与结构，被照面的表面特性、背景光强、墙面的反射甚至人眼的特性，眩光及溢散光控制和亮度比控制等。

　　目前反射器和遮光罩工作面形状都是由很多自由微曲面组成，反射曲面的形成采用多曲面反射配光设计法（图7），灯具的反射器由许多片不同的反射片嵌在反射罩内组成（图8），采用３６０°角布置，反射器可以组合成不同形状，不同功能的小反射曲面组合成特定光反射功能的子模块，以实现特定的光反射功能,采用这种布置方式对光线的控制更加精准，进一步减少了外溢光，提高灯具的效率。反射片的不同组合搭配，能够形成多种配光曲线。在新开发照明灯具时只需按照配光要求组合反射器模块，就可以实现特殊要求的配光设计，从而在应用中选择合适的配光，做到合理投射和利用光线，以达到最佳的照明效果。这样做一则减少灯具开发进度，二则便于通过改变局部反射器模块形成新的配光，灯具结构不需要太大改动。采用模块化设计全方位组合不同反射功能的反光罩和遮光罩，减少内部反射次数，控制投射方向和光束形状，原本投射到非照明区域的散射眩光、溢出及偏射光和人工照明形成的天空杂散光得以减少。可以提供一个舒适、清晰自然的照明环境，同时节省成本，降低能源消耗。