前言前言1、我们正处在驾驭光、享受光的时代照明是什么？过去：照明是电气，是照亮 现在：照明是家具，是装饰、是光 未来：照明是享受，是健康 从照明工程到照明设计，从数量到质量的转变从照明工程到照明设计，从数量到质量的转变半导体照明（LED）和光伏都是半导体器件，是成长性高、发展快、影响大、需求迫切的产业；成长性高、发展快、影响大、需求迫切的产业；是节能减排、循环经济的先导产业是节能减排、循环经济的先导产业2、视觉的性质和认知决定对照明的量和质的要求3、现代照明设计师是最稀缺人才v辐射度学、光度学、色度学、视光学是设计知识的基础v充分利用LED的特性，创新设计满足人们生理和心理需求的个性化健康照明产品，是时代的需要，是现代照明设计师的追求光源照明是高科技朝阳事业历史上:1879年爱迪生发明白炽灯是被公认为人类进入现代文明社会的里程碑 !一、照明的三大要素一、照明的三大要素物体亮度物体亮度L L（ntnt）照度照度E E（lxlx）发光强度发光强度I I（cdcd）光源亮度光源亮度 L L（ntnt）光源光源 主观亮度主观亮度光通量光通量（lmlm）关键词：辐射学、光度学、色度学；亮度、照度、颜色关键词：辐射学、光度学、色度学；亮度、照度、颜色照明源照明源被照物被照物人眼人眼电源电源光源光源灯具灯具控制器控制器吸收吸收反射反射透射透射光泽度光泽度光谱特性光谱特性生理效应生理效应视见函数视见函数大脑大脑心理效应心理效应 生物效应生物效应光洁度光洁度照明的三大要素照明的三大要素能源管理能源管理光通量光通量灯具灯具照明设计照明设计照度、色温、显色性照度、色温、显色性被照物被照物反反(透透)射率射率眼睛视觉眼睛视觉生理亮度、颜色生理亮度、颜色大脑大脑心理亮度、颜色心理亮度、颜色生理效率生理效率照明系统整体效率照明系统整体效率物理效物理效率率照明效率照明效率配光曲线配光曲线光源亮度、色温、显色性光源亮度、色温、显色性电源电源光源体光源体效率效率灯具效率灯具效率v光效 眩光 色温 照度v光强 配光曲线 平均寿命v显色指数 流明系数v色偏移 性价比 灯具效率 v照明系统能效 照明功率密度v能效标识 能源消费弹性系数v“节能决定”涉及的制度规范v非物理的、无法量化的主观感觉指标 节能光源的主要技术指标节能光源的主要技术指标资料来源：陈大华教授照明照明应应考考虑虑的的若干若干问题问题光源和灯具光源和灯具的发光效率的发光效率显色性显色性 安全标准、安全标准、性能标准、性能标准、能效标准能效标准人的生理人的生理和和心理健康心理健康 照明应考虑的若干问题照明应考虑的若干问题二、二、LED照明照明照明光源史照明光源史第四代第三代第三代第二代第二代第一代第一代v第一代电光源：白炽灯（卤钨灯）第一代电光源：白炽灯（卤钨灯）v第二代电光源：荧光灯（日光灯、节能灯）第二代电光源：荧光灯（日光灯、节能灯）v第三代电光源：高强度气体放电灯（第三代电光源：高强度气体放电灯（HID）v第四代电光源：半导体发光二极管（第四代电光源：半导体发光二极管（LED）LEDLED器件工艺器件工艺p-Al0.15Ga0.85NIn0.2Ga0.8Nn-In0.05Ga0.95Nn-Al0.15Ga0.85NxEnergyP-GaN Mgp-Al0.15Ga0.85N:MgN-Al0.15Ga0.85N:SiN-In0.05Ga0.95N:SiIn0.2Ga0.8NN-In0.1Ga0.9N:SiN-GaN:SiGaN buffer layer(0001)sapphire substraten-electrodep-electrode电极刻蚀前工序前工序外延片外延片AlGaInp、GaN 基基芯芯 片片AlGaInp、GaN基基超高亮度及白光超高亮度及白光LED（含专用显示器）（含专用显示器）衬底衬底 金属有机物源金属有机物源 高纯气体高纯气体 高纯化学试剂高纯化学试剂高纯金属高纯金属 高纯化学试剂高纯化学试剂 光刻胶光刻胶 后工序后工序各种不同各种不同颜色、颜色、外型外型LED封装封装 环氧树脂环氧树脂 高纯金丝、高纯金丝、硅铝丝硅铝丝 封装模具封装模具 银银 浆浆 金属支架、金属支架、底座底座荧光粉荧光粉 塑料零件塑料零件 超高亮度及白光超高亮度及白光LED产业链产业链 特种照明特种照明白光照明白光照明 白光照明白光照明（大功率）（大功率）安全照明安全照明白光器件白光器件（小功率）（小功率）灯具、灯座、灯具、灯座、金属、塑料金属、塑料结构件结构件 封装原料封装原料 电源变换器电源变换器 其他其他主要应用面主要应用面屏幕显示屏幕显示背光源背光源汽车用灯汽车用灯交通信号灯交通信号灯装饰照明装饰照明景观照明景观照明专用显示器专用显示器仪器仪表显示仪器仪表显示其他显示其他显示控制、驱动电路控制、驱动电路显示单元显示单元金属、塑料金属、塑料结构件结构件 金属、塑料件金属、塑料件导光板导光板线路板线路板灯具结构件灯具结构件塑料件塑料件背光显示板背光显示板金属、塑料金属、塑料结构件结构件 线路板线路板金属、塑料件金属、塑料件线路板线路板电源变换器电源变换器导光板、管导光板、管超高亮度及白光超高亮度及白光LED产业链产业链 前工序前工序外延片外延片AlGaInp、GaN 基基芯芯 片片AlGaInp、GaN基基超高亮度及白光超高亮度及白光LED（含专用显示器）（含专用显示器）衬底衬底 金属有机物源金属有机物源 高纯气体高纯气体 高纯化学试剂高纯化学试剂 高纯金属高纯金属 高纯化学试剂高纯化学试剂 光刻胶光刻胶 后工序后工序各种不同各种不同颜色、颜色、外型外型LED封装封装 环氧树脂环氧树脂 高纯金丝、高纯金丝、硅铝丝硅铝丝 封装模具封装模具 银银 浆浆 金属支架、金属支架、底座底座荧光粉荧光粉 塑料零件塑料零件 超高亮度及白光超高亮度及白光LED（含专用显示器）（含专用显示器）特种照明特种照明白光照明白光照明 白光照明白光照明（大功率）（大功率）安全照明安全照明白光器件白光器件（小功率）（小功率）灯具、灯座、灯具、灯座、金属、塑料金属、塑料结构件结构件 封装原料封装原料 电源变换器电源变换器 其他其他主要应用面主要应用面屏幕显示屏幕显示背光源背光源汽车用灯汽车用灯交通信号灯交通信号灯装饰照明装饰照明景观照明景观照明专用显示器专用显示器仪器仪表显示仪器仪表显示其他显示其他显示控制、驱动电路控制、驱动电路显示单元显示单元金属、塑料金属、塑料结构件结构件 金属、塑料件金属、塑料件导光板导光板线路板线路板灯具结构件灯具结构件塑料件塑料件背光显示板背光显示板金属、塑料金属、塑料结构件结构件 线路板线路板金属、塑料件金属、塑料件线路板线路板电源变换器电源变换器导光板、管导光板、管LED的性能、特点：的性能、特点：v亮度高、寿命长：亮度高、寿命长：8080100lm/w100lm/w、2 25 5万小时万小时v低功耗节能省电：低电压、低电流低功耗节能省电：低电压、低电流v色域宽色彩丰富：涵盖全部光波段、白色色域宽色彩丰富：涵盖全部光波段、白色 v光色纯光束集中：单色性好、发散角小光色纯光束集中：单色性好、发散角小v响应快网络控制：可瞬时反复开关、智能调控响应快网络控制：可瞬时反复开关、智能调控v体积小安全可靠：结构紧凑、固态抗冲击体积小安全可靠：结构紧凑、固态抗冲击v无污染绿色环保：无汞、气、玻璃、无红外、紫外辐射。
无污染绿色环保：无汞、气、玻璃、无红外、紫外辐射世界各国的半导体照明计划世界各国的半导体照明计划 国家国家立项时间立项时间项目名称项目名称项目预期目标项目预期目标预计效益预计效益美国美国20002000年年 国家半导体国家半导体照明计划照明计划 20102010年白光年白光LED100lm/w,LED100lm/w,20202020年年200ml/w200ml/w每年节省每年节省350350亿美元电费，每年亿美元电费，每年减少减少7.557.55亿吨亿吨CO2CO2，形成，形成500500亿美亿美元的大产业元的大产业 日本日本 19981998年年 2121世纪世纪光计划光计划 20102010年白光年白光LED110lm/wLED110lm/w可减少可减少1 1座核电厂发电量，座核电厂发电量，每年节省每年节省1010亿公升以上的原油消亿公升以上的原油消耗耗 欧洲欧洲 20002000年年彩虹计划彩虹计划 通过欧共体的补助金推广通过欧共体的补助金推广LEDLED的应用的应用 通过应用半导体照明实现高效、通过应用半导体照明实现高效、节能、不使用有害环境的材料、节能、不使用有害环境的材料、模拟自然光的目标模拟自然光的目标韩国韩国20042004年年 固态照明计划固态照明计划 预期预期20102010年达到年达到120lm/W120lm/W 中国中国台湾台湾 20012001年年 次世纪照明光次世纪照明光源开发计划源开发计划 20052005年白光年白光LED40lm/w(LED40lm/w(实际实际达到达到47lm/w)47lm/w)每年可节省每年可节省110110亿千瓦时，相当亿千瓦时，相当于一座核电厂发电量于一座核电厂发电量 中国中国大陆大陆 20032003年年 国家半导体国家半导体照明工程照明工程 20102010年白光年白光LED100lm/wLED100lm/w(130lm/w)建立半导体照明产业，全面进入建立半导体照明产业，全面进入通用照明市场占有通用照明市场占有3030%的的市场份额，实现节电市场份额，实现节电30%30%以上，以上，年照明节电年照明节电10001000亿千瓦时以上。
亿千瓦时以上美国半导体照明光源发展目标：美国半导体照明光源发展目标：技术技术SSL-LED SSL-LED 20022002SSL-LED SSL-LED 20072007SSL-LED SSL-LED 20122012SSL-LED SSL-LED 20202020白炽灯白炽灯荧光灯荧光灯发光效率（发光效率（lm/W)lm/W)2525757515015020020016168585寿命（寿命（KHr)KHr)202020201001001001001 11010光通量（光通量（lm)lm)252520020010001000150015001200120034003400输入功率（输入功率（W)W)1 12.72.76.76.77.57.575754040光通量造价（光通量造价（$/klm)$/klm)200200202055220.40.41.51.5照明成本（照明成本（$）5 54 45538080808095957575照明市场替代情况照明市场替代情况小功率、低光小功率、低光通量市场通量市场白炽灯白炽灯荧光灯荧光灯全部全部 国际国际LED产业发展趋势产业发展趋势1 1、加快高端技术、加快高端技术研发，抢占半研发，抢占半导体照明制高点导体照明制高点2 2、技术创新与、技术创新与开发速度加快开发速度加快发展趋势发展趋势3 3、市场快速成长，、市场快速成长，新的应用领域新的应用领域不断涌现不断涌现4 4、产业链中成、产业链中成熟技术逐渐向成熟技术逐渐向成本低的地区转移本低的地区转移5 5、跨国公司、跨国公司加强战略联盟，加强战略联盟，通过专利授通过专利授权等手段垄权等手段垄断高端市场断高端市场（一）、（一）、LED芯片大厂的技术竞争芯片大厂的技术竞争v1、Cree 量产：114 lm/W，效率：430 mw/W 实验室：150 lm/W，单颗：4A，1000 lmv2、Nichia 量产100 lm/W，实验室：191 lm/W v3、Philips（Lumileds）量产：112 lm/W，单颗：1A，220 lm 热阻：5.5 C/W，1.4A，250 lmv4、中村修二 白光：129 lm/W，预计2015年达到150 lm/W LED技术的发展技术的发展（二）、不同色温的白光（二）、不同色温的白光LED比较比较1.Cree 5000-10000K 3700-5000K 2600-3700K 101lm/W 84lm/W 78lm/W CRI=93?2.Nichia 5500K 4200K 3500K 2800 K 100lm/W 86lm/W 80lm/W 74lm/W CRI=92 65lm/W 60lm/W 55lm/W AC LEDv不用其他驱动电源直接用交流驱动v驱动电压宽：100V到240V超宽供电范围设计v寿命：35000小时以上v工作频率：50/60 太阳能光伏与LED的完美结合v太阳能电池是光电半导体转换器件vLED是电光半导体转换器件vLED和太阳能电池都是低电压、低电流、直流，两者结合是最科学、最合理的匹配。
一）、太阳能光伏的原理（一）、太阳能光伏的原理（二）、太阳能电池的分类（二）、太阳能电池的分类 太阳能电池太阳能电池硅硅化合物化合物晶体晶体非晶体非晶体单晶单晶多晶多晶薄膜式多晶薄膜式多晶铟硒铜、碲化镉铟硒铜、碲化镉砷化镓、磷化铟砷化镓、磷化铟单结晶体单结晶体电池电池C CSiSiGeAsGeAsInPInP24.724.725.125.121.921.9多结晶体多结晶体薄膜单结薄膜单结GaInP/GaAs/GeGaInP/GaAs/Ge叠层叠层CdTeCdTeCIGSCIGS31.031.016.516.518.918.9薄膜多结薄膜多结光电化学光电化学a-Si/a-SiGea-Si/a-SiGe叠层叠层染料敏化染料敏化TiO2TiO213.513.511.011.0聚光电池聚光电池有机电池有机电池点接触硅点接触硅PCPC电池（电池（100X100X）酞菁铜酞菁铜/C60/C60双层电池双层电池28.328.33.63.6已报道最高电池效率已报道最高电池效率（Green等，等，Sinton等）等）柔性衬底薄膜太阳电池柔性衬底薄膜太阳电池 v柔性太阳电池主要涉及非晶硅（a-Si:H）、铜铟镓硒（Cu（In、Ga）Se2，CIGS）和碲化镉（CdTe）光伏电池和集成组件 v与平板式晶体硅、玻璃衬底的薄膜电池等硬衬底电池相比，其最大的特点是重量轻，可折叠，不易破碎，并具有较高的质量比功率（500W/kg）v便于艺术造型。
柔性太阳能材料特点柔性太阳能材料特点耐高温耐高温重量轻重量轻柔韧可弯曲柔韧可弯曲 持久耐用持久耐用耐遮影耐遮影无玻璃无玻璃柔性太阳能电池板普通玻璃封装太阳能电池板太阳能在发电、路灯照明和市政交通等方面的应用：太阳能与太阳能与LEDLED的结合的结合厦门市筼筜湖厦门市筼筜湖560盏太阳能盏太阳能LED庭院灯项目庭院灯项目LED的应用的应用标标 识识显显 示示照照 明明警示警示标记标记识别识别文字文字图像图像显示屏显示屏特种照明特种照明背光源背光源汽车照明汽车照明夜景照明夜景照明普通照明普通照明LEDLED的应用的应用全色显示全色显示交通灯交通灯汽车面板和照明汽车面板和照明LED 光源光源 LED的广泛应用的广泛应用 建筑物照明建筑物照明使用使用Cree公司公司49.6万只万只1W XLamp LED发出变幻迷人的光彩发出变幻迷人的光彩奥运效益带动奥运效益带动LED应用于未来建筑景观照明，应用于未来建筑景观照明，2010年中国高亮度年中国高亮度LED建筑景观照明市场规模将达建筑景观照明市场规模将达200亿亿元人民币，元人民币，LED成为地方形象发展之朝阳产业成为地方形象发展之朝阳产业LEDLED夜景工程夜景工程 中小尺寸中小尺寸LED背光源市场渗透大幅提升背光源市场渗透大幅提升 710寸面板用寸面板用LED背光源成本接近于背光源成本接近于CCFL，预估，预估2008年年710寸寸LED背光源市场渗透率将由背光源市场渗透率将由50%跃升至跃升至64%左右，左右，整体白光整体白光LED需求达需求达10.54亿颗。
亿颗LED NB背光源背光源v LED NB有有3大优势：大优势：、较传统、较传统CCFL厚度减少约厚度减少约1/2；、可节省、可节省2030%电力；电力；、与传统、与传统CCFL价差拉近价差拉近v全球白光全球白光LED NB渗透率约渗透率约8%未来预估未来预估15寸以下产品将大寸以下产品将大幅使用幅使用LED背光源背光源预计预计2012年年90用用LED NB背光源商用照明商用照明v商业照明应用：商业照明应用：、广范的商品照明，如条状照明灯；、广范的商品照明，如条状照明灯；、重点式商品照明，如化妆品展示灯或珠宝聚光灯等重点式商品照明，如化妆品展示灯或珠宝聚光灯等vLED商业照明可广泛用于超市、银行、连锁店、机场、火商业照明可广泛用于超市、银行、连锁店、机场、火车站、隧道、地铁站与展览场所等由于商业使用照明的车站、隧道、地铁站与展览场所等由于商业使用照明的时间较长，将较一般住家照明容易推广与使用时间较长，将较一般住家照明容易推广与使用LED汽车应用汽车应用2008车内灯预计占车用LED市场40%、煞车灯占32%三大奥运三大奥运激激LED广告牌需求广告牌需求v LED招牌广告牌招牌广告牌 LED较传统霓虹灯比较有较传统霓虹灯比较有安装、环保、节安装、环保、节电电，取代传，取代传统霓虹灯成为招牌广告牌之主统霓虹灯成为招牌广告牌之主。
vLED显示广告牌显示广告牌 LED显示广告牌是奥运亮点，推动显示广告牌显示广告牌是奥运亮点，推动显示广告牌2010达达120亿亿人民币全球可视化与显示解决方案大型全球可视化与显示解决方案大型LED显示屏幕亮相上海体育场显示屏幕亮相上海体育场面积达（面积达391平方米平方米）2007年12月27日，全彩高清LED显示系统在五棵松奥运篮球馆安装完毕，净高9.042米，最大直径约为11米，重22吨LED照明光源的应用照明光源的应用v数字化色光技术及应用产品数字化色光技术及应用产品 舞台灯、水下变色灯、医疗用灯等；舞台灯、水下变色灯、医疗用灯等；v特种照明场所特种照明场所 低温度照明场所：冷库、冷柜、冰箱；低温度照明场所：冷库、冷柜、冰箱；应急照明；应急照明；户内外广告照明；户内外广告照明；低照度照明：草坪灯、庭院灯、廊灯、门牌灯；低照度照明：草坪灯、庭院灯、廊灯、门牌灯；v普通照明普通照明 便携式照明；便携式照明；阅读照明：飞机、汽车、台灯；阅读照明：飞机、汽车、台灯；室内照明：高度室内照明：高度4m以下，同时对光效、色温、显色以下，同时对光效、色温、显色 性都有要求；性都有要求；v道路照明道路照明 要求：低色温：要求：低色温：3000K左右；左右；总光通量：总光通量：10.5m宽次干路宽次干路15 lx照度，要求光源总照度，要求光源总 光通量光通量25000 lm以上（灯具效率以上（灯具效率70）。
国际照明大厂的扩充整并国际照明大厂的扩充整并 v近期国际大厂扩充策略：上下游供应链整合、企业与企业近期国际大厂扩充策略：上下游供应链整合、企业与企业间的交叉授权、新产品开发、扩充产品应用与建立产业交间的交叉授权、新产品开发、扩充产品应用与建立产业交流平台等，借此巩固在流平台等，借此巩固在LED照明产业的地位照明产业的地位荷商荷商Philips为为LED照明领导厂商照明领导厂商 vPhilips收购收购Lumileds股权，掌握股权，掌握LED高功率芯片的来源；高功率芯片的来源；v2007年年2月以月以7.04亿美元完成收购欧洲家用照明设备制造商亿美元完成收购欧洲家用照明设备制造商Partners in Lighting International；v2007年年3月以月以7500万美元收购加拿大白光万美元收购加拿大白光LED制造商制造商TIR Systems；v2007年年8月以月以6.88亿美元完成对北美亿美元完成对北美LED制造商制造商Color Kinetics的收购案；的收购案；v2007年年11月再度以月再度以27亿美元收购北美灯具大厂亿美元收购北美灯具大厂Genlyte2007年底年底Seoul Semiconductor与与Osram签署签署交叉授权并计划推出新高亮度交叉授权并计划推出新高亮度LED产品产品 Osram与与Toyoda Gosei签订专利相互使用签订专利相互使用 Cree并购华刚于并购华刚于08年年2月完成月完成 2006年我国光源和照明有一万多家企业，产值达1600亿元人民币，为全国GDP的1。
全球该领域营业额1600亿美元,我国出口100亿美元.20062006年产值：年产值：Philips 60Philips 60亿欧元，亿欧元，OSRAM 42OSRAM 42亿欧元亿欧元 GE 28GE 28亿欧元亿欧元 Matsushita Toshiba Iwasaki Matsushita Toshiba Iwasaki 等等 3535亿欧元亿欧元三、辐射度学基础三、辐射度学基础2rS如果圆球表面上的小面积S等于圆球半径的平方时，则该小面积S所对应的立体角为一单位立体角单位立体角，称为球面度（steradian)，以符号sr表示 在一般情况下，当立体角不太大时，可用顶点为O的圆锥的平底面积代替该圆锥所截出的球面积，以近似计算立体角的球面度由图21可得 2sin)2sin(2222 rrrSe图2-1 立体角的定义eQ 3/mJe ePdtdQee eIed dddIee eMed dSdSdMee 2/mWeEed 0dAdAdEee 2/mWeMeEeL dScondddSdILeee2cos)/(2msrW光辐射探测器光辐射探测器v光辐射量的测量通常采用各种探测器把光辐射能变换成一种可测的量v人眼是一种极好的光辐射探测器人眼是一种极好的光辐射探测器v由于人眼瞳孔的调节、亮暗适应等一系列生理特点，很难用作光度量绝对量的测量，只能作为光度比较测量时高灵敏度的光度平衡判别器。
常见光辐射探测器的分类常见光辐射探测器的分类光光辐辐射射探探测测器器 光电光电探测器探测器 热热探测器探测器外光电效应无放大作用有放大作用真空光电管充气光电管光电倍增管充气光电管内光电效应光伏型光伏型无放大作用有放大作用光电池光电二极管双光电二极管光电三极管光电场 效应管光电开关管光电雪崩二极管光导型光导型本征光导探测器光敏电阻光导探测器杂质光导探测器N型/P型光导探测器测辐射热计热电偶热电堆热释电探测器气动光导探测器气动光导探测器高莱探测器高莱探测器四、人眼的视觉特性四、人眼的视觉特性角膜角膜 11mm11mm1mm1mm虹膜瞳虹膜瞳 28mm28mm晶体晶体 9mm 9mm 厚度厚度3.6mm4.4mm3.6mm4.4mm玻璃体玻璃体 18mm18mm左右左右中心凹中心凹黄斑黄斑 2mm3mm 2mm3mm 锥体细胞密集区锥体细胞密集区盲点，距黄斑盲点，距黄斑4mm4mm0.0069mm2面积上的细面积上的细胞数量胞数量24002000160012008004000100 80 60 40 20 0 20 40 60 80鼻侧鼻侧 中央窝中央窝 耳侧耳侧盲点区盲点区杆体细胞杆体细胞锥体细胞锥体细胞视神经传导系统视神经传导系统细胞细胞第一级第一级神经元神经元(双极细胞双极细胞)锥体锥体杆体杆体第二级第二级神经元神经元(神神经节细经节细胞胞)视神经视神经视交叉视交叉视束视束第三级第三级神经元神经元 视辐射视辐射枕叶视区枕叶视区光线眼球大脑视觉脑科学v视觉由眼睛开始视觉由眼睛开始资料来源：陈忠教授视觉通路视觉通路资料来源：陈忠教授 10-36 10-17A BA A：颜色知觉激活图（：颜色知觉激活图（V4V4）B B：运动知觉激活图（：运动知觉激活图（MTMT+）资料来源：陈忠教授察觉察觉认别认别(成像成像)辨认细节辨认细节调节调节适应适应 控制光大小、瞳孔控制光大小、瞳孔 2-8mm2-8mm 角膜调节角膜调节2/32/3、晶状体调节、晶状体调节1/31/3锥体细胞、杆体细胞锥体细胞、杆体细胞 神经节神经节下丘脑下丘脑脑垂体脑垂体褪黑激素褪黑激素 闭眼、眨眼、防强光、冲击闭眼、眨眼、防强光、冲击光学调节光学调节(聚焦聚焦)光光 度度 调调 节节灵敏度调节灵敏度调节生物生物钟调节钟调节防止伤害调节防止伤害调节 70605040 3020100 10203040501.00.90.80.70.60.50.40.30.20.10分辨率分辨率视视 角角 人眼能区别两发光点的最小角距离称为极限分辨角，其倒数则为眼睛的分辨力，或称为视觉锐度。
分辨角随照度变化 照度/lx 分辨角/()照度/lx 分辨角/()0.0001500.52.00.0053011.50.0011751.20.00511100.90.01091000.80.05045000.70.100310000.7人眼对不同形状的高对比度目标的分辨力人眼对不同形状的高对比度目标的分辨力 亮线亮线(宽度宽度)亮圆斑亮圆斑(直径直径)暗线暗线(宽度宽度)暗圆斑暗圆斑(直径直径)等间隔等间隔的亮暗的亮暗条纹条纹(间隔间隔)游标移动游标移动(移动量移动量)蓝道环蓝道环视力视力表表发现发现10130130252分辨分辨11301识别识别251目标视觉人眼的色差与像差人眼的色差与像差v人眼有球差、慧差、像散等高级像差和色差（五级、七级）v空间像调制曲线（AIM）v波前像差测量系统v波色差测量什么是眼波像差？无像差的眼有像差的眼 波像差随调焦的变化（从波像差随调焦的变化（从0D到到-4D)0D到到-2D：多数眼波像差：多数眼波像差下降下降 -2D到到-4D：多数像差上升：多数像差上升 多数眼波像差变化很大多数眼波像差变化很大（1、2、7、9、10、12、17、20）少数变化较小少数变化较小（3、5、8、11、18）人眼观察不同距离物体时人眼观察不同距离物体时波像差的变化波像差的变化个体眼光学波像差的色差个体眼光学波像差的色差 8 8只眼在只眼在1212个波长的波像差个波长的波像差离焦随波长的变化大，离焦随波长的变化大，平均变化量平均变化量2.15D2.15D 像散随波长的变化相像散随波长的变化相对小，最大为对小，最大为0.06 D0.06 D球差随波长的变化大，球差随波长的变化大，最大从最大从0.120.12到到0.21 0.21 m m慧差随波长的变化相对小，慧差随波长的变化相对小，平缓平缓（0.03 0.03 m m）三叶草随波长的变化相三叶草随波长的变化相对小，平缓对小，平缓（0.030.03 m m）10-8 10-7 10-6 10-5 10-4 10-3 10-2 10-1 1 10 102 103 104 105 106 107 1080视觉响应度视觉响应度明视觉明视觉（锥体细胞）（锥体细胞）暗视觉暗视觉（杆体细胞）（杆体细胞）3cd/m210-4cd/m2中间中间视觉视觉亮度亮度(cd/m2)人眼的绝对视觉阈v在充分暗适应的状态下，全黑视场中，人眼感觉到的最小光刺激值，称为人眼的绝对视觉阈。
v以入射到人眼瞳孔上最小照度值表示时，人眼的绝对视觉阈在10-9lx数量级v以量子阈值表示时，最小可探测的视觉刺激是58145个蓝绿光（波长为0.51um）的光子轰击角膜引起（据估算，只有514个光子实际到达并作用于视网膜上v在一定的背景亮度Lb条件下（10-91cd/m2），人眼能够观察到的最小照度Emin约为 当Lb 16.4cd/m2后将产生炫目现象，绝对视觉阈值迅速提高bLE5min105.3视觉宽容度与环境亮度的关系视觉宽容度与环境亮度的关系背景亮度背景亮度黑亮度阈黑亮度阈白亮度阈白亮度阈视觉宽容度视觉宽容度0.30.0111：100200.08301：3751600.74101：585视觉宽容度：人眼同时能感知的亮度范围视觉宽容度：人眼同时能感知的亮度范围单位：单位：cd/m2阈值对比度随背景亮度的变化阈值对比度随背景亮度的变化10-5 10-4 10-3 10-2 10-1 1 10 102 103 104 103 102 10 1 10-1 10-2 10-3曲线上数字为物体张角（分）0.5953.609.6818.255.1121360阈值对比度随背景亮度的变化阈值对比度正常视觉条件下，锥体细胞产生正常视觉条件下，锥体细胞产生对物体的感知对物体的感知、区别颜色、区别颜色低亮度条件下，锥体细胞不发生低亮度条件下，锥体细胞不发生作用，杆体细胞起作用作用，杆体细胞起作用,使物体有使物体有较低的能见度较低的能见度明场（明视觉）明场（明视觉）暗场（暗视觉）暗场（暗视觉）中间视觉中间视觉亮度亮度0.01 cd/m23.5 cd/m2过渡状态下部分锥体和杆体细胞过渡状态下部分锥体和杆体细胞工作，蓝光较红光更为明亮工作，蓝光较红光更为明亮需需5-20分钟才能完全适应明场分钟才能完全适应明场需需20秒秒-2分钟完全适应暗场分钟完全适应暗场眩光眩光视觉适应后，增加光源或增大亮度视觉适应后，增加光源或增大亮度对比眩光对比眩光失能眩光失能眩光反射眩光反射眩光对比过大，光源较近对比过大，光源较近光源太近，光线太亮光源太近，光线太亮镜面、金属面、镜面、金属面、光漆面，成像屏幕光漆面，成像屏幕v实验表明，炫目亮度L0与像场亮度L（cd/m2）之间的数值关系为 由此可说明为何100W的灯在白天人眼不感炫目，但在暗室将产生炫目效应308 LL 五五、光度学基础、光度学基础ve)()()(emvVK0)()(dVKemv)(VKlm/WVKddVKKmeemev00)()()(mKKV 发光强度光度量中最基本的单位是发光强度-坎德拉(Candela)，记作cd，它是国际单位制中7个基本单位之一。
定义为发出频率为5401012Hz(对应在空气中555nm的波长）的单色辐射，在给定方向上辐强度为（1/683）W/sr时，光源在该方向上的发光强度规定为1cd光通量的单位是流明（lm）1lm是光强度为1cd的均匀点光源在1sr内发出的光通量IddddIv（cd/m2）cosdSdIL ddIv cos2dSddL LdttQ)(Q 0dtdQ lm/m2 MddSdSdM M E ddSdSdE M E小结小结v发光强度：v亮度：v光通量：v照度：srSJsrlmcd/6831/112/11mcdnit srcdlm112/11mlmlx 6.1、颜色的基本术语、颜色的基本术语（1）颜色：目视感知的一种属性，可用白、黑、灰、黄、红、绿等颜色名称进行描述2）光源色：由光源发射的光的颜色3）物体色：光被物体反射或透射后的颜色4）表面色：漫反射、不透明物体表面的颜色5）光谱分布：光谱密度与波长之间的函数关系6）CIE标准照明体：由CIE规定的入射在物体上的一个特定的相对光谱功率分布A、B、C、D、E）（标准光源：实在的光源，8种，没有D光源、LED光源）（7）色刺激：进入人眼能引起有彩色或无彩色感觉的可见光辐射。
8）三刺激值：在三色系统中，与待测光达到色匹配所需的三种原刺激的量9）光谱三刺激值：在三色系统中，等能单色辐射的三刺激值在CIE1931和CIE1964标准表色系统中，分别用 表示10）色品坐标：三刺激之值与它们之和的比（11）色空间：表示颜色的三维空间（12）均匀色空间：能以相同距离表示相同知觉色差的色空间 （13）色差：以定量表示的色知觉差异14）同色异谱：具有同样颜色而光谱分布不同的两个色刺激15）心理明度指数：在均匀色空间中相应的明度坐标),(vu（16）心理彩度坐标：在均匀色空间中等明度面内某色点位置的两个坐标，例如：（17）色调（色相）（hue）：表示红、黄、绿、蓝、紫等颜色特性颜色的三属性之一18）明度（lightness）：a、物体表面相对明暗的特性b、在同样的照明条件下，以白板作为基准，对物体表面的视知觉特性给予的分度颜色的三属性之一19）彩度(chroma)：用距离等明度无彩点的视知觉特性来表示物体表面颜色的浓淡，并给予分度颜色的三属性之一20）饱和度（saturation）：按照正比于物体表面的视亮度判断色浓度的一种目视感知属性，也称为相对色浓度21）色温：当某一种光源的色品与某一温度下黑体的色品相同时黑体的温度。
22)相关色温：当某一种光源的色品与某一温度下的黑体的色品最接近，或者说在均匀色品图上的色差距离最小时黑体的温度23）显色性：与参考光源相比较时，光源显现物体颜色的特性（24）显色指数（CRI）：光源显色性的度量以被测光源下与参考光源下物体颜色的相符程度表示25）特殊显色指数 Ri：光源对某一选定标准颜色样品的显色指数26）一般显色指数Ra：光源对CIE规定的8种颜色的特殊显色指数的平均值色度学色度学光线没有颜色，颜色不是客观的物理量光线没有颜色，颜色不是客观的物理量色彩是人的主观感觉，是主观量色彩是人的主观感觉，是主观量世界因色彩而丰富多样，用统计心理物理学世界因色彩而丰富多样，用统计心理物理学方法总结规律方法总结规律1 12 234 4不同领域、不同的视角对色彩有不同的理解，不同领域、不同的视角对色彩有不同的理解，创立了形形色色的学说与理论体系创立了形形色色的学说与理论体系现代色觉模型现代色觉模型1、purkinje 系统系统v 暗视觉：暗视觉中看不见颜色v 环境亮度提高，最先出现的色觉为蓝色，它也是环境渐暗时最后消失的色觉v 最亮的为波长为507nm蓝光v 称为普尔金基现象推移（系统）2、明视觉、明视觉Young-Helmholtz三色学说v 锥体细胞是感受 R、G、B三色的接收器，颜色特性都是由锥体细胞的响应量的比例来表示v 感知RGB的视黄醛转化为视紫红质（视色素）分别对R=555nm，G=525nm，B=450nm的影响最敏感Hering 四色学说（桔抗色学说）视学细胞有三类不同的细胞，分别有黑-白，红-绿，黄-兰三种视物质。
阶段学说：将上述两种学说统一起来，比较满意地说明颜色视觉的现象 “感知RGB三色，到大脑中形成黑-白、红-绿、黄-蓝反映”6.2、格拉斯曼定律、格拉斯曼定律 1854年格拉斯曼总结出颜色混合的定性性质格拉斯曼定律，为现代色度学的建立奠定了基础u人的视觉只能分辨颜色的三种变化（例如明度、色度、饱和度）u在由两个成分组成的混合色中，如果一个成分连续变化，混合色外貌也连续变化u颜色外貌相同的光，不管它们的光谱组成是否一样，在颜色混合中具有相同的效果即凡是在视觉上相同的颜色都是等效的u混合色的总亮度等于组成混合色的各种颜色光的亮度总和亮度相加定律国际照明委员国际照明委员(CIE)1931色度图色度图颜色的三要素颜色的三要素明度（明度（V V）彩度（彩度（V V）色相（色相（H H）明暗度明暗度亮度亮度主观亮度主观亮度生理亮度生理亮度心理亮度心理亮度 辉度辉度灰度灰度色的浓淡色的浓淡纯度纯度 饱和度饱和度色度纯度色度纯度红、黄、绿、红、黄、绿、兰等兰等颜色等的主颜色等的主波长波长麦克亚当椭圆麦克亚当椭圆u-v坐标图坐标图颜色标准的复杂性颜色标准的复杂性nCIE 1931RGB系统系统nCIE 1931标准色度系统标准色度系统nCIE 1964补充标准色度系统补充标准色度系统nCIE 1960UCS均匀色品图均匀色品图nCIE 1976均匀色空间及色差公式均匀色空间及色差公式nCIE 1994色差公式色差公式nCIE DE 2000色差公式色差公式nISO CMC（l:c）色差公式）色差公式至今没有找到一致公认的色差公式。
至今没有找到一致公认的色差公式人眼对绿色的差异人眼对绿色的差异不敏感不敏感对蓝色和紫色的差异对蓝色和紫色的差异最敏感最敏感敏感度相差二十倍敏感度相差二十倍麦克亚当椭圆（麦克亚当椭圆（x-yx-y坐标图）坐标图）色度的视觉认知色度的视觉认知明度对比明度对比控制色彩的控制色彩的整体效果整体效果决定色彩的决定色彩的认知程度认知程度决定色彩空间决定色彩空间关系和层次关系和层次色度的视觉认知色度的视觉认知光源色与物体色的不同光源色与物体色的不同n光源色：辐射能量变化大，光源色：辐射能量变化大，LEDLED色彩丰富色彩丰富n物体色：不同的物体，明度差别有限物体色：不同的物体，明度差别有限n物体色受不同光源的影响，固有色，条件色，表面色，空物体色受不同光源的影响，固有色，条件色，表面色，空间色n 白色、黑色、灰色由物体反射率决定白色、黑色、灰色由物体反射率决定,与照度无关与照度无关人能分辨多少种颜色人能分辨多少种颜色1234明度：明度：110110200200种种彩度：彩度：130130160160种种色相：色相：100100160160种种种类：种类：140140万万 512512万种之间万种之间自然界的色彩大约有自然界的色彩大约有500500万种，万种，人眼能分辩人眼能分辩150150200200万种颜色。
万种颜色6.3、颜色分辨力、颜色分辨力光亮度分辨力光亮度分辨力 人眼恰能分辨出两个半视场亮度不同时的 值称为光亮度差阈，也就是人眼的光亮度分辨力波长和色纯度的分辨力波长和色纯度的分辨力 光谱两端的分辨力最差，特别在红端680nm以上，几乎不能分辨出差别光谱中部的分辨力较高，尤其在蓝绿色490nm和黄色590nm左右分辨力最强，590nm附近约为1nmLcPBrickwedde 测量的色纯度分辨测量的色纯度分辨 如图所示：短波端的色纯度分辨力最好，400nm时 0.001即能被人眼所分辨，即白光中加入千分之一亮度的色光，就可被认为不是白光黄波段以570nm为最差，0.05，即需要将百分之五的黄光加在白光内才能分辨出不同于白光的黄光cP人眼的色差阈值随波长的关系人眼的色差阈值随波长的关系色品分辨力色品分辨力 莱特实验的颜色宽容量莱特实验的颜色宽容量 麦克亚当实验的颜色宽容量麦克亚当实验的颜色宽容量6.4 同色异谱同色异谱 同色异谱色就是颜色外貌看起来相同，但是光谱组成并不相同的颜色即两个样品所反射的辐射通量光谱成分不同，而颜色却相互匹配，有相同的三刺激值，在色品图上是同一个色品点v物体色刺激的同色异谱性质是有条件的，对于特定的照明体和观察者才能成立，当改变照明体或改变观察者，或者两者都改变，都将破坏原来的同色异谱性质。
同色异谱在不同光源下的色品图同色异谱在不同光源下的色品图6.5 CIE光源显色指数光源显色指数 v物体在光源照明下所呈现的颜色效果，定义为光源的显色性v光源的光谱分布决定光源的显色性v光源的色温和显色性之间没有必然的联系具有不同光谱分布的光源可能有相同的色温，但显色性可能差别很大光源对某一种标准样品的显色指数称为特殊显色指数 式中，为在参照光源下和待测光源下样品的色差光源对特定8个颜色样品的平均显色指数称为一般显色指数 iRiiER6.4100iEaR8181iiaRR6.6 色温色温 v所谓色温，是有与光源具有相同色度的完全辐射体（黑体）的绝对温度来表示光源颜色的温度，单位为K不同光源的色温不同光源的色温v色温的数值越低，红色光就越多，色温越高，则蓝色光就越多，“暖色”与“低色温”对应，“冷色”与“高色温”对应色温和照度的关系色温和照度的关系6.7人眼的颜色视觉特性人眼的颜色视觉特性 v彩色的特性及其表示彩色的特性及其表示 彩色一般可用明度、色调和饱和度三个特性来描述彩色一般可用明度、色调和饱和度三个特性来描述明度：明度：人眼对物体的明暗感觉发光物体的亮度越高，则明度越高；人眼对物体的明暗感觉。
发光物体的亮度越高，则明度越高；非发光物体反射比越高，明度越高非发光物体反射比越高，明度越高色调：色调：区分彩色的特性，即红、黄、绿、蓝、紫等不同波长的单色区分彩色的特性，即红、黄、绿、蓝、紫等不同波长的单色光具有不同的色调发光物体的色调决定于它的光辐射的光谱组成光具有不同的色调发光物体的色调决定于它的光辐射的光谱组成非发光物体的色调决定于照明光源的光谱组成和物体本身的光谱反射非发光物体的色调决定于照明光源的光谱组成和物体本身的光谱反射（透射）的特性透射）的特性饱和度饱和度：指彩色的纯洁性可见光谱的单色光是最饱和的彩色颜色：指彩色的纯洁性可见光谱的单色光是最饱和的彩色颜色饱和度决定于物体反射（透射）特性如物体反射光的光谱带很窄，饱和度决定于物体反射（透射）特性如物体反射光的光谱带很窄，则饱和度就高则饱和度就高颜色的三维空间纺体颜色的三维空间纺体 生理颜色与心理颜色生理颜色与心理颜色l生理对环境的习惯与平衡产生：生理对环境的习惯与平衡产生：色彩的冷暖感、轻重感、进退感、胀缩感、强弱感色彩的冷暖感、轻重感、进退感、胀缩感、强弱感l中国光文化中的色彩：红、黄、青、白、黑五色体系为正色中国光文化中的色彩：红、黄、青、白、黑五色体系为正色 黄色代表皇家、尊贵，红色象征革命、热烈。
黄色代表皇家、尊贵，红色象征革命、热烈颜色守恒颜色守恒l心理对颜色的理解，产生颜色的恒常性心理对颜色的理解，产生颜色的恒常性l颜色的错觉、联想、象征、同化颜色的错觉、联想、象征、同化 色色 彩彩 对对 比比l 同时对比同时对比：同一时间和空间内人眼感知的色彩对比同一时间和空间内人眼感知的色彩对比l 明度对比明度对比：最敏锐、对比强、反差大、光感强、体感强、锐：最敏锐、对比强、反差大、光感强、体感强、锐利、形像清晰利、形像清晰明度对比是核心，控制色彩的整体效果，决定色彩的认知度，明度对比是核心，控制色彩的整体效果，决定色彩的认知度，决定色彩的空间关系，层次感决定色彩的空间关系，层次感l 色调对比色调对比：互补色对比，强烈、鲜艳：互补色对比，强烈、鲜艳l 相近色对比相近色对比:相互渗透、配合色相互渗透、配合色l 彩度对比彩度对比：高彩度对比强烈、鲜艳、冲动：高彩度对比强烈、鲜艳、冲动 色适应色适应l在亮适应状态下，视觉系统对视场中颜色变化会产生适应的过程 l当人眼对某一色光适应后，观察另一物体的颜色，不能立即获得客观的颜色印象，而带有原适应色光的补色成分，需经过一段时间适应后才会获得客观的颜色感觉，这就是色适应过程。
辐射度、光度、色度的测量辐射度、光度、色度的测量v辐射度、光度与色度及其测量辐射度、光度与色度及其测量 北京理工大学出版社 金伟其、胡威捷 编著耳听为虚，眼见为实？人眼的感知其实是极不准确的耳听为虚，眼见为实？人眼的感知其实是极不准确的错错 觉觉错错 觉觉错错 觉觉七、七、LED的光度与色度学问题的光度与色度学问题vLED照明的问题（一）照明的问题（一）色域、色容色域、色容差和显色性差和显色性不理想，色不理想，色温大多在温大多在6500K6500K以上以上光、电、色光、电、色参数随结温参数随结温变化，散热变化，散热性和稳定性性和稳定性有待改进有待改进问题问题问题问题问题问题问题问题高亮度、高亮度、低照度，低照度，容易形成容易形成眩光，总眩光，总光通量不光通量不足足成本高、成本高、性价比低性价比低问题问题问题问题问题问题问题问题vLED照明的问题（二）照明的问题（二）LEDLED灯具灯具的设计：的设计：配光、配光、效率、效率、显色性、显色性、色温色温控制与驱控制与驱动电路的动电路的效率和成效率和成本本标准是制标准是制约行业发约行业发展的重要展的重要因素因素相关学科相关学科领域的配领域的配合：合：视光学、视光学、医学、医学、心理学心理学问题问题问题问题问题问题问题问题 LEDLED发光效率的极限性发光效率的极限性v有半导体专家称：有半导体专家称：400 lm/w 400 lm/w v有照明专家称：有照明专家称：320320350 lm/w350 lm/wv根据国际计量大会对坎德拉（根据国际计量大会对坎德拉（cd)cd)的定义的定义 单色光单色光555nm555nm发光效率发光效率683 lm/w683 lm/wv白光：光源光谱分布与白光：光源光谱分布与v()v()加权计算加权计算 等能白光极限发光效率：等能白光极限发光效率：182.45 lm/w182.45 lm/w 牺牲显色性，白光牺牲显色性，白光LEDLED极限发光效率极限发光效率200 lm/w200 lm/w左右左右v美国集中一百多位科学家编著的研究报告美国集中一百多位科学家编著的研究报告“21世纪的光学世纪的光学与光工程学与光工程学”中指出中指出白光的理论极限是白光的理论极限是 220 lm/w220 lm/wLED发光效率的极限值发光效率的极限值资料来源：叶关荣教授资料来源：叶关荣教授LED的特殊问题的特殊问题LEDLED的特殊的特殊问题问题光学参数光学参数与观察角度与观察角度有关有关显色指数显色指数概念概念不适用不适用光强与光强与距离平方距离平方不严格反比不严格反比LED色温概念色温概念不适用不适用没有确定没有确定的光轴、的光轴、配光曲线配光曲线光学参数光学参数与工作温度与工作温度有关有关当前当前LED应用产品发展的方向应用产品发展的方向 12充分发挥充分发挥LED特性，发展特性，发展数字化色光数字化色光照明产品照明产品 培养现代照明培养现代照明设计师，改变设计师，改变传统照明理念，传统照明理念，不断创新，提不断创新，提高照明设计水高照明设计水平平 3照明对照明对LED的要求的要求 发光效率发光效率100 lm/W，色温色温28004500K，使用寿命使用寿命5年，显色指数：年，显色指数：室内室内Ra80，室外室外Ra70。
LED光源设计中的问题光源设计中的问题正确地认识LED光学特性和目前的技术水平LED产业技术还在不断发展，产品不好定型标准滞后问题严重：安全标准、性能标准、节能标准测定数据的可靠性问题：v 实验室与实际应用条件不同v 不同仪器的测量的数据不同现代照明的目的现代照明的目的1、察觉：看得见、察觉：看得见2、识别：看得清、识别：看得清3、生理节律：调节内分泌、生物钟、生理节律：调节内分泌、生物钟4、健康：安全、舒适，满足人的生理和心理需要、健康：安全、舒适，满足人的生理和心理需要深圳市兰蒂斯照明技术有限公司深圳市兰蒂斯照明技术有限公司 地址：地址：深圳市宝安区石岩水田第四工业区恒隆工业园深圳市宝安区石岩水田第四工业区恒隆工业园 联系人联系人:熊先生 ：：1363250208113632502081 Q Q Q Q：11519444951151944495 Email Email： 网址：网址：谢谢 谢！谢！。