30度光束角的双峰形配光曲线
光强数学表达式
计算零度角时候的光强值
同样的道理,这里有五个算式,第一个算式是光强的数学表达式,也是配光曲线的一个代数式,第二行是计算零度角时候的光强值,这里需要注意的是,因为它是双峰形,零度角的时候它并不是最大值,最大值发生在5度的时候, 5度的时候它有一个值,15度的时候它的光强值是最大值的一半,最后算出的流明输出数也是720。
大家可能会有一个疑问,这里有这么复杂的一些系数,小数点后面有多少?它是怎么来的?这个在数学里边有一个方法叫迭代法,迭代法可以输入一些约束值。然后它可以快速地去推出里边的系数。大家不一定能理解,你只要知道光强有各种表达式,就是配光曲线有各种形状,同样的角度下面先知道这个就行了,如果真正感兴趣的话可以再去深入研究。
30度光束角的尖顶形配光曲线
这里有两条曲线,如果懂一点照明知识的人知道,左边的一条是极坐标形式的,右边的一条是直角坐标形式的一个配光曲线,这个形状的话像一个子弹头,我们叫它尖顶形配光曲线。
光强数学表达式
这里四行表达式,第一行是列出了光强的一个代数表达式,然后第二行是算零度角的最大光强值,第三行是算15度角度下的光强值,刚好是0度角的一半,从这个角度上能证明它曲线的配光,它的光束角就是30度,光通输出的流明数也是720。
30度光束角的平顶形配光曲线
光强数学表达式
这里也列出了它光强的数学表达式,也就是配光曲线的数学表达式,最大光强15度角度下的光强,灯具流明输出的数量是720流明。
前面介绍了四种比较典型的30度光束角的配光曲线的形状,我们设想一下把它们放在一张图上会是什么一个效果呢?
配光形状对比图
这就是我把四条曲线放在同一张图上面,它表现出来的一个形式。非常有趣,如果我们搞研究的话,深入下去就可以发现它的趣味性。我们简单来看一下四种颜色:
首先是看蓝色的部分。蓝色的部分就是下面最胖、最大,然后上面最窄,越往里去红色的、黑色的和紫色的,都是下面越来越收窄,然后下面越来越胖,为什么是这样呢?什么道理呢?就是为了把它整个光通的输出数量控制在同样的数量上面,有些地方多,那其它地方一定要少,这样总的是一个平衡的。
这张图还需要注意的是,如果你翻看前面几个最大光强数值,发现它们每一个角度上面最大光强是不一样的,我们为什么会把它画在同一个高度上面?就是把它在纵向,高度方向给它大的地方压扁了,压扁以后有什么好处呢?这张图所有在15度角的角度上面的光强值都达到同样的值,就是最大光强值的一半。这样做比较便于对比,非常直观的一个图,当然你也可以按实际的数值,把每个曲线它的高度方向不做压缩,按实际的高度来做。这样,虽然它的最大光强值一半的地方不在同一个高度上面,在15度的时候都是它本身光强数值的一半,这样所有灯具发光角度都是统一的30度,非常精确。
DIALux evo 5软件界面
前面的几部分一直做的比较理论化、比较抽象,第三部分来点具体的、形象的。
首先我们用对大家来讲非常熟悉、非常好用的一个软件,就是DIALux。这个图是程序的一个界面,这个场景也是阿拉丁去年年底给我布置的一个作业,当时做的一个交通地铁站的一个模拟计算。我们把具有相同的功率10w,相同的光通量1000流明,灯具效率72%,最重要的一个参数光束角都是30度的四种灯具,四种不同的配光曲线做一个光斑的对比。首先是距离一米以外,垂直照射的一个平面,这个光斑是什么样子的?下面具体展开。
垂直照射光斑对比图
这张图就是计算了一个渲染图,可以看到这四个小白点就是灯具位置,从左到右依次是单峰形、双峰形、尖顶形、平顶形的四种配光曲线的形状。一米以外照射同样一个平面,照的一个光斑的对比图。这个大家比较好理解,非常直观的一个形状,只是说照射的方向没有画,四个白点是灯具的位置,垂直向下照射的。
垂直照射照度对比图
这张图是照度的一个伪色图,可以看到,这里虽然是数值比较高的地方,它划分的间距比较大,造成四个结果看起来比较类似,但是还是有所不同的,大家可以看到这个形状和数值,参照前面一页图来看,直观一点来讲,四种配光曲线照出来的结果也是有差别的,这个差别可能有的时候会很大。
洗墙光斑对比图
这张图就是洗墙的效果,洗墙大家应该非常熟悉,这四种灯角度都一样30度,离墙面大概十公分,白点的位置也是灯具的位置,因为是用平面的图形来表达立体的东西,可能看得不是那么明显。大家只要记住,这个模型里边灯点的中心离墙面的距离是10公分,也是从左到右依次是单峰、双峰,尖顶平顶的四条配方曲线照出的一个效果。
洗墙照度对比图
这张图是照度的一个伪色图,可以看出个灯具最后的结果应该还是有一些区别。如果能基本理解这篇文章,就是我们通过探讨光束角相等的情况下有各种配方曲线的一个可能,得出了这样的一个结论,这个结论也是应该能指导大家将来的设计。光束角相同的灯具光学性能可能并不完全相同,甚至会有很大的差别,所以我们只谈光束角是不够的,应该用配光曲线来讨论。
希望每个人都能学到一点东西,谢谢大家。