室内平面照明灯具的防眩光设计

 

据自动化展小编的了解,室内照明场所的眩光来源主要包括直接眩光和反射眩光。眩光会引起人体的不适感,严重眩光甚至能影响人的短期视力,长期在眩光严重的环境下工作会影响人的身体健康。室内平面照明灯具引起的直接眩光,如 LED 面板灯、筒灯、条形灯等所产生的直接眩光。

 

传统照明产品的防眩光方式主要通过遮光或截止光线,增大遮光角实现防眩光设计目标,这种方式对整体光通量的整体损失较大。而对于面板灯类较大发光面积的平面照明产品,无论是直下式面板灯还是侧发光式面板灯其发光面与天花齐平,不具备采用硬截光的空间,因此需要采用新的光学设计办法,来实现防眩目的。

 

LED 平面照明产品的防眩设计,主要有结构光学和微结构防眩两种形式,形成以棱晶防眩和微结构防眩两种技术路线,所选用的光学材料注意进行防硫化筛查。

 

眩光即由于视野中的亮度分布或亮度范围的不适宜,或存在较大的对比,以致引起不舒适感觉或降低观察细部或目标的能力的视觉现象。室内眩光属于不舒适眩光,不舒适眩光评价常见的四种方法是: 统一眩光评价系统(UGR)、英国的眩光指数系统 (GI)、美国的视觉不舒适概率系统 (VCP)和亮度限制曲线。研究人员认为UGR是四种方法中较佳的室内不舒适眩光评估方法。

 

传统的防眩光技术,主要是通过遮挡的方式,增大遮光角,实现防眩效果。但是不可避免的是,这种方法往往需要牺牲光效。整体出光率只有原来的 50% ~70%。这种技术存在一定的局限性,需要较大的空间实现光线遮挡,难以应用到出光面较大的平面照明灯具上。

 

对于平面照明产品由于发光面积较大,很难用传统的遮光办法实现防眩光,需要在出光面通过二次光学设计实现防眩光目的。平面照明产品的防眩技术有两种路线: 结构光学路线和薄膜微结构路线。

 

依靠扩散膜 + 棱晶扩散板,扩散膜使灯具出光均匀发散,再通过棱晶扩散板使大角度的光线折射回有效照明区域,从而实现防眩目的。

 

棱晶扩散板根据形状不同,可以分为棱晶板、六角蜂窝板和微晶板,如图所示。棱晶扩散板一般使用聚甲基丙烯酸甲酯 (polymethyl methacrylate,PMMA)、聚苯乙烯 (polystyrene,PS) 或聚碳酸酯(Polycarbonate,PC))作为基材,模压而成。

 

由于自身光学结构影响,棱晶扩散板不能使全部大角度光学都折射回小角度的照明区域,因此结构光学路线的防眩光能力存在一定的大小限值,防眩光值UGR很难做到 18 以下。

 

微结构路线依靠扩散膜 + 防眩光结构对平面照明产品的出光进行二次调光。

 

传统防眩光结构多以防眩光薄膜+贴合板(PC、PMMA)组成。防眩膜通常用PET基材,或者选择PC、PMMA基材,通过挤出、热压和转印等生产工艺制备而成。但其不具备足够的机械硬度,缺少支撑结构,因此会增加透明贴合板。此种结构制备相对复杂且很容易产生不良品。

 

通过现有技术则可一步实现具有一定硬度支撑的防眩光树脂板材(PC或PMMA)。未来防眩光树脂板材将可能把多功能性微结构集成在同一板材上,甚至是集成在同一面上,进一步简化防眩光产品的安装工艺。

 

基于室内照明产品的实际应用情况,研究了室内照明 LED 灯具产品的防眩光设计。由于空间限制,传统深藏或格栅的防眩设计方式并不适用发光面积较大的平面照明产品上。平面照明产品的防眩设计主要有结构光学路线和微结构防眩路线两条设计路线。结构光学路线具有成本优势,但急需进一步细化调光结构,提高光品质。微结构路线的防眩效果更好,但价格相对较高。

 

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