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LED眩光(UGR)是什么,LED面板灯怎样设计才能降低眩光值

文章出处:网责任编辑:作者:人气:发表时间:2018-08-17

首先给大家解释一下:眩光(glare)是指视野中由于不适宜亮度分布,或在空间或时间上存在极端的亮度对比,以致引起视觉不舒适和降低物体可见度的视觉条件。视野内产生人眼无法适应之光亮感觉,可能引起厌恶、不舒服甚或丧失明视度。在视野中某局部地方出现过高的亮度或前后发生过大的亮度变化。眩光是引起视觉疲劳的重要原因之一,说的通俗易懂一点就是灯光晃眼睛,太刺眼,看久了会导致眼睛疲劳,不舒服等情况。
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为了得到舒适,高质量的照明环境,通过改进灯具来抑制眩光是非常有必要的。近年来,出口欧盟的室内灯具都有防眩光的标准,即UGR<19, 甚至更低。其实早在1995年,CIE(国际照明委员会)已经提出了灯具防眩光的概念,并把UGRUnified Glare Rating作为评价室内照明环境不舒适眩光的指标。随着LED芯片技术的发展,LED灯具越来越亮,不舒适眩光也越来越严重。所以在2014年,欧盟将UGR限值做为灯具的一个强制标准,而不是像以前一样只是作为参考。

下列表格中列举了CIE规定的几类场所的UGR限值:
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通常所说的“UGR<19”,只是满足了例如学校,办公场所的最基本眩光要求。其实在实际使用时,客户还是会倾向于UGR更小的灯具。如果看了下面UGR值与不舒适眩光程度的对应关系表,大家就会有所了解:UGR=19,其实是代表不舒服。工作和学习场所的UGR值越小越好。 
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很多人都对UGR存在一个误解,认为它同功率,光效一样,是灯具本身的参数。其实,UGR的含义是照明环境对于人眼的不舒适度,它是一个通过与产生眩光有关的各种参数计算得到的表征整个照明空间的不舒适眩光程度的值。简单来讲,UGR值不仅与灯具有关,它与房间大小,房间的反射率,以及观察者的观察方向都有关系。
       所以,在LED销售中,我接到了不少客户说LED很光很刺眼,我只好问他你现在选用的灯不刺眼吗?对着太阳看你刺眼吗?就是因为灯具光它才刺眼啊,选用合适的LED才能真正的节能高效。
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如果初次看到UGR的计算结果表格(如下图),大家都会疑惑,究竟哪个值才代表UGR。实际上,表格中的每一个值,都是灯具在相应的房间环境中通过UGR计算模型得到的值。
表格的最左侧一栏,表明了房间的长(x)和宽(y),它们都以房间的高度(H)为单位。
在表格的顶部一栏,表明了房间的反射率,比如第一列数据中屋顶(celling)的反射率70%,墙壁(walls)的反射率50%,地面(working plane)的反射率20%
表格中的数据被平分成左右两栏,左边数据(Viewed Crosswise)代表观察方向与灯具轴向垂直,右边数据(Viewed Endwise)代表观察方向与灯具平行。
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灯具的UGR并不是单一值,它和灯具的使用环境有关。以目前深圳悦亮科技出口灯具最常见的600 x 600mm LED面板灯为例,它的使用场所一般为办公场所和学校,房间大小通常最大为4H8H,房间的反射率通常为第一列,即屋顶70%,墙壁50%和地面20%。所以对于这样的大尺寸面板灯, UGR的适用值一般为4H8H的第一列。
 
大家也会注意到,房间的反射率越低,UGR值越高。这也很好理解,房间反射率越低,灯具光与房间背景光的反差越大,引起的眩光不舒适度也会提高。但这些低反射率的房间环境不适合安装面板灯。比如UGR表格最后一列,屋顶和墙壁的反射率只有30%,一般为酒吧或娱乐场所,通常会使用射灯或筒灯。
 
有些客户会要求整表UGR<19,这说明客户不确定灯具的最终使用环境,那么就要灯具满足在任何环境的UGR限值。这也是非常严苛的要求。
 
有些UGR表格采用了旧的计算方式,所以需要在表格中的所有UGR数据上手工加上修正值。如上表所示:”4049 lm total lamp luminous flus correct (8log(f/f0) = 4.9)“, 表示需要加修正值4.9。如果表中下方的注释写有“CIE Pub. 117 Corrected”,则表示数据是已经修正过的,不需再手工加修正值。
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还是以LED面板灯为例,很多结构工程师都有这样的体会,UGR值(4H8H第一列,以下阐述的UGR值都为这个位置为例)如果原来就很高的话,比如24以上,通过改变灯具的设计,UGR值可以很容易降低。但是在19附近或以下,UGR值则非常难进一步降低。其实,UGR值计算模型是一个对数函数,它和灯具的眩光量成对数反比关系。比如,如果UGR值降低1,则表明灯具的整体眩光量减弱为原来的几分之一。注意,所谓眩光,即灯具中所有大于65度的高角度光。
 
LED普及之前,传统的办公室防眩光灯具是格栅灯,它将荧光灯管隐藏到金属反射罩内部,遮蔽角达到30度以上,外侧采用铝制格栅进一步遮蔽轴向眩光。这种灯具可以很容易做到UGR<13。但对于LED面板灯,包括侧发光和直下式,其灯具结构本事是不适合做防眩光处理的,因为发光面为最外侧平面,高角度眩光很难被抑制,只能通过防眩光板或膜将高角度的光收束到中间工作面。
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因价格差异,LED面板灯利润微乎其微,甚至稍不小心就亏本,市面上价格稍低的LED面板灯(宣称UGR<19)采用的方案是增加带磨砂面的亚克力罩,这样隐藏光源,可以消除眩光,但是光通量大大降低。
目前深圳悦亮科技的LED面板灯防眩光主要由挤出成型棱晶板(LED扩散板)配合防眩光膜控制整灯眩光值(UGR)。如图4所示结构。
深圳悦亮防眩光UGR面板灯4.png(图4) 

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防眩光膜的微结构本身是由透明材料制成,图案是由于微结构的朝向不同所呈现的视觉效果。当把防眩光膜平放在面光源上,然后从大角度观察(比如大于65度),这时图案较为明显。有眩光膜放置的区域会明显变暗,说明眩光被有效抑制。           
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对于照明灯具的设计工程师来说,最关心的问题是用了防眩光膜之后,灯具的UGR测试结果能否满足客户的要求。一般情况下,4000lm光通量的600 x 600mm侧发光面板灯,采用防眩光膜在第1种安装方式下(图4),可以做到UGR整表 <19。其中4H8H的第一列可以做到UGR<17。这时面板灯的光效可以做到110m/W以上。如果降功率使用LED芯片,其整灯光效最高可以做到140lm/w 

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小面积的筒灯或条形灯的眩光控制更加困难,因为UGR和灯具的发光面积成反比。对于直下式筒灯,常用的做法是将发光面隐藏在灯具内部,筒灯内侧采用镜面反射腔以增加遮蔽角,并减少眩光。对于侧发光的超薄筒灯,由于发光面几乎位于最外侧平面,只能靠防眩光膜收束角度。如果一层防眩光膜达不到UGR限值,甚至需要两层膜。

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其他LED灯具产品眩光的控制防治方法

裸灯的照度超过一定的限值时,照度将被三种类型装置控制,分别是半透明漫射器、分光面板和遮光体或天窗。不考虑例如使用半透明材料优于不透明材料制成天窗的特殊情况,可以方便地将采用这三种类型装置的灯具的亮度分布分为常量分布、变量分布

(1)常量分布

透过漫射塑料或玻璃板的光源和外罩通常有一个适当照度,该照度不超过15kcd·m-2,且在临界角范围内,照度(Ls)通常保持适当的常量,关于光源的光分布和角度分布范围为0°≤θ≤45°45°≤γ≤90°

(2)变量分布

好的设计装置会逐渐减少照度(Ls),使在水平90°附近的照度低于γ=45°的照度,该装置被广泛使用在安装在天花板内的嵌入式灯具和较大的房间内。在截光灯具的情况下,眩光的影响区域由灯具光分布形状决定,而不是实际的房间尺寸。

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