Back to List

大角度折射式透鏡 - LED平板燈應用

提供光學設計與開發。
規格可客製化。

DESIGN PRODUCE
線上詢問

背景說明

LED平板燈在2010年之后,逐漸受到一般民眾接受,在民間的室內照明以及辦公室照明慢慢能看到蹤影。LED平板燈是一項在照明燈具中相對新頹發展的燈具款式,並非歸屬在單純的retrofit燈源類。 LED平板燈的源起,行業間有兩種常見的認知,第一種是起源自傳統燈具的格柵燈(troffer)的設計,第二種是起源自LCD顯示器的背光技術。
格柵燈在燈具由來已久,難以考查源起;一般常見的格柵燈(或俗稱輕鋼架燈)如圖1所示,在外觀上,很直覺可見到橫豎交插的鐵片,形狀如生活中會見到的格柵狀柵欄,中文取名很直觀;英文名稱為troffer,是沒有格柵狀的語意,該英文的意思是矩型的燈具,可以暗裝的形式,安裝到吊頂的天花板;正式的名稱是troffer,但在中文地區,普遍習慣稱呼為格柵燈,或輕鋼架燈。

Fig. 1 Traditional T5 Troffer Lamp

Troffer的格柵狀的鐵片,除了是陽極處理過的鋁製片,具有良好的表面漫射效果之外,主要的光學設計功用,是要用來限制住大角度的光強,達到降低眩光的效果,如圖2的光路為例,以燈管(燈源)為光學中心,改變格柵鐵片的高度,能有效控制住燈具的光強角度範圍落於正負36°,此時燈具的整個遠場光強分配,就能起到很好的低眩光效果。為何燈具按此設計會有好的低眩光效果?要理解此設計意義,有必需先從理解何為眩光?

Fig. 2 Troffer ray path illustration

在非成像光學領域裡,眩光是拆分成「直接眩光」以及「間接眩光」,兩者的發生的機理不同,但同樣會是讓人眼不適的光線,兩者也可簡稱為眩光;描述人眼反應光線的不適情況,依程度會有:

-不適眩光-
人眼視野角內的光線各方向的光強不適合人眼感知,會讓人感到不舒服,或容易疲勞,但不至於容易引起人眼功能的降低。不適眩光的情況,是室內照明場所,很重要的照明設計指標之一,更有相關的法規規範或建議值,具體的量化值,稍后說明。
-失能眩光-
已經會影響到人眼感知的能力,甚至會判斷人眼看到的影像。人眼感受到入射光線過強,視網膜無法有效對焦,光散射到視網膜其他區域,降低視覺感知影像對比,感知環境細節的能力喪失的現象。舉例,迎面而來的車燈,直接投射到人眼,此時會 有輕微的失能眩光狀態。
-目盲眩光-
瞬間的強光,讓人眼暫時失能,造成目盲狀況。極端的入射光線,造成人眼的感知功能暫時失能,此為眩光狀態嚴重的狀況,人處於此狀態是無法感知環境,形同目盲。舉例,閃光彈,又名致盲彈、炫目彈或震撼彈。閃光彈會燃燒鎂或鉀,產生極亮的光線,令人炫目致暈眩的強光,並在短時間內有短暫性失明。

間接眩光的示意如圖3所示,圖左是檯燈打到亮面的書籍上,產生了圖右的不規律閃亮現象,此為間接眩光的具體實例。光學緣由是因為光線(無偏化)經過光源發出後照射至書本表面,書本表面並非完全光滑面導致光線形成擴散反射至多個方向的的反射光(如圖3右),但反射光線乃非極化狀態,因此反射光光強度依然過強,干擾人眼視覺,感覺不適。

Fig. 3 Indirect glare

在室內照明規劃的燈具的設計考慮,直接眩光的影響,是可以在設計端妥善處理的,行業認可的指標是採用「統一眩光指數(UGR, Unified Glare Rating)作為衡量標準;UGR是做為評價燈具在空間中的眩光程度的量化值,可以參考國際照明委員會(International Commission on Illumination,法文縮寫字為CIE)給的建議公式做計算,該公式表示如下圖:

Fig. 4 UGR formula from CIE 190:2010

直接眩光/間接眩光 統一眩光指數 --> 背光面光源 --> 兩者合併成眩光板的平板燈。,需要從理解統一眩光指數(Unified Glare Rating, UGR)開始

加工與成形說明