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《灯具背后的技术逻辑与运用方法》

新闻中心

发布时间：2025-09-11

作者：

《灯具背后的技术逻辑与运用方法》

灯具是什么？不仅仅是“拿来装灯泡的壳子”

在环境照明系统中，灯具（Luminaire）早已不是光源的容器，它是集配光控制 + 热管理 + 结构防护 + 电气驱动等子系统于一体的复杂系统。要设计一款高性能灯具，必须考虑以下五大模块：

供电系统：光源+ 驱动的电气适配；

光学系统：反射、折射、扩散、遮光、滤光；

机械结构：安装方式、防护等级、材质工艺；

散热系统：导热结构、热阻优化、寿命保护；

控制系统：智能联动、调光调色、响应场景。

光学控制不是“罩上灯罩”那么简单

光学控光技术决定了灯具的光束分布、照明品质和视觉舒适度。以下是五类控光方式在实际工程中的典型应用与设计建议：

五种常用光学控光技术

控光方式	元件	功能
反射（Reflector）	镜面/半镜面铝、塑料	精准定向、束角控制
折射（Refractor）	棱镜玻璃、TIR透镜	转向控角、提升均匀性
扩散（Diffuser）	磨砂PMMA、乳白玻璃	柔化光线、遮挡颗粒感
遮光（Baffles/Louvers）	百叶、蜂窝、挡板	控眩光、优化亮度分布
滤光（Filters）	UV/IR CUT、干涉膜	色温控制、文物保护、艺术渲染

控光方式实际应用示例

反射（Reflector）：应用于道路灯、工矿灯、筒灯中，用抛物面或椭球形反射器精准控制配光。推荐选择高反射率材料（如阳极氧化铝），提升光的利用效率。

折射（Refractor）：多用于室外路灯、广场灯，棱镜罩或TIR透镜可控制扩展角度，改善照度均匀度。

扩散（Diffuser）：常见于面板灯、教室灯、办公照明等场所，有效消除眩光与LED颗粒感。

遮光（Baffles/Louvers）：应用于格栅灯、展厅灯具，抑制高角度眩光并改善亮度分布。可设计成可调遮光片，实现定向照明与视觉屏蔽。

滤光（Filters）：广泛应用于博物馆、美术馆、医疗照明，阻断紫外、红外以保护文物和敏感物品。演艺灯中使用彩色滤片或DMX控制滤镜切换，实现舞台氛围切换与色彩表达。

灯具结构与散热系统——稳定光输出的幕后英雄

机械结构组件——

壳体材料：铝合金、钢板、不锈钢、阻燃塑料

安装方式：嵌入式、吊装式、轨道式、明装、吸顶

防护等级：室内使用IP20～40；工业与户外使用IP65～68；特殊场合之防爆等级E_X、抗冲击等级IK10

散热系统——

被动散热：铝鳍片＋导热路径＋一体成型外壳

主动散热：风扇＋热管（限大功率）

热设计目标：LED结温控制在85℃以下

热阻路径优化

寿命与光效同步稳定

灯具配光分类/不同空间，光的方向不一样

室内配光分类（CIE标准）

类型	上下光比	应用场景
直接型（Dricet）	≥90%向下	办公、教室、商店主照明
半直接型（Semi-direct）	60～90%向下	会议室、走廊
直接-间接型（Dricet-indirect）	上下各50%	酒店大厅、图书馆
间接型（Indirect）	≥90%向上	高端办公、陈列展厅
漫射型（Diffused）	光无显著特定投射方向	餐厅、家庭空间

IES 与 NEMA 户外配光分类

IES 将灯具的配光形态按道路方向上的照度分布划分为五类（Type I 至 Type V），适用于街道、广场、人行道、停车场等不同场景。每种类型的灯具都具有特定的光强分布模式，用于优化照明效率和均匀度。

IES五种配光类型（适用于道路与区域照明）

类型	配光特性	典型应用
TypeⅠ	窄对称型	单车道、步道，两侧布灯，照明宽度接近安装高度。
TypeⅡ	偏对称中角	小街道、人行道，一侧布灯，可实现中线照明。
TypeⅢ	中宽对称	城市支路、小广场，灯杆距车道边较远。
TypeⅣ	非对称前抛型	停车场、建筑立面，光强主要集中在正前方。
TypeⅤ	对称圆形照度	中心广场、开放区域，多用于中心安装布灯。
TypeVS	方型配光	十字路口、矩形广场，光照轮廊近似方形。

应用建议：

Type I/II：适合灯杆高度与道路宽度近似或较窄的步道、车道；

Type III：最常用于单侧布灯道路、商业区道路；

Type IV：前抛型特别适用于沿边安装，如建筑外墙、广场边缘；

Type V / VS：用于对称开放区域照明，推荐安装在中央位置确保光照均匀。

设计时应结合道路宽度、灯高、灯间距与反射环境进行光学仿真确认是否匹配目标区域。

NEMA投光灯等级

NEMA（美国国家电气制造商协会）为照明投光灯提供了一套基于光束扩展角度的标准分级，广泛用于体育场馆、舞台演出、建筑泛光等场景。其核心评估指标为：

等级	光束场角（Field Angle）	投射距离推荐	光束宽度说明
TypeⅠ	＞10～18°	73米以上	极窄束，远距离聚焦
TypeⅡ	＞18～29°	60～73米	非常窄束
TypeⅢ	＞29～46°	44～60米	窄束
TypeⅣ	＞46～70°	32～44米	中等束角
TypeⅤ	＞70～100°	24～32米	中宽光束
TypeⅥ	＞100～130°	18～24米	宽光束
TypeⅦ	＞130°	＜18米	极宽散射光束

选型提示：

Type Ⅰ～Ⅱ（10°～29°）：用于体育比赛主灯布置、楼体顶部聚焦照射，如网球场主投灯、舞台追光灯；

Type Ⅲ～Ⅳ（30°～70°）：广泛应用于羽毛球馆、篮球馆周边照明，也用于高杆灯区域覆盖；

Type Ⅴ～Ⅵ（70°～130°）：适用于楼体中低层洗墙、文化墙泛光、高亮广场区域均匀投光；

Type Ⅶ（>130°）：主要用于墙体基座灯、草坪灯、泛光型地埋灯，强调“照得广”而非“照得远”。

BUG评级｜光污染控制，从选对灯具开始

IES（北美照明工程学会）提出了 BUG（Backlight、Uplight、Glare）评级系统，IES TM-15标准，取代旧的“全遮光 / 半遮光”划分，成为评估灯具环境影响的主流标准。

模块	含义	对应控制目标	应用意义
B - Backlight	背向光	防止光溢出至住宅、非目标区域	降低邻里干扰
U - Up light	上射光	减少天空辉光、星空遮蔽	减缓光污染
G - Glare	高角眩光	控制对人眼或车辆驾驶的强光刺激	提升视觉安全

等级从 0（最严格）至 5（最宽容），每个维度有细分立体角（Solid Angle）：如 BL-Low, UL-High, FH-High等。

户外项目设计常以以下标准为指导

城市住宅区：B2 U1 G1 或以下

公共广场与商业街：B3 U2 G2

远离居住区的道路：B4 U3 G3 或以上

实际使用中建议配合 IES文件或 TM-15工具进行定量判定。

推荐实践：

优先选用 BUG 评级低（如B1U0G1）灯具；

避免球形灯罩或透明玻璃罩造成光泄漏；

结合遮光罩、倾角优化安装位置。

光束角（Beam Angle）与光域角（Field Angle）

名称

定义

光强阈值

应用意义

光束角

（Beam Angle）

从主光轴两侧，到光强降至峰值50%的夹角总和

50%峰值光强

表示核心照明区域，有效照明范围

光域角

（Field Angle）

从主光轴两侧，到光强降至峰值10%的夹角总和

10%峰值光强

表示整体受光区域，有助于计算重叠与布光

应用建议：

Beam Angle 控制“重点区”；

Field Angle 决定“总照区”；

多灯排布时要看 Field Angle 是否重叠！

在大范围均匀照度设计中，优先使用 Field Angle 评估重叠；

在强调对比、亮暗边界时，使用 Beam Angle 控制明暗界限；

光束角越小，越适合重点照明；

场角越大，越适合泛光用途。

灯具性能指标｜别只看瓦数，数据才说明一切

IES文件（.IES 格式）是灯具光学性能的标准数据载体，由北美照明工程协会（IESNA）定义，广泛应用于光学仿真与照明设计软件中（如DIALux、AGi32、Relux）。

IES文件中常见数据类型：

配光模式类型（Photometric Type）：

Type A：用于汽车前照灯等具有严格轴对称限制的应用；

Type B：用于窄配光灯具或某些定向灯光，水平轴为光轴，适合投光灯等；

Type C：最常用，适用于绝大多数商业与室内灯具，极坐标表示，配光曲线易于理解。

测量单位：光强单位通常为坎德拉（cd），以不同水平角与垂直角记录灯具各方向的光强值。

几何信息：包含灯具尺寸、测试距离、对称轴等，用于仿真校准。

总光通量与发光效率：便于比较不同灯具间的出光效率。

IES文件可由灯具制造商提供，或通过标准实验室依据IES LM-63规范生成。

应用建议：

选择支持 Type C和Type B 的文件进行仿真设计，确保与建筑空间配合最直观；

软件中导入IES文件后可获取照度分布图、UGR、BUG等级等核心评价指标；

对于室外照明，应查看IES文件中的“Zonal Lumens”区域通量数据是否符合BUG分级要求。

指标	含义
配光曲线	表达光强方向分布，判断是否集中或外泄
Zonal Lumens	各角度区域光通分布，关联BUG评级
效率 Efficiency	灯具输出流明 ÷ 光源额定流明
光效 Efficacy	有效光输出 ÷ 功率（lm/W）
利用系数 CU	特定反射率空间中照明利用比