1、一款新型荧光灯格栅灯具光学系统的设计与应用邓新春摘要：本文从荧光灯格栅灯具光学系统的结构设计出发，给出了提高灯具光输出的另一方法。实践证明合理的灯具光学系统设计，能较大程度地提高灯具的光输出。关键词：灯具、光输出、反射、光学系统1、 概述：11 灯具的光学系统：IEC 对灯具定义为凡是能分配、透出或转化一个或多个光源发出的光线的一种器具，它包括支承、固定和保护光源的必须部件（不包含光源本身）以及必需的电路辅助装置和将它们与电源连接的设备。管形荧光灯格栅灯具是由底盘、格栅网罩及电气部件等组成，其中格栅网罩和光管后面底盘部份构成了该灯具的光学系统。12 影响灯具光输出的要素：灯具的效率与灯具光学系
2、统的形状与用料、电气部件的性能以及选用的光源性能有很大关系。121 几种光学系统的形状及其特点：我们在这里只分析光学系统对光源发出的光线的反射分布，不考虑光源的直射光线，也不考虑光线相互之间的干涉等物理特性。灯具光学系统主要是用以分配、透出或转化光源光线的输出。光学系统对光的作用有反射、透射、折射、漫射、滤光及屏蔽等。格栅灯具主要是通过反射器把光管发出的光线重新加以反射变换其光线方向输出到被照物或工作面上。光线反射有三种形式，即规则反射、散射、漫射，这主要是与反射材料表面处理方式有关。为了方便图解，我们在这里只考虑光学系统的形状对光线的规则反射状况，不考虑光线的散射、漫射。下面是几种光学系统对
3、光线的规则反射特点：圆形反射器 光源在圆心，光线聚焦于圆心 光源在圆心上方，光线聚集 光源在圆心下方，光线发散图 1。圆形光学系统对光线的反射特点椭圆形反射器 光源在一个焦点，光线聚焦于另一焦点 光源在焦点上方，光线聚集于两侧 光源在焦点下方，光线聚集于中心图 2。椭圆形光学系统对光线的反射特点抛物线形反射器 光源在焦点，光线平行反射光源在焦点上方，光线发散 光源在焦点下方，光线聚集图 3。抛物线形光学系统对光线的反射特点研究表明：格栅灯具应采用抛物线形光学系统，这样能得到蝠翼型配光，利于办公环境的书写与阅读。122 对光学系统材料的表面处理加工工艺研究，可谓是日新月异，也涌现出许多国际知名厂
4、商，如德国安铝（alanod） 、美国明铝(lorin)、美国 ACA 铝及意大利铝(almeco)，它们的全反射率为 0.83-0.92，高档格栅灯具几乎全部采用以上几个品牌的铝做光学系统，价格不菲。下表是几种材料的工艺处理及其反射率和漫射率。表 1。几种材料的工艺处理及其反射率基础材料 表面处理工艺 反射率工业铝 抛光后阳极氧化 0.7-0.8高纯铝 抛光后阳极氧化 0.8-0.9银 抛光后阳极氧化 0.9塑胶 电镀或涂覆氧化铝膜 0.85-0.88铬 抛光 0.65不锈钢（铁） 抛光 0.6表 2。几种材料的工艺处理及其漫射率基础材料 表面处理工艺 漫射率铝锤印磨砂拉丝0.7-0.80.
5、7-0.850.55-0.58铬 蚀纹 0.5-0.55钢 涮铝 0.6-0.7123 合理选择电气及光源，也会大大提高灯具的光输出。从电感镇流器到电子镇流器，从T12 光管到 T5 光管的发展，照明三巨头 GE、PHILIPS、 OSRAM 以及国内外许多厂商也都进行了长期的、大量的研究，从核心技术上得以突破。2、 传统常规格栅灯具光学系统的特点分析：现今市面上的常规格栅灯具的光学系统普遍都是平底加圆形或平底加抛物线形光学系统，如图所示。图 4。平底加圆形光学系统和平底加抛物线形光学系统对照 平底加圆形光学系统在实际生产中投入成本低，几乎不需要大的模具投资。但是分析其光线反射发现（上左图）光
6、束 A、D 光程远过平底加抛物线形光学系统（上右图） ，因而光输出到达工作面上衰减相对较多；同时可以看出由于平底的原故，光束 B 反射时进入了格栅与底盘之间，发生漏光现象，没有利用好光源的光输出。3、 新型格栅灯具光学系统的设计及应用：31 新光学系统的设计：传统常规格栅灯具光学系统二十多年来没有大的突破，一方面是从事灯具光学系统研究的开发设计人员不多；另一方面是新的灯具光学系统的应用在生产上而言，一次性投入较大及加工工艺较复杂；一般的企业不重视，而大公司的主要精力均投放到核心技术电气与光源上了。我们通过多年的对格栅灯具的生产加工和工艺改进，发现对传统常规格栅灯具光学系统加以合理设计，在不增加
7、成本的前提下能大大提高灯具的光输出。我们把平底设计成抛物线形，加大光学系统的总面积，同时把格栅与底盘的间隙减小，防止漏光；另外合理设计光源背部的底盘形状，改变光源背后的光反射路径，减少光源本身对反射光线的阻挡，一方面提高光输出，另一方面杜绝光源背后的反射光线热量无休止的加在光源上，降低光源使用寿命。下图为新型格栅灯具的结构设计简图。图 5。新型格栅灯具光学系统新型格栅灯具光学系统的光输出与传统常规格栅灯具光学系统的光输出相比，会有一定程度的提高，通过计算约提高 7 %：即：（L 新型-L 传统）L 传统100%=（253.26-236.4）236.4100%=7.13%32 新光学系统的应用：
8、我们通过大量的设备改造和模具投入，完成了 T8、T5 两大系列的新型格栅灯具开发。值得一提的是由于底盘采用了压弧结构，增加了整体刚度，从而可以减薄底盘的厚度，减少钢材用量，节约资源。表 3、表 4 是新型格栅灯具与传统常规格栅灯具光度性能实测对照，可以看出实际上新型格栅灯具的光输出确实提高了很多。通过对测试结果的数据分析，新型格栅灯具光学系统的光输出与传统常规格栅灯具光学系统的光输出相比，在有效的空间范围( 水平角 0-45，垂直角 0-60)平均提高了 7.29%。即：（ 新型- 传统） 传统100%= （8924-8318）8318100%=7.29%表 3。新型格栅灯具光度性能测试摘要表
9、 4。常规格栅灯具光度性能测试摘要下图是新型格栅灯具 T8 灯盘系列中的 236W 灯盘实物照片。图 6。新型 236W 灯盘实物照片4、 结论：新型荧光灯格栅灯具光学系统在不增加材料成本的情况下，大大提高了灯具的光输出，无疑是替代传统常规格栅灯具的最佳选择，给行业带来新的变革，给社会带来效益。参考文献： 1 光学设计理论基础 王之江 科学出版社 19852 实用光学设计方法和现代光学系统 张登臣 郁道银 机械工业出版社 19953 工程光学 郁道银 谈恒英 机械工业出版社 19994 Luminaire Optics and Photometrics Philips Lighting B.V.,1989
