照明設計的案例
ZEMAX | 照明設計的理論背景與概念
本文將介紹照明系統的基礎知識，特別是照明系統的背景和一些理論。本文是照明學習路徑的基礎內容，其中沒有冗長的理論方程式推導，而是對基本原理的討論，比如“怎樣才能做出好的照明設計？”。
本文提供照明設計背后實用的概念，幫助您建立滿足設計需求的系統。
簡介
本文是照明系統基礎學習路徑的重要內容，介紹了我們在照明設計開始前所需要了解的基本概念。我們探討了照明設計中實用的概念，如計量單位、系統的能量和能量守恒(étendue).
本文的寫作目的
本文并不是對可用于照明設計中的各種光學理論的引申，而是提出設計師在進行照明設計時應注意的根本理論和概念。
本文沒有提供公式的完整推導。
照明設計的一些理論背景與概念
非成像光學，或非序列光線追跡通常用于照明設計。大多數照明設計需要不同于成像光學的思維過程。
照明并不像成像光學一樣建立在數學公式的基礎上。傳統光學長期以來一直以成像光學為基礎，我們在成像光學中追跡的光線數目遠遠少于能夠代表物理世界的光線。雖然追跡光線的數目少于系統中全部光線的數目，但我們可以用這些光線來計算如焦距等一階光學量以及如賽德爾像差等三階光學量。由于這些光學特性需要大量的數學計算，因此不需要追跡所有的光線，只需要追跡全部物理光線的一個子集。
非成像光學是光學的一個子集，與傳統成像光學的不同之處就是非成像光學不形成一個物體的像。非成像光學的主要目標是實現光源和照明目標之間的光能傳遞，將光能最優地傳遞到照明目標上，并得到期望的光能分布。
我們現有的計算能力可以追跡數百萬條（有時接近10億條）光線，并使光線充滿照明目標，從而獲得與照明表面非常接近的效果。請注意，前面的內容沒有提到任何公式化的計算，這是一種粗略近似的方法。與其說它是一種推導或計算，不如說它是一種模擬。大多數情況下，照明設計不是基于算法，而是基于直覺和啟發式結果。
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本課程將介紹照明系統的基礎知識，特別是照明系統的背景和一些理論。本課是照明學習路徑的第一課，其中沒有冗長的理論方程式推導，而是對基本原理的討論，比如“怎樣才能做出好的照明設計？”。
本課程提供照明設計背后實用的概念，幫助您建立滿足設計需求的系統。
作者 Katsumoto Ikeda
簡介
本文是照明系統基礎學習路徑的第二課，介紹了我們在照明設計開始前所需要了解的基本概念。我們探討了照明設計中實用的概念，如計量單位、系統的能量和能量守恒(étendue).
本文的寫作目的
本文并不是對可用于照明設計中的各種光學理論的引申，而是提出設計師在進行照明設計時應注意的根本理論和概念。
本文沒有提供公式的完整推導。
照明設計的一些理論背景與概念
非成像光學，或非序列光線追跡通常用于照明設計。大多數照明設計需要不同于成像光學的思維過程。
照明并不像成像光學一樣建立在數學公式的基礎上。傳統光學長期以來一直以成像光學為基礎，我們在成像光學中追跡的光線數目遠遠少于能夠代表物理世界的光線。雖然追跡光線的數目少于系統中全部光線的數目，但我們可以用這些光線來計算如焦距等一階光學量以及如賽德爾像差等三階光學量。由于這些光學特性需要大量的數學計算，因此不需要追跡所有的光線，只需要追跡全部物理光線的一個子集。
非成像光學是光學的一個子集，與傳統成像光學的不同之處就是非成像光學不形成一個物體的像。非成像光學的主要目標是實現光源和照明目標之間的光能傳遞，將光能最優地傳遞到照明目標上，并得到期望的光能分布。
我們現有的計算能力可以追跡數百萬條（有時接近10億條）光線，并使光線充滿照明目標，從而獲得與照明表面非常接近的效果。請注意，前面的內容沒有提到任何公式化的計算，這是一種粗略近似的方法。與其說它是一種推導或計算，不如說它是一種模擬。
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概要
本文介紹了照明系統的基礎知識，特別是照明系統的性能目標。本文是照明系統基礎學習路徑的一部分，會指引您了解“如何完成良好的照明設計？”，也會描述照明系統的各種性能目標，以便你能清楚地定義照明設計的目標參數。
簡介
本文是照明基礎的內容，提供了關于照明系統性能目標的討論和示例。“如何完成良好的照明設計？”，這個問題將通過討論照明設計中常見的單位和目標來解決。
如何完成良好的照明設計？
照明設計的核心目標只有一個：“光線從光源到探測器能夠最優傳輸”。
然而，我們知道事情并沒有那么簡單。光線傳輸有許多方法。一些約束會根據我們的優先級（比如系統尺寸和性能）使最優傳輸發生改變。并且，探測器可以是任何形狀。雖然本文中應用了常見的光學工程特性，如顏色、成本和制造性，但我們也將定義針對各種系統的標準照明需求。學習本文后，我們將能夠定義照明系統的關鍵參數，并確保我們的照明設計性能良好。
照明系統的計量單位
在深入了解核心性能之前，讓我們先定義照明系統的參數。計量單位有兩組，每組又有計量子集。
照明系統的計量單位分為兩個方面：輻射度學單位和光度學單位。輻射度學是對電磁輻射的計量，包括可見光光譜；而光度學是計量人眼對光的響應。當我們考慮照明系統時，這兩個方面之間的區別是非常重要的。例如，波長為905nm的激光二極管不能被人眼看到，因此，任何光測量值都為零。另一方面，平衡 sub-UV 藍光光源與近紅外光光源的能量是至關重要的，因為人眼最敏感的波長約為550nm，需要更多550nm兩側的光譜實現人眼的平衡。
這兩項剛開始可能會混淆，但總而言之，輻射度量包含輻射通量 Φ，輻射照度E，輻射強度 I 和輻射輝度 L，而光度量包含光通量 Φ，光照度 E，發光強度I和輝度L。
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本課程介紹了照明系統的基礎知識，特別是照明系統的性能目標。本課程是照明系統基礎學習路徑的一部分。本課程會指引您了解“如何完成良好的照明設計？”。本課將會描述照明系統的各種性能目標，以便你能清楚地定義照明設計的目標參數。
簡介
本課是照明基礎的內容，提供了關于照明系統性能目標的討論和示例。“如何完成良好的照明設計？”，這個問題將通過討論照明設計中常見的單位和目標來解決。
如何完成良好的照明設計？
照明設計的核心目標只有一個：“光線從光源到探測器能夠最優傳輸”。
然而，我們知道事情并沒有那么簡單。光線傳輸有許多方法。一些約束會根據我們的優先級（比如系統尺寸和性能）使最優傳輸發生改變。并且，探測器可以是任何形狀。雖然本文中應用了常見的光學工程特性，如顏色、成本和制造性，但我們也將定義針對各種系統的標準照明需求。學習本課后，我們將能夠定義照明系統的關鍵參數，并確保我們的照明設計性能良好。
照明系統的計量單位
在深入了解核心性能之前，讓我們先定義照明系統的參數。計量單位有兩組，每組又有計量子集。
照明系統的計量單位分為兩個方面：
輻射度學單位和
光度學單位。輻射度學是對電磁輻射的計量，包括可見光光譜；而光度學是計量人眼對光的響應。當我們考慮照明系統時，這兩個方面之間的區別是非常重要的。例如，波長為905nm的激光二極管不能被人眼看到，因此，任何光測量值都為零。另一方面，平衡 sub-UV 藍光光源與近紅外光光源的能量是至關重要的，因為人眼最敏感的波長約為550nm，需要更多550nm兩側的光譜實現人眼的平衡。
這兩項剛開始可能會混淆，但總而言之，輻射度量包含輻射通量 Φ，輻射照度E，輻射強度 I 和輻射輝度 L，而光度量包含光通量 Φ，光照度 E，發光強度I和輝度L。
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展開 線下培訓 | 《 ASAP 照明設計》招生中
ASAP · 照明設計 · 線下培訓
ASAP 軟件是一款在 3D 空間通過非序列光線追跡來模擬光學系統表現度的軟件。多年以來，廣泛應用在照明設計，雜散光分析，背光板設計，偏振光分析等領域。其中尤以出眾精準的照明和雜散光分析能力而聞名，這是 LED 照明設計和高精度系統中必不可少的功能。ASAP 提供精準的 LED 光源，結合為 Lens 添加菲涅耳運算、散射模型，保證模擬結果的準確度。ASAP 在 LED 設計過程中為工程師提供的強大自由度，保記您的每一個想法都不再是紙上談兵！
培訓主題
ASAP 照明設計
武漢墨光將在
2023年06月19日-21日
舉辦《 ASAP 照明設計》線下培訓。共計3天。
課程大綱
· 照明光學概述
· 照明光學設計過程
· 輻射度測定和光度測定
· 光源建模
· 使用 CAD 模型
· 復合拋物面聚光器
· 自由曲面設計
· 色度學分析
· 照明系統散射建模
· 幾何物體
· 探測器物體
· 光源物體
· 運算符物體
· 理想化物體
· 使用測量的光源數據
· BEF 建模
· 控制干擾光線
· 照明系統的公差分析
· 照明系統的優化
課程詳情
本培訓為線下培訓，培訓時間為3天；
課堂上提供最新版的 ASAP 軟件，統一發送配套的培訓教材；
學員自帶筆記本電腦，課程結束后合格者頒發培訓證書；
為保證課程質量，課程均采用小班授課模式。
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本文介紹了照明系統的基礎知識，特別是照明系統的性能目標。本文是照明系統基礎學習路徑的一部分，會指引您了解“如何完成良好的照明設計？”，也會描述照明系統的各種性能目標，以便你能清楚地定義照明設計的目標參數。
簡介
本文是照明基礎的內容，提供了關于照明系統性能目標的討論和示例。“如何完成良好的照明設計？”，這個問題將通過討論照明設計中常見的單位和目標來解決。
如何完成良好的照明設計？
照明設計的核心目標只有一個：“光線從光源到探測器能夠最優傳輸”。
然而，我們知道事情并沒有那么簡單。光線傳輸有許多方法。一些約束會根據我們的優先級（比如系統尺寸和性能）使最優傳輸發生改變。并且，探測器可以是任何形狀。雖然本文中應用了常見的光學工程特性，如顏色、成本和制造性，但我們也將定義針對各種系統的標準照明需求。學習本文后，我們將能夠定義照明系統的關鍵參數，并確保我們的照明設計性能良好。
照明系統的計量單位
在深入了解核心性能之前，讓我們先定義照明系統的參數。計量單位有兩組，每組又有計量子集。
照明系統的計量單位分為兩個方面：輻射度學單位和光度學單位。輻射度學是對電磁輻射的計量，包括可見光光譜；而光度學是計量人眼對光的響應。當我們考慮照明系統時，這兩個方面之間的區別是非常重要的。例如，波長為905nm的激光二極管不能被人眼看到，因此，任何光測量值都為零。另一方面，平衡 sub-UV 藍光光源與近紅外光光源的能量是至關重要的，因為人眼最敏感的波長約為550nm，需要更多550nm兩側的光譜實現人眼的平衡。
這兩項剛開始可能會混淆，但總而言之，輻射度量包含輻射通量 Φ，輻射照度E，輻射強度 I 和輻射輝度 L，而光度量包含光通量 Φ，光照度 E，發光強度I和輝度L。
展開 ZEMAX軟件技術應用教程專題:照明設計的性能指標
本課程介紹了照明系統的基礎知識，特別是照明系統的性能目標。本課程是照明系統基礎學習路徑的一部分。本課程會指引您了解“如何完成良好的照明設計？”。本課將會描述照明系統的各種性能目標，以便你能清楚地定義照明設計的目標參數。
作者 Katsumoto Ikeda
簡介
本課是照明基礎的第三節課，提供了關于照明系統性能目標的討論和示例。“如何完成良好的照明設計？”，這個問題將通過討論照明設計中常見的單位和目標來解決。
如何完成良好的照明設計？
照明設計的核心目標只有一個：“光線從光源到探測器能夠最優傳輸”。
然而，我們知道事情并沒有那么簡單。光線傳輸有許多方法。一些約束會根據我們的優先級（比如系統尺寸和性能）使最優傳輸發生改變。并且，探測器可以是任何形狀。雖然本文中應用了常見的光學工程特性，如顏色、成本和制造性，但我們也將定義針對各種系統的標準照明需求。學習本課后，我們將能夠定義照明系統的關鍵參數，并確保我們的照明設計性能良好。
照明系統的計量單位
在深入了解核心性能之前，讓我們先定義照明系統的參數。計量單位有兩組，每組又有計量子集。
照明系統的計量單位分為兩個方面：輻射度學單位和光度學單位。輻射度學是對電磁輻射的計量，包括可見光光譜；而光度學是計量人眼對光的響應。當我們考慮照明系統時，這兩個方面之間的區別是非常重要的。例如，波長為905nm的激光二極管不能被人眼看到，因此，任何光測量值都為零。另一方面，平衡sub-UV藍光光源與近紅外光光源的能量是至關重要的，因為人眼最敏感的波長約為550nm，需要更多550nm兩側的光譜實現人眼的平衡。
這兩項剛開始可能會混淆，但總而言之，輻射度量包含輻射通量Φ，輻射照度E，輻射強度I和輻射輝度L，而光度量包含光通量Φ，光照度E，發光強度I和輝度L。
展開 線下培訓 | 《 ASAP 照明設計》招生中
多年以來，廣泛應用在照明設計，雜散光分析，背光板設計，偏振光分析等領域。其中尤以出眾精準的照明和雜散光分析能力而聞名，這是 LED照明設計和高精度系統中必不可少的功能。ASAP 提供精準的 LED 光源，結合為 Lens 添加菲涅耳運算、散射模型，保證模擬結果的準確度。ASAP 在 LED 設計過程中為工程師提供的強大自由度，保記您的每一個想法都不再是紙上談兵!
為滿足大家的學習需求，武漢墨光將于08月21日-08月23日舉辦《ASAP 照明設計》線下培訓。，共計3天時間。以下是本次培訓具體詳情：
培訓主題
ASAP照明設計
課程大綱
· 照明光學概述
· 照明光學設計過程
· 輻射度測定和光度測定
· 光源建模
· 使用 CAD 模型
· 復合拋物面聚光器
· 自由曲面設計
· 色度學分析
· 照明系統散射建模
· 幾何物體
· 探測器物體
· 光源物體
· 運算符物體
· 理想化物體
· 使用測量的光源數據
· BEF 建模
· 控制干擾光線
· 照明系統的公差分析
· 照明系統的優化
課程詳情
本培訓為線下培訓，培訓時間為3天;
課堂上提供最新版的 ASAP 軟件，統一發送配套的培訓教材;
學員自帶筆記本電腦，課程結束后合格者頒發培訓證書;
為保證課程質量，課程均采用小班授課模式。
舉辦單位：武漢墨光科技有限公司
培訓日期：2023年08月21日-08月23日 共三天（09：00-17：00）
培訓費用：
1、標準收費為：4800元/人
2、團體(3人及以上)報名可以享受八折優惠，以上優惠不可疊加使用。
3、提供服務性發票，項目“培訓費”。
報名方式：
報名咨詢可前往評論區留言。
展開 ZEMAX | 典型照明系統設計周期的概述
本課程概述了典型照明系統的設計周期。您將學習照明設計中的各個步驟，使您可以在設計時即節省時間又能避免關鍵性的錯誤。本課是照明學習路徑的重要內容。
引言：為什么理解設計周期對光學設計者來說非常重要？
設計周期是說明光學設計各個步驟的指南。通過認識設計周期中的不同步驟，可以了解每個步驟的目標，這樣我們就可以知道在適當的時候該做的確切任務，并且可以在設計進行的過程中預測未來的任務。有了堅定的指導方針，在設計過程中就不會有意外，我們甚至可以對未來的步驟采取先發制人的行動，因為我們可以預見到潛在的問題。
讓我們來看看典型的照明設計周期，即設計照明系統的各個步驟。
設計周期是鏡頭設計的指南
在光學系統中，更具體地說是在照明系統中，從設計到制造有許多步驟。下圖為照明設計過程中需要的不同步驟的路線圖。這些步驟主要可以分為兩組：設計階段和制造階段。
對上述設計周期的觀察表明，在設計階段存在迭代，但是迭代包含在設計階段中。請注意，制造部分具有返回設計階段的迭代路徑。這一步驟的返回意味著在加工制造過程中，我們可能會遇到問題，即由于我們沒有考慮到關鍵的公差參數，導致基礎設計不適合加工。很容易看出，通過在設計周期的早期就涵蓋到我們的步驟，就可以避免頻繁的迭代。如果關鍵的迭代將返回至設計初期的階段，可能會導致時間上的損失，從而導致項目延遲。
讓我們看看上圖中設計周期中的每個步驟，并將其分解。
設計階段
概念：在這一步確定系統中的相關概念。這意味著確定了光學系統的可能性、規格要求（或系統目標）以及系統類型。如果光學元件受整個系統中其他較大目標的控制，則此步驟可能不需要光學設計者的參與。例如，手電筒中的光學器件的體積受到嚴格限制。另一個例子，汽車前大燈的光學要求是法律規定的。
展開 室外造景照明設計困難？看OAS輕松優化照明效果
借助這些直觀的可視化結果，設計人員能夠快速了解草坪燈在不同方向、不同區域的光線覆蓋情況，判斷是否存在光線過強或過弱的區域，從而為優化草坪燈的設計與布局提供有力依據。例如，若發現某些區域光線過于集中，可通過調整燈具內部的反光罩形狀或角度來改善光線分布；若存在光線覆蓋不足的區域，則可考慮增加燈具數量或調整燈具安裝位置。
(草坪燈的三維追跡圖)
(草坪燈的探測器1結果圖)
(草坪燈的探測器2高分辨率結果圖)
總結
通過本次使用 OAS 光學分析軟件對公園草坪燈的案例仿真，充分展示了該軟件在光學設計與分析領域的強大功能與應用潛力。精確的模型構建、靈活且全面的仿真參數設置以及直觀的結果查看方式，為公園草坪燈的優化設計提供了科學、高效的解決方案。在未來的景觀照明設計項目中，OAS 軟件有望繼續發揮重要作用，進一步助力設計師打造更加智能、節能且美觀的照明環境。同時，隨著軟件功能的不斷升級與完善，其在更多復雜光學系統設計中的應用前景也將更加廣闊。
展開 
綠色照明—為設計而來&2023重慶照明博覽會
“綠色照明——為設計而來”
2023重慶國際照明主題展
參 展 事 項
隨著生活水平的不斷提高，人們對照明設備的要求不斷提升，燈飾從最初照亮空間的功能，上升到一種裝飾和藝術的高度，在設計中越來越多地起到了至關重要的作用：通過燈光和造型的變化來改變空間的靈動，以光的力量舞動空間的色彩。而在各種燈飾得到廣泛的采用的同時，環保綠色節能也日益得到重視。
在這樣的前提下，作為第二十屆設計文化節的重要組成部分，本屆照明設計主題展覽會以綠色照明這一行業熱點為導向，借助文化節的人氣和平臺效應，形成照明與設計的互動，旨在打造全國最前衛、最具創造力的專業照明產品展，為珠三角及全國照明器材生產商、經銷商和建筑與室內設計領域專業人員提供一個理想的平臺，互動交流，開拓潛在合作商機。
在本次展會上，照明企業可將最新的綠色概念產品與設計師進行有力的思維碰撞，配合“光健康”大型義診等活動，利用文化節強大的宣傳陣容，引導消費者使用健康照明產品，科學合理應用光能、電能，推動綠色照明產業的發展，同時也為企業樹立健康、人性化的品牌形象，贏得社會和消費者的認同與支持。
展開 ZEMAX軟件技術應用教程專題:典型照明系統設計周期的概述
本課程概述了典型照明系統的設計周期。您將學習照明設計中的各個步驟，使您可以在設計時即節省時間又能避免關鍵性的錯誤。本課是照明學習路徑的第三課。
作者 Katsumoto Ikeda
引言：為什么理解設計周期對光學設計者來說非常重要？
設計周期是說明光學設計各個步驟的指南。通過認識設計周期中的不同步驟，可以了解每個步驟的目標，這樣我們就可以知道在適當的時候該做的確切任務，并且可以在設計進行的過程中預測未來的任務。有了堅定的指導方針，在設計過程中就不會有意外，我們甚至可以對未來的步驟采取先發制人的行動，因為我們可以預見到潛在的問題。
讓我們來看看典型的照明設計周期，即設計照明系統的各個步驟。
設計周期是鏡頭設計的指南
在光學系統中，更具體地說是在照明系統中，從設計到制造有許多步驟。下圖為照明設計過程中需要的不同步驟的路線圖。這些步驟主要可以分為兩組：設計階段和制造階段。
(參考: Illumination Engineering, R. Koshel, IEEE Press)
對上述設計周期的觀察表明，在設計階段存在迭代，但是迭代包含在設計階段中。請注意，制造部分具有返回設計階段的迭代路徑。這一步驟的返回意味著在加工制造過程中，我們可能會遇到問題，即由于我們沒有考慮到關鍵的公差參數，導致基礎設計不適合加工。很容易看出，通過在設計周期的早期就涵蓋到我們的步驟，就可以避免頻繁的迭代。如果關鍵的迭代將返回至設計初期的階段，可能會導致時間上的損失，從而導致項目延遲。
讓我們看看上圖中設計周期中的每個步驟，并將其分解。
設計階段
概念：在這一步確定系統中的相關概念。這意味著確定了光學系統的可能性、規格要求（或系統目標）以及系統類型。如果光學元件受整個系統中其他較大目標的控制，則此步驟可能不需要光學設計者的參與。
展開 LITESTAR 4D應用：學校餐廳照明設計
燈具信息：
設計方案(截取部分報表)
設計場所面積合理，其中布置燈具擺放合理，符合照明標準。
設計內容
符合國家建筑照明標準，燈光布置合理，燈光均勻，綠色環保等;
設計要求
學校餐廳照明設計不僅關乎用餐環境的舒適度與美觀性，還直接影響學生的用餐體驗、食欲和情緒。良好的照明設計通過合理的亮度、色溫與光線分布，營造溫馨、安全的就餐氛圍，提升視覺舒適度，避免因光線過強或過弱造成的不適。同時，照明設計還能突出食物的色澤，增強食欲，并借助自然光與節能燈具實現綠色環保目標，體現校園文化建設與管理水平。
設計意義
展開 LITESTAR 4D應用：室內球場照明設計
設計意義
提供良好的照明，提升比賽體驗，提高比賽質量，保障選手安全，節能和環保。
設計要求
照明強度：籃球場需要足夠的照明強度，以確保運動員和觀眾能夠清晰地看到比賽。一般而言，籃球場的水平面照度應達到500-750勒克斯，而垂直面照度應達到250-500勒克斯。
均勻度：照明設計需要考慮到籃球場各個區域的均勻度，避免出現明暗差異過大的情況。球場中心區域和周圍區域的照明應保持較為一致，以提供良好的視覺體驗。
防眩光：為了避免運動員和觀眾受到眩光的干擾，照明設計需要采用防眩光的燈具，并合理安放燈具的位置和角度，以減少反射和眩光現象。
色溫和顯色指數：籃球場照明的色溫宜選擇5000-6500K，以提供足夠的亮度和清晰度。此外，較高的顯色指數（CRI）有助于準確呈現球員和球的顏色，提高參與者的反應速度和判斷能力。
照明控制：為了適應不同的比賽和活動需求，籃球場的照明系統應具備可調節的亮度和燈光模式，以滿足不同的照明要求。
能效和環保：考慮到能源消耗和環境保護，照明設計應選用高效節能的燈具和照明控制系統，以降低能源消耗和碳排放。
設計內容
根據國際籃球聯合會（FIBA）的規定，設計長度應為28米（91.86英尺），寬度為15米（49.21英尺），籃筐高度為3.05米（10英尺）的籃球場地，且符合照明標準。
設計方案（截取部分報表）
2D平面圖：
偽色圖：
渲染圖：
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