灯具要求UGR的必要性及抑制高角度防眩光措施

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UGR19,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UGR（UnifiedGlareRating）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。UGR扩散板就是辅助控制UGR19的一种光学扩散材料，区别于传统的扩散板，其低光泽度的表面工艺处理和更加科学的配方工艺，使其扩散性能更佳，是有效防止眩光的一种理想解决方案！UGR是UnifiedGlareRating的简称，是统一眩光值的意思。是度量室内视觉环境中的照明装置发出的光对人眼造成不舒适感主观反应的心理参量，灯具照明应用中，UGR值不同，其照明效果差异明显，从而带来的视觉和心理的差异也较大。按照人们对眩光值的感觉和心理感受来区分，有以下经典划分：下列表格中列举了CIE规定的几类场所的UGR限值：用途UGR限值工厂，发电站，监控室16办公场所，设计制图室16机场，控制塔16日常办公场所19会议室19学校，教室19医院，病房19便利店，销售区域22餐厅，宾馆，用餐区，宴会厅221，UGR=13,为刚刚感觉到眩光，光幕反射较少，空间顶棚较暗，给人阴郁的感觉；一般用于计算机室，监视室。2，1619,为刚刚可接受，为舒适与不舒适界限，有限控制眩光、光幕反射，是舒适办公空间的首选；一般用于普通、高档办公室、图书馆阅览室、医院、学校建筑等。3，UGR19，为刚刚不舒适，照明空间充满活力，但眩光、光幕反射引人在意；一般用于商业建筑照明、营业厅等。而随着生活品质的提高，人们越来越追求更加舒适、友好型生活环境，照明行业同样面临着从之前的关注亮度到现在越来越关注照明的舒适性，UGR扩散板在这种背景下应运而生。UGR的测试结果是一个系统的工程，其涉及到很多因子影响，比如说空间大小、背景亮度、观察者方向每个灯具的亮度、每个灯具发光部分对观察者眼睛所形成的立体角、每个单独灯具的位置指数等，这些因子相互作用、互相影响，最终牵动着UGR的测试值。然而UGR扩散板是其中控制UGR值的一种关键性材料，是取得低眩光值的有效保障。目前业内常见的面板灯防眩光产品主要有大陆和台湾生产的挤出成型棱晶板，德国BWF和Yungbecker的热压成型棱晶板，美国BrightViewTechnologies的微结构防眩光膜以及贴合板。其中挤出成型棱晶板和热压成型棱晶板的结构都为1~4mm直径的金字塔形，六边锥形或圆锥形，通过这种结构将高角度光偏折到中间。挤出成型棱晶板是由带有负棱晶结构的钢棍模具在透明塑料板挤出生产时，直接在表面压出棱晶形状。这种生产方式效率高，成本很低。但由于塑料热膨胀和吸水的影响，在高温成型时其结构的精度和一致性很难保证。另外钢棍模具在高温下连续棍压容易磨损，需要定期修复模具。由于钢棍模具工作温度的限制，这种棱晶板的基材通常为成型温度略低的PS和PMMA，而对于成型温度高的PC就有很大困难。虽然部分公司声称做成了PC棱晶板的产品，但良率和品质较低，并且透明PC在成型时的结晶问题无法很好解决。热压成型的棱晶板主要以德国BWF和Yungbecker的产品为代表。在热压生产前做出大尺寸的带有负棱晶结构的平面钢模（比如600mmx1200mm），然后将透明PMMA板材加热，由平面钢模热压成型。这种工艺相对于上述的挤出成型棱晶板有以下优点：1．热压成型棱晶板的光效较高。它的板材采用光学级透明PMMA板材，所以透过率更好。而挤出成型棱晶板内易产生杂质，光效较低。2.热压成型棱晶板的结构精度更高。因为热压成型的温度相对于挤出成型的温度较低，另外热压时间较长，在热压时会有几个时间区间分别控制温度和压力，以达到最大的结构精度。相比而言，挤出成型棱晶板的对某一位置的棱晶棍压成型时间只有短短几秒，很难保证精度。当然，热压成型棱晶板最大的缺点就是成本高。首先，大尺寸高精度钢模的开模成本高，另外大尺寸热压成型设备的投资成本也高，单片棱晶板的热压生产时间也较长。美国BrightViewTechnologies的微结构防眩光膜完全不同于以上两种技术，它是通过UV转印的工艺将模具上的微结构“复印”在光学级透明PET膜上，这种微结构的材料为光学级透明UV胶，微结构的尺寸为20~50um。UV转印为低温工艺，不会对模具产生磨损，微结构的精度和保真度极高。另外UV转印为连续生产，效率很高。BrightView防眩光膜常用PET基材的厚度有两种：7mil(0.175mm)和3mil(0.075mm)，加上微结构的总厚度有0.21mm和0.1mm。BrightView的7milPET基材防眩光膜可以直接应用于面板灯，通常采用透明板固定。另外一种较薄的3milPET基材的防眩光膜主要用于贴合，即通过UV胶贴合工艺与透明的PS，PMMA或PC基板贴合，这样就极大的提高了产品的应用范围。比如，7milPET防眩光膜本身的阻燃等级为V-TM2（TM为ThinFilm，代表薄膜的阻燃等级，相当于V2），如果客户有V0级别的阻燃等级要求，就可以与V0级别的PC板贴合。如果有更高的阻燃或灼热丝温度要求，甚至可以和玻璃贴合。另外贴合板的厚度非常灵活，可以根据客户要求定制。BrightView目前已开发的防眩光膜有4种图案，分别为磨砂面（G-GC90），超小六边形（G-GPHS），小六边形（G-GPHM）,以及大六边形（G-GPHX）。如下图所示。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。下图是磨砂面（G-GC90）和小六边形（G-GPHM）防眩光膜在面板灯上从不同角度观察的视觉效果。与棱晶板不同，微结构防眩光膜在灯具点亮时看起来较为柔和，因为微结构人眼是不可见的，而棱晶板的大颗粒结构在灯具点亮时会比较刺眼。BrightView防眩光膜的工作原理是通过薄膜表面的微结构将高角度的光抑制，并集中到中心。下图为面板灯加防眩光膜前后的光分布对比。面板灯本身的光分布为朗伯分布，如蓝线所示。如果加上BrightView防眩光膜，则光分布如红线所示。这时眩光（65度的高角度光）被抑制，中心有效光被增强。对于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600x600mm侧发光面板灯，采用BrightView的G-GPHM或G-GPHX防眩光膜以做到UGR整表19。对于同样尺寸更高光通量的面板灯，比如4600lm，如果要做到整表UGR19，可以将普通的PET扩散膜或PS扩散板替换为BrightView的微结构扩散膜C-HE80，然后再加防眩光膜。当然这样做会增加成本。C-HE80是一款高光效，高亮点隐藏的微结构扩散膜，主要用于直下式灯具。它有一个特点，在微结构面朝外使用时可以收束出光角，比如120度的朗伯光源如果经过C-HE80可以被收束为82度。这样配合防眩光膜使用进一步降低UGR值。下面图示的光分布曲线显示了面板灯中C-HE80+防眩光膜对于中心光的增益和眩光的抑制效果。一般来说，采用同样的BrightView防眩光膜，如果用C-HE80替换普通扩散板，UGR可以进一步降低1。G-系列微结构防眩光贴合板材：防眩光贴合板材为3milPET防眩光膜与透明基材贴合，透明基材通常为PC或PMMA。PC基材通用厚度：0.25mm,0.5mm,0.75mm,1mm,1.2mm,1.5mm,2mm…PC/PMMA基材通用厚度：1.5mm,2mm,3mm…7milPET基材UL防火等级为VTM-2,灼热丝测试750摄氏度。基材厚度，抗UV特性和防火等级可以由客户指定。