关键词：反射器 广告灯 配光设计 配光曲线一个具有好的照明效果的广告牌不仅能使广告的内容更加生动，还能美化城市环境。但当下众多的灯具制造厂商，往往使用普通的泛光灯来满足广告牌方面的应用，忽略了这种应用环境的特殊性，造成照明效果不佳，明暗斑严重，很大一部分光没有投向目标区域造成光污染，对周围环境产生的干扰甚至能源浪费，进而是大众对广告产生厌恶，有损公司的形象，此效果与初衷正好相反。
基于此，本文提出了一种专门为广告照明的灯具，此灯具拥有自由曲面的反射器，以及由此构造的非对称的配光曲线设计理念。
一、配光设计原理如图1所示，假设有一个外形为圆形的光源A,向其前方辐射，取其前方探测器A‘某一处小面元dA’的辐射亮度为L,辐射光强为Ii,辐射照度为E.
如下图：设探测器的半视角为θ，光源到探测器的距离为d,辐射光源与面法线方向的夹角为a.取环微分小面积dA,其所对应的方位张角为dφ。
以此来构建E与L和E与Ii的关系式。
对于广告灯照明，为了达到最佳的宣传效果并且不对周围环境造成干扰，对灯具的安装有严格的要求，根据安装方式的不同可分为三种不同安装方式，分别是：
上照式---灯具位于广告画面底部向上仰角投光；下照式---灯具安装在广告画面的顶部，向下俯角投光；上照式和下照式结合进行投光。
这三种方式的灯具配光要求一致：都是灯具安装在距离画面很近的一侧来进行远距离投光，如图2所示，灯具与广告画面的距离a一般只有500mm-1200mm,而广告画面的高度H有4000mm-6000mm甚至更高，H与a的比值一般控制在5到8之间，要求广告画面均匀性良好，避免光浪费。我们对上照式投光进行分析，其他投光方式可以依照同样的方法推出。
一般而言，上照式投光灯具的仰角投光角度（与水平面夹角）一般控制在45°-80°，小于45°时容易产生眩光，大于80°时会有一部分光投向非照射区，造成能源浪费，我们在设计灯具配光时需考虑到这些问题。
如图3,我们在广告牌画面的竖方向上把广告画面分割成n个小面元，A1,A2,A3…An,An+1…，同理，有相对应的每个小面元上的照度E1,E2,E3…En,En+1…，每个小面元对于广告下方的灯具与水平面所成的夹角：θ1,θ2,θ3… θn,θn+1…，每个小面元到安装灯具面的垂直距离：h1,h2,h3…hn,hn+1…，每个小面元对应的广告灯具在一系列θ角度下所发出的光强I1,I2,I3…In,In+1…，根据公式1,2,3,我们可以构建Ei 与 Ii之间的关系式：
Ii=F（Ei,cosθ，dAi,β，hi ）……（4）为了在广告画面上得到良好的照度均匀性，我们假设每个小面元上对应的E1,E2,E3…En,En+1…，都相等，等于E0.即：
E1=E2=E3=…=En=En+1=E0由此Ii 与 Ei的表达式可变为：
Ii=E0*F（cosθ，dAi,β，hi）……（5）假定dAi取为单位面积，同时，根据三角几何的关系我们可以得知θ与β存在三角关系，所以β是θ的相关函数，表示为：
β=f（θ） ……（6）可以得到：
Ii=E0*dA0*F（cosθ，f（θ），hi）……（7）再次简化表达式：
Ii=K*F（θ，hi ）……（8）其中K为常数，等于 E0*dA0.
由此可知，Ii是每个小面元对于广告下方的灯具与水平面所成的夹角θi,和小面元到安装灯具面的垂直距离hi的函数，Ii主要由这2个因素影响。
依据这个思路，我们可以从广告灯照明的实际需要出发，计算出满足要求的配光。
为了检验这种方法的正确性，用一个设计的例子来验证：
还是用上照式投光的广告灯为例，灯具与广告画面的距离为a=600mm,广告画面高H=4000mm,灯具的安装仰角取值介于45°-80°之间。
根据上面给出的照度与光强的公式8,我们先计算与广告画面垂直的C90°-C270°截面所需的理想配光曲线。计算表格如图4所示，由此得到的配光曲线对应的安装位置图如图5所示。
从从图4及图5可以看出，随着灯具照射光线的往上移，配光曲线越来越陡，光强度也成级数的快速增加。为了让绝大部分的光都投射到广告画面上来，在C90°-C270°截面的配光曲线是不对称的；在4000mm以外的地方没有光，这能够保证灯具的投射出来的光线没有浪费，并且不会造成光污染。
按照这种方法，可以得出其它剩余截面所需要的配光曲线C 8 5°- C 2 6 5°，C 8 0°- C 2 6 0°……C0°-C180°，把各个截面上的配光曲线合在一起，就可以得到我们所需的这个广告灯具的完整配光曲线。
二、实施效果应用要求：1 .灯具与广告画面的距离不大于600mm.2.广告画面长度为：12000mm,高为：3500mm-4000mm.3.要求广告画面的照度不低于800lux维护系数0.8.4.要求广告画面的照度均匀性不低于0.5.
我们使用250W的石英金卤灯为光源，应用上面所述的配光曲线计算方法，得到相应的灯具配光曲线，设计出相应的光学反射器，经测试得到如图6所示的配光曲线，该配光与理想状态有细小的差别，是由于光源本身具有一定的体积，且光源实际的光强分布并不是十分的圆滑造成的。但从总体来看，这个配光曲线还是与理想状态非常接近的。
在Dalux里面进行模拟计算，如图7所示，排列6个广告灯，灯与灯的间为：2100mm,模拟计算的结果为：平均照度861lux, 照度均匀性0.56,总功耗为6*250=1500w,整体广告画面的照明非常均匀，照度平滑过渡，是一个较为成功的广告画面照明灯具设计。
作为比较，我们挑选一款普通的泛光灯进行DaLux模拟计算，其灯具配光曲线如图8所示，为了同上面的模拟进行比较，我们采用同样灯具排列方式，6个广告灯，灯与灯的间距为：
2100mm.DaLux模拟计算的结果为：在同样总功耗为6*250=1500w的情况下，平均照度为651lux,照度均匀性为0.21,广告画面上有明显的亮暗斑，照度均匀性较差。
从上面的比较可以看出，本文所表述的配光在广告画面照明上的应用非常有效。从节约能源角度来看，在相同的条件下，使用普通泛光灯的照度为651lux,而使用本文所表述配光的灯具的照度可达861lux,比原来提高了210lux,也就是说节能1/3;从照明效果角度来看，普通泛光灯可达到的照度均匀度为0.21,而本文所表述配光的灯具可达到的照度均匀度为0.56,差距非常明显。
三、关于光污染和节能问题。
光污染在实际广告照明应用中经常被人们忽视，通常会把大部分的精力放在照度水平、照度均匀性指标上面。其实，光污染和节能及照度水平是相关联的，光损失多了，照度水平就会降低，自然就不会达到节能的目的。图9,10是两种配光曲线对应的安装位置示意图，我们画一条直线，这条直线通过灯具的中心和广告画面的垂直最高点，这条直线把灯具的光强分布分成两个区域，区域A和区域B,仅有区域A的光强能够到达广告画面，被有效的利用，而区域B的能量没有被有效的利用，要么投向天空，造成光浪费；要么投向民房、道路，造成光干扰、污染，引发交通事故，干扰居民正常生活。
从图9可看出，灯具发出的绝大部分（约85%）能量都集中在区域A,也就是说，绝大部分光线投向目标广告画面上；而在图10中，灯具发出的接近一半的光线在区域B里，也就是说，接近一半的的能量没有工程中，由于产品质量和安装的问题，灯具坏掉的数量多、频率高。这就要求设计师在使用时对要实现的预期效果、产品质量、安装方式、初始投资成本及维护成本都要分析其性价比，慎重考虑后再决定使用。
城市夜景照明工程，不仅能提升城市繁华的氛围，也提升了城市的整体形象。近年来，长春市政府十分重视城市夜景照明工作，不同程度地进行了城市夜景照明建设，把城市夜景照明工程的建设作为改善和美化城市环境的重要措施。让城市亮起来，美起来，已成为各级领导和社会各界的共识。确实，领导重视是搞好亮化工作的关键。不少城市的主要领导亲自过问城市夜景照明工程建设，并把此项工作列入市政府的工作计划。从组织上安排专人负责，大力实施“亮化”等夜景照明工程，涌现出一大批优秀的夜景照明工程项目。但希望相关部门在进行亮化工程时，也要根据城市自身特色，制定高起点、高标准、高水平的城市照明工程发展的专项规划，真正地做到让城市照明工程体现城市艺术、人文特色。值得欣慰的是，现在有不少照明设计师正致力于这些工作，逐步实现了由照明向塑造夜间形象和照明的艺术化方向过渡，成为夜景照明的佳作。