建筑照明课件.ppt

单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,2.3.1 电光源,2.3.2 室内工作照明,2.3.3 室内外环境照明设计,第2.3章,建筑照明,电灯发展经历了两个时期：,从,1879年到本世纪三十年代末的前五十年是第一个时期,，这是白炽灯发明、改进和成熟的时代；三十年代末开始的第二个时期是开发气体放电灯的时代，这一时期又可分为两个阶段：第一阶段以荧光灯的普及应用为标志，是低压气体放电灯的时代；第二阶段自六十年代中期发明金属卤化物和高压钠灯为开端，由此进入了高压气体放电灯的照明时代。,现代人工光环境的设计理论和应用技术是在电灯发展的第二个时期，高光效、多品种的气体放电灯问世以后才逐渐形成和完善的。,2.3.1,电光源,一、热辐射光源,（一）普通白炽灯,（二）卤钨灯,（三）反射型白炽灯,二、气体放电光源,（一）荧光灯,（二）高压汞灯,（三）金属卤化物灯,（四）高压钠灯,三、灯具,（一）灯具的光特性,（二）灯具分类,从照明应用角度对灯的性能要求：,高光效用少量的电获得更多的光；长寿命耐用，光通衰减小；光色好有适宜的色温和优良的显色性能；能直接在标准电源上使用；接通电源后立即燃亮；形状小巧，结构紧凑，便于控光。,电灯的主要性能指标：,光通量：表征灯的发光能力，以流明值表示。光效：灯发出的光通量与它消耗的电功率之比。寿命：有效寿命和平均寿命。平均亮度：灯的发光体的平均亮度，以 表示。,灯的色表：指灯光颜色给人的直观感受，以色温或相,关色温为数量指标。显色指数：显色性能的定量指标。灯的起燃与再起燃时间。电特性：电源电压波动对灯的其它参数的影响。,这些特性是评判灯的质量与确定灯的合理使用范围的依据。,一、热辐射光源（白炽灯）,：,热辐射光源发出的光是电流通过灯丝，将灯丝加热到高温而产生的。,（一）普通白炽灯：,组成：灯丝，外玻壳，充入气体与灯头灯部分。如图,15-1。,灯丝特点：现代白炽灯灯丝用熔点高（）蒸发速度较慢的钨制造。,特点：在玻壳内表面有一层金属反射镀膜，使灯光射向预定的方向。这种反射器一般不会受到任何损伤、腐蚀或污染，因此使灯能保持高光输出。同时还可简化灯具设计。,结构分两类：压封玻璃及吹制玻壳两类。,如图15-4。,（三）反射型白炽灯：,椭球形的反射面代替抛物面的改进。如图,15-5。,直管型荧光灯的构造（如图）。,二、气体放电光源,（一）荧光灯：,气体放电灯没有灯丝，它是借助两极之间气体激发而发光，称为冷光源。,荧光粉的成分决定灯的光效和颜色。目前，我国规定的荧光灯颜色仅有日光色,（9500,K）、,冷白色（4300,K）、,暖白色（2900,K）,三种。,其它形状荧光灯如图。,荧光灯线路如图。,荧光灯的性能参数受电压变化的影响较小，但它的光效值随环境温度的变动而波动；另外开关次数对灯的使用寿命也有较大影响。,荧光灯的特点：,1、光效高，45,lm/W70lm/W，,镇流器消耗电能占20%。比白炽灯高3倍。,2、亮度低、光线柔和，没有眩光。,3、光色好，可通过控制荧光粉，控制其显色，适应多种场所需要。,4、表面温度低。,5、寿命长，20003000小时，国外为10000小时。,6、通电35秒后正常发光。,7、功率因数0.5。,8、环境温度影响大，1825,C,工作正常，其外，影响光效、启动困难。,9、电源电压波动不超过,5%。,10、有频闪现象。,11、频繁开关，减少寿命。,特种荧光灯,紫外线杀菌灯,彩色荧光灯,黑光灯,护眼灯,节能的小型荧光灯（紧凑型荧光灯）如图,SL,灯和,PL,灯，其性能见表。,结构如图。,特点：发光呈蓝白色，包括黄、绿、蓝色线 状光谱辐射，但缺乏 红色，所以一般照明用的高压汞灯均在外玻壳内壁涂荧光粉以补充红色，改善灯的显色性。功率范围在125,W2000W,之间，光效约50,lm/W，,寿命5000小时。,（二）高压汞灯：,结构类似于高压汞灯，只是在放电管内又添加了金属碘化物。被激发的是金属卤化物。,金属卤化物灯与汞灯相比，不但提高了光效（80,lm/W），,显色性也有很大改进。,（三）金属卤化物灯：,使用范围：,体育馆、码头、立交桥高杆照明、美术馆等,（四）高压钠灯：,结构如图。,是目前一般照明应用的电光源中光效最高（120,lm/W）、,寿命最长（20000小时）的灯。,钠光灯辐射的589nm黄光，人眼敏感，是光效高的一个重要原因。,常用于做路灯照明。,（五）氙灯（人造小太阳）,惰性气体（氙）放电弧光灯。,光效2250lm/W。,功率几千、几万、几十万瓦。是所有光源中功率最大的。,不用镇流器，直接接电源使用。,有强紫外线辐射。,用于大型广场、体育场的照明。,LED（Lighy Emitting Diode），,又称发光二极管，它们利用固体半导体芯片作为发光材料，当两端加上正向电压，半导体中的载流子发生复合，放出过剩的能量而引起光子发射产生可见光。,LED,以其固有的特点，如省电、寿命长、耐震动，响应速度快、冷光源等特点，广泛应用于指示灯、信号灯、显示屏、景观照明等领域，在我们的日常生活中处处可见，家用电器、电话机、仪表板照明、汽车防雾灯、交通信号灯等。但由于其亮度差、价格昂贵等条件的限制，无法作为通用光源推广应用。,（六）,LED,发光二极管,三、灯具：,灯具：光源、灯罩及附件的总称。,分装饰灯具和功能灯具。,（一）灯具的光特性：,配光曲线：其上的每一点表示灯具在该方向上的发光强度。因此，知道灯具对计算点的投光角 ，就可查到相应的发光强度 ，利用公式可求出点光源在计算点上形成的照度。如图。,1.配光曲线和空间等照度曲线,空间等照度曲线：（如图）只要知道灯的计算高度 和计算点力灯具的水平距离 ，就可查出照度 。,2.消除眩光,保护角 ：指灯罩边和发光体边沿的连线与水平面所成的夹角，如图。计算公式,保护角光源亮度超过 时，人眼就不能忍受。,灯具效率 ：灯具发出的光通 与光源光通 之比，即,取决于灯罩开口的大小和灯具材料的反光、投管系数。一般由实验得。,3.灯具效率,灯具通常按总光通在空间的上半球和下半球的分配比例分类的。一般可以分为直接、半直接、均匀漫射、半间接、间接等五种类型。各类灯具的光通分布见表。,（二）灯具分类：,特点：灯具利用率最高，有 以上的光通向下照射。,直接型灯具的光强分布大体可以分为三类：窄配光、中配光和宽配光，如图示。,1.直接型灯具,2.半直接型灯具,特点：可在灯具上方发出少量的光线照亮顶棚，减小灯具与顶棚间的强烈对比，使环境亮度分布更加舒适。,特点：将光线均匀地投向四面八方，对工作面而言，光通利用率较低。,直接-间接型灯具：将一对直接型一间接型地灯组合在一起，或者用不透光材料遮 住灯泡，而上下均敞口透光，其输出光通分配也近于上下 各半。,3.均匀漫射型灯具,特点：大部分灯光投向顶棚和上部墙面，增加了室内地的间接光，使光线更柔和宜人。,4.半间接型灯具,5.间接型灯具,特点：将灯光全部投向顶棚，使顶棚成为二次光源。室内光线扩散性极好，几乎没有阴影和光幕反射，也不会产生直接眩光。如图。,2.3.2,室内工作照明,一、照明方式选择,（一）一般照明,（二）局部照明,（三）混合照明,二、照明标准及照,度值的选择,（一）照明数量,（二）照明质量,三、光源和灯具的选择,（一）光源的选择,（二）灯具的选择,（三）灯具的布置,工作照明可分为两类：一类是以满足视觉工作要求为主的室内工作照明，如工厂车间、学校等场所的照明，它主要是从功能方面考虑；另一类是以室内艺术环境观感为主的照明，如大型门厅、休息厅等处的照明，这类照明除满足照明功能外，还要强调艺术效果，以提供舒适的休息、娱乐场所。,一、照明方式选择,（一）一般照明：,一般照明：是在工作场所内不考虑特殊的局部需要，为照亮整体被照面而设置的照明装置。如图。,这种照明方式适合于对光 的投射方向没有特殊要求，在工作面内没有特别需要 提高视度的工作点和工作 点很密或不固定的场所。,（二）局部照明：,局部照明：是在工作点附近专门为照亮工作点而设置的照明装置。如图。,常设置在要求照度高或对光线方向性有特殊要求处，但不允许单独使用局 部照明，因为会造成工作 点与周围环境间极大的亮 度对比，不利视觉工作。,（三）混合照明：,混合照明：是在同一工作场所，既设有一般照明解决整个工作面的均匀照明，又有局部照明以满足工作点的高照度和光方向的要求。如图。,选择照明方式的同时，还必须选择灯具类型。,不同的灯具类型可获得不同的照度值和不同的直射光和反射光比例。见表。,二、照明标准及照度值的选择,（一）照明数量：,照明标准是根据识别物件的大小、物件与背景的亮度对比、国民经济的发展情况等因素规定必要的物件亮度。见表。,标准规定：混合照明中的一般照明的照度为该级总照度的 5%10%，并不得低于 ；另外，一般照明的均匀度（指房间内工作面上最低照度与平均照度之比）不宜小于 。,（二）照明质量：,1.照度均匀性,2.限制眩光,首先是对直接眩光的限制。,眩光同光源亮度、背景亮度、光源位置等有关。其中前两项有灯具类型及其布置方式所确定。,若改变灯具类型和布置方式还不能满足限制眩光的要求，可以改变灯具的挂高，使之处于眩光危害较小区域。见表。,控制灯端电压不低于额定电压值，如达不到要求时，在条件许可的情况下，应将动力和照明电源分开，甚至在照明电源上增设稳压装置。,3.照度的稳定性,4.消除频闪效应,在交流电路中，气体放电灯发出的光通量随电压的变化而波动，对移动的物体会导致视觉失真。为减轻这种影响，可将相邻灯管（泡）或灯具分别接到不同相位的线路上。,（一）光源的选择：,各种光源的适用场所见表,三、光源和灯具的选择,（二）灯具的选择：,灯具主要是根据照明场所的空间尺度和照度要求确定。,根据悬挂高度选择灯具的原则：,当悬挂高度为时，宜采用配罩型灯具；当悬挂高度为时，宜采用搪瓷深罩型灯具；当悬挂高度为时，宜采用镜面深罩型灯具；有扩散罩的灯具，仅用于悬挂高度不能满足限制眩光的工作地点以及对光照要求柔和的场所。,（三）灯具的布置：,不同类型灯具的距高比。见表。,2.3.,室内外环境照明设计,一、室内环境照明设计,（一）以灯具的艺术装饰为主,（二）用灯具排列成图案,（三）建筑化大面积照明的艺术处理,二、室外环境照明设计,（一）建筑立面照明的方法,（二）建筑立面照明的设计要点,与建筑本身有着密切联系，并突出艺术效果的照明设计称之为“室内外环境照明设计”。,在进行室内外环境照明设计，要结合建筑物的使用要求、建筑空间尺寸及结构形式等实际条件，对光的分布、光的明暗构图、装饰的颜色和质量作出统一规划，使之达到预期的艺术效果，并形成舒适宜人的光环境。,一、室内环境照明设计,（一）以灯具的艺术装饰为主,1.吊灯,多数吊灯是由几个单灯组合而成，又在灯架上加以艺术处理。适用于高度较大的厅堂。如图。,2.暗灯和天棚灯,将灯具放在天棚里（称暗灯）或紧贴在天棚上加以艺术处理，与灯具相互配合，构成各种图案，可形成装饰性很强的照明环境，并和天棚上的建筑装修结合在一起，形成一个非常美观的整体。如北京人大会堂的照明形式。,3.壁灯,安装在墙上，用来提高部分墙面亮度，主要以本身的亮度和灯具附近表面的亮度，在墙上形成亮斑，以打破一大片墙的单调气氛，对室内照度的增加多大作用，故常用在一大片平坦的墙面上。也用于镜子的两侧或上面，以照亮人又防止反射眩光。,用简单而风格一致的灯具排成图案，并与建筑有机地配合取得装饰效果。,（二）用灯具排成图案,（三）“建筑化”大面积照明的艺术处理,将光源隐蔽在建筑构件之中，并和建筑构件（天棚、墙沿、梁、柱等）或家具合成一体的一种照明形式。,分为两大类：一类是透光的发光天棚、光梁、光带等；另一类是反光的光檐、光龛、反光假梁等。,共同特点：,发光体不再是分散的点光源，而扩大为发光带或发光面，因此能在保持发光表面亮度较低的条件下，在室内获得较高的照度；光线扩散性极好，整个空间照度十分均匀，光线柔和，阴影浅淡，甚至完全没有阴影；消除了直接眩光，大大减弱了反射眩光。,发光天棚：由天窗发展而来，为了保持稳定的照明条件，模仿天然采光的效果，在玻璃吊顶至天窗的夹层里装灯，便构成发光天棚。,发光天棚的构造方法：一种是把灯直接安装在平整的楼板下表面，然后用钢框架作成吊天棚的骨架，再铺上某种扩散透光材料；另一种是为了提高光效率，使用反光罩，使光线更集中地偷盗发光天棚地透光面上。如图。,1.发光天棚,发光天棚地效率高低取决于透光材料的透光系数和灯具结构。一般为0.5，高的可达0.8。提高效率可采取的措施有：加反光罩，使光通全部投射到透光面上；设备层内表面（包括设备表面）保持高的反光系数，同时还要避免设备管道挡光；降低设备的层高，使灯靠近透光面。,发光表面的亮度应均匀。人眼能觉察出不均匀的亮度比为 。为不超过此界限，应使灯的间距 和它至天棚表面的距离 之比（）保持在一定的范围内。适宜的 比值见表。,2.光梁和光带,将发光天棚的宽度缩小为带状发光面，就成为“光梁”或“光带”。光带的发光表面与天棚表面平齐，光梁则凸出于天棚表面。,光学特性与发光天棚相近。,光带的缺点：由于发光面和天棚处于同一平面，无直射光射到天棚上，使二者的亮度相差较大。为改善这种状况，可采用光梁。,光带的轴线最好与外墙平行布置，并且使第一排光带尽量靠近窗子，这样，灯光照明和天然光线方向一致，可减少出现不利的阴影和不舒适眩光的机会。,光带的间距应不超过发光表面到工作面距离的1.3倍，以保持照度均匀。,发光面的亮度均匀度，由灯的间距 与灯至玻璃表面的高度 之比值 来确定的。白炽灯泡：；荧光灯管为 。,3.格片式发光天棚,构造原理：如图。格片是用金 属薄板或塑料板组成的网状结 构；保护角 由格片的高 和宽 形成，常作成 ；格片上方的光源，把一部分光 直射到工作面上，另一部分则 经过格片反射（不透光材料）或反射兼透射（扩散透光材料）后进入室内；光效率取决于保护角 和格片所用材料的光学性能。,如图几种照明形式的光源表面亮度比较。发光面亮度太高易引起眩光，常采用的方法中最常用的就是格片式发光天棚。,格片天棚表面亮度的均匀性 是由它上表面照度的均匀性 决定的。它随灯泡的间距 和它离格片的高度 而变。采用裸灯时，若格片用不透明材料作成，则 小于或等于格片的保护角；用透明材料做格片时，小于或等于 2 即可。,格片式天棚的优点：亮度较低；可根据不同材料和剖面 形式控制表面亮度；很容易通过调节格片与水平面的倾 角，得到指向性的照度分布；直立格片比平放的发光天棚积尘机会少；外观比透光材料作成的发光天棚生动；亮度对比小等。,4.反光照明设施,反光照明设施是将光源隐藏在灯槽内，利用天棚或别的表面（如墙面）作成反光表面的一种照明方式。,特点：具有间接型灯具的特点，又是大面积光源，所以光的扩散性极好，可以使室内完全消除阴影和眩光。由于光源的面积大，只要布置方法正确，就可以取得预期的效果。光效率比单个间接型灯具高一些。,反光天棚的构造及位置处 理原则，如图。,设计反光照明设施时，必 须注意的问题：必须注意 灯槽的位置及其断面的选 择，反光面应具有很高的 反光系数；还应注意灯源 在灯槽内的位置，应保证 在房间另一端的人看不见光源如图；还有光源到墙面的距离不能太小，如白炽灯泡或荧光灯管，应不小于 ；白炽灯泡的间距应小于 ，荧光灯管最好首尾相接。,为使反光面亮度均匀，在房间面积较大时，要求灯槽距天棚较远，这就增加了房间层高。对于层高较低的房间，就很难保证必要的保护较和均匀的亮度，一般时中间部分照度不足，为弥补这一缺点，可以在中间加吊灯，也可以将天棚划分为若干小格，从而 变小，就可小一些，达到降低层高的目的。,反光天棚的维修、清扫问题在设计时应引起特别注意；另外这种装置由于光线春分扩散，阴影很少，一些立体形象就显得平淡，故在需要辨别物体外形的场合不宜单独使用。,二、室外环境照明设计,（一）建筑立面照明的方法,1.沿建筑轮廓装置彩灯（或称“串灯”）照明。,基本上能突出建筑的轮廓，加上彩灯的华丽，能获得一定的艺术效果。但电功率消耗较大，且不易体现建筑物的立体感，照明效果不太理想。一般适用与做中小型建筑和门厅、门卫建筑等的外观立面照明。,2.采用投光灯照明,能较好地突出建筑的特色，立体感强，照明效果好，并且电功率消耗小，有利于节能。一般适用于做大中型建筑的外观立体照明。,（二）建筑立面照明的设计要点,1.照明面的确定,一般应根据观看的几率多少确定，观看几率多的面应定为照明面。,2.照度的选择,照度大小应按建筑物墙壁材料的反射系数和周围亮度条件决定。,在进行建筑物立面照明设计时，要充分利用建筑物的各种特点（如长方形、正方形、圆形、有垂直线条的立面、有水平线条的立面等）或周围环境的特点（如树木、篱笆、围墙、水池、人工湖等），创造出良好的艺术气氛。,3.建筑物或周围环境特点的充分利用,