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第2章 照明设计电气照明在人们的生活和工作中是不可缺少的，良好的照明度对提高工作效率、保证安全生产和保护人们的视力等方面都有重要的作用。照明设计，特别是现代高层建筑的电气照明设计，与装饰工程有着密切韵关系，它不仅应用光学和电学方面的知识，还涉及建筑学、生理学和美学等方面，是一门综合性的技术。1.2.3.4.5.6.7.8.9.10.11.12.13.14.15.16.17.18.19.21 光量及光与视觉 一、一、光量及光量及单单位位人眼所感觉到的光是电磁波谱中很窄的一部分，它的波长范围约在380760nm之间，这段波长的电磁波称为可见光；波长在10380nm之间的光称紫外光；波长在78034000nm之间的光称为红外线，也称红外光。20.（1 1）光通量）光通量是指光源在单位时间内向周围空间辐射出去的、能引起光感的电磁能量。单位为光瓦或流明1光瓦=683流明（lm）21.（2 2）发发光光强强度（度（简简称光度）称光度）是指光源在某一特定方向上单位立体角（单位球面度）内的光通量。单位为坎德拉（cd）1cd=1lm/1sr 22.23.（3 3）照度）照度是指被照面积上所接受的光通量。即是光通量的表面密度。E=d/dA单位为勒克斯（lx）1lx=1lm/1m2 照度第一定律：正入射时，在离开光源为r的某一上点的照度 E=I/r2 （图图2-2）照度第二定律：当被照面与入射不垂直时，面上的照度遵守余弦定律24.25.26.27.（4）、亮度28.照亮和亮度的关系l自学29.三、光与视觉 光对人眼的视觉有3个最重要的功能：识别物体形态(形态感觉)、颜色(色觉)和亮度(光觉)。人眼能辨别颜色，是由于人眼的视网膜上有两种感光细胞，称为圆柱细胞和圆锥细胞，它们都能接受光的刺激产生明亮的感觉。但是，这两种细胞的感光性能并不相同，圆锥细胞对光的感受性较低，只在明亮条件下起作用，圆柱细胞对光的感受性较高，但只在昏暗的条件下才起作用。30.这两种细胞对光感的光谱灵敏度也不同，圆锥细胞最大灵敏度在频率为f=5.4x1014Hz处，而圆柱细胞最大灵敏度在频率f5.9x1014Hz处。这就形成了明暗两种视觉的“工作制”。黄昏，暗视觉圆柱细胞工作时，冷色光显得明亮，而在白天亮度较高，即明视觉圆锥细胞工作时，暖色光显得明亮。31.圆柱细胞虽然对光感受性很高，但它却不能分辨颜色；而圆锥细胞感受光刺激时，才有颜色感觉，即只有在照度较高比较明亮的条件下，才有好的色感。在低照度的暗视觉中，色感则很差，此时，各种颜色的物体都给人以灰色之感。此外，由于人眼对光变化的感觉大致与亮度的对数成正比。故在较高照度下，增减10多个勒克斯并无明显的感觉，若非突变，则不会察觉。因此，一般并不要求精确地将照度一般并不要求精确地将照度控制在某一数控制在某一数值值上，只要求控制到一个合理上，只要求控制到一个合理的范的范围围 32.眩光 视野中有较高的亮度或强亮度对比时，人眼睛就会感到不快，使可见度降低，这种现象称为眩光眩光。眩光有以下几种：(1)(1)直接眩光和反射眩光直接眩光和反射眩光当高亮度的光源、照明器、窗子等表面直接进入眼内所引起的眩光称为直接眩光，而发光体的光通过光泽表面反射入眼内而引起的眩光称为反射眩光。33.(2)(2)减能眩光和不快眩光减能眩光和不快眩光凡能降低人眼视力的眩光称为减能眩光或失能眩光，凡使人产生不快感的眩光称为不快眩光，实际上后者也是一种减能眩光。在书写文字或阅读材料时，由于纸面的扩散反射中含有少量的镜面反射，从而降低了视觉作业的对比度，好象在作业上蒙上一层“光幕”，这种反射眩光称为光幕反射。对于教室中的照明，应尽量减少黑板光幕反射的作用，以提高视觉功能和可见度。34.35.产产生眩光的主要因素生眩光的主要因素1）周）周围围暗，此暗，此时时眼睛能适眼睛能适应应的亮度很低的亮度很低;2）光源的亮度高）光源的亮度高;3）光源靠近）光源靠近视线视线4）光源的表）光源的表观观面面积积和数量。和数量。产产生眩光的种生眩光的种类类分分为为直射眩光、反射眩光直射眩光、反射眩光和光幕眩光。和光幕眩光。36.室内照明中眩光的评价和计算方法，有些采用眩光指数来表明眩光的程度（定性的）：难以观察的、可以接受的、不舒适的、难以忍受的等。实用的方法是：限制光源的亮度和表观面积，这里限制的范围与人眼、灯具间的相对位置有关。37.第第2节节 常用常用电电光源光源 电光源有钨丝白炽灯、卤钨灯、荧光高压汞灯、高压钠灯和金属卤化物灯等，种类很多，但按发光原理可以分为热辐热辐射射电电光源光源和气体放气体放电电光光源两大类。38.一、电光源的种类 第一代电光源从发光原理来说属于热辐射光源，即普通的白炽灯，它是通过钨丝白炽体高温辐射来发光的。其中可见光部分仅占很小的比率，紫外线很少，绝大部分是红外线，可见光部分约占23左右，白炽灯的光视效能很低，仅为10181mW，寿命比较短，约为1000小时。39.第二代电光源是气体放电光源。气体放电光源是利用蒸气的弧光放电或非金属电离激发而发出可见光，如荧光灯、氙灯等。它们的共同特点是光效高、寿命长。荧光灯的光视效能为25671mW，平均寿命为20003000小时，高压汞灯的光视效能为30501mW，寿命为25005000小时，氙灯的光视效能为20371mW，寿命稍短，约为5001000小时。40.第三代电光源仍属气体放电光源，但为高效的气体放电，它的光视效能达1001mW，寿命较长，达20003000小时。金属卤化物和高压钠灯、低压钠灯均属第三代电光源。41.（三）几种常用的照明（三）几种常用的照明电电光源光源1、白、白炽炽灯灯（1）原理）原理 白白炽炽灯是最早出灯是最早出现现的光源。即所的光源。即所谓谓第一代光源，它是将灯第一代光源，它是将灯丝丝加加热热到到白白炽炽的程度，利用的程度，利用热辐热辐射射发发出可出可见见光。光。（2）特点）特点 白白炽炽灯具有灯具有显显色性好，色性好，结结构构简单简单，使用灵活，能瞬，使用灵活，能瞬时时点燃，点燃，无无频闪现频闪现象，可象，可调调光，可在任意位置点燃，价格便宜等特点。光，可在任意位置点燃，价格便宜等特点。42.因其极大部分因其极大部分辐辐射射为红为红外外线线，故光效最低。，故光效最低。由于灯由于灯丝丝的蒸的蒸发发很快，所以寿命也很快，所以寿命也较较短。白短。白炽炽灯的色温灯的色温约为约为24002900K。（3）种）种类类白白炽炽灯的种灯的种类类很多，有普通型很多，有普通型磨砂型、磨砂型、漫射型、漫射型、反射型、反射型、装装饰饰型型、局部照明灯泡、局部照明灯泡、水下灯泡等。水下灯泡等。43.44.2、卤卤钨钨灯灯（1）原理原理白白炽炽灯的灯的钨丝钨丝在在热辐热辐射射过过程中蒸程中蒸发发并附着在灯泡内壁，使并附着在灯泡内壁，使灯泡射出灯泡射出伪伪光通愈来愈低。光通愈来愈低。为为了减了减缓这缓这种种进进程，通常在灯泡内程，通常在灯泡内充以惰性气体以抑制充以惰性气体以抑制钨丝钨丝的蒸的蒸发发。45.如果在玻壳内所充填的惰性气体另加入微量的如果在玻壳内所充填的惰性气体另加入微量的卤卤素物素物质质，利用利用卤钨卤钨的再生循的再生循环环作用，被蒸作用，被蒸发发的的钨钨与与卤卤素素结结合成合成卤卤化化钨钨，因，因灯管内壁具有很高的温度而不能附着其上，通灯管内壁具有很高的温度而不能附着其上，通过扩过扩散或散或对对流到高流到高温的灯温的灯丝丝附近又被分解附近又被分解为卤为卤素和素和钨钨，其中，其中钨钨吸附在灯吸附在灯丝丝表面，表面，卤卤素又和蒸素又和蒸发发出来的出来的钨钨反反应应，防止管壁，防止管壁发发黑。黑。灯管所充的灯管所充的卤卤素素为为碘或溴。溴比磺的化学性活碘或溴。溴比磺的化学性活泼泼，所以清，所以清洁洁管壁的效果更好。溴乃无色透明，故溴管壁的效果更好。溴乃无色透明，故溴钨钨灯灯较较碘碘钨钨灯的光效高，灯的光效高，色温也有所提高。色温也有所提高。46.47.48.（2）特点）特点它与白它与白炽炽灯比灯比较较，光效提高，光效提高30，寿命增，寿命增长长50%。卤钨卤钨灯灯具有体具有体积积小、功率大、能小、功率大、能够够瞬瞬时时点燃、可点燃、可调调光、无光、无频闪频闪效效应应、显显色性好和光通色性好和光通维维持性好等特点。持性好等特点。这这种灯多用于种灯多用于较较大空大空间间、要、要求高照度的求高照度的场场所，其色温特所，其色温特别别适用于适用于电视转电视转播播摄摄象照明。象照明。49.3、荧荧光光灯灯（1）原理）原理荧荧光灯是所光灯是所谓谓第二代光源，它是一种低第二代光源，它是一种低压压汞蒸气放汞蒸气放电电灯。灯。电电感式感式镇镇流器：流器：50.51.（2）特点）特点荧荧光灯具有表面亮度低，表面温度低，光灯具有表面亮度低，表面温度低，光效高，寿命光效高，寿命长长，显显色性色性较较好，光通分布好，光通分布均匀等特点。它被广泛用于均匀等特点。它被广泛用于进进行精行精细细工作、工作、照度要求高或照度要求高或进进行行长时间紧张视长时间紧张视力工作的力工作的场场所。所。荧荧光灯的光灯的额额定寿命，是指每开关一次定寿命，是指每开关一次燃点燃点3小小时时而言。开关而言。开关频频繁繁时时，使灯，使灯丝丝所所涂涂发发射物射物质质很快耗尽，很快耗尽，缩缩短了灯管的使用短了灯管的使用寿命，因此它不适宜用于开关寿命，因此它不适宜用于开关频频繁的繁的场场所。所。52.4、高、高压压汞汞灯灯（1）原理）原理53.（2）特点）特点高高压压汞灯具有光效高、耐震、耐汞灯具有光效高、耐震、耐热热、寿命、寿命长长等特点。但启等特点。但启动时间较长动时间较长，不宜于作室内照明光源，也不能，不宜于作室内照明光源，也不能单单独做独做为为事故照事故照明光源。多用于明光源。多用于车间车间、礼堂、展、礼堂、展览馆览馆等室内照明，或道路、广等室内照明，或道路、广场场的室外照明。的室外照明。高高压压汞灯的寿命通常是按每启汞灯的寿命通常是按每启动动一次点燃一次点燃5小小时计时计算的，算的，如果开关如果开关频频繁繁则则寿命寿命缩缩短。短。54.55.56.5、高、高压压钠钠灯灯（1）原理）原理57.（2）特点）特点高高压钠压钠灯具有光效高、紫外灯具有光效高、紫外线辐线辐射小、透射小、透雾雾性能好、光通性能好、光通维维持性好、可任意位置点燃、耐震等特点，但持性好、可任意位置点燃、耐震等特点，但显显色性差，平均色性差，平均显显色色指数指数为为21。它广泛用于道路照明，当与其它光源混光后，可用于。它广泛用于道路照明，当与其它光源混光后，可用于照度要求高的高大空照度要求高的高大空间场间场所。所。58.59.6、金、金属属卤卤化化物物灯灯金属金属卤卤化物灯是近年化物灯是近年发发展起来的所展起来的所谓谓第三代光源，它与高第三代光源，它与高压压汞汞灯灯类类似，但在放似，但在放电电管中除了充有汞和管中除了充有汞和氢氢气外，气外，还还加充加充发发光的金属光的金属卤卤化物（以碘化物化物（以碘化物为为主）。主）。金属金属卤卤化物灯化物灯发发光效率高、光效率高、显显色性能好、但平均寿命短。色性能好、但平均寿命短。（1）镝镝灯灯（2）钠铊铟钠铊铟灯灯60.61.62.222 电光源的主要参数（1 1）额额定定电压电压和和额额定定电电流流指电光源在规定的工作电压下，流过电光源的工作电流。在额定状态下工作时，电光源的光视效能最高。（2 2）额额定功率定功率 这是指灯泡或灯管在额定状态下所消耗的有功功率。63.（3 3）发发射光通量和光射光通量和光视视效能效能电光源的发射光通量(即光通量输出)是指其在额定状态下工作时发出的光通量；光视效能是电光源每消耗1W电功率所发出的光通量。发射光通量和光视效能都是随着使用时间的延长而逐渐降低的，它们是表征电光源经济效果的参量。64.（4 4）寿命）寿命电光源的寿命有全寿命、有效寿命和平均寿命之分。全寿命全寿命是指光源不能再启燃发光的使用时间；有效寿命有效寿命是指电光源的发光强度(或光通量)下降到初始值的70时的使用时间；平均寿命平均寿命是每批抽样试品有效寿命的平均值。一般所指的一般所指的寿命是指平均寿命寿命是指平均寿命。65.（5 5）光）光谱谱能量分布能量分布光谱能量分布函数表示电光源发射各种频率或波长的光的成份和相对强度的分布状况。按频率或波长所对应的相对强度绘制的曲线称为该电光源相对光谱能量分布曲线。66.（6 6）光色）光色 人眼观察光源所发出光的颜色，称为光源的色色表表。光源照射到物体上所显现的颜色的性能，称为光源的显显色性色性。色表和色表和显显色性构成了光源色性构成了光源的光色，光源的色表和的光色，光源的色表和显显色性之色性之间间没有必然的没有必然的联联系。系。因为具有不同的光谱能量分布的光源可能有相同的色温，但显色性可能差别很大。如：荧光高压汞灯的光谱成分和日光接近，光色发亮如同日光，但光谱能量分布和日光相差很大。（图2-10，表2-1，表2-2）67.三 多种光源的混合使用 在一种光源不能达到照明效果时，可在同一场所采用多种光源混合照明。例如，高压汞灯虽然是功率大并且光视效能高的一种光源，但它的光色较差，不宜在室内单独使用，可以与白炽灯(或碘钨灯)混合使用，称为混光。混混光光使使用用的的主主要要目目的的是是提高光的提高光的显显色性色性。混光光通比FH按下式定义：68.当FH2.4m，电电气气车间车间2m，民用，民用建筑无此要求建筑无此要求,取决于房取决于房间间高度。高度。限制直接眩光限制直接眩光 按最低按最低悬悬挂高度确定。挂高度确定。防止晃防止晃动动 垂度垂度0.7m127.备备用照明用照明 照度不低于一般照明的照度不低于一般照明的10。安全照明安全照明 照度不低于一般照明的照度不低于一般照明的5。疏散照明疏散照明 主要通道上的照度不低于主要通道上的照度不低于0.5lx。（三）（三）值值班照明班照明（四）警（四）警卫卫照明照明（五）障碍照明（五）障碍照明128.129.130.（三）水平布置（三）水平布置主要考主要考虑虑照度均匀度照度均匀度 满满足灯具的距高比足灯具的距高比L/H。当布置不当布置不为为矩形矩形时时，有其距离的求法。，有其距离的求法。一般离一般离墙墙距离（距离（1/31/2)L,有工作面有工作面时时，取（取（1/41/3)L。131.132.四四照明光照照明光照设计设计步步骤骤收集原始收集原始资资料料确定照明方式和种确定照明方式和种类类、并、并选择选择合适的合适的照度。照度。确定合适的光源。确定合适的光源。选择选择照明器的型式，并确定型号。照明器的型式，并确定型号。合理布置照明器。合理布置照明器。进进行照度行照度计计算，并确定光源的安装功算，并确定光源的安装功率。率。根据需要根据需要计计算室内各面亮度和眩光算室内各面亮度和眩光评评价。价。133.134.135.136.137.138.139.140.2、室内装、室内装饰饰照明的常用方式照明的常用方式（1）花吊灯作）花吊灯作为为室内装室内装饰饰重点重点（2）点光源吸）点光源吸顶顶或嵌入式直射光灯或嵌入式直射光灯（3）光）光带带和光盒和光盒（4）空）空间间枝形网状照明枝形网状照明（5）全）全发发光天棚光天棚（6）光檐照明）光檐照明141.十一、水景装十一、水景装饰饰照明照明 1、水中照明方式、水中照明方式 2、水中照明灯具、水中照明灯具142.十二、人工照明十二、人工照明标标准准 就是保就是保证证照明照明设计设计的的结结果使人的眼睛能果使人的眼睛能轻轻松地、清晰地把松地、清晰地把被被观观察物从背景上分辨出来，即察物从背景上分辨出来，即满满足一定的足一定的视视力条件，根据国力条件，根据国家的家的经济经济和和电电力力发发展水平，由国家有关部展水平，由国家有关部门颁门颁布的数量依据。布的数量依据。1、工、工业业建筑照度建筑照度标标准准 2、民用建筑照度、民用建筑照度标标准准 143.十三、照明配十三、照明配电电系系统统1、照明配、照明配电电系系统统的一般要求的一般要求 （1）照明供）照明供电电压电电压一般采用一般采用220V，若，若负负荷荷电电流超流超过过30A时时，应应采用采用220/380V电电源；源；（2）在触）在触电电危危险较险较大的大的场场所，所采用的局部照明，所，所采用的局部照明，应应采用采用 36V及以下的安全及以下的安全电压电压。（3）照明系）照明系统统的每一的每一单单相回路，相回路，线线路路长长度不宜超度不宜超过过30m，电电 流不宜超流不宜超过过16A，灯具，灯具为单为单独回路独回路时时数量不宜超数量不宜超过过25个。个。（大型的建筑物不超（大型的建筑物不超过过25A，光源数量不宜超，光源数量不宜超过过60个）个）（4）插座）插座应单应单独独设设回路，若插座与的灯具混回路，若插座与的灯具混为为一回路一回路时时，插，插 座的数量不宜超座的数量不宜超过过5个。个。144.2、照明配、照明配电电系系统统常用的几种方式常用的几种方式（1）放射式（）放射式（2）树树干式（干式（3）链链式（式（4）混合式）混合式145.作业；有一机修车间，长x宽x高22 x 14 x 5.7,工作面的高度，靠墙有工作位置顶棚反射系数1=50%，墙面反射系数 2=50%求此车间的一般照明布置及照明器选择，并验算是否满足最低照度的要求146.谢谢观看！