第6章建筑照明系统

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1、第3章 建筑照明系统,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。,31 建筑照明系统的分类,按照在建筑中所起主要作用的不同，可将建筑照明系统分为视觉照明系统和气氛照明系统两大类。 （一）视觉照明系统 是指在自然采光不足之处或夜间，提供必要的照度，满足人们的视觉要求(属生理要求)，以保证所从事的生产生活正常进行而采用的照明系统。,根据具体的工作条件，又可分为工作照

2、明、事故照明和障碍照明三种。 （1）工作照明 是保证人们的工作和生活正常进行所采用的照明。工作照明是电气照明中的基本类型。在建筑内，正常情况下需要照明的全部空间所采用照明都是工作照明。警卫照明和检修设备而使用的移动照明等均为工作照明。,（2）事故照明 是当工作照明因事故而中断时，供暂时继续工作或人员疏散用的照明。 事故照明又包括备用照明和应急照明 备用照明 是供人们暂时继续工作用的事故照明，应在下列场所采用： 当工作照明故障，由于工作中断或误操作将引起火灾、爆炸、人员中毒等严重危险的场所。如锅炉房、烘气站；可能引起生产过程长期破坏的场所，如电子计算机房；重要的生产车间，如水泵房等。,应急照明

3、是供人员安全疏散用的事故照明。应在下列场所采用： 工作人数超过60人的生产车间，或当工作照明熄灭后由于生产继续进行或人员通行容易发生事故的地方；工作人数超过50人的生产车间或影剧院、大礼堂等公共场所；供人员往外疏散的通行房间、楼梯、太平门等处。 应急灯应涂成红色或注上箭头，文字说明等标记。,事故照明应采用能瞬时可靠点燃的白炽灯或卤钨灯。若事故照明平时作为工作照明的一部份经常点燃，而且当发生事故时不需要切换事故照明电源的情况下，也可采用其它电光源。,（3）障碍照明 是装设于高大建筑物的顶部，作为飞行障碍标志的照明。 凡高于50m的建筑物均应装设障碍灯，高于100m的烟囱除在顶部装设外，还应在其二

4、分之一高处安装障碍灯，灯下应设平台以便维护。一般高层建筑物只在顶端装设。水平面积较大的高层建筑物或集群高层建筑物，尚应在外侧转角的顶端装障碍灯，灯下也应设维修平台。每盏灯不应小于100W。最高端的障碍灯不得少于两盏。,（二）气氛照明系统 是指创造和渲染某种气氛和人们所从事的活动相适应(即满足人们的心理要求)而采用的照明系统。包括建筑彩灯和专用彩灯。,（1）建筑彩灯 节假日夜晚用于装饰整幢建筑物的照明系统。 节日彩灯 用来显示建筑物的艺术造型，以增添节日之夜的欢乐气氛。 泛光照明 是以高强度气体放电灯作为泛光灯，装在邻近的房屋和装置上，从不同角度照射主建筑。光线均匀，有层次，可达到理想的艺术效果

5、。 （2）专用彩灯 是满足各种专门需要的气氛照明。如喷泉照明、舞池照明等,32 光的度量及光与视觉,321 光的度量 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。,（1）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）,（2）发光强度（简称光度） 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,（3）照度 是指

6、被照面积上所接受的光通量。即是光通量的表面密度。 单位为勒克斯（lx） 1lx=1lm/1m2,（4）亮度 被视物体在视线方向单位投影面上的发光强度称为该被视物表面的亮度。单位是坎德拉每平方米(cdm2),322 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。,这两种细胞对光感的光谱灵敏度也不同

7、，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。,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

8、地将照度控制在某一数值上，只要求控制到一个合理的范围,323 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。眩光有以下几种： (1)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。,(2)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

9、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。,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。,33 常用电光源 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射电光源和气体放电光源两大类。,331 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，

10、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。,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。,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、

11、低压钠灯均属第三代电光源。,332 电光源的主要参数,（1）额定电压和额定电流 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）额定功率 这是指灯泡或灯管在额定状态下所消耗的有功功率。,（3）发射光通量和光视效能 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。,（4）寿命 电光源的寿命有全寿命、有效寿命和平均寿命之分。全寿命是指光源不能再启燃发光的使用时间；有效寿命是指电光源的发光强

12、度(或光通量)下降到初始值的70时的使用时间；平均寿命是每批抽样试品有效寿命的平均值。一般所指的寿命是指平均寿命。,（5）光谱能量分布 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。,（6）光色 人眼观察光源所发出光的颜色，称为光源的色表。光源照射到物体上所显现的颜色的性能，称为光源的显色性。色表和显色性构成了光源的光色，光源的色表和显色性之间没有必然的联系。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

13、量分布和日光相差很大。,当光源发光的颜色与黑体(能吸收全部光能的物体)加热到某一温度所发出光的颜色相同(对于气体放电光源为相似)时，该温度称为光源的颜色温度，简称色温。色温能够恰当地表示黑体热辐射光源的颜色，对于非黑体的热辐射光源和气体放电光源则只是粗略地表示它的颜色，因此常称为相关色温。,333 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。混光使用的主要目的是提高光的显色性。 混光光通比FH按下式定义：,当FH30%时，这

14、种混光使用对所有色彩识别能达到良好的效果，也就是说，当白炽灯容量近似为高压汞灯容量的2倍时，可以得到良好的光色。 当FH3050%时，除橙色只能达到中等效果外，其他色彩均能达到良好的效果，因此这可以用于对色彩要求一般的场所。 当FH=5070%时，只能用于色彩要求较低的场所。 一般地说，只要白炽灯容量不小于高压汞灯的容量，人们在视觉上就无明显的不舒适感。,34 灯具的特性与分类,341 灯罩的作用 （1）提高光源所发出的光通量的利用率，换句话说，灯罩可以使光源光通量重新分布。并把它分配在需要的方向范围内。 （2）减轻由光源引起的眩光，保护视觉，对光源也起一定的保护作用。 （3）装饰美化的效果。

15、,342 配光及其表示法 在研究灯具的作用时，其配光是最重要的一个特性。因为它是决定使用场所、布灯方案和进行计算的基本依据。 配光光源光通的重新分布 灯具的配光曲线表示灯具的发光强度的空间分布状况，所以又称为发光强度分布曲线。,大部分灯具的形状是以它的轴线为对称的旋转体，所以它们的发光强度的空间分布也是以轴线为对称的。因此，只须用通过灯具轴线的一个截面上的配光曲线，就能说明该灯具发光强度的空间分布的状况，这种配光称为对称配光。 有些灯具形状是不对称的，如荧光灯，则需要有通过灯具轴线的几个截面上的配光曲线，才能说明该灯具发光强度的空间分布状况。这种配光称为非对称配光。,343 空间等照度曲线 在

16、不同高度上，按相同照度的连线轨迹可绘制空间等照度曲线；不同照度具有不同的空间等照度曲线，可组成空间等照度曲线族。,344 灯具的保护角和效率 光源下端与灯具下缘连线同水平线之间的夹角称为保护角。保护角是用以衡量灯罩保护人眼不受光源照明部分耀眼的程度，以减小眩光的作用。 眩光的强弱与视角有一定的关系，灯具的保护角过小对于保护眼睛来说是不利的。为了减小眩光，应使光线不致与水平视线成等于或小于27的角度射出。若使保护角达到27有困难，应在灯泡外装上一层散光罩，或使灯具悬挂合适的高度,灯具的光通量与光源的光通量的比值，称为灯具的效率。 式中：F为从灯具射出的光通量，F。为光源的光能量。,345 灯具的分类,（一）按光源情况分 （1）按类型：白炽灯、卤钨灯、荧光灯 （2）按数目：普通灯具、组合灯具 （二）按控照器情况分 （1）按结构形式：开启式、保护式、密闭式、防爆式 （2）按配光曲线：直射型、半直射型、漫射型、反射型、半反射型,35 照明质量与灯具的布置 良好的视觉不是单纯地依