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1、5 建筑照明系统,5.1 照明基本知识5.2 常用照明电光源和灯具5.3 照度计算5.4 照明设计,5.1 照明基本知识,(1) 与所有物质一样，光也是一种物质，是物质的一种存在形式，是能引起视觉的辐射能，它以电磁波的形式在空间传播。可见光的波长在380780纳米(nm)范围内，不同波长的光给人的颜色感觉不同，如图5.1所示。(2) 光谱光源辐射的光往往由许多波长的单色光组成，把光线中不同强度的单色光按波长长短依次排列，称为光源的光谱。,5.1.1 照明技术的基本概念,(3) 光通量光源在单位时间内，向周围空间辐射出的、使人眼产生光感觉的能量，称为光通量，用符号表示，单位为流明(lm)。人们通
2、常以电光源消耗1W电功率所发出的流明数(lmW)来表征电光源的特性，称为发光效率，简称光效。电光源的光效越高越好。人眼对可见光中波长为555nm的黄绿色光最灵敏，波长离555nm越远(如波长较长的红光和波长较短的紫光)灵敏度越低，所以光通量与光辐射的强弱及其波长都有关系。,(4) 发光强度发光强度是表征光源(物体)发光能力大小的物理量。光源在某一特定方向上单位立体角内(每球面度，球的面积为4R2所张球面度为4）辐射的光通量，称为光源在该方向上的发光强度(简称光强)，用符号I表示，单位为坎德拉(cd)。如图5.2所示，对于向各方向均匀辐射光通量的光源，各方向的光强相等，其值为：,(5) 照度对被
3、照物体表面而言，它单位面积上所接受的光通量，称为该被照面的照度，照度用符号E表示，单位为勒克斯（lx）被光均匀照射的平面照度为：表5.1给出了一些情况下的照度。,(6) 亮度某一物体(或发光体)的表面亮度是该物体单位面积向视线方向发出的发光强度。亮度用符号L表示，其单位为坎德拉每平方米(cd/m2)。由于物体在各个方向的亮度不一定相同，因此常在符号L的右下角注明角度，用以表示与物体表面法线成角方向的亮度。 物体的亮度越大，人们就会感到它越亮。,(7) 色温色温是电光源的技术参数之一。当光源的发光颜色与黑体(能吸收全部光能的物体）加热到某一个温度所发出的光的颜色相同时，称该温度为光源的颜色温度，
4、简称色温。,各种光源的色温,(8) 显色性和显色指数同一物体在不同的光源照射下，显示出不同的颜色，光源对被照物体颜色呈现的真实程度称为光源的显色性。对同一物体，在被测光源的光照射下呈现的颜色，与在标准光源的光照射下呈现的颜色的一致程度愈高，Ra则愈大，显色性愈好。表5.2所列是常用电光源的一般显色指数Ra。,显色指数定量表征光源显色的优劣。用被测光源下物体的颜色与参照光源下物体的颜色相符程度来衡量。 一般显色指数Ra 特殊显色指数Ri显色指数等级 Ra=10080,显色性优良 Ra=7950,显色性一般 Ra50,显色性较差,(9) 反射率当光通量投射到被照面后，一部分被反射，一部分透过被照面
5、，一部分则为被照面所吸收。这就是在相同照度下，不同物体有不同亮度的原因。被物体反射的光通量中与射向物体的光通量之比，叫做反射率或称反射系数，即建筑物内墙壁及顶棚、地面的反射率的近似值如表5.3所示。,图5.1 电磁波谱,图5.2 发光强度的定义,表5.1 一些情况下照度值,表5.2 常用电光源的一般显色指数Ra,表5.3墙壁及顶棚、地面的反射率的近似值,(1) 照度标准照度标准就是指工作面应有合适的最低照度值。在民用建筑照明设计中，应根据建筑性质、建筑规模、等级标准、功能要求和使用条件等选定照度值。 （2）照明质量良好、舒适的光环境，是靠高质量的照明效果达到的，而高质量的照明效果又必须是对受照
6、环境中的照度、亮度、眩光、阴影、显色性、稳定性等因素全面正确的处理才能实现。,5.1.2 电气照明的基本要求,在确定被照环境所需照度水平时，必须在考虑被观察物的大小尺寸,要使电气照明达到良好的质量，必须处理好影响照明质量的几个主要因素。 照度均匀与稳定性 适当的亮度分布 限制眩光和减弱阴影 光源的显色性 (3) 照明的经济性在照明设计中既要保证足够的照度，又要注意节约电能。,一、评价指标(一)照度水平照度是决定物体明亮程度的直接指标。 请参看民用建筑电气设计规范(JGJ/T16-92)中各场所的照度标准和建筑照明设计标准(GB50034-2004)中的照明标准。“照度标准”中给出的照度值是指各
7、种工作场所参考平面的评价照度值。,5.1.3 照明质量及其评价,建筑照明设计标准(GB50034-2004)适用于新建、改建和扩建的居住、公共和工业建筑的照明设计。标准针对不同场所规定的照度标准值，为照明设计提供了可遵循的依据。 该标准也给出了照度标准值的选择原则。 建筑照明设计标准规定的常见民用建筑的照度标准请参见教材表6-1。,(二)照度均匀度为了减轻人眼对因照度的极不相同的频繁适用所造成的视觉疲劳，室内照度的分布应该具有一定的均匀度。包括两方面：工作面上照明的均匀性工作面与周围环境(墙、顶棚、地板等)的亮度差别。,照明均匀度常用给定工作面上的最低照度与平均照度之比来衡量，即Emin/Ea
8、v。最低照度是参考面上某一点最低照度，平均照度是整个参考面上的平均照度。工作区域内一般照明的均匀度应不低于0.7，作业面邻近周围的照度均匀度不应小于0.5；房间或场所内的通道和其他非作业面区域的一般照明的照度值不宜低于工作面照度的1/3。,为了获得满意的照度均匀度，一般照明方式中的灯具应均匀布置，并且其实际布灯的距高比不应大于所选灯具的允许距高比。 当照度均匀度要求较高时，可采用间接、半间接型灯具或光带等方式；当采用多种光源照明时，还应考虑光源光电参数的差异对照明质量的影响。,(三)亮度分布亮度分布是照度设计的补充，是舒适视觉的必要条件。CIE推荐被观察物的亮度为它相近环境的3倍时,视觉清晰度
9、较好,即相近环境与被观察物本身的反射比之比最好控制在0.30.5的范围内。,为避免顶棚显得太暗，顶棚照度不应低于工作面照度的1/10；工作房间内的墙壁或隔断的反射比最好在50%70%之间；地板的反射比在20%40%。适当增加作业对象与作业背景的亮度之比。 建筑照明设计标准规定了长时间工作的房间表面反射比的选取。,对于具有严格工作性质的照明设计来说，进行详细的亮度计算是应该的，但对于普通光环境和要求达到特殊艺术效果的光环境来说，遵守某些简单的，旨在避免出现不舒适的极端对比的规则就够了！,由于视野中的亮度分布或亮度范围的不适宜，或存在极端的对比，以致引起人眼的不舒适感觉或者降低观察细部(或目标)的
10、能力，这种视觉现象称为眩光。 夜里汽车开着大灯，感到刺眼。因为晚上，周围很暗，车灯亮度与周围背景亮度形成大的亮度对比。 夏日晴天的太空，仰望晴空感到刺眼。冬日阳光下的白雪会刺眼。因为视野内出现了太亮的发光体。,(四)眩光限制,眩光是由光源和灯具等直接引起的，也可能是光源通过反射比高的表面，特别是像抛光金属那样的镜面反射引起的。被视物与背景的亮度比超过1:100就容易产生眩光；当被视物亮度超过16cd/m2时，在任何条件下都会产生眩光。我国规定民用建筑照明对直接眩光限制的质量等级分为三级。,眩光等级标准：,根据其造成的后果分为： 不舒适眩光 产生不舒适感觉，但不一定降低视觉对象的可见度的眩光。
11、失能眩光降低视觉对象的可见度，但不一定产生不舒适感觉的眩光。,眩光的分类,B. 根据其形式分类： 直接眩光 由发光体的直接照射引起的。 反射眩光 由反射面反射发光体发出的光而形成的眩光。,影响眩光的因素 周围环境较暗时，眼睛的适应亮度很低，即使是亮度较低的光，也会有明显的眩光。 光源表面或灯具反射面的亮度越高，眩光越明显。 光源的大小,抑制眩光的措施：降低光源的亮度，降低灯具的表面亮度。采用磨砂玻璃、漫射玻璃或格栅。局部照明的灯具采用不透明的反射罩，且灯具的保护角30；若灯具的安装高度低于工作者的水平视线时，应限制在1030之间。选择好灯具的悬挂高度。,玻璃水晶灯，可以大大减少眩光。1000W
12、金属卤化物灯有紫外线防护措施时，悬挂高度可适当降低。灯具安装选用合适的距高比。,灯具间最有利的距高比,适当利用眩光，以烘托独特的气氛。如迪斯科舞厅的灯光设计,荧光灯的最大允许距高比,一般照明灯具的最低悬挂高度,(五)光源的颜色和显色性在需要正确辨色的场所(如某些实验室、生产车间和珠宝金饰商店)应采用显色指数较高的光源，如白炽灯、日光色荧光灯、日光色镝灯等。请参看教材P84。,(六)照度稳定性提高照明稳定性，采取以下措施照明供电线路与负荷经常变化大的电力供电线路分开，以减少负荷变化引起的电压波动。或采取稳压措施。灯具安装注意避开工业气流或自然气流引起的摆动。被照物体处于转动状态的场合，避免使用有
13、频闪效应的交流气体放电灯。,电光源在采用交流电源供电时，由于交流电做周期性的变化，因而电光源所发出的光通量也随之做周期性的变化。这就会使人眼产生闪烁的感觉。 在采用气体放电灯作为照明光源时，若被照物体处于转动状态，且转动频率刚好是电源频率的整倍数时，则转动的物体看上去就如没有转动一样。这种在以一定频率变化的光照射下，观察到的物体运动显现出不同于其实际运动的现象，称为频闪效应。频闪效应易使人产生错觉而造成事故。,（七）频闪效应,（八） 阴影和造型立体感(略) 在视觉环境中由于光源(或灯具)的位置不当造成不合适的投光方向,从而产生阴影。 一般情况下，阴影会使人产生错觉或增加视力障碍，影响工作效率，
14、严重时甚至会引发事故。 通常采用改变光源的位置，或增加光源的数量等措施消除阴影。,阴影与造型立体感密切相关。有时为了表现立体物体的立体感，还往往需要适当的阴影来提高其可见度。 造型立体感指的是三维物体被照明表现的状态，它主要由光的主投射方向、直射光与漫射光的比例决定。 适当的阴影能使一个房间的结构特征及室内的人和物更加清晰，使整个环境令人赏心悦目。,热辐射光源,气体放电光源,利用电能使物体加热到白炽状态而发光的光源,利用气体和蒸气放电而发光的光源,白炽灯、卤钨灯,荧光灯、躲藏光源,电 光 源,5.2 常用照明电光源和灯具,5.2.1 常用电光源,一. 电光源的分类 按电光源的发光原理,电光源主
15、要分为两大类。(1) 热辐射光源和电光源热辐射光源是当物体受热且热能足够大，使原子或分子发生激烈的相互碰撞而激发产生的光的发射。电光源是利用电流将物体加热到白炽程度而产生的光。属于热辐射光源的灯有白炽灯、卤钨灯。,（2） 放电光源放电是指在电场作用下，载流子在气体(或蒸气)中产生和运动，而使电流通过气体(或蒸气)的过程。这个过程导致光的发射，可作为光源，即放电光源。这种光源具有发光效率高、使用寿命长等特点，很有发展前途。按放电媒质分为： 气体放电灯。是利用气体中的放电发光，例如氙灯、氖灯等。, 金属蒸气灯。是利用金属蒸气(如汞蒸气、钠蒸气等)中的放电，而主要由金属蒸气产生光，例如汞灯、钠灯等。按放电形式分： 辉光放电灯。这种灯由辉光放电产生光。放电要有阳极和阴极。放电时，阴极温度不高，但要有足够的电子发射，又叫冷阴极灯。 弧光放电灯。是由弧光放电产生光。阴极工作在较高的温度下，又叫热阴极灯，如荧光灯、汞灯、钠灯等。,
