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1、第七章 工厂电气照明技术,7.1 概述 7.2 常用照明光源与灯具 7.3 照度计算 7.4 照明供电系统 7.5 电气照明设计简介,第一节 概述,一、基本概念 二、照明质量 三、照明分类,1.光和光通量 2.发光强度 3.照度 4.亮度 5.光源的显色性能 6.色温,1.光和光通量,光是一种辐射能，其本质是一种电磁波，可见光的波长为380780mm。 光通量（luminous flux），光源在单位时间内，向周围空间辐射出的使人产生光感的能量,用符号表示，其单位为流明（lm）。光通量与光辐射的强度及其波长有关。 意义：从视觉感受出发描述光源的发光能力 光效（lm/W）,电光源每消耗1瓦功率所
2、发出的流明数。光效是衡量电光源性能优劣的重要指标，光效越高越好。,一、基本概念,2.发光强度,光源在某一特定方向上单位立体角内辐射的光通量，称为光源在该方向上的发光强度（luminous intensity），用符号I表示，单位为坎德拉（cd），简称光强。光强是反映电光源发光强弱程度的物理量。 意义：从视觉感受出发描述光源光通量在空间的分布情况 对于向各个方向均匀辐射光通量的光源，其各个方向的发光强度相同，其值为 （6.1.1） 式中 光源在立体角内所辐射的总光通量； 空间立体角， ， S为相对应的球面积， r为球半径。,照度（illuminance）是表征被照面上光的强弱的物理量，用受照物体
3、单位面积上的光通量表示。照度的符号为E，单位是勒克斯（lx）。如果光通量均匀地投射到面积为S的表面上，则该表面的光通量为,3.照度,（6.1.2）,发光体在视线方向单位投影面上的发光强度称为亮度（luminace），用符号L表示，单位为cd/m2。意义：描述发光面或反光面亮度分布情况，与照明舒适 性密切相关。,图7.1.1所示发光体在视线方向的亮度为:,（6.1.3）,图7.1.1亮度概念说明,4.亮度,意义：照明设计的依据建筑照明设计标准。,5.光源的显色性能,光源对被照物体颜色显现的性质称为光源的显色性能。物体的颜色以日光或与日光相当的参考光源照射下的颜色为准。 光源的显色性能用被测光源照
4、明时与由参考光源照明时物体颜色相符程度，显色指数（ ）来衡量。日光的显色指数为100，白炽灯的显色指数为9799，荧光灯的为7590。,6.色温,当光源发射出的光的颜色与黑体（能吸收全部光能的物体）在某一温度时发出的光的颜色相同时，该温度就称为光源的色温，符号为T，单位是开尔文（K）。,光源的色温是以其发光体表面颜色来判定其温度的一个参数，例如白炽灯的色温为2400K(15W)，日光色荧光灯的色温为6500K。,7.物体的光照性能,当光通量 投射到物体上时，一部分光通量 从物体表面反射回去，一部分光通量 被物体所吸收，而余下的光通量 则透过物体。反射比 、吸收比 、透射比 三个参数之间有如下关
5、系：,二、照明质量,合适的照度 照度分布的均匀性 眩光的限制 光源的显色性 照明的稳定性和波动深度的要求,为了获得良好的照明质量，通常要考虑以下几个因素：,（2）按照明用图 工作照明 正常工作时用来保证被照明场所正常工作时具有适合视力条件的照度。 事故照明（应急照明） 用于在工作照明因故障失去后，维持暂时继续工作或安全疏散人员。 值班照明 在非生产时间供值班人员使用的照明称为值班照明。 警卫照明 用于警卫地区周界的照明。 障碍照明 装设在建筑物上作为障碍标志用的照明。,三、照明分类,（1）按照明方式,一般照明 在整个场所或场所的某部分照度基本均匀的照明。 局部照明 为照亮某个局部而设置的照明称
6、为局部照明。 混合照明 对于工作位置需要较高照度而对光照方向有特殊要求的场所宜采用混合照明。,第二节 常用照明光源与灯具,一、照明光源 光源的分类 光源的性能及选择 二、照明灯具 灯具的光学特性 灯具的结构 灯具的选择 室内灯具的悬挂高度 灯具的布置,一、照明光源,1.光源的分类,常用的电光源按发光原理可分为热辐射光源和气体放电光源两类。 1.热辐射光源：利用物体加热时辐射发光的原理所制造的光源。 如白炽灯、卤钨灯等。 2.气体放电光源：利用电场作用下气体放电发光的原理所制造的光源。 如荧光灯、高压汞灯、氙灯、高（低）压钠灯和金属卤化物灯等。,（1）白炽灯,白炽灯是靠电流加热钨丝到白炽程度引起
7、热辐射发光的,结构见图10.2.1。 其特点： 构造简单，价格低，显色性好，有高度的集光性，便于光的再分配，使用方便，适于频繁开关。缺点是光效低，使用寿命短，耐振性差。,（2）卤钨灯,卤钨灯是利用卤钨循环的原理，在白炽灯中充入微量的卤化物，结构见图10.2.2，白炽灯灯丝蒸发出来的钨和卤元素结合，生成的卤化钨分子扩散到灯丝上重新分解，使钨又回到灯丝上，从而既提高了灯的光效又延长了使用寿命。,管形卤钨灯必须水平安装，并且应当与易燃物保持一定距离。卤钨灯的耐震性也较差，不适于在振动较大的场所使用，更不能作为移动式光源来使用。,（3）荧光灯,荧光灯是一种低压汞蒸气弧光放电灯，结构如图10.2.3所示
8、，汞蒸气放电时发出可见光和紫外线，紫外线又激励管内壁的荧光粉而发出可见光，两者混合光色接近白色。,外荧光灯要与镇流器（或称稳压器）一起使用，将工作电流限制在额定值。荧光灯的优点是光效高，寿命长，显色性好；但需要附件多，不宜用于需要频繁启动的场合。,（4）高压汞灯,高压汞灯是低压荧光灯的改进产品，如图10.2.4所示，它的光效约比白炽灯高三倍，寿命也长，启动时无需加热灯丝，故只需镇流器。缺点是显色性差，启动慢，对电压要求较高，也不宜频繁启动。,（5）氙灯,氙灯为惰性气体弧光放电灯，高压氙气放电时能产生很强的白光，接近连续光谱，与太阳光十分相似，故有 “人造小太阳”之称。 氙灯特别适合作广场等大面
9、积场所的照明。,（6）高压钠灯,结构见图，高压钠灯利用高压钠蒸气放电发光，其辐射光的波长集中在人眼较敏感的区域内。 具有照射范围广，寿命长，紫外线辐射少，透雾性好等优点。但显色性差，对电压波动较敏感。,（7）金属卤化物灯,金属卤化物灯是在高压汞灯的基础上发展起来的，它克服了高压汞灯显色性差的缺点。在高压汞灯内添加了某些金属卤化物，通过金属卤化物的循环作用，不断向电弧提供金属蒸气，金属原子在电弧中受电弧激发而辐射发光。,它具有光色好、光效高、受电压影响小等优点，是目前比较理想的光源。选择适当的金属卤化物并控制相对比例，便可制成各种不同光色的金属卤化物灯。,2.光源的性能及选择,各种常用电光源的主
10、要性能见表6.2.1。,在选用电光源时： 首先，应考虑光效高、寿命长； 其次，再考虑显色指数、启动性能以及其他次要指标； 最后，综合考虑环境条件、初期投资与年运行费用。,选择照明光源时，一般考虑如下因素： （1）对于一般性生产车间、辅助车间、仓库和站房，以及非生产性建筑物、办公楼和宿舍、厂区道路等，优先考虑选用简座日光灯。投资低廉的白炽因光视效能低，寿命短，能耗大等缺点已逐渐被淘汰灯。 （2）照明开闭频繁，需要及时点亮、调光和要求显色性好的场所，以及需要防止电磁波干扰的场所，宜采用白炽灯和卤钨灯。 （3）对显色性和照度要求较高，视看条件要求较好的场所，宜采用日光色荧光灯、白炽灯和卤钨灯。,表6
11、.2.1常用照明光源的主要技术特性比较,选择照明光源时，一般考虑如下因素： （4）荧光灯、高压汞灯和高压钠灯的抗振性较好，可用于振动较大的场所。 （5）选用光源时还应考虑到照明器的安装高度。白炽灯适宜的悬挂高度为612m，荧光灯为24m，高压汞灯为518m，卤钨灯为624m。对于灯具高挂并需要大面积照明的场所，宜采用金属卤化物灯和氙灯。 （6）在同一场所，当采用的一种光源的光色较差时，可考虑采用两种或多种光源混合照明。,2.光源的性能及选择,下列工作场所可采用白炽灯,要求瞬时启动和连续调光的场所,使用其它光源技术经济不合理时,对防止电磁干扰要求严格的场所,开关灯频繁的场所,照度要求不高，且照明
12、时间较短的场所,对装饰有特殊要求的场所,应急照明应选用能快速点燃的光源,应根据识别颜色要求和场所特点,选用相应显色指数的光源,其他光源要做到瞬时启动和连续调光较困难，成本高,气体放电光源有高次谐波，会产生电磁干扰,气体放电光源开关频繁时会缩短使用寿命,在这种场所使用白炽灯也不会造成大量电耗,若使用紧凑型荧光灯不合适时,白炽/卤钨/荧光灯在几秒钟内达到标准流明值, LED用于疏散标志灯,二、照明灯具,灯具是灯泡和灯罩的总称。 1.灯具的光学特性 灯具的光学特性主要体现在配光特性、遮光角（保护角）和灯具的效率等指标上。,图6.2.6 配光曲线示意图,（1）配光特性 光源的光强在空间的分布特性通常用
13、曲线或表格表示，即配光曲线来。 配光特性是衡量灯具光学特性的重要指标。常见的灯具的配光曲线有正弦分布型、广照型、漫射型、配照型和深照型五种形状,如图6.2.6所示。,极坐标配光曲线,直角坐标配光曲线,轴旋转对称配光灯具用,光线集中 的聚光型 灯具多用,（2）效率,荧光灯灯具的效率不应低于下列规定,高强度气体放电灯灯具的效率不应低于下列规定,灯具的效率一般在0.50.9之间，其大小与灯罩材料与形状、光源的中心位置有关。,灯具发出的总光通量1与光源发出的总光通量之比,（3）遮光角,图6.2.7 灯具的保护角,作用：遮挡光源的直射光，以限制由光源引起的直接眩光,遮光角又称为保护角，光源发光体最边缘的
14、一点和灯具出光口的连线同水平线之间的夹角如图6.2.7所示。 其值一般在15。 30。之间。,从表中可以看出光源平均亮度越小其保护角越小，灯罩深度就越浅。,1）CIE光通分类,根据灯具发出光通量在上下两个半球空间的分布情况分类,灯的上半部分几乎没有光线，光通量利用率最高广泛用于工厂车间等场所 顶棚很暗，与明亮的灯具易形成对比眩光 光线集中且方向性强，易产生较浓重阴影,下射光通供作业照明 上射光通供环境照明 减少了灯具与顶棚间的强烈对比， 使室内环境亮度适宜、缓解阴影,适当安装可使直接眩光最小，光 线柔和均匀 光通量损失较多,增加散射光照明效果，光线更加柔和均匀 光通损失更多，经济性差 灯具易积
15、尘而影响其效率,反射光照明，无阴影和眩光 光损失大，缺乏立体感,直接型,半直接型,全漫射(直-间接)型,半间接型,间接型,（1）按灯具出射光线的分布分类,此法已为国际照明界普遍接受,2.灯具的结构,灯具的距高比 两个相邻灯具中心之间距离 s 与灯具到工作面的高度 h 之比,2） 直接型灯具按距高比分类,灯具的允许距高比 s与h之比的最大允许值,1/2照度角 1/2照度点Q和光中心的连线与光轴之间的夹角,按距高比分类：特狭照、狭照、中照、广照、特广照型,计算高度（m）,夹角的大小反映距高比,直接型照明器允许距高比分类,灯具较佳布置的距离比L/h,IP防护等级分类表示法,1） 按灯具外壳防护等级分
16、类,第一个特征数字A类,第二个特征数字B和C类,IP+两个特征数字,防护型式 A类：防止人体触及或接近外壳内部的带电部分 防止固体异物进入外壳内部 B类：防止水进入外壳内部达到有害程度 C类：防止潮气进入外壳内部达到有害程度 灯具应能在相对湿度为90%以上的时正常工作,（2）按灯具的结构和功能分类,IP（国际防护internantional protection）代码由第一位特征数字（I ）、第二位特征数字（P）、附加字母、补充字母组成。不要求规定特征数字时，该处由字母X代替。附加字母和补充字母可省略，不需要代替。,2）按防触电保护分类,（2）按灯具的结构和功能分类,2007年新修订的灯具一般安全要求与试验GB 7000.1-2007，取消了0类 灯具，从2009年1月1日实施；从此时起，不再生产、销售和使用0类灯具。 在实际应用中，对于类灯具必须增设PE线，并按低
