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1、第11章 电气照明u 11.1 概述u 11.2 常用照明光源与灯具u 11.3 照度计算u 11.4 照明供电系统u 11.5 电气照明设计简介11.1 11.1 概述概述基本基本概念概念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. 1. 光和光通量光和光通量 光是一种辐辐射射能能，其本质是一种电磁波，可见光的波长为380780mm。 光光通通量量（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。光光效效（lm/W）, ,电光源每消耗1瓦功率所发出的流明
2、数。光效是衡量电光源性能优劣的重要指标，光效越高越好。2.2.发光强度发光强度 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发光光强强度度（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。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（11.1.1）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。3.3.照度照度 照度（illuminance）是表征被照面上光的强弱的物理量，用受照物体单位面积上的光通量表示。照度的符号为E，单位是勒克
3、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（11.1.2）4.4.亮度亮度 发光体在视线方向单位投影面上的 发 光 强 度 称 为 亮亮 度度（luminace），用符号L表示，单位为cd/m2。图11.1.1所示发光体在视线方向的亮度为:（11.1.3）5.5.光源的显色性能光源的显色性能 光源对被照物体颜色显现的性质称为光光源源的的显显色色性性能能。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明时与由参考光源照明时物体颜色相符程度，显显色色指指数数（ ）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7
4、590。6.6.色温色温 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，该温度就称为光光源源的的色色温温，符号为T，单位是开尔文（K）。照明质量照明质量 1.合适的照度 2.照度分布的均匀性 3.眩光的限制 4.光源的显色性 5.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： 照明方式和种类照明方式和种类 （1）照明方式 u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。u局部照明 为照亮某个局部而设置的照明称为局部照明。u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。照明方式和种类照明
5、方式和种类（2）照明种类u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。u事故照明 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。u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。u警卫照明 用于警卫地区周界的照明。u障碍照明 装设在建筑物上作为障碍标志用的照明。11.2 11.2 常用照明光源与灯具常用照明光源与灯具照明光源照明光源1.光源的分类2.光源的性能及选择照明灯具照明灯具1.灯具的光学特性2.灯具的结构3.灯具的选择4.室内灯具的悬挂高度5.灯具的布置照明光源照明光源光源的分类光源的分类 常用的电光源按发光原理可分为热辐射光源和气体放
6、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。如荧荧光光灯灯、高高压压汞汞灯灯、高高（低低）压压钠钠灯灯、金属卤化物灯金属卤化物灯和氙灯氙灯等。（1 1）白炽灯）白炽灯 白炽灯是靠电流加热钨丝到白炽程度引起热辐射发光的,结构见图10.2.1。其特点是构造简单，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 2）卤钨灯）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
7、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 3）荧光灯）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，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 4）高
8、压汞灯）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 5）高压钠灯）高压钠灯结构见图10.2.5，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。 （6 6）金属卤化物灯）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
9、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。（7 7）氙灯）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积场所的照明。（8 8）LEDLED灯灯 LED灯为?灯，?。LED灯特别适合作?的照明。光源的性能及选择 各种常用电光源的主要性能见表10.2.1。 光源的性能及选择 从表中可以看出，这些性能指标之间有时是相互矛盾的，在选用电光源时l首先应考虑光效高、寿
10、命长l其次再考虑显色指数、启动性能以及其他次要指标l最后综合考虑环境条件、初期投资与年运行费用光源的性能及选择 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，优先考虑选用投资低廉的白炽灯和简座日光灯。（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。（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
11、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。光源的性能及选择照明灯具 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 灯具的光学特性主要体现在光强分布（配光曲线）、遮光角（保护角）和灯具的效率等指标上。照明灯具 （1）配光曲线 灯具在空间各个方向上的光强的分布情况用配光曲线来描述。 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、光照型、漫射型、配照型和深照型五种形状,如图10.
12、2.6所示。 照明灯具 （2）效率 灯具射出的光通量与光源发出的光通量的比值称为灯具的效率。 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。照明灯具 （3）遮光角 遮光角又称为保保护护角角，指的是灯具出光沿口遮蔽光源发光体使之完全看不见的方位与水平线的夹角，如图10.2.7所示。 其值一般在1515。 3030。之间。 2.2.灯具的结构灯具的结构 结构型式结构特点开启型光源与外界空间直接接触（无罩）闭合型灯罩将光源包起来，但内外空气仍能流通封闭型灯罩固定处加以一般封闭，内外空气仍可有限流通密闭型灯罩固定处加以严密封闭，内外空气不能流通防爆型灯罩及其固定处和灯具
13、外壳均能承受要求的压力，符合防爆电气设备制造检验规程的规定，可用于有爆炸危险性介质的场所照明灯具 照明灯具 3.3.灯具的选择灯具的选择 根据被照场所对配光的要求、环境条件和使用特点，合理地选择灯具的光强分布、效率、保护角、类型及造型尺寸等，同时还应考虑灯具的装饰效果和经济性，优先选用配光合理、光效髙、寿命长的灯具。 一般生产车间、办公室和公共建筑，多采用半直接型或均匀漫射型灯具，从而获得舒适的视觉效果。在正常工作环境中，宜选用开启型灯具。照明灯具 4.4.室内灯具的悬挂高度室内灯具的悬挂高度 室内灯具的悬挂高度不宜过高也不宜过低。过高，不能满足工作面上的照度要求且维修不便；过低，则容易碰撞，
14、而且会产生眩光，降低人的视力。 GB500341992规定了室内一般照明灯具的最低悬挂高度，见表10.2.5。照明灯具 5.5.灯具的布置灯具的布置 灯具布置的要求：u首先要保证照度要求，要使光线射向适当、限制眩光阴影。u还应考虑方便、安全、美观、经济等因素。灯具的布置方式l均匀布置l选择布置 照明灯具5.5.灯具的布置灯具的布置11.3 11.3 照度计算照度计算照度计算的目的照度计算的目的照度计算的方法照度计算的方法照度计算的目的照度计算的目的 根据所需照度和灯具的型式、悬挂高度及布置方案等条件来确定灯泡的容量和数量；或者是在灯具型式、数量、容量和布置都已确定的情况下，计算某点的照度,以校
15、验是否符合规定的照度标准。GB50034-1992规定了一般生产车间和工作场所工作面上的照度标准，见附录表33。 照度计算的方法照度计算的方法u利用系数法u概算曲线法u比功率法u逐点计算法利用系数法 1. 1. 利用系数利用系数 用于计算均匀布置照明器的室内一般照明。利用系数是指受照表面上的光通（包括直射光和反射光部分）与全部光源总光通之比。可用下式表示:（10.3.1）式中 受照表面上的光通,lm； 每盏灯发出的光通量,lm； n 房间内所布灯的个数。 利用系数与下列因素有关：（1 1）灯具的型式、光效和配光曲线;（2 2）灯具悬挂的高度;（3 3）房间的面积及形状等;（4 4）墙壁、顶棚及
16、地面的颜色和洁净程度。利用系数法 2.2.利用系数的确定利用系数的确定 根据以上分析可知，利用系数与墙壁和顶棚的反射系数 及受照空间特征（即房间的室空间比）RCR有关， GC1-A、B-1型配照灯的利用系数见表10.3.1。 利用系数法 3.3.按利用系数法计算工作面上的平均照度按利用系数法计算工作面上的平均照度 受照工作面上的平均照度可按下式计算（10.3.4）式中 S受照工作面的面积。 考虑灯具使用的实际情况，在式（10.3.4）的基础上引入一个小于1的减光系数K，则工作面上的实际平均照度为（10.3.5）利用系数法 如果已知工作面上的平均照度标准，并已确定灯具的型式和光源功率时，则可由下
17、式确定灯具的盏数n。（10.3.5）利用系数法 概算曲线法 概算曲线法实际上是利用系数法的简化。假设被照水平工作面上的平均照度为100lx，利用式（10.3.5）绘出被照房间面积与灯具盏数之间的关系曲线，GC1-A、B-1型配照灯的概算曲线如图10.3.1所示。因此，如果已知房间面积就可以利用曲线直接查出所需灯具盏数。但需要注意的是，由曲线查出的盏数 要根据要求的平均照度Eav进行换算，才能得到实际需要的盏数n，即 （10.3.6） 比功率法 所谓比功率，就是单位水平面积上照明光源的安装功率。如果已知不同灯具，在不同悬挂高度，不同房间面积和不同平均照度时的比功率W，则整个被照面积S上照明的总安
18、装功率P为 （10.3.7）11.4 11.4 照明供电系统照明供电系统供电电压的选择照明线路供电方式l照明方式照明方式l照明种类照明种类供电电压的选择供电电压的选择 一般采用交流220V，少数情况下采用交流380V。 对于以下特殊场所，应根据情况选用适当的供电电压。（1）地沟、隧道或安装高度低于地面2.4m且有触电危险的房间，采用36V或12V。（2）检修照明亦采用36V或12V。（3）由蓄电池供电时，可根据不同情况分别选用220V、36V、24V或12V。（4）由仪用电压互感器供电时，可采用100V。照明线路照明线路 照明线路一般由馈电线、总照明配电箱、干线、照明分配电箱、支线和用电设备（
19、灯具、插座）组成，如图10.4.1所示。 供电方式供电方式 照明的供电方式与照明方式和照明种类有关。 照明方式照明方式一般照明 局部照明 混合照明 1.1.工作照明工作照明 （1）一般工作照明 一般一般工作场所的照明负照明负荷可与动力负荷共用变压器荷可与动力负荷共用变压器。 在“变压器干线”系统中，当无低压联络线无低压联络线时，照明电源宜接于变压器低压侧总开关前面前面，如图所示；当有低压有低压联络线联络线时，照明电源宜接于总开关后面后面。 照明种类照明种类供电方式 （1）一般工作照明 当变压器低压侧线路采用放射式接线放射式接线时，照明电源一般由变电所低压配电屏引出专用回专用回路路,如图所示。
20、照明种类照明种类 对远离变电所的生产厂房和建筑物，电力负荷不大且较稳定时，照明和动力可以合用供电线路，但应在电源进户处将动力与照明线路分开分开，如图所示。 （1）一般工作照明 照明种类照明种类 （1）一般工作照明 一般一般工作场所的照明负荷可与动力负荷共用变压器。 当电力线路中的电压波动影响照明质量和和灯泡寿命时，照明负荷宜由单独的变压器供电。 照明种类照明种类 （2）重要工作照明 重要场所照明要求由两个独立电源两个独立电源供电。这两个独立电源可以来自不同变电所，也可来自一个变电所的两台变压器，这两台变压器必须相互独立。 照明种类照明种类2.2.事故照明事故照明 事故照明，应区别于正常的工作照
21、明，由独立的备用电源供电。 当装有两台以上变压器时，事故电源应与正常工作照明分别接于不同的变压器，见图10.4.4。 照明种类照明种类 如仅有一台变压器，事故照明（尤其是疏散用事故照明）和工作照明应从变电所低压配电屏或母线上分开供电，如图10.4.5所示。 2.2.事故照明事故照明 照明种类照明种类3 3局部照明局部照明 机床和固定工作台都带有动力线路，局部照明可与之共用电源。移动式局部照明应从照明配电箱或动力配电箱的专用回路上引出独立的分支线路供电。 照明种类照明种类4 4室外照明室外照明 室外照明负荷应与室内照明负荷分开供电，道路照明、警卫照明应接至变电所低压配电屏的专用回路。但当露天工作
22、场地距离车间很近且容量不大时，也可由室内照明配电箱分出专用回路供电，并单独控制。 照明种类照明种类11.5 11.5 电气照明设计简介电气照明设计简介设计的主要内容设计的要求电气照明的施工图设计的主要内容 （1）确定合理的照明方式和种类；（2）选择照明光源和灯具，确定灯具布置方案；（3）进行必要的照度计算，确定光源的安装功率；（4）选择供电电压和供电方式；（5）进行供电系统的负荷计算、照明电气设备与线路的选择计算；（6）绘制出照明系统平面布置图及相应的供电系统图。设计的要求 （1）保证一定的照明质量，工作面上的照度符合规定标准，能有效限制眩光，光源的显色性满足要求；（2）供电安全可靠，维护检修安全方便；（3）照明装置与周围环境协调统一；（4）与实际条件相结合，积极使用先进技术；（5）合理利用资金，减少投资，节约电能。 电气照明的施工图 1照明供电系统图照明供电系统图 照明供电系统图是电气施工图中最重要的部分，它表示整体供电系统的配电关系和方案，包括所有的配电装置、配电线路和总的设备容量等。 2 2电气照明平面布置图电气照明平面布置图 平面布置图表征了建筑物内的配电箱、灯具、开关、插座和线路等平面位置和线路走向，它是安装电器和敷设线路的依据。
