建筑照明系统1

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1、5 建筑照明系统建筑照明系统5.1 照明基本知识照明基本知识5.2 常用照明电光源和灯具常用照明电光源和灯具5.3 照度计算照度计算5.4 照明设计照明设计5.1 照明基本知识照明基本知识(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 5.1.1 照明技术的基本概念照明技术的基本概念(3) 光通量光源在单位时间内，

2、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)。

3、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

4、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，简称色温。 各种光源的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。 显色指数显色指数定量表征光源显色的优劣。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。下物体的颜色相符程度来衡量。

5、 一般显色指数一般显色指数Ra 特殊显色指数特殊显色指数Ri显色指数等级显色指数等级 Ra=10080,显色性优良显色性优良 Ra=7950,显色性一般显色性一般 Ra 3003.05.0金卤灯、高压钠灯有反射罩1003004.57.5有格栅反射罩3004.06.5一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u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。u

6、灯具安装注意避开工业气流或自然气流引起的摆动。u被照物体处于转动状态的场合，避免使用有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

7、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，严重时甚至会引发事故。作效率，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。热辐射光源热辐射光源气体放电光源气体放电光源利用电能使物体加热到利用电能使物体加热到白

8、炽状态而发光的光源白炽状态而发光的光源利用气体和蒸气放电而发光利用气体和蒸气放电而发光的光源的光源 白炽灯、卤钨灯白炽灯、卤钨灯荧光灯、躲藏光源荧光灯、躲藏光源电 光 源5.2 常用照明电光源和灯具常用照明电光源和灯具5.2.1 5.2.1 常用电光源常用电光源一. 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

9、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。 二.电光源的参数 (1) 额定电压和额定电流光源在预定要求下工作

10、所需要的电压和电流分别叫做额定电压和额定电流，额定值下工作具有最好的效果。(2) 额定功率灯泡(或灯管)在额定电流下工作所消耗的功率叫额定功率。(3) 发光效率灯泡(或灯管)所发出的光通量与消耗的功率P之比叫发光效率，记作，即： (4) 寿命光源的寿命是指光源从初次通电工作的时候起到其完全丧失或部分丧失使用价值的时候止的全部点燃时间。寿命又分两种： 全寿命 有效寿命 (5) 光色光色包括色表和显色性两个方面。色表指光源本身发光的颜色，即从外观上看到的光的颜色。而显色性则反映被照物体所体现出的颜色。 1） 白炽灯 2） 卤钨灯 3） 荧光灯 4） 高强度气体放电灯 三三. 常用电光源常用电光源

11、SKIP（一） 白炽灯 靠电能将灯丝加热到白炽状态而发光。 (1) 白炽灯的构造白炽灯的构造如图5.3所示，它主要由玻璃外壳、灯丝、支架、引线和灯头组成。灯丝一般都用钨丝制成。白炽灯的发光原理就是当钨丝通过电流时，产生大量的热，使灯丝温度升高到白炽的程度(24003000K)而发光。 (2) 白炽灯的工作特性 电流和功率白炽灯的电流决定于灯泡的供电电压和灯丝电阻。灯泡的容量用功率来表征，白炽灯的功率等于流过灯丝的电流和工作电压的乘积。 光通量输出白炽灯在运行中，其光通量的输出随电网电压的变化而急剧地变化。 (3) 发光效率灯泡的发光效率，钨丝白炽灯的发光效率比较低，一般仅有10lmW左右。(4

12、) 寿命平均寿命是许多灯泡寿命的算术平均值。一般白炽灯的平均寿命为1000h。 (5) 光色白炽灯所发的光与日光相比仍有一定的差别，两者相比，白炽灯的红光部分较显著。(6) 灯泡温度白炽灯所消耗的电能首先变为热能，其中有很小一部分又转变为可见光，所以白炽灯玻璃壳的温度是较高的。 (7) 亮度白炽灯丝亮度很高，这样的亮度能够造成眩光。为了减少灯泡的表面亮度，有些灯泡其玻璃壳用磨砂玻璃或乳白玻璃制造。 （二） 卤钨灯卤钨灯除在灯泡内充入惰性气体外还充入有少量的卤族元素(氟、氯、溴、碘)，这样对防止玻壳黑化具有较高的效能。 （1） 卤钨灯的结构为了使管壁处生成的卤化物处于气态，管壁温度要比普通白炽灯

13、高得多，相应地卤钨灯的玻壳尺寸就要小得多，温度也高得多，因而必须使用耐高温石英玻璃或高硅氧玻璃。 （2） 卤钨灯的光特性卤钨灯是在石英玻璃管内封进钨丝，充进惰性气体和微量的磷或溴，制成双端引出型卤钨灯。卤钨灯，由于卤钨循环作用，而能防止管壁发黑，改进了灯的工作特性，使灯的光效比普通白炽灯有显著的提高(约为1821lmW)。由于卤钨灯的充气压力比普通白炽灯高，所以寿命指数较低，并且容易受振动、冲击而产生机械断丝。显色性好，一般显色指数为Ra97，色温为30003200K。 （三） 荧光灯荧光灯属于放电光源，是靠低压汞蒸气放电，利用放电过程中的电致发光和荧光质的光致发光，形成光源。它的优点是：结构

14、简单、制造容易、价格便宜并且发光效率高、光色好、寿命长。常见的普通荧光灯是圆形截面的直长玻璃管子。在管子两端各放一个电极。 荧光灯的典型结构如图5.4所示。 荧光灯是一种预热式低压汞蒸气放电灯。 由放电产生的紫外线辐射激发荧光粉而发光。汞汞Ar自持放电自持放电电离电离荧光粉紫外线可见光可见光 （1） 荧光灯的工作原理图5.5 荧光灯的接线图 荧光灯需要镇流器和启辉器才能正常工作。它的接线如下图所示。 荧光灯的能量转换示图荧光灯的能量转换示图荧荧光光灯灯灯管电极发热灯管电极发热34紫外线紫外线63可见光可见光3紫外线发热紫外线发热38荧光粉发光荧光粉发光25 对对流流 传传导导 热热辐辐射射可可

15、见见光光40W1002872（2） 荧光灯的工作特性荧光灯的电流分为额定工作电流和额定启动电流两项。额定工作电流根据灯管功率、灯管结构和电流密度而定。额定启动电流是启动时预热灯丝的电流，它比额定工作电流大。在工作电流下，灯管上产生的电压降是荧光灯的管电压。 1、电压的波动影响其使用寿命。2、开关次数对寿命的影响3、环境温度和湿度的影响4、闪烁与频闪现象（四） 高强度气体放电灯 “高高强强度度气气体体放放电电灯灯(HIDHigh Intensity Dischange)是是高高压压汞汞灯灯、金金属属卤卤化化物物灯灯和和高高压压钠钠灯灯的的统统称称，其其放放电电管管的的管管壁壁负负荷荷大大于于 3

16、 W / c m2(即即 3 1 04W / m2)， 工工 作作 期期 间间 蒸蒸 气气 压压 在在10132.5101325Pa (0.11atm)之间。之间。(1)荧光高压汞灯荧光高压汞灯1、灯头、灯头2、起动电阻、起动电阻3、起动电极、起动电极4、主电极、主电极5、放电管、放电管6、金属支架、金属支架8、辅助电极、辅助电极9、外玻壳、外玻壳 荧光高压汞灯的结构荧光高压汞灯的结构高压汞灯的优点是光效高、寿命长、省电、耐震。 放电管放电管耐高温、高压的透明石英管，耐高温、高压的透明石英管，管内充有一定量的汞管内充有一定量的汞外，还有少量氩气以降低起动电压和保护电极。外，还有少量氩气以降低起

17、动电压和保护电极。 主电极主电极由钨杆及外面重叠绕成螺旋的钨丝组成，并在其中由钨杆及外面重叠绕成螺旋的钨丝组成，并在其中填充碱土氧化物作为电子发射物质。填充碱土氧化物作为电子发射物质。 辅助电极辅助电极( (启动电极启动电极) )通过起动电阻和另一主电极连接，有助于灯的顺利通过起动电阻和另一主电极连接，有助于灯的顺利起动。起动。 外泡壳外泡壳 抽成真空，还充入数十千帕的氖气或氖氩混合气抽成真空，还充入数十千帕的氖气或氖氩混合气体作绝热用。体作绝热用。 采用椭球形，起保温作用，防止环境对灯的影响。采用椭球形，起保温作用，防止环境对灯的影响。 内壁上涂敷荧光粉，将灯的紫外辐射或短波长的蓝内壁上涂敷

18、荧光粉，将灯的紫外辐射或短波长的蓝紫光转变为长波的可见光，提高光效，改善光色。紫光转变为长波的可见光，提高光效，改善光色。图5.6高压汞灯 (a) 高压汞灯的构造；(b) 高压汞灯的工作电路图 原理：原理：当开关当开关S S合上，合上，首先在辅助电极和主电极首先在辅助电极和主电极之间发生辉光放电，产生之间发生辉光放电，产生大量的电子和离子，从而大量的电子和离子，从而引发两个主电极间的弧光引发两个主电极间的弧光放电，灯管启燃。放电，灯管启燃。 辉光放电电流受到起辉光放电电流受到起动电阻动电阻R(40R(4060k60k) )的限的限制，使主、辅电极之间的制，使主、辅电极之间的电压远低于辉光放电所

19、需电压远低于辉光放电所需的电压，所以弧光放电后的电压，所以弧光放电后辉光放电立即停止。辉光放电立即停止。 在启燃的初始阶段，放在启燃的初始阶段，放电管内的气压较低，放电电管内的气压较低，放电只在氩气中进行，产生的只在氩气中进行，产生的是是白色白色的光。的光。 随着放电时间的增随着放电时间的增加，放电管的温度不断升加，放电管的温度不断升高，汞蒸气的压力也逐渐高，汞蒸气的压力也逐渐上升，放电也逐渐转移到上升，放电也逐渐转移到在汞蒸气中进行，发出的在汞蒸气中进行，发出的光由白色变为更明亮的光由白色变为更明亮的蓝蓝绿色。绿色。 原理：原理： 荧光高压汞灯的主要辐射来源于汞原子激发，以及荧光高压汞灯的主

20、要辐射来源于汞原子激发，以及通过泡壳内壁上的荧光粉将激发后产生的紫外线转换为可通过泡壳内壁上的荧光粉将激发后产生的紫外线转换为可见光。见光。 光电参数：见表光电参数：见表 光谱能量分布：连续光谱成分较大光谱能量分布：连续光谱成分较大色温：约色温：约5500K显色指数：显色指数：3040光效：光效：50lm/W寿命：国内寿命：国内50006000h，国际水平，国际水平24000h(2)金属卤化物灯金属卤化物灯 2020世纪世纪6060年代在高压汞灯基年代在高压汞灯基础上发展起来的新型光源。础上发展起来的新型光源。2、起动电阻、起动电阻3、起动电极、起动电极4、主电极、主电极5、放电管、放电管6、

21、金属支架、金属支架7、消气剂、消气剂9、外玻壳、外玻壳10、保温膜、保温膜金属卤化物灯的结构金属卤化物灯的结构9 放电管放电管透明石英管、半透明陶瓷管。管内充气体透明石英管、半透明陶瓷管。管内充气体u汞不仅提高光效、改善电特性还有利于启动。汞不仅提高光效、改善电特性还有利于启动。u易电离的氖氩混合气体易电离的氖氩混合气体( (改善灯的启动改善灯的启动) )。u依靠金属依靠金属( (如铊、铟、镝、钪、钠等如铊、铟、镝、钪、钠等) )原子的辐射发光，以金属原子的辐射发光，以金属卤化物的形式存在原因：卤化物的形式存在原因：u金属卤化物的蒸气气压一般比纯金属本身的蒸气气压高得金属卤化物的蒸气气压一般比

22、纯金属本身的蒸气气压高得多，可满足金属发光所要求的压力；多，可满足金属发光所要求的压力；u金属卤化物金属卤化物( (氟化物除外氟化物除外) )都不和石英玻璃发生明显的化学都不和石英玻璃发生明显的化学作用，可抑制高温下纯金属与石英玻璃的反应。作用，可抑制高温下纯金属与石英玻璃的反应。 主电极主电极用用“钍钨钍钨”或或“氧化钍钨氧化钍钨”作为电极，并采用稀土作为电极，并采用稀土金属的氧化物作为电子发射物质。金属的氧化物作为电子发射物质。 外泡壳外泡壳 采用椭球形，采用椭球形，涂有荧光粉，增加漫射，减少眩光。涂有荧光粉，增加漫射，减少眩光。 辅助电极辅助电极( (放电管内）放电管内） 或或双金属启动

23、片双金属启动片( (泡壳内泡壳内) ) 消气剂消气剂 灯长期工作，支架等材料的放气，使泡壳内真空度降灯长期工作，支架等材料的放气，使泡壳内真空度降低，在引线或支架之间会产生放电。采用氧化锆的消气剂低，在引线或支架之间会产生放电。采用氧化锆的消气剂以保护灯的性能。以保护灯的性能。 保护膜保护膜 为提高管壁温度，防止冷端为提高管壁温度，防止冷端(影响蒸气压力影响蒸气压力)的产生，的产生，需在灯管两端加保温涂层，常用二氧化锆、氧化铝。需在灯管两端加保温涂层，常用二氧化锆、氧化铝。原理：原理： 金属卤化物灯主要辐射来自于各种金属金属卤化物灯主要辐射来自于各种金属( (如铊、如铊、铟铟、镝镝、钪钪、钠钠

24、等等) )的的卤卤化化物物在在高高温温下下分分解解后后产产生生的的金属蒸气金属蒸气( (和汞蒸气和汞蒸气) )混合物的激发。混合物的激发。 灯灯起起动动点点燃燃后后，灯灯管管放放电电开开始始在在惰惰性性气气体体中中进进行，灯只发出暗淡的光，随着放电继续进行，放电管行，灯只发出暗淡的光，随着放电继续进行，放电管产生的热量逐渐加热玻壳，使玻壳温度升高，汞和金产生的热量逐渐加热玻壳，使玻壳温度升高，汞和金属卤化物迅速蒸发，扩散到电弧中参与放电，当金属属卤化物迅速蒸发，扩散到电弧中参与放电，当金属卤化物分子扩散到高温中心后分解成金属原子和卤素卤化物分子扩散到高温中心后分解成金属原子和卤素原子，金属原子

25、在放电中受激发而发出该金属的特征原子，金属原子在放电中受激发而发出该金属的特征光谱。光谱。光电参数：见表光电参数：见表 光效：高于高压汞灯光效：高于高压汞灯色温：较高，属冷色灯色温：较高，属冷色灯光谱能量分布：具有较多的连续光谱成分光谱能量分布：具有较多的连续光谱成分显色指数：较高显色指数：较高4、主电极、主电极5、放电管、放电管6、金属支架、金属支架7、消气剂、消气剂9、外玻壳、外玻壳(3)高压钠灯高压钠灯是利用高压钠蒸气放电发光的光源是利用高压钠蒸气放电发光的光源 高压钠灯的结构高压钠灯的结构9 放电管放电管 特殊制造的透明特殊制造的透明多晶氧化铝陶瓷管多晶氧化铝陶瓷管，多晶氧化铝陶，多晶

26、氧化铝陶瓷管能耐高温、高压，对于高压下的钠蒸气具有稳定的瓷管能耐高温、高压，对于高压下的钠蒸气具有稳定的化学性能化学性能( (抗钠腐蚀能力强抗钠腐蚀能力强) )。u钠和汞是以钠和汞是以“钠汞齐钠汞齐”形式放入形式放入( (一种钠与汞的固态物一种钠与汞的固态物质质) )；u氩气可使氩气可使“钠汞齐钠汞齐”处于干燥的惰性气体中；处于干燥的惰性气体中；u氙气作为驱动气体改善起动性能。氙气作为驱动气体改善起动性能。u小内径放电管可获得最高的光效。小内径放电管可获得最高的光效。 主电极主电极由钨棒和以此为轴重叠绕成螺旋的钨丝组成，在由钨棒和以此为轴重叠绕成螺旋的钨丝组成，在钨螺旋内灌注氧化钡和氧化钙的化

27、合物作为电子发射钨螺旋内灌注氧化钡和氧化钙的化合物作为电子发射物质。物质。 外泡壳外泡壳 采用椭球形、直管形和反射型。采用椭球形、直管形和反射型。 为防止雨滴飞溅到工作中的钠灯管上而引起炸裂，为防止雨滴飞溅到工作中的钠灯管上而引起炸裂，用耐热冲击的硼酸盐玻璃制作。用耐热冲击的硼酸盐玻璃制作。 消气剂消气剂 泡壳内需要维持高真空，以保护灯的性能及保护泡壳内需要维持高真空，以保护灯的性能及保护灯的金属组件不受放出的杂质气体的腐蚀，采用钡或灯的金属组件不受放出的杂质气体的腐蚀，采用钡或锆铝合金的消气剂达到高真空的目的。锆铝合金的消气剂达到高真空的目的。原理：原理： 高压钠灯为冷启动，没有辅助电极，启

28、燃时工作电极之间要高压钠灯为冷启动，没有辅助电极，启燃时工作电极之间要有有10002500V的高压脉冲。必须附设启燃触发装置。内触发的高压脉冲。必须附设启燃触发装置。内触发（双金属片、电阻、触头）（双金属片、电阻、触头） 高压钠灯主要辐射来源于分子压力为高压钠灯主要辐射来源于分子压力为104Pa的金属钠蒸气的的金属钠蒸气的激发。激发。 光源接通后，起动电流通过触发装置产生很高的脉冲电压，光源接通后，起动电流通过触发装置产生很高的脉冲电压，使放电管击穿放电，开始放电通过氙气和汞进行的，灯光为很暗使放电管击穿放电，开始放电通过氙气和汞进行的，灯光为很暗的的红白辉光红白辉光。随着放电管温度上升，向高

29、压钠蒸气放电过渡，经。随着放电管温度上升，向高压钠蒸气放电过渡，经过过5min左右趋于稳定，光色为左右趋于稳定，光色为白金色白金色。光电参数：见表光电参数：见表 光效：最高光效：最高70150lm/W色温：黄色，色温：黄色，20002100K光谱能量分布：光谱能量分布：589nm及附近的谱线强烈及附近的谱线强烈显色指数：显色指数：2025寿命：国内寿命：国内10000h，国际水平，国际水平20000h部分部分HID灯的光电参数灯的光电参数光效：高压钠灯金属卤化物灯荧光高压汞灯光效：高压钠灯金属卤化物灯荧光高压汞灯 高强度气体放电灯高强度气体放电灯(HID灯灯)图5.3 白炽灯的构造示意图 1灯

30、头；2康铜丝外导线；3芯柱管； 4中心杆；5支撑；6灯丝； 7焊锡；8排气管；9排气孔； 10铜外导线；11杜镁丝；12内导线； 13玻壳；14氩气 图5.4 荧光灯管 1灯头；2灯脚；3玻璃芯柱；4灯丝（钨丝，电极）；5玻管（内壁涂覆荧光粉，管内充惰性气体）；6汞（少量） 照明器照明器是由光源、照明灯具及其附件共同组成的。是由光源、照明灯具及其附件共同组成的。 照明器的作用照明器的作用:u 固定光源和保护光源，使之与电源安全可靠地连接。固定光源和保护光源，使之与电源安全可靠地连接。u美化环境美化环境u对光源产生的光通量进行再分配、定向控制以及防止光源产对光源产生的光通量进行再分配、定向控制以

31、及防止光源产生眩光。生眩光。5.2.3 灯具灯具(照明器照明器)一. 灯具的特性 (1) 灯具的配光曲线灯具的配光曲线 灯具在空间各个方向上的光强的分布曲线称灯具在空间各个方向上的光强的分布曲线称配配光曲线光曲线。 配光曲线是衡量照明器光学特性的重要指标，配光曲线是衡量照明器光学特性的重要指标，是进行照度计算和决定照明器布置方案的重要依据。是进行照度计算和决定照明器布置方案的重要依据。 配光曲线可用极坐标法、直角坐标法、等光强配光曲线可用极坐标法、直角坐标法、等光强曲线法来表示。曲线法来表示。 极坐标配光曲线极坐标配光曲线 以极坐标原点为光中以极坐标原点为光中心，以极坐标角度表示灯心，以极坐标

32、角度表示灯具的垂直角，以极坐标矢具的垂直角，以极坐标矢量长度表示光强的大小，量长度表示光强的大小，以一定比例的光强值为半以一定比例的光强值为半径作一系列同心圆表示等径作一系列同心圆表示等光强线。光强线。 通过光中心作该灯具在一个垂通过光中心作该灯具在一个垂直平面内不同垂直角的光强有向线直平面内不同垂直角的光强有向线段，把线段末端连接起来，得到该灯段，把线段末端连接起来，得到该灯具的配光极坐标曲线。具的配光极坐标曲线。 乳白玻璃水晶底吊灯的配光曲线乳白玻璃水晶底吊灯的配光曲线 若实际光源的光通量不是1000lm，光强可根据下面公式换算： 如果一个照明器安装了两只或更多光源，光强换算时s取它们的光

33、通量之和。直角坐标配光曲线直角坐标配光曲线对于聚光型照明器，光束角很小（光束集中在狭小的立对于聚光型照明器，光束角很小（光束集中在狭小的立体角），用极坐标表示光强读数困难。体角），用极坐标表示光强读数困难。冷反射卤钨灯的配光曲线冷反射卤钨灯的配光曲线 直角坐标配光曲线直角坐标配光曲线等光强配光曲线等光强配光曲线对于光强分布不对称的照明器，需要用许多平面上的对于光强分布不对称的照明器，需要用许多平面上的配光曲线才能表示空间分布，可采用等光强配光曲线表配光曲线才能表示空间分布，可采用等光强配光曲线表示光强。示光强。 等面积天顶投影等光强曲线等面积天顶投影等光强曲线 围绕灯具围绕灯具的球表面上的的球

34、表面上的一个平面内，一个平面内，将等光强点连将等光强点连接成圆形等光接成圆形等光强配光曲线，强配光曲线，并以相等的投并以相等的投影面积表示相影面积表示相等的包围灯具等的包围灯具的球面面积的球面面积。(2) 光效率光效率灯具的光效率灯具的光效率是照明器输出的光通量与光源光通量s之比，即(3) 保护角保护角 通过灯丝或光轴的水平线M与灯光边界线N之间所成的夹角，称为保护角，如图5.8所示。保护角可由下式决定： 保护角的作用是限制光源对人眼产生直接眩光，角度越大作用越大。一般灯具的保护角要求在1530之间。 二. 灯具的分类(1) 灯具按光通量再分配情况分类灯具通常是按总光通量在空间的上半球和下半球

35、的分配比例来分类的。如表5.4所列。 直接型灯具 半直接型灯具 均匀漫射型灯具 半间接型灯具 间接型灯具 (2) 按安装方式分类 悬吊式 吸顶式 壁装式 其它还有：落地式、台式、嵌入式等。灯具的布置就是确定灯具在房间的空间位置，这与它的投光方向、工作面的布置、照度的均匀度，以及限制眩光和阴影都有直接的影响。灯具布置是否合理，还关系到照明安装容量和投资费用，以及维护、检修是否方便等。 灯具的布置应根据工作物的布置情况，建筑结构形式和视觉工作特点等条件来进行。 灯具的布置主要有两种方式。 三. 灯具的布置（1） 均匀布置灯具有规律地对称排列，以便使整个房间内的照度分布比较均匀。均匀布灯有正方形、矩

36、形、菱形等。均匀布灯的方式，如图5.9所示。（2） 选择布置为适应生产要求和设备布置，加强局部工作面上的照度及防止工作面上出现阴影，而采用灯具位置随工作表面安排的方式，称选择布置。 室内一般照明，大部分采用均匀布置的方式，均匀布灯是否合理，主要取决于灯具的间距L和计算高度H(灯具距工作面垂直距离如图5.10所示)的比值(称距高比)是否恰当。 实际距高比必须小于照明手册中规定的灯具最大距高比。各种灯具最有利的L/H值,见表5.5,荧光灯的最大容许距高比值见表5.6。 灯具计算高度H的确定灯具悬挂高度的各种参数如图5.10所示。图中房间总高度为h，灯具悬挂高度（或安装高度）为h1，工作面的高度为h

37、2，灯具的垂吊高度（或垂足）为h3，计算高度H为：H=h-h2-h3或H=h1-h2灯具的竖向高度布置应考虑电气安全限制直接眩光等因素。室内灯具的悬挂高度不宜过高也不宜过低。可参看教材P92 。为限制直接眩光，对灯具悬挂的最低高度也有一个限制，参见表6-6 。 一般办公室、教室、阅览室等的工作面高度可取0.75m，库房等取0.15m等。灯具的垂吊高度应根据室内层高和建筑照明要求来确定，一般情况下，可在01.5m之间取值。 灯具间距L的确定灯具均匀布置常用的形式有：正方形、长方形、菱形等,如图5.9所示。当灯具布置为正方形时，如图5.9（a），灯间的距离为：L=La=Lb当灯具布置为长方形时，如

38、图5.9（b），灯间的距离为： 当灯具布置为菱形时，如图5.9（c），灯间的距离为： 墙边有工作面时，灯具与墙边的距离为：l=(0.250.3)L墙边无工作面时，灯具与墙边的距离为：l=（0.40.5）L 一般，最边上灯具与墙的距离： 图5.9 灯具的均匀布置 (a) 正方形；(b) 长方形；（c） 菱形 图5.10 灯具的计算高度示意图 表表5.5 灯具最有利的距高比值灯具最有利的距高比值 灯具类型 多列布置时的L/H 单列布置时的L/H 最有利值最大允许值最有利值最大允许值圆球灯，防水防尘灯 2.33.21.92.5无罩，磨砂罩万能型灯 1.82.51.82.0深罩型灯，塔型灯 1.51.

39、81.51.7镜面深罩型灯，下部有玻璃隔栅的荧光灯 1.21.41.21.4表表5.6 荧光灯的最大允许距高比值荧光灯的最大允许距高比值 四. 照明器的选择照明器是由电光源和灯具两部分组成，照明器选择得是否合理，将直接影响到照明质量的好坏，影响人们日常的生活和工作，从整体上讲会影响到建筑物的整体美观效果。它的选择应从电光源、灯具和安装方式上进行考虑。(一) 电光源选择 选择电光源时,应在满足显色性、启动时间等要求下,根据光源及镇流器等的效率、寿命和价格在进行综合技术分析后确定。各种常用照明电光源的主要性能各种常用照明电光源的主要性能维持气体放电灯正常工作不至于自熄尤为重要维持气体放电灯正常工作

40、不至于自熄尤为重要各种场所对灯性能的要求及推荐的灯各种场所对灯性能的要求及推荐的灯说明：说明：光输出高低：高光输出高低：高10000lm，中，中300010000lm，小，小3000lm显色指数：显色指数：ARa90，B90Ra80, 80Ra60, 60Ra40, Ra40色温分类：色温分类：3300K，33005300K 根据照明设施的目的与用途来选择光源根据照明设施的目的与用途来选择光源按照环境的要求选择光源按照环境的要求选择光源按投资与年运行费用选择光源按投资与年运行费用选择光源 请参看教材请参看教材P94.P94.(2) 灯具的选择 选择灯具要根据被照场所对配光的要求、环境条件和使用

41、特点，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、光效高 、寿命长的灯具。在满足眩光限制和配光要求条件下，应选用效率高的灯具，其效率值不应低于国家相关标准规定，并且根据照明场所的环境条件选用灯具。 请参看教材P94。图5.8 灯具的保护角 表表5.4 灯具的分类灯具的分类 类型 光通量在空间的分布（） 上 半 球下 半 球直 接 型01090100半直接型10409060均匀漫射型40606040半间接型60904010间 接 型90100100 本章习题1.什么是眩光、不舒适眩光、失能眩光？影响眩光的 因素有哪些？2.叙述卤钨循环的基本原理。3.荧光灯与高强度气体放电灯（HID）有何区别？4.如何选择照明光源？5某照相馆营业厅的面积为66m2，房间净高3m,工作面高 0.8m,天棚反射系数为70%, 墙壁反射系数为55%。采用荧 光灯吸顶照明，试计算需安装灯具的数目。6.一临时食堂长、宽、高分别为、和。采用普通简式荧光灯具照明，灯具离地面高3m, 桌面高为0.8m。试确定此食堂的照明布灯方案和灯具数，以及照明总计算负荷。7. 某学校照明用白炽灯18kW，日光灯30kW（ 其中24kW 有补偿电容，功率因数为0.9；另外6kW 无补偿电容，功率因数为0.5 ）。试计算该学校的照明负荷，并确定变压器低压侧的照明计算负荷。