绿色节能建筑设计之照明设计

1、照明设计简述光强度（luminous intensity）是光源在单位立体角内辐射的光通量，以I表示,单位为坎德拉（candela简称cd）.1坎德拉表示在单位立体角内辐射出1流明的光通量.勒克司（lux,法定符号lx）照度单位，为距离一个光强为led的光源，在1米处接受的照明强度,习称：烛光米。亦即距离该光源1米处，1平方米面积接受1lm光通量时的照度。焦耳（joule,法定符号j）能或功的基本物理单位，等于1个牛顿（N）的力作用1米距离所作的功,或消耗的能。1焦耳=107尔格=1瓦特渺牛顿（Newton,法定符号N）：力的单位，使1千克的质量每秒加速1米/秒的力。1N=105dyne（达因

2、）瓦（特）（watt,法定符号 W）：功率的单位，单位时间（1秒）所作的功等于1焦耳时的功率1W=1J/S; 1j=1W.s国际单位制（SIE单位制）的光度单位 光度量几何学名称符号单位英文名光强度I坎德拉Candela（cd）光照度E勒克斯Lux（lx）光亮度L尼特Nit光通量0流明 Lume n（ Im）与心理学关系密切的单色光单位有：1. 光强度 光强度（luminous intensity）是光源在单位立体角内辐射的光通量，以I表示,单位为坎德拉（candela,简称cd）.1坎德拉表示在 单位立体角内辐射出1流明的光通量.2. 光通量 光通量（luminous flus）是由光源向各

3、个方向射出的光功率，也即每一单位时间射出的光能量，以$表示，单位为流明（lumen,简称lm）.3.光照度光照度（illuminance）是从光源照射到单位面积上的光通 量,以E表示,照度的单位为勒克斯（Lux,简称lx）.4.反射系数人们观看物体时，总是要借助于反射光，所以要经常用到反射系数 的概念 .反射系数 （reflectance factor） 是某物体表面的流明数与入射到此表面的流明数之比，以R表示5光亮度 光亮度（luminance）是指一个表面的明亮程度，以L表示, 即从一个表面反射出来的光通量.不同物体对光有不同的反射系数或吸收系数.光的强度可用照在平面上的光的总量来度量，这

4、叫入射光（inci-dentlight）或照度（illuminance）.若用从平面反射到眼球中的光量来度量光 的强度，这种光称为反射光（reflection light）或亮度（brightness）.例如 ，一般白纸大约吸收入射光量的20%，反射光量为 80%;黑纸只反射入射光量的 3%.所以，白纸和黑纸在亮度上差异很大 .亮度和照度的关系如图6-2（a）所示，最常用的照度单位是呎烛光（footcandle）.1 呎烛光是在距离标准烛光一英尺远的一平方英尺平面上 接受的光通量 .如果按公制单位 ，则以米为标准 ，照度就用米烛光 （metrecandle）来表示，即1米烛光是距离标准烛光一米

5、远的一平方米面积 上的照度 .1 米烛光等于 0.0929 呎烛光 .从图 6-2 上，我们不难理解亮度和照度之间的关系，其关系为 :L=R x E 公式 6-1式中 L 为亮度 ，R 为反射系数 ，E 为照度 .因此 ，当我们知道一个物体表面的反射系数及其表面的照度时 ，便可推 算出它的亮度 .亮度也有几种度量单位 .亮度的单位是用一种理想化了的标准状态来定 义的（如图6-2b）.以一支标准蜡烛当作光源，放在一个半径为1公尺的 球体的中心位置 .假设这个蜡烛会均匀发散它的全部光线，则落在球体内表面一平方公尺表面积上的所有光量为1个流明（lumen）.实际应用中，亮度单位用流明太小了 ，所以通

6、常取其十倍的单位毫朗伯（millilambert）来表示 .比毫朗伯稍大的单位是呎朗伯（footlambert），1 毫朗伯等于 0.929呎朗伯 .英国标准的呎朗伯是用光源的烛光数，从光源到表面积的英尺数和表面的反射率来规定的 .在有些国家 ，普遍使用的是米制单位 ，是以毫朗伯 为基础的1毫朗伯（mL）=0.929呎朗伯（ftL）=3.183烛光/平方米（c/m2） =10阿普熙提（apostilbs）.光亮度的单位还有：坎德拉/平方米（即尼特， Nit=1cd/m2） 等.多年来，感光材料的感光度计算方法是以使感光材料产生一定密度值所需曝光量为计算依据的， 而曝光量又是以烛光 .米.秒或勒

7、克司 *秒为计量单位的。曝光量的计算公式是；H （曝光量）=E （照度）x t （时间） 照度与光源的发光强度（光强I）成正比：E=I （光强）x D-2 （D为距离） 光强的单位：（旧）烛光：又名国际烛光，国际标准照明协会（CIE）早期规定的，以特定的鲸鱼油蜡烛的单位发光强度为单位，这也是烛光一词命名的由来。显然，当时主要是以光源的亮度为依据的（亮 度的定义是：单位面积发光体的光强） 。（新）烛光，法定名称坎德拉candela.cd,CIE （1942）定义为一平方厘米绝对黑体在金属铂的凝固温度（2045K）时发光强度的六十分之一，这个规定既确定了其亮度，又确定了其色温。新烛光 =0.981

8、 旧烛光1979年，CIE又对坎德拉规定了新的标准：定义频率为540X 1012Hz （即波长555nm）的单色光源每单位立体角 （1 个球面度） 辐射能为 1 683W 时的发光强度。 这个定义把光强单位和能量绝 对单位联系起来了，含义覆盖面更广了。特别规定单色光源的波长，进一步把光的波长和机械能 与亮度和光强联系起来。在通常的感光测定工作中，都采用白光作为感光仪的光源和施照光，严格规定其色温和光强，并 以烛光为光强单位，以勒克司 lx 为照度单位，以 lx*s 为曝光量单位，并以这些单位为基础的数 据评价照相性能，计算感光材料的感光度，这无疑是很实用的常规方法。这个方法检测的数据和 通常感

9、光材料在应用时的实用性能是一致的， 但是这仅适用于在实际应用时用白光曝光的感光材 料。照明设计简述一、 照明设计的程序：建筑照明设计的程序一般分成 8 个步骤：1、明确照明实施的用途与目的照明设计必须首先确定建筑物的用途，是办公室，会堂、教室、餐厅还是舞厅，如果是 多功能房间，更要把各种用途列出，以便确定满足要求的照明设备。这一点是建筑照明设计的基 础。2、光环境构思及光通量分布的初步确定在明确照明目的的基础上， 确定光环境及光通量的分布。 如舞厅、要有刺激兴奋的气氛， 要采用变幻的光， 闪耀的照明： 如教室， 要有宁静舒适的气氛， 要做到均匀的照度和合理的亮度， 不能有眩光。3、照度、亮度的

10、确定（ 1 ） 照明方式的分类，照明方式主要有四种：一般照明：指室内基本一致的照明，多采用于办公室场所，一般照明的优点是：a、即使室内工作布置变化，也无需变更灯具的种类与布置。b、照明设备的种类较少。 C均匀的光环境。分区的一般照明，是将工作对象和工作场所按功能来布置照明方式。而且，用这种照明设备，也兼作房间的一般照明。局部照明。在小范围内，对各种对象采用个别的照明的方式，需有灵活性，局部照明的 优点是：按要求的条件，对每个必要的对象进行照明，易于控制。通过对某一对象特别高度较低，有效的突出对象。节约能源灯具安装高度较低，维护方便。为了使眼睛适应亮度的过度变化，应同时采用至少为局部照明照度值2

11、0%以上的一般照明。上述各方式并用。（2） 照明方式的选择通常，对整个房间总是采用一般照明方式， 而对工作面或需要突出的物品采用局部照明， 例如办公室往往用荧光灯具作一般照明， 而在办公室桌上布置台灯作局部照明， 又如展览中整个 大厅是一般照明，而对展品用射灯做局部照明，因此房间用途与室内布置就确定了，照明方式也 随之确定了。4、光源的选择各种光源的效率，光色，显色性及特性等方面各有所长，可用在不同的建筑照明，详见 光源部分。5、灯具的选择在照明设计中选择灯具时，应综合考虑以下几点灯具的光度特性（灯具效率、配光、利用系数、表面亮度、眩光等）灯具的使用环境条件（是否要防爆、防潮、防震等） u灯具

12、的外形与建筑物是否协调等。 u以下对灯具光特性与经济性的选择作些说明：（1） 灯具的光特性选择在层高较低的工业与民用公共建筑中，如工厂实验、办公室、商场、各种文化设施内的 休息厅和接待室等），房间的墙面与吊顶均要求一定高度，要求房间有较高的反射系数，并需要 一部分光直接射到顶棚和墙上， 此时以采用半直接照明型或间接型配光的灯具为宜。 照明器上半 球光通辐射一般不应小于 15%（如乳白罩灯具或散射型灯具），并应避免采用特狭照明型直射灯 具。在高大厂房（6M以上），宜采用深照明型灯具，但对有垂直照度要求的场所不宜采用 高度集中配光的灯具，而应考虑有一部分光能照到墙上和设备的垂直面上。建筑物室内要求

13、减少阴影时， 可采用广照型配光灯具， 使工作点能受到来自各个方向灯 具光线的照射。如果对消除阴影要求十分严格，则最好采用发光平面（如发光顶棚），它的特点 是照度高，且均匀，对消除阴影比较理想。带有格栅的嵌入式灯具布置成的发光带， 一般多用于长而大的办公室或大厅， 光带的优 点是光柔和、没有眩光，缺点是顶棚较暗，特别是光带间距大时，就更为突出。为了防止眩光，应选用带保护角或带有漫射玻璃的灯具。经济的考虑：考虑照明的经济性时，要作全面比较，主要考虑初投资，耗电费及年维修费。如果进行全面的经济比较十分复杂， 难以进行， 则以在获得同一照度值情况下消耗功率 最小的照明方案作为最经济的方案。6、室内布灯

14、数的确定根据已选择灯具及房间大小，照度等因数可以计算室内布灯数， 计算公式及方法下面会讲。7、灯具的布置 照明方式有一般照明，分区的一般照明，局部照明及混合照明，布灯的方法也随着照明方式面异。一般照明的布灯方法。理确定灯与灯的距离，灯与墙的距离合理确定布灯的图案。非均匀照度的布灯法。有些场所（如客厅、宴会厅、商场等）的一般照明并不强调照度 均匀，而是在保证足够的照度前提下强调照明的气氛，着重考虑装饰美与体现环境特点，这种非 均匀照明方案的布灯，主要有两种方案。中心照明方案：中心照明方案用在客厅，宴会厅等处，在厅堂中心装设大型花吊灯，充 分体现出豪华欢快的气氛。分区照明方案：分区照明方案多用在商

15、场，商场面积大，用均匀照明会明显得呆板与一 般化，不能刺激顾客的购买欲望，而分区照明就能吸引顾客，突出商品。一般将商场分成若干个 商品区，对各商品区的照明可视商品的特性而异，可采用光色不同的光源，衬托出不同商品的特 色，产生良好的效果。局部照明的布灯法：局部照明方式目的是为了照亮某个局部（如办公桌、展品、工作台等，一般采用装设工 作台与小型射灯来达到目的，对一些面积稍大的局部照明采用荧光灯或投射式吊灯）。8、对照明设计结果的检验如果对照明设计检验结果而修正，则要在重新选择光源与灯具之后再计算。二、照度的计算1、 照度计算的目的房间各照度计算的目的是根据所需要的照度值及其它已知条件 （照明器具形

16、式及布置， 个面的反射条件及污染情况等）来决定灯泡的容量或灯数量。或在照明器具形式，布置光源的数 量都已确定的情况下，计算某点照度值。在计算水平照度时，如无特殊情况要求，通常采用0.8M 的工作平面作为计算平面。2、 照度计算的基本方法的特点及适用范围（1）利用系数法 用利用系数计算 此法考虑了直射光及反射光两部分所产生的照度计 算结果为光平面上的平均照度计算室内面上的平均照度，特别适用于反射条件好的房间。一般生产及生活用房的灯数概略计算（2）查概算曲线逐点计算法 平方反比法 此法只考虑直射光产生的照度， 可以计算墙面上某一点直射照度 采用直射照明器的场所，可直接求得水平面照度，也可能求上系数

17、求得墙面上的照度等照度曲线法 使用线光源的场所，求算任意面上一点的照度方位系数法使用线光源的场所，求算任意面上一点的照度3、维护系数：环境特征分类：白炽灯高压钠荧光灯日光灯等 卤钨灯 清洁 很少有尘埃、烟、烟灰及 蒸汽（如办公室、阅览室、仪表车间等）维护系数：0.75 （0.8 ） 0.8 （0.85 ）灯具擦洗次数： 2（次 /年）环境特征分类：一般有少量尘埃、烟、烟灰及蒸汽（如商店营业厅，剧场观众厅，机加 工车间）维护系数： 0.7 （0.75 ） 0.75 （0.8 ）灯具擦洗次数： 3（次/年）环境特征分类： 污染严重有大量粉尘、烟、烟灰及蒸汽（如铸工、锻工、车间、 厨房等） 维护系数

18、： 0.6 （0.65 ） 0.65 （0.7 ）灯具擦洗次数： 3（次/年）环境特征分类：室外 露天广场、道路维护系数： 0. 7 0.75 灯具擦洗次数： 3 （次 /年）4、利用系数计算照度：10%的误不管采用何种计算法只能做到基本准确，因各种参数可能不精确，计算结果有 差是允许的。计算公式 E AN= A U. K式中N所需灯具个数E-所需的平均照度U灯具的系数A房间的平面面积。K维护系数1) 利用系数 U2) 由于灯具射出的光，部分直接射到工作面，部分经顶棚、墙壁、地面的多次反射落 到工作面上，还有部分为灯具材料及墙壁，家具、地板等呼吸、部分反射到窗外，其中一个灯具 直射和反射到工作

19、面上料反射系数，灯具光强分布有关，每个灯具都有本身的利用系数表。A、室内空间的分隔与空间的比值：我们将布灯的房间相应地分成三个空间：顶房间、室空间和地面空间室空比 RCR= 5H(L+W)LW顶空比 CCR= 5He (L+W)LW地空比FCR= 5Hf(L+W)式中： L 房间的长度， mHe顶棚空间的高度H-室空间的高度，即计算高度V房间宽度MHf地面空间高度（工作面的高度），MB墙面的平均反光系数 p W由于墙壁上有玻璃或其他装饰物，他们的反光系数与墙 面的反射系数不同，因此整个墙面的平均反射系数，可按下式计算。P w1 （ AW AO +PpAPP w=AVP w1的反射系数Pp玻璃的

20、反射系数Aw整个墙的面积M2Ap_玻璃窗的面积M2C求室内布灯数的计算步骤：已知被照面积，所采用的照明器及照度值要求值，求布 灯数求房间各面的反射；求室内比 RCR 查灯具的利用系数表，取得利用系数值。如果得出得数值在表中两个数值之间，就用内推法计算。求室内布灯数。实例：某室的尺寸为长X宽X高=20mK 50mK 8m。顶棚的反射比pc=50%,墙上开窗面积比R=0.2。地面板反射比 PFC=2%采用150W金属卤化物灯宽光束板面照明灯具，照明器光源的光 通量为 108091m 灯具效率为 72.9%，维护系数为 0.7 ，现要求室内(地面)平均照度为100Lx，试求室内布灯数。解：1 =求室内间比 RCRRCR= 5Hac(L+W) = 5X 8 X (20+50) =2.8LW 20X 502=利用系数表：由于没有2.8 ( RCR但有RCR=2 RCR=3我们就采用内插法：