第13章建筑电气照明概述

1、第十三章 建筑电气照明朱佳音朱佳音:-mail: E-mail: 1主要内容2 第一节 照明基本知识 第二节 光源和灯具 第三节 照明设计 第四节 照明设计图纸 基本知识基本知识 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。 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。 3第一节 照明基本知识一、相对视度KA 由于人眼对不同波长的可见光有不同的灵敏

2、度，故辐射能量相同的不同波长的可见光看起来明暗程度不同。某一波长的单色光在人眼中能形成视觉的程度称相对视度KA。不同波长的单色光KA值不同。 相对视度曲线（又称光谱光效率）可以衡量不同波长光的视觉效果。 4二、光电度量单位 1.光通量 指光源在单位时间内向周围空间辐射出去的、能引起光感的电磁能量大小。常用F表示，单位名称流明（1m）。光通连量是光流的时间速率概念，流明用来描述发光体发出的光量多少的单位。 可按下式计算： （13-1）式中 ：波长为的光的光通量（1m）； ：波长为的光的相对视度； ：波长为的光的辐射功率（W）。 多色光的光通量为所含单色光的光通量之和，即：PKF680FKPnii

3、iPKFFFFn12168052.发光强度（简称光强）是指光源在某一特定方向上，单位立体角（单位示面度sr）内的光通量，常用符号I表示，单位为坎德拉（cd）。 光强与光通量的关系如下：（1）对于向各方向均匀发射光通量的发光体 （13-3） （2）对于各种不同形状的均匀发光体： （3）向各方向不均匀发射光通量的发光体，在各方向上的光强不同。 )(/cdFI)(2/)(/)(/)(4/22cdFIcdFIcdFIcdFI发光半圆球发光圆柱体单面发光圆盘发光圆球63. 照度 指物体表面所得到的光通量与该物体表面积的比值，用E表示，单位为勒克斯（lx）。照度用来表示被照面上光的强弱，以入射光通量的面密

4、度表示：1lx=1lm/1m2。 照度与光通量的关系为：当被照面积S上光通量均匀分布时，则 E=F/S 当被照面积S上的光通量分布不均匀时，则 E=dF/ds 点光源在按照面S2上产生的照度： 22111122coscoscoscos/raIrSSaISaIaSISFEaaa7一些情况下照度值 被照物体表面照度值（lx）无月夜晚的地面上0.002 月夜里的地面上0.2中午太阳光下的地面上100000晴天室外太阳散射光(非直射)下的地面上1000白天采光良好的室内1005008建筑照明设计标准 GB50034-2004 房间或场所房间或场所参考平面及其参考平面及其高度高度照度标准值照度标准值（l

5、x）UGRRa普通办公室普通办公室0.75m水平面水平面3001980高档办公室高档办公室0.75m水平面水平面5001980会议室会议室0.75m水平面水平面3001980接待室、前台接待室、前台0.75m水平面水平面30080营业厅营业厅0.75m水平面水平面3002280设计室设计室实际工作面实际工作面5001980文件整理、复印、发文件整理、复印、发行室行室0.75m水平面水平面30080资料、档案室资料、档案室0.75m水平面水平面20080表1办公建筑照明标准值(P16-表5.1.1)94.亮度 是指表面某一视线方向的单位投影面上所发出或反射的发光强度，常用符号L表示，单位为cd/

6、m2。亮度具有方向性。只有一定亮度的表面才可在人眼中形成视觉。5、面发光度光的出射度（光度） 是指发光表面单位面积发出的光通量，常用符号M表示，单位为辐射勒克斯（rlx）：1rlx=1lm/m2. 光的出射度和照度具有相同的量纲，区别在于出射度表示发光体发出的光通量，而照度表示被照面所接受的光通量。10三、材料的光学性质1、光的反射、透射和吸收 光通量F照射到物体上，其中一部分被反射（ ）、一部分被吸收（Fa），其余被透射。根据能量守恒定律三者之间关系式为： (13-7)2.光线的分布 光线经物体的反射和透射后的分布情况不同 。FFFFFa11照明种类： 工作照明 事故照明当工作照明由于电气事

7、故而断电后，为了继续工作或从房间内疏散人员而设置的照明。 值班照明在非生产时间内为了保护建筑物及生产的安全，供值班人员使用的照明 。 障碍照明装设在建筑物上作为障碍标志用的照明。 装饰照明装饰照明是为美化和装饰某一特定空间而设置的照明。 艺术照明艺术照明是通过运用不同的灯具、不同的投光角度和不同的光色制造出一种特定空间气氛的照明。 12第二节 光源和灯具一、电光源（一）电光源的分类 按工作原理分为热辐射光源、气体放电光源。（二）电光源的主要特性（三）常用电光源1.白炽灯2.卤钨灯3.荧光灯13电光源的分类及参数 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

8、发射。 属于热辐射光源的灯有白炽灯、卤钨灯。14气体放电光源 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。 种类（按放电媒质分） 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。15 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

9、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。气体放电光源16o 白炽灯 o 卤钨灯 o 荧光灯 o 高压气体放电灯 o 金属卤化物灯 o 氙灯 常用电光源17 靠电能将灯丝加热到白炽状态而发光。 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。 钨丝白炽灯的发光效率比较低，一般仅有10lmW左右。 白炽灯18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。 灯的光效比普通白炽灯

10、有显著的提高(约为1821lmW)。19o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。o它的优点是：结构简单、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。 o荧光灯需要镇流器和启辉器才能正常工作。o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。荧光灯20图4.5 荧光灯的接线图 21o高压汞灯n高压汞灯又名高压水银灯，它是靠高压汞蒸气放电而发光。这里所说的“高压”是指工作状态下的气体压力为15个大气压，以区别于一般低压荧光灯。高压汞灯的优点是光效高、寿命长、省电、

11、耐震。n高压汞灯的结构分外镇流高压汞灯和自镇流高压汞灯两种。n高压汞灯的光色为淡蓝绿色，缺乏红色成分o钠灯n钠灯具有省电、光效高、透雾能力强等特点。钠灯分为高压钠灯和低压钠灯。高压气体放电灯22二、灯具（一）控照器 控照器一般为金属、玻璃或塑料制成。按照控照器的光学性质可分为反射型、折射型和透射型等多种类型。 控照器主要特性包括配光曲线、光效率和保护角。第二节 光源和灯具23 控照器的保护角指控照器开口边缘与发光体（灯丝）最远边缘的连线与水平线之间的夹角，即控照顺遮挡光源的角度，用下式确定： (13-8)式中 h:发光体（灯丝）至按照器下缘高差（mm）； c:控照下缘与发光体（灯丝）下缘最远边

12、缘水平距离（mm）。chtg/第二节 光源和灯具24（二）灯具的分类 灯具分类方法有多种： 按光源分为白炽灯、卤钨灯和荧光灯等；1.按光源数目可分为普遍灯具、组合花灯灯具；2.按控照结构的密封程度有开启式灯具、防护式灯具、密闭式灯具和防爆灯具；3.按配光曲线有直射型灯具、半直射型灯具、漫射型灯具、反射型灯具和半反射型灯具。按照配光曲线的形状又可分为广照型、均匀配照型、配照型、深照型和特深照型5种。4.按材料的光学性能又可分为反射型灯罩、折射型灯罩和透射型灯罩。5.按安装方式分为自在器线吊式（CP）、固定线吊式（CP1）、防水线吊式（CP2）、人字线吊式（CP3）、杆吊式（P）、链吊式（CH）、

13、座灯式（CL）、吸顶式（S）、壁式（W）或嵌入式（R）等。25（三）发光装置 发光装置是把照明灯具与室内建筑或装饰组合为一体，形成具有照明功能的室内建筑或装饰体，是一种需要与土建工程同时设计、同时施工，形成统一整体的照明设施。 发光装置的特点是将光源的发光表面扩大，使整个受照面照度均匀、阴影淡薄，消除了直接眩光，消弱了反射眩光，使整个建筑空间内形成一种宁静安逸的照明气氛。但是，如果采用不同形式的顶棚配合不同形式的灯具，则可以形成各种不同的照明环境。 第二节 光源和灯具26三、照明电源和灯具的选择（一）照明光源的选择 室内电光源应根据使用场所的不同合理地选择光源的光效、显色性、寿命、启动点燃和再

14、启燃时间等光电特性指标、环境条件对光源光电参数的影响、建筑功能特点及对照明可靠性的要求、设备档次、长年运行费用，以及电源电压等因素，确定光源的类型、功率、电压的数量，应优先采用高光效光源和高效灯具。 第二节 光源和灯具27（二）灯具的选择 一种光源的经济性比较法可用下式确定： （13-9）式中 C：光源在寿命期内单位时间、单位光通量所需的费用（元/1mh）； C1：灯泡的价格（元）； F：光源的总光通量（1m）； T：灯泡的平均寿命（h）； Fp：灯泡寿命期内耗用的电费（元）。TFCFCp1第二节 光源和灯具28 （13-10）式中 W1：灯泡的输入功率（W）； WB：镇流器的损耗功率（W）；

15、 f：电费单价（元/kWh）。灯具满足使用性要求，是指结合环境条件、建筑结构情况等安装使用中的各种因素。 灯具满足功能性要求，是指根据不同的建筑功能，恰当确定灯具的光、色、型、体和布置，合理运用光照的方向性、光色的多样性、照度的层次性和光点的连续性等技术手段，可起到渲染建筑、烘托环境和满足各种不同需要及要求。 fTWWFBp3110)(29 四、灯具的布置 （一）灯具的竖向布置 （二）灯具的平面布置 应周密考虑光的投射方向、工作面的照度、反射眩光和直射眩光、照明均匀性、视野内各平面的亮度分布、阴影、照明装置的安装功率和初次投资、用电的安全性、维护管理的方便性等因素。第二节 光源和灯具30第三节

16、 照明设计一、照明种类（一）视觉照明 为保证生活、工作和生产活动的正常进行，在人眼中必须形成对周围事物的足够视觉，满足人们视觉需要。可分为正常照明、事故照明、障碍照明、警卫值班照明。 （二）气氛照明 是指在特定的环境和场所，用于创造和渲染某种与人们当时所从事活动相适应的气氛，以满足人们心理和生理上的要求。这类照明又可分为建筑彩灯、专用彩灯和装饰照明等。 31二、照度计算 在照明计算中首先是制定合理的照明标准，然后进行照明计算。在建筑照明设计中的照明计算中采用照度作为基本照明度量单位。 计算程序有两种：（1）已知照明系统和照度标准，求所需光源的功率和总功率。用以进行照明的设计；（2）已知照明系统

17、和光源的功率与总功率，求在某点产生的照度。用以进行照明的验算。 上述各种计算方法若按计算参数的具体形式划分，可归纳为平均照度计算和点照度计算两种类型。一般均匀照明系统采用平均照度法。平均照度法分为单位容量法和利用系数法。32o 从有利于推动照明节能的角度出发，应采用节能与开发并举、节能优先的原则，同时还须打破传统的不适应技术发展的设计观念。 o 所谓的绿色照明是在照明工程中倡导节约能源、减少污染、保护环境、提高工作和生活质量的一种标志性称谓。是建立以节约照明用电、优质高效、安全舒适、有益环境、改善照明质量和保护身心健康为目的的一项全面计划。照明节能33o 当前，无频闪、无电磁辐射、光效高的直流

18、荧光灯的问世以及太阳能照明的应用，再一次说明，节约照明用电不仅有巨大潜力，而且为合理照明节能设计、保护生态环境实施绿色照明计划提供了良好条件。o 我国的绿色照明工程计划预期目标是：o 节约电力；o 减少环境污染；o 大力提高节电照明器具的产品质量，完善质量标准和设计体系。 34照明节能方法o提高变压器负荷率，当变压器负荷率较低时轮换使用变压器o将现有变压器更换高效节能变压器o调整三相负荷使其尽可能平衡o将耗能大的设备改为节能设备o增加新型功率因数补偿电容器o增加谐波滤波器消除线路上的谐波电流o将发光效率低的光源更换为高效光源o将电感式镇流器改为电子式镇流器o调整灯具的数量，满足照度标准o照明系统的自动控制（声、光、时控）o调整电气设备的使用时间（风机盘管、开水器、电梯、泛光照明）35节能荧光灯o 36瓦的细管径(38)比白炽灯节电40%-50% o 36瓦的细管径(26)荧光灯比普通细管径荧光灯节电20%。 o 超细管径(16)荧光灯比普通细管径荧光灯节电20%。 o 紧凑型荧光灯(稀土三基色节能荧光灯)比白炽灯节电80%。36节能灯o 节能灯的正式名称是稀土三基色紧凑型荧光灯，20世纪70年代诞生于荷兰的飞利浦公司。这种光源在达到同样光能输出的前提下，只需耗费普通白炽灯用电量的1/5至1/4，从而可以节约大量的照明电能和费用，因此被称为节能灯。 373