第二章建筑照明系统

1、12345678 建筑照明概述o 电气照明在人们的生活和工作中是不可缺少的，良好的照明度对提高工作效率、保证安全生产和保护人们的视力等方面都有重要的作用。o 照明设计，特别是现代高层建筑的电气照明设计，与装饰工程有着密切韵关系，它不仅应用光学和电学方面的知识，还涉及建筑学、生理学和美学等方面，是一门综合性的技术。 92.1 建筑照明系统的分类 o 按照在建筑中所起主要作用的不同，可将建筑照明系统分为视觉照明系统视觉照明系统和气氛照明系气氛照明系统统两大类。o 1、视觉照明系统视觉照明系统 是指在自然采光不足之处或夜间，提供必要的照度，满足人们的视觉要求(属生理要求)，以保证所从事的生产生活正常

2、进行而采用的照明系统。10o 根据具体的工作条件，又可分为工作照明、工作照明、事故照明和障碍照明事故照明和障碍照明三种。o （1）工作照明）工作照明 是保证人们的工作和生活正常进行所采用的照明。工作照明是电气照明中的基本类型。在建筑内，正常情况下需要照明的全部空间所采用照明都是工作照明。警卫照明和检修设备而使用的移动照明等均为工作照明。 11o （2 2）事故照明）事故照明 是当工作照明因事故而中断时，供暂时继续工作或人员疏散用的照明。o 事故照明又包括备用照明备用照明和应急照明应急照明o 备用照明备用照明 是供人们暂时继续工作用的事故照明，应在下列场所采用：o 当工作照明故障，由于工作中断或

3、误操作将引起火灾、爆炸、人员中毒等严重危险的场所。如锅炉房、烘气站；可能引起生产过程长期破坏的场所，如电子计算机房；重要的生产车间，如水泵房等。 12o 应急照明应急照明 是供人员安全疏散用的事故照明。应在下列场所采用：o 工作人数超过60人的生产车间，或当工作照明熄灭后由于生产继续进行或人员通行容易发生事故的地方；工作人数超过50人的生产车间或影剧院、大礼堂等公共场所；供人员往外疏散的通行房间、楼梯、太平门等处。o 应急灯应涂成红色或注上箭头，文字说明应急灯应涂成红色或注上箭头，文字说明等标记。等标记。 13o 事故照明应采用能瞬时可靠点燃的白炽灯事故照明应采用能瞬时可靠点燃的白炽灯或卤钨灯

4、。或卤钨灯。若事故照明平时作为工作照明的一部份经常点燃，而且当发生事故时不需要切换事故照明电源的情况下，也可采用其它电光源。 14（3 3）障碍照明）障碍照明 是装设于高大建筑物的顶部，作为飞行障碍标志的照明。 凡高于50m的建筑物均应装设障碍灯，高于100m的烟囱除在顶部装设外，还应在其二分之一高处安装障碍灯，灯下应设平台以便维护。一般高层建筑物只在顶端装设。水平面积较大的高层建筑物或集群高层建筑物，尚应在外侧转角的顶端装障碍灯，灯下也应设维修平台。每盏灯不应小于100W。最高端的障碍灯不得少于两盏。 152、气氛照明系统、气氛照明系统 是指创造和渲染某种气氛和人们所从事的活动相适应(即满足

5、人们的心理要求)而采用的照明系统。包括建筑彩灯建筑彩灯和专用彩灯专用彩灯。 16（1 1）建筑彩灯）建筑彩灯 节假日夜晚用于装饰整幢建筑物的照明系统。 节日彩灯节日彩灯 用来显示建筑物的艺术造型，以增添节日之夜的欢乐气氛。 泛光照明泛光照明 是以高强度气体放电灯作为泛光灯，装在邻近的房屋和装置上，从不同角度照射主建筑。光线均匀，有层次，可达到理想的艺术效果。（2）专用彩灯）专用彩灯 是满足各种专门需要的气氛照明。如喷泉照明、舞池照明等 172.2 2.2 光的度量及光与视觉光的度量及光与视觉 2.2.1 光的度量光的度量 p 人眼所感觉到的光是电磁波谱中很窄的一部分，它的波长范围约在38076

6、0nm之间，这段波长的电磁波称为可见光；波长在10380nm之间的光称紫外光；波长在78034000nm之间的光称为红外线，也称红外光。p 光的辐射能在传播过程中，不同波长的可见光会引起人的视觉不同的色感觉，将依次展现出不同的颜色。18波谱曲线图波谱曲线图380 780nm可见光1014nm10-7 nm19（1 1）光通量）光通量o 是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。它是根据人眼对光的感觉来评价的。单位为光瓦或流明o 1光瓦=683流明（lm） 20（2 2）发光强度（简称光强）发光强度（简称光强）o 是指光源在某一特定方向上单位立体角（单位球面度）内所发出的光

7、通量。o 单位为坎德拉（cd） 1cd=1lm/1sr =/aId dw21裸光源（40w）配灯具光源（40W）平均光强为28cd平均光强为7080cd如配镜面反射罩，光强可达数百cd22光通与光强的关系：光通与光强的关系： 在光通量不变的情况下，随着配置灯具的不同，发光强度可以发生变化；从应用中可以发现（上图）：光通在空间的分布更为集中，密度更大，相应的光强也提高了！23（3 3）照度）照度o 是指被照面积上所接受的光通量。即是光通量的表面密度。能否看清物体，与这个物体所得到的光通量有关。o 单位为勒克斯（lx） 1lx=1lm/1m2 =/E s2425（4 4）亮度）亮度 被视物体在视线

8、方向单位投影面上的发光强度称为该被视物表面的亮度。单位是坎德拉每平方米(cdm2) =/aaaLIS2627四个常用单位从不同的角度表达了物体的光特性四个常用单位从不同的角度表达了物体的光特性o 光通量：表示了发光体发出了光能数量o 发光强度：光通量在空间的分布状况o 照度：鉴定被照面的照明情况o 亮度：表征一个物体的明亮程度28050一般一般优良优良很差很差10080R0R02930 Ra分级 适应场所举例 Ra90 油画、颜色匹配、颜色检验、画展、鲜花店 Ra80 印刷、油漆、食品分拣、商场、客房、住宅、医院、办公室、教室、会议室控制室、机电装配、表面处理 Ra60 机械加工、热处理 Ra

9、40 铸造 Ra20 库房、通风室、泵房 31T光源发出的光与黑体(能吸收全部光源的物体)加热到在某一温度所发出光的颜色相同(对气体放电光源为相似)时，称该温度为光源的颜色温度，简称色温。单位：（K) 光源中含有短波蓝紫光多，色温就高；含有长波红橙色光多，色温就低。例如：5000K 护眼灯接近中午阳光，光谱连续无频闪。32太阳（大气外）6500钨丝白炽灯（100W）2740太阳（在地表面）40005000钨丝白炽灯（1000W）2920蓝色天空1800022000荧光灯（日光色）6500月亮4125荧光灯（冷白色）4300蜡烛1925荧光灯（暖白色）2900煤油灯1920高压钠灯2100333

10、4光源发光的颜色光源发光的颜色2000K 橙色2500K左右 浅橙色3000K左右 橙白色4000K 白中略橙4500K-7500K 近于白色6000K-6500K 日光色温11000-20000K 蓝天色温35相关色温（相关色温（K K）色表色表大于大于55005500冷色（冷色（B-WB-W）3300-55003300-5500中间色（中间色（W W）小于小于33003300暖色（暖色（R-WR-W）36照照 度度（LXLX） 色色 感感 觉觉暖暖中间中间冷冷小于小于500500舒适舒适中间中间冷冷500-3000500-3000兴奋兴奋舒适舒适中间中间大于大于30003000不自然不自然

11、兴奋兴奋舒适舒适37光源光源光源白炽灯730荧光灯40100气体放电灯30150383940o 光射入眼睛后的视知觉是光觉（看明亮）、色觉（看颜色）、形觉（看物形状）、动觉（看物运动）、立体觉（看远近、深浅）的综合。o 人眼能否清楚地识别物体与下列条件有关。 （1）物体的明亮程度及其背景的亮度对比。 （2）物体颜色，色对比及光的颜色。 （3）物体的大小和视距的视角大小。 （4）观察时间的长短。 2.2.2 光与视觉光与视觉 41o 光对人眼的视觉有3个最重要的功能：识别物体形态(形态感觉)、颜色(色觉)和亮度(光觉)。o 人眼能辨别颜色，是由于人眼的视网膜上有两种感光细胞，称为圆柱细胞和圆锥细

12、胞，它们都能接受光的刺激产生明亮的感觉。但是，这两种细胞的感光性能并不相同，圆锥细胞对光的感受性较低，只在明亮条件下起作用，圆柱细胞对光的感受性较高，但只在昏暗的条件下才起作用。42o 这两种细胞对光感的光谱灵敏度也不同，圆锥细胞最大灵敏度在频率为f=5.4x1014Hz处，而圆柱细胞最大灵敏度在频率f5.9x1014Hz处。这就形成了明暗两种视觉的“工作制”。黄昏，暗视觉圆柱细胞工作时，冷色光显得明亮，而在白天亮度较高，即明视觉圆锥细胞工作时，暖色光显得明亮。43p 圆柱细胞虽然对光感受性很高，但它却不能分辨颜色；而圆锥细胞感受光刺激时，才有颜色感觉，即只有在照度较高比较明亮的条件下，才有好

13、的色感。在低照度的暗视觉中，色感则很差，此时，各种颜色的物体都给人以灰色之感。o 此外，由于人眼对光变化的感觉大致与亮度的对数成正比。故在较高照度下，增减10多个勒克斯并无明显的感觉，若非突变，则不会察觉。因此，一一般并不要求精确地将照度控制在某一数值上，只要般并不要求精确地将照度控制在某一数值上，只要求控制到一个合理的范围求控制到一个合理的范围 。o 明适应：明适应：从黑暗中进入明亮处的环境时，需要2min才能重新恢复视力。o 暗适应：暗适应：从明亮处进入暗的环境时，需要30-40min才能完全恢复视力。44p明视照明的基本条件明视照明的基本条件（1）合理照度水平，并具有一定的均匀度。（2）

14、照度水平作为照明质量最基本的技术指标之一。（3）适宜的亮度分布。（4）必要的显色性。（5）限制眩光作用。452.2.3 眩光 o 视野中有较高的亮度或强亮度对比时，人眼睛就会感到不快，使可见度降低，这种现象称为眩光眩光。眩光有以下几种： (1)(1)直接眩光和反射眩光直接眩光和反射眩光o 当高亮度的光源、照明器、窗子等表面直接进入眼内所引起的眩光称为直接眩光，而发光体的光通过光泽表面反射入眼内而引起的眩光称为反射眩光。 46 (2) (2)减能眩光和不快眩光减能眩光和不快眩光o 凡能降低人眼视力的眩光称为减能眩光或失能眩光，凡使人产生不快感的眩光称为不快眩光，实际上后者也是一种减能眩光。o 在

15、书写文字或阅读材料时，由于纸面的扩散反射中含有少量的镜面反射，从而降低了视觉作业的对比度，好象在作业上蒙上一层“光幕”，这种反射眩光称为光幕反射光幕反射。对于教室中的照明，应尽量减少黑板光幕反射的作用，以提高视觉功能和可见度。 47o 室内照明中眩光的评价和计算方法，有些采用眩光指数来表明眩光的程度（定性的）：难以观察的、可以接受的、不舒适的、难以忍受的等。实用的方法是：限制光源的亮度和表观面积，这里限制的范围与人眼、灯具间的相对位置有关。 48p产生眩光的主要因素产生眩光的主要因素（1）周围暗，此时眼睛能适应的亮度很低。（2）光源的亮度高。（3）光源靠近视线。（4）光源的表观面和数量。 眩光

16、在有些情况下可以制造某种气氛，例如：串联白炽灯组成花灯；射灯投射在装饰物上；水晶灯等。49p消除眩光的实用方法消除眩光的实用方法（1）限制光源的亮度和表观面积。（2）对截光型灯具控制其保护角。（3）工作位置及视线相对固定下，尽量避开产生光幕放射的区域布置灯。（4）适当提高环境亮度，减低对比度。（5）采用无光泽的材料消除放射眩光。502 23 3 常用电光源常用电光源o 电光源有钨丝白炽灯、卤钨灯、荧光高压汞灯、高压钠灯和金属卤化物灯等，种类很多，但按发光原理可以分为热辐射电光热辐射电光源源和气体放电光气体放电光源源两大类。 512.3.1 2.3.1 电光源的种类电光源的种类 o 第一代电光源

17、从发光原理来说属于热辐射光源，即普通的白炽灯，它是通过钨丝白炽体高温辐射来发光的。其中可见光部分仅占很小的比率，紫外线很少，绝大部分是红外线，可见光部分约占23左右，白炽灯的光视效能很低，仅为10181mW，寿命比较短，约为1000小时。52o 第二代电光源是气体放电光源。气体放电光源是利用蒸气的弧光放电或非金属电离激发而发出可见光，如荧光灯、氙灯等。它们的共同特点是光效高、寿命长。荧光灯的光视效能为25671mW，平均寿命为20003000小时，高压汞灯的光视效能为30501mW，寿命为25005000小时，氙灯的光视效能为20371mW，寿命稍短，约为5001000小时。53o 第三代电光

18、源仍属气体放电光源，但为高效的气体放电，它的光视效能达1001mW，寿命较长，达20003000小时。金属卤化物和高压钠灯、低压钠灯均属第三代电光源。 o 第四代电光源LED灯，绿色灯光源。省电、寿命长。542 23 32 2 电光源的主要参数电光源的主要参数 o （1 1）额定电压和额定电流）额定电压和额定电流指电光源在规定的工作电压下，流过电光源的工作电流。在额定状态下工作时，电光源的光视效能最高。o （2 2）额定功率）额定功率 这是指灯泡或灯管在额定状态下所消耗的有功功率。 55 （3 3）发射光通量和光视效能）发射光通量和光视效能o 电光源的发射光通量(即光通量输出)是指其在额定状态

19、下工作时发出的光通量；光视效能是电光源每消耗1W电功率所发出的光通量。发射光通量和光视效能都是随着使用时间的延长而逐渐降低的，它们是表征电光源经济效果的参量。 56 （4 4）寿命）寿命o 电光源的寿命有全寿命、有效寿命和平均寿命之分。全寿命全寿命是指光源不能再启燃发光的使用时间；有效寿命有效寿命是指电光源的发光强度(或光通量)下降到初始值的70时的使用时间；平均寿命平均寿命是每批抽样试品有效寿命的平均值。一般所指的寿命是指平一般所指的寿命是指平均寿命均寿命。 57 （5 5）光谱能量分布）光谱能量分布o 光谱能量分布函数表示电光源发射各种频率或波长的光的成份和相对强度的分布状况。按频率或波长

20、所对应的相对强度绘制的曲线称为该电光源相对光谱能量分布曲线。 58 （6 6）光色）光色 o 人眼观察光源所发出光的颜色，称为光源的色表色表。光源照射到物体上所显现的颜色的性能，称为光源的显色性显色性。色表和显色色表和显色性构成了光源的光色，光源的色表和显色性构成了光源的光色，光源的色表和显色性之间没有必然的联系。性之间没有必然的联系。因为具有不同的光谱能量分布的光源可能有相同的色温，但显色性可能差别很大。如：荧光高压汞灯的光谱成分和日光接近，光色发亮如同日光，但光谱能量分布和日光相差很大。 592.3.3 多种光源的混合使用 在一种光源不能达到照明效果时，可在同一场所采用多种光源混合照明。例

21、如，高压汞灯虽然是功率大并且光视效能高的一种光源，但它的光色较差，不宜在室内单独使用，可以与白炽灯(或碘钨灯)混合使用，称为混光。混光使用的主要目的是提高光混光使用的主要目的是提高光的显色性的显色性。 混光光通比FH按下式定义： %100白炽灯光通高压汞灯光通高压汞灯光通HF60 当FH=750 500 500 300 300 200 =200 与作业面照度相同注：邻近周围指作业面外注：邻近周围指作业面外0.5m0.5m范围之内。范围之内。1184、在一般情况下，设计照度值与照度标准值相比较，可有-10%-+10%的偏差。5、应急照明的照度标准值宜符合下列规定。（1）备用照明的照度值除另有规定

22、外，不低于该场所一般照度值的10%。（2）安全照明的照度值不低于该场所一般照度值的5%。（3）疏散通道疏散照明的照度值不低于0.5lx。11927 照明计算照明计算 271 照明计算的目的和方法照明计算的目的和方法 （一）照明计算的目的 其目的是使空间获得符合视觉要求的亮度分配，使工作面上达到适宜的亮度标准。故照明计算的实质是进行亮度的计算。因亮度计算相当困难，故以直接计算与亮度成正比的照度值，从而间接反映亮度值使计算简化，因而所谓照明计算，实际是做照度计算。 120 （二）照明计算的方法（二）照明计算的方法 照明计算的方法很多，但从计算工作的内容和程序上可分为两类： （1）已知照明系统和照度

23、标准，求所需光源的功率和总功率，用以进行照明的设计。 （2）己知照明系统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。 无论哪一种方法，都很难做到完全符合照度标准。一般认为工作面上任何一点的照度不低于最低照度(照度标准值)，不超出20%就算正确，就认为布灯合理，满足要求。 121 目前国内在一般照明工程中常用的照明计算方法，大体分为两大类： 平均照度的计算平均照度的计算 平均照度的计算适合于进行一般均匀照明的水平照度计算，只可求出被照面上的平均照度，而求不出其上的照度分布，可用于进行照明工程的设计。 点照度的计算点照度的计算 点照度计算法可求出工作面任何一点的照度，也可求出其上

24、的亮度分布，这种方法多用于进行照明的验算。 122272 利用系数法利用系数法 （一）利用系数（一）利用系数 是指投射到被照面上的光通量F与房内全部灯具辐射的总光通量nF0之比(n为房内灯具数，F0为每个灯具的辐射光通量)。F值中包括直射光通量和反射光通量两部分。反射光通量在多次反射过程中，总要被控照器和建筑内表面吸收一部分，故被照面实际利用的光通量必然少于全部光源辐射的总光通量，即利用系数利用系数u u值总是值总是小于小于1 1，可用下式表示：0nFFu 式中：U为利用系数 F为灯具照射和墙、顶棚的反射得到的光通量 n为灯具数量123( (二二) )影响利用系数的因素影响利用系数的因素（1）

25、灯具的配光曲线因素。向下部分配的直射光通量比例越大则u值越大；（2）灯具效率因素。u值与灯具效率成正比；（3）反射因素 （建筑内装饰的颜色）。墙面和顶棚等颜色越浅，反射系数越大，u值越大；（4）房间的建筑尺寸和构造特点（形状因素）。房间体积和面积大小。室空间比值越小，则u值越大。124（三）利用系数法（三）利用系数法 （1 1）减光补偿系数）减光补偿系数K K 在公式中，F是受照面上实际接受的光通量，该光通量应保证受照面积A达到规定的照度Eav值（平均照度），故 考虑到使用过程中灯具和建筑内表面污染，受照面实际接受的光通量有所下降的情况，应利用照度补偿系数K值（与减光系数倒数关系）对上式加以修

26、正，得出式：avFEAavFEA K125（2 2）最小照度系数）最小照度系数Z Z 考虑到被照面上照度分布不均匀的情况，应对上式进一步修正，乘以最小照度系数Z。 Z的定义： 式中：Eav是受照面上的平均照度； Emin是受照面上的最低照度，可按照度标准查出。 Z值永远大于值永远大于1。当距高比L/h值接近合理值时，可取Z=1.2。 minavEZE126（3 3）计算利用系数）计算利用系数根据以上关系，得出式： 故得： 所以： 由上式可求出每个光源所需的辐射光通量F0值，由F0值查相应的光源样本即可确定每个灯的功率，进而确定房间内的总功率，完成照明计算。 min/FEA KZmin00EAKZFunFnFmin0EAKZFnu灯具效率灯具效率127（四）室形指数和室空间因素（四）室形指数和室空间因素1、室形指数定义 见书P51或照明设计技术照明设计技术P1862、室空间因素 见书P51128（五）房间内表面的反射率（五）房间内表面的反射率1、平均放射率计算公式 P51 或照明设计技术照明设计技术P1872、室内空间表面的有效放射率计算公式 P52 或照明设计技术照明设计技术P188（六）利用系数法的计算步骤（六）利用系数法的计算步骤 见书见书P58 或或照明设计技术照明设计技术P203例题：例题：P58129 利用系数法的计算步骤利用系数法的计算步骤 判断采用这种方法是