工厂供电第10章工厂的电气照明

1、第十章第十章 工厂的电气照明工厂的电气照明第一节第一节 照明技术的基本概念照明技术的基本概念一. 概 述二. 照明技术的有关概念第二节第二节 工厂常用的电光源和灯具工厂常用的电光源和灯具一. 工厂常用电光源的类型、特性及其选择二. 工厂常用灯具的类型及其选择与布置一. 照明质量第三节第三节 照明质量、照度标准及照度计算照明质量、照度标准及照度计算二. 照度标准三. 照度计算复习思考题复习思考题习习 题题一. 概 述第四节第四节 照明供电系统及其选择照明供电系统及其选择二. 电气照明的平面布线图四. 照明供电系统保护装置的选择三. 照明供电系统导线截面的选择 内容提要：内容提要：本章首先介绍照明

2、技术包括绿色照明的有关概念，接着讲述工厂常用的电光源和灯具类型及其选择与布置，然后重点讲述照明质量、标准及照度的计算，最后介绍照明供电系统及其导线截面的选择计算。第十章第十章 工厂的电气照明工厂的电气照明 第一节第一节 照明技术的基本概念照明技术的基本概念 一一. 概概 述述 照明（lighting）按其光源方式分，有自然照明（自然采光）和人工照明两大类。 电气照明由于它具有灯光稳定、色彩丰富、控制调节方便和安全经济等优点，因而成为现代人工照明中应用最为广泛的一种照明方式。 实践证明，工业生产的产品质量和劳动生产率与照明质量有密切的关系。良好的照明是保证安全生产、提高劳动生产率和产品质量、保障

3、职工视力健康的必要措施。因此电气照明的合理选择设计对工业生产具有十分重要的作用。 这里必须强调指出：合理的电气照明，必须达到绿色照明的要求。所谓“绿色照明”，是指节约能源，保护环境，有益于提高人们生产、工作、学习效率和生活质量，保护身心健康的照明。 我国现在在国民经济建设中，大力提倡和实行一条节能减排、保护环境的科学发展的方针，其中就包括实施绿色照明。 空间立体角=A / r 2，其中r 为球的半径，A为与相对应的球面积。 (二) 光强及其分布特性 1. 发光强度 发光强度(luminous intensity)简称光强，是光源在给定方向的辐射强度，符号为I，单位为cd（坎德拉）。 对于向各个

4、方向均匀辐射光通量的光源，它在各个方向的发光强度均等，其值为二二. 照明技术的有关概念照明技术的有关概念(一) 光和光通量 1. 光 光(light)是物质的一种形态，是一种波长比毫米无线电波短又比X射线长的电磁波，而所有电磁波都具有辐射能。 在电磁波的辐射谱中，光谱的大致范围包括： (1) 红外线，波长为780nm1mm； (2) 可见光，波长为380780nm； (3) 紫外线，波长为1380nm。 可见光又可分为：红（640780nm）、橙（600640nm）、黄（570600nm）、绿（490570nm）、青（450490nm）、蓝（430450nm）和紫（380430nm）等七种单色

5、光。 人眼对各种波长的可见光，具有不同的敏感性。实验证明，正常人眼对于波长为555nm的黄绿色光最敏感，也就是这种黄绿色光的辐射可引起人眼的最大视觉。因此波长越偏离555nm的光辐射，可见度越低。 2. 光通量光源在单位时间内，向周围空间辐射出的使人眼产生光感的能量，称为光通量(luminous flux)，简称光通，符号为，单位为lm（流明）。(10-1)I式中为光源在立体角内所辐射的总光通量。 2. 配光曲线 配光曲线即发光强度分布曲线，是在通过光源对称轴的一个平面上绘出的灯具发光强度与对称轴之间角度的 函数曲线。 对一般照明灯具，配光曲线绘在极坐标上，如图10-1a所示。其光源采用光通量

6、为1000lm的假想光源。而对于聚光很强的投光灯，由于其光强集中在一个很小的空间角内，因此其配光曲线一般绘在直角坐标上，如图10-1b所示。 图10-1 灯具的配光曲线a) 绘在极坐标上的配光曲线（配照灯） b) 绘在直角坐标上的配光曲线（投光灯） 假设发光体表面法线方向的发光强度为I，而人眼视线与发光体表面法线成 角，如图10-2 所示。因此视线方向的发光强度为 ， 而视线方向的投影面积为 。由此可得发光体在视线方向的亮度为 由上式可以看出，发光体的亮度值实际上与视线方向无关。cosIIcosAA(10-3)coscosIIILAAA 图10-2 亮度说明图 2. 亮度 发光体（不只是指光源

7、，受照表面的反射光通也可看作间接光源）在视线方向单位投影面上的发光强度，称为亮度（luminance）。其符号为L，单位为cd / m2（坎德拉每平方米）。 (三) 照度和亮度 1. 照度 受照物体表面单位面积投射的光通量，称为照度（illuminance）。其符号为E，单位为lx（勒克斯）。 如果光通均匀地投射在面积为A 的表面上，则该表面的照度值为(10-2)EA 为表征物体的光照性能，特引入以下三个参数： (1) 反射比（reflection ratio） 又称反射系数，其定义是反射光通 与总投射光通之比，即 (2) 吸收比（absorption ratio） 又称吸收系数，其定义是吸收

8、光通 与总投射光通之比，即 (3) 透射比（transmission ratio） 又称透射系数，其定义是透射光通 与总投射光通之比，即(10-4)(10-5)(10-6) (四) 物体的光照性能 当光通投射到物体上时，一部分光通 从物体表面反射回去，一部分光通 被物体所吸收，而余下的一部分光通 则透过物体，如图10-3所示。 以上三个参数之间有下列关系： 在照明技术中应特别注重反射比这一参数，因为它直接影响到工作面上的照度。1(10-7)图10-3 光通投射到物体上的情形反射光通 吸收光通 透射光通 p (五) 光源的发光效能、色温和显色性 1. 光源的发光效能 光源的发光效能（lumino

9、us efficacy）是指光源发出的光通量除以光源功率所得的商，简称光源的光效，其单位为lm/w（流明每瓦特）。普通白炽灯的光效为7.325 lm/ w，而紧凑型荧光灯的光效达4487 lm/w，这说明后者的光效远高于前者，因此如以紧凑型节能荧光灯取代白炽灯，将大大节约电能。 2. 光源的色温度 色温度（colour temperature）是以发光体表面颜色来估计其温度的一个物理量。 光源的色温度用其辐射光的色品与某一温度下“黑体”（其辐射能力特别强，可视为完全辐射体）辐射光的色品相同时黑体的温度来度量。色温度的单位为K（开尔文）。普通白炽灯的色温度最高为2900K（1000W灯泡），普通

10、日光色荧光灯的色温度为6500K（40W）。10% 有大量深色灰尘的墙壁、顶棚；无窗帘遮蔽的玻璃窗；未粉刷的砖墙；糊有深色纸的墙壁、顶棚；较赃污的水泥地面及广漆、沥青等地面30% 有窗子的水泥墙壁、水泥顶棚；木墙壁、木顶棚；糊有浅色纸的墙壁、顶棚；水泥地面50% 刷白的墙壁，但窗子未挂窗帘，或挂深色窗帘；刷白的顶棚，但房间潮湿；墙壁和顶棚虽未刷白，但洁净光亮70% 刷白的墙壁、顶棚，窗子装有白色窗帘反射比 反 射 面 情 况 表10-1所列为各种情况下墙壁、顶棚及地面的反射比近似值，供参考。 表表10-1 墙壁、顶棚及地面的反射比近似值墙壁、顶棚及地面的反射比近似值（参考） 3. 光源的显色性

11、 光源的显色性（colour rendering）是指光源对被照物体颜色显现的性能。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。为表征光源的显色性，特引入光源的显色指数。一般显色指数（符号为Ra）是指由国际照明委员会（CIE）规定的8种试验色样，在由被测光源照明时与由参考光源照明时其颜色相符程度的度量。被测光源的Ra越高，说明该光源的显色性越好，物体颜色在该光源照明下的失真度越小。以日光的Ra=100为基准，白炽灯的Ra=9599，而普通直管形荧光灯的Ra=6072，这说明普通荧光灯的显色性比白炽灯的显色性差得多。第二节第二节 工厂常用的电光源和灯具工厂常用的电光源和灯具 一一.

12、工厂常用电光源的类型、特性及其选择工厂常用电光源的类型、特性及其选择(一) 工厂常用电光源的类型 电光源按其发光原理分，有热辐射光源和气体放电光源两大类。 1. 热辐射光源 热辐射光源是利用物体加热时辐射发光的原理所制成的光源，如白炽灯和卤钨灯。 (1) 白炽灯 其结构如图10-4所示。它靠灯丝通过电流加热到白炽状态而引起热辐射发光。 白炽灯按灯丝结构分，有单螺旋的和双螺旋的两种，后者的光效率较高。按用途分，有普通照明的和局部照明的两种。普通照明的单螺旋灯丝白炽灯的型号为PZ，普通照明的双螺旋灯丝白炽灯的型号为PZS，局部照明的单螺旋灯丝白炽灯的型号为JZ，局部照明的双螺旋灯丝白炽灯的型号为J

13、ZS。此外，白炽灯的灯头型式有：B-插口式，E-螺口式。 白炽灯的结构简单，价格低廉，使用方便，而且显色性好，因此无论城乡和工厂，过去一直应用最为广泛。但是它的光效低，耗电多，使用寿命较短，耐震性也较差。图10-4 白炽灯 1-玻壳 2-灯丝（钨丝） 3-支架（钼丝） 4-电极（镍丝） 5-玻璃芯柱 6-杜美丝（铜铁镍合金丝） 7-引入线（铜丝） 8-抽气管 9-灯头 10-封端胶泥 11-锡焊接触端 卤钨灯实质上是在白炽灯内充入含有卤素或卤化物的气体，利用卤钨循环原理来提高灯的光效和使用寿命。 所谓“卤钨循环原理”是这样的：当灯管（或灯泡）工作时，灯丝（钨丝）的温度很高，从而蒸发出钨分子，使

14、之移向玻管内壁。一般白炽灯泡之所以会逐渐发黑也就是这一原因。而卤钨灯由于灯管内充有卤素（碘或溴），因此钨分子在管壁与卤素作用，生成气态的卤化钨。卤化钨就由管壁向灯丝迁移。当卤化钨进入灯丝的高温（1600以上）区域后，就分解为钨分子和卤素，钨分子就沉淀在灯丝上。当钨分子沉淀的数量等于灯丝蒸发出去的钨分子数量时，就形成相对平衡状态。这一过程就称为“卤钨循环”。由于卤钨灯内存在卤钨循环，所以其玻管不易发黑，灯丝也不易烧断，也因此其光效比白炽灯高，使用寿命也大大延长。 为了使卤钨灯的卤钨循环顺利进行，安装时必须保持灯管水平，倾斜角不得大于4，且不允许采用人工冷却措施（如使用电风扇）。由于卤钨灯工作时管

15、壁温度可高达600，因此灯不能与易燃物品靠近。卤钨灯的耐震性更差，须注意防震。卤钨灯的显色性好，使用也方便。 最常用的卤钨灯为碘钨灯。 (2) 卤钨灯 其结构有两端引入式和单端引入式两种。两端引入的卤钨灯结构如图10-5所示，一端引入的卤钨灯结构如图10-6所示。前者用于需高照度的工作场所，后者主要用于放映灯等。图10-6 一端引入的卤钨灯管1-石英玻泡（内充微量卤素） 2-金属支架3-排丝状灯丝 4-散热罩 5-引入电极图10-5 两端引入的卤钨灯管1-灯脚（引入电极） 2-钼箔 3-灯丝（钨丝）4-支架 5-石英玻管（内充微量卤素） 荧光灯是利用汞蒸气在外加电压作用下产生弧光放电，发出少许

16、可见光和大量紫外线，紫外线又激励管内壁涂覆的荧光粉，使之再辐射出大量的可见光。由此可见，荧光灯的光效显然比白炽灯高，使用寿命也比白炽灯长得多。 荧光灯的接线如图10-8所示。图中S是起辉器（glow starter），它有两个电极，其中一个弯成U形的电极是双金属片。当荧光灯接上电压后，起辉器首先产生辉光放电，致使双金属片加热伸开，造成两极短接，从而使电流通过灯丝。灯丝加热后发射电子，并使管内的少量汞气化。图中L是镇流器，它实质上是一个铁心电感线圈。当起辉器两极短接使灯丝加热后，起辉器内的辉光放电停止，双金属片冷却收缩，从而突然断开灯丝加热回路，这就使镇流器两端感生很高的电动势，连同电源电压加在

17、灯管两端，使充满汞蒸汽的灯管击穿，产生弧光放电。由于灯管起燃后，管内电压降很小，因此又要借助镇流器来产生很大一部分电压降，以维持灯管稳定的电流。 图中C 是用来提高电路功率因数的。未接C 时功率因数只有0.5左右；接入C 以后功率因数可提高到0.95以上。 荧光灯工作时，其灯光将随着加在灯管两端电压的周期性交变而频繁闪烁，这就是“频闪效应”(stroboscopic effect)。频闪效应可使人眼发生错觉，使观察到的物体运动显现出不同于实际运动的状态，甚至可将一些由同步电动机驱动的旋转物体误为不动的物体，这当然是安全生产不能允许的。因此在有旋转机械的车间里，不宜使用荧光灯。如果要使用荧光灯，

18、则必须设法消除其频闪效应。消除频闪效应的方法很多，最简单的方法，是在该灯具内安装两根或三根荧光灯管，而各根灯管分别接到不同相位的线路上。图10-8荧光灯的接线S-起辉器 L- 镇流器 C 电容器 2. 气体放电光源 气体放电光源是利用气体放电时发光的原理所制成的光源，例如荧光灯、高压汞灯、高压钠灯、金属卤化物灯和氙灯等。 (1) 荧光灯 其灯管结构如图10-7所示。图10-7 荧光灯管 1-灯头 2-灯脚 3-玻璃芯柱 4-灯丝（钨丝） 5-玻管（内壁涂荧光粉，充惰性气体） 6-汞（少量） 荧光灯除有普通直管形荧光灯（一般管径大于26mm）外，还有现在推广应用的稀土三基色细管径荧光灯和紧凑型节

19、能荧光灯。 稀土三基色细管径（26mm）荧光灯具有光效高、寿命长、显色性较好的优点，可取代普通荧光灯，以节约电能。 紧凑型荧光灯有U形、2U形、H形和2D形等多种形式。常用的2U形紧凑型荧光灯的结构外形，如图10-9所示。 紧凑型荧光灯具有光色好、光效高、能耗低和适用寿命长等优点，因此在一般照明中可取代普通照明用白炽灯，以节约电能。 图10-9 2U形紧凑型节能荧光灯1-放电管（内壁涂覆荧光粉，管端有灯丝，管内充少量汞）2-底罩（内装电子镇流器、起辉器和电容器等） 3-灯头（内有引入线） 高压汞灯工作时，其第一主电极与辅助电极（触发极）间首先击穿放电，使管内的汞蒸发，导致第一主电极与第二主电极

20、间击穿，发生弧光放电，使管壁的荧光质受激，产生大量的可见光。 高压汞灯的光效较高，寿命较长，但启动时间较长，显色性较差。 (2) 高压汞灯 又称高压水银荧光灯。它是上述荧光灯的改进产品，属于高气压（压强可达105Pa以上）的汞蒸气放电光源。其结构有以下三种类型： 1) GGY型荧光高压汞灯 这是最常用的一种，如图10-10所示。 2) GYZ型自镇流高压汞灯 它利用自身的灯丝兼作镇流器。 3) GYF型反射高压汞灯 它采用部分玻壳内壁镀反射层的结构，使光线集中均匀地定向反射。高压汞灯不需要起辉器来预热灯丝，但它必须与相应功率的镇流器串联使用（除GYZ型外），其接线如图10-11所示。图10-1

21、0中：1-第一主电极 2-第二主电极3-金属支架4-内层石英玻壳（内充适量汞和氩）5-外层石英玻壳（内涂荧光粉，内外玻壳间充氮）6-辅助电极（触发极）7-限流电阻8-灯头图10-11 高压汞灯的接线1-第一主电极 2-第二主电极 3-辅助电极（触发极） 4-限流电阻图10-10 GGY型高压汞灯图10-13中：1-主电极 2-放电管（内充汞、稀有气体和金属卤化物）3-保温罩4-石英玻壳 5-消气剂6-启动电极 7-限流电阻8-灯头图10-12中：1-主电极 2-半透明陶瓷放电管（内充钠、汞及氙或氖氩混合气体）3-外玻壳（内外壳间充氮）4-消气剂 5-灯头 (3) 高压钠灯 其结构如图10-12

22、所示；其接线与高压汞灯（图10-11）相同。 高压钠灯利用高气压（压强可达104 Pa）的钠蒸气放电发光，其光谱集中在人眼较为敏感的区间，因此其光效比高压汞灯还高一倍，且寿命长，但显色性也较差，启动时间也较长。图10-12 高压钠灯图10-13 金属卤化物灯 (4) 金属卤化物灯 它是由金属蒸气与金属卤化物分解物的混合物放电而发光的放电灯。其结构如图10-13所示。 金属卤化物的主要辐射，来自充填在放电管内的铟、镝、铊、钠等金属的卤化物，在高温下分解产生的金属蒸气和汞蒸气混合物的激发，产生大量的可见光。其光效和显色指数也比高压汞灯高得多。 金属卤化物灯有下列型式：NTI钠铊铟灯；ZJD高光效金

23、属卤素灯；DDG日光色镝灯；KNG钪钠灯。 以上高压汞灯、高压钠灯和金属卤化物灯，统称高强度气体放电（HID）灯。在高强度气体放电灯中，高压汞灯特别是自镇流高压汞灯的光效最低，因此从节能考虑，宜尽量以高压钠灯或金属卤化物灯取代高压汞灯。(5) 单灯混光灯（mix-light in single lamp） 这是上世纪末才发展起来的一种高效节能型新光源。其外形与上述几种HID灯相似。它有以下三个系列： 1) HXJ 系列金卤钠灯由一支金属卤化物灯管芯和一支中显钠灯管芯串联构成，吸取了中显钠灯和金属卤化物灯光效高、寿命长等优点，又克服了这两种光源光色差、特别是金属卤化物灯在使用后期光通量衰减和变色

24、严重的缺点，是一种光色好、光线柔和、寿命长及色温和显色指数等技术指标均优于中显钠灯和金属卤化物灯的新型混光光源。 2) HXG 系列中显钠汞灯由一支中显钠灯管芯和一支汞灯管芯构成，克服了汞灯、钠灯和金属卤化物灯光色不太适应人的视觉习惯和光效偏低、显色性差、寿命短等缺点，是又一种光效高、光色好、显色指数高和寿命长的新型混光光源。 3) HJJ 系列双管芯金属卤化物灯它具有两支金属卤化物灯管芯。当其中一支管芯失效时，另一支管芯会自动启动，从而大大提高了可靠性和使用寿命，并减少了维修工作量。因此这种光源特别适用于体育场馆、高大厂房等可靠性要求较高而维修比较困难的场所。此外还有一种氙灯（xenon l

25、amp），它是一种充有高气压氙气的高功率（可高达100kW）的气体放电灯，俗称“人造小太阳”。它主要用在大型广场，而在工厂中很少应用，此略。10000-200003100-3400608040140100800单灯混光灯5000100003000-5600659052130353500金属卤化物灯12000-240001950-2500236064140351000高压钠灯5000100003300-4300 35403255501000荧光高压汞灯50008000 80854487 555紧凑型荧光灯12000-150008098931042832三基色荧光灯600080003000-650

26、06072 6070 4200普通直管形荧光灯150020002800-330095991430605000卤钨灯100020002400-290095997.325101500普通照明用白炽灯平均寿命 / h色温 / K显色指数Ra光效 lm/ W额定功率 / W光 源 种 类 由表10-2可以看出，高压钠灯的光效最高，其次是金属卤化物灯和三基色荧光灯。高压汞灯的光效较低，而光效最低的是白炽灯。但从显色指数（Ra）来说，白炽灯最高，而高压钠灯和高压汞灯都很低。因此选择光源类型时，要根据光源性能和具体应用场所而定。 附录表27列出PZ220型普通照明白炽灯的主要技术数据，供参考。 (二) 各种

27、电光源的主要技术特性 部分电光源的主要技术特性如表10-2所示，供参考。 表表10-2 部分电光源的主要技术特性部分电光源的主要技术特性（参考） (三) 工厂常用电光源类型的选择 选择电光源，应符合GB50034-2004建筑照明设计标准的规定。 选择光源时，应在满足显色性、启动时间等要求的条件下，根据光源、灯具及镇流器等的效率、寿命和价格在进行综合技术经济分析比较后确定。 照明设计时可按下列条件选择电光源： (1) 高度较低的房间，如办公室、教室、会议室及仪表、电子等生产车间，宜采用细管径（26mm）直管形荧光灯，因为这种荧光灯较之普通的粗管径（38mm）直管形荧光灯的光效高，寿命长，显色性

28、也较好。 (2) 高度较高的工业厂房，应按照生产使用要求，采用金属卤化物灯或高压钠灯，亦可采用大功率的细管径荧光灯。金属卤化物灯由于其光效高、寿命长而在高大厂房中得到普遍应用。高压钠灯也具有光效高和寿命长的优点，且价格较低，但其显色性差，因此宜用于辨色要求不高的场所，如锻工车间、炼铁车间、材料库、成品库等。 (3) 由于荧光高压汞灯与金属卤化物灯或高压钠灯相比，其光效较低，寿命较短，显色指数也不高，因此一般照明场所不宜采用。而自镇流高压汞灯的光效更低，更不应采用。 (4) 由于普通照明白炽灯的光效低，寿命短，因此一般情况下不应采用。但在下列场所可采用100W及以下的白炽灯： 1) 要求瞬时启动

29、和连续调光的场所，使用其他光源技术经济不合理时，宜采用白炽灯。 2) 由于气体放电灯会产生高次谐波，从而产生电磁干扰，因此对防止电磁干扰要求严格的场所，宜采用白炽灯。 3) 由于气体放电灯频繁开关时会缩短使用寿命，因此灯开关频繁的场所，可采用白炽灯。 4) 照度要求不高、燃点时间不长的场所，也可采用白炽灯。 5) 对装饰有特殊要求的场所，如采用紧凑型荧光灯或其他光源不合适时，可采用白炽灯。 (5) 应急照明灯应选用能快速点燃的光源，如白炽灯或荧光灯，而不宜采用高强度气体放电灯。 (6) 应根据识别颜色的要求和照明场所的特点，选用相应显色指数的光源。显色性要求高的场所，应选用显色指数高的光源，如

30、Ra80的三基色荧光灯或混光灯。而显色性要求不高的场所，则可采用显色指数较低而光效更高、寿命更长的光源。 二二. 工厂常用灯具的类型及其选择与布置工厂常用灯具的类型及其选择与布置 (一) 工厂常用灯具的类型 1. 按灯具的配光特性分类 按灯具的配光特性分类，有两种分类方法：一种是国际电工委员会（CIE）提出的分类法，另一种是传统的分类法。 (1) CIE分类法 根据灯具向下和向上投射光通量的百分比，将灯具分为以下五钟类型： 1) 直接照明型灯具向下投射的光通量占总光通量的90%100%，而向上投射的光通量极少。 2) 半直接照明型灯具向下投射的光通量占总光通量的60%90%，向上投射的光通量只

31、有10%40%。 3) 均匀漫射型灯具向下投射的光通量与向上投射的光通量差不多相等，各为40%60%之间。 4) 半间接照明型灯具向上投射的光通量占总光通量的60%90%，向下投射的光通量只有10%40%。 5) 间接照明型灯具向上投射的光通量占总光通量的90%100%，而向下投射的光通量极少。 (2) 传统分类法 根据灯具的配光曲线形状，将灯具分为以下五种类型（参看图10-14）： 1. 正弦分布型发光强度是角度的正弦函数，并且在时（水平方向）发光强度最大。 2) 广照型最大的发光强度分布在较大的角度上，可在较广的面积上形成较为均匀的照度。 3) 漫射型各个角度（方向）的发光强度基本一致。

32、4) 配照型发光强度是角度的余弦函数，并且在 时（垂直向下方向）发光强度最大。 5) 深照型光通量和最大发光强度集中在030的狭小立体角内。900图10-14 灯具按配光曲线分类 1-正弦分布型 2-广照型 3-漫射型 4-配照型 5-深照型0 2. 按灯具的结构特点分类 灯具按其结构特点可分为以下五种类型： 1) 开启型其光源与灯具外界的空间相通，例如通常使用的配照灯、广照灯和深照灯等。 2) 闭合型其光源被透明罩包合，但内外空气仍能流通，例如圆球灯、双罩型（即万能型）灯和吸顶灯等。 3) 密闭型其光源被透明罩密封，内外空气不能对流，例如防潮灯、防水防尘灯等。 4) 增安型其光源被高强度透明

33、罩密封，且灯具能承受足够的压力，能安全地应用在有爆炸危险介质的场所，或称防爆型。 5) 隔爆型其光源被高强度透明罩密封，但不是靠其密封性来防爆，而是在灯座的法兰与灯罩的法兰之间有一隔爆间隙。当气体在灯罩内部爆炸时，高温气体经过隔爆间隙被充分冷却，从而不致引起外部爆炸性混合气体爆炸，因此隔爆型灯亦能应用在有爆炸危险介质的场所。 图10-15是工厂常用的几种灯具的外形和图形符号。图10-15 工厂常用的几种灯具 a) 配照型工厂灯 b) 广照型工厂灯 c) 深照型工厂灯 d) 斜照型工厂灯(弯灯) e) 广照型防水防尘灯 f) 圆球型工厂灯 g) 双罩型工厂灯 h) 机床局部照明灯(二) 工厂用灯

34、具类型的选择 选用照明灯具，也应符合GB50034-2004建筑照明设计标准的规定。 (1) 在满足眩光限制和配光要求的条件下，应选用效率高的灯具，并应符合下列规定： 1) 荧光灯灯具的效率不应低于表10-3的规定。 表表10-3 荧光灯灯具的效率荧光灯灯具的效率（据GB50034-2004） (2) 根据照明场所的环境条件，分别选用下列灯具： 1) 在潮湿场所，应采用相应防护等级的防水灯具或带防水灯头的开敞式灯具。 2) 在有腐蚀性气体或蒸汽的场所，应采用防腐蚀密闭式灯具。如果采用开敞式灯具，则其各部分应有防腐蚀或防水的措施。 3) 在高温场所，应采用散热性能好、耐高温的灯具。 4) 在有尘

35、埃的场所，应按防尘的相应防护等级选择适宜的灯具。 5) 在装有锻锤、大型桥式起重机等振动和摆动较大的场所使用的灯具，应有防振和防脱落的措施。 6) 在易受机械损伤、光源自行脱落可能造成人身伤害或财产损失的场所使用的灯具，应有防护措施。2) 高强度气体放电灯灯具的效率不应低于表10-4的规定。 表表10-4 10-4 高强度气体放电灯灯具的效率高强度气体放电灯灯具的效率（据GB50034-2004）60%55%65%75% 灯 具 效 率磨砂、棱镜透明格 栅保护罩（玻璃或塑料）开敞式灯 具 出 口 形 式60%75%灯 具 效 率格栅或透光罩开 敞 式 灯 具 出 口 形 式 注：爆炸危险环境的

36、分区，参看附录表22。8) 在有洁净要求的场所，应采用不易积尘、易于擦拭的洁净灯具。9) 在需防止紫外线照射的场所，应采用隔紫灯具或无紫光源。 注：火灾危险环境的分区，参看附录表22；外壳防护等级的分类代号，参看附录表13。适用适用慎用适用镇流器适用适用不适用适用指示灯类适用适用携带式电池灯适用慎用移动式灯适用适用不适用适用固定式灯灯具设备增安型隔爆型增安型隔爆型灯 具 防 爆 结 构2 区 1 区爆 炸 危 险 区 域IP5X移动式、携带式IP2XIP5XIP2X 固定安装时照 明 灯 具防 护 结 构23 区22 区21 区火 灾 危 险 区 域表表10-6 10-6 火灾危险场所灯具防护

37、结构的选型火灾危险场所灯具防护结构的选型（据GB50058-1992） 7) 在有爆炸或火灾危险场所使用的灯具，应符合GB50058-1992爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范的有关规定。爆炸危险场所灯具防爆结构的选型，如表10-5所示。关于火灾危险场所灯具防护结构的选型，如表10-6所示。 表表10-5 爆炸危险场所灯具防爆结构的选型爆炸危险场所灯具防爆结构的选型（据GB50058-1992） (3) 直接安装在可燃材料表面上的灯具，当灯具发热部件紧贴在安装表面上时，必须采用带有 标志的灯具，以免一般灯具的发热导致可燃材料燃烧，酿成火灾。 (4) 照明设计时，应按下列原则选择镇流器： 1)

38、自镇流荧光灯应配用电子镇流器。 2) 直管形荧光灯应配用电子镇流器或节能型电感镇流器。 3) 高压钠灯、金属卤化物灯应配用节能型电感镇流器。在电压偏差较大的场所，宜配用恒功率镇流器；功率较小者可配用电子镇流器。 4) 所有采用的镇流器均应符合该产品的国家能效标准。 (5) 高强度气体放电灯的触发器与光源的安装距离应符合产品的要求。(三) 室内灯具的悬挂高度 室内灯具不宜悬挂过高。如悬挂过高，一方面降低了工作面上的照度，而要满足照度的要求，势必增大光源功率，不经济；另一方面运行维修（如擦拭或更换灯泡）也不方便。 室内灯具也不宜悬挂过低。如悬挂过低，一方面容易被人碰撞，不安全；另一方面会产生眩光，

39、降低人的视觉。 室内一般照明灯具的最低悬挂高度，按机械行业标准JBJ6-1996机械工厂电力设计规范规定，如附录表28所示，可供工厂照明设计参考。表中所列灯具的遮光角（又称保护角）的含义，如图10-16所示。它表征灯具的光线被灯罩遮盖的程度，也表征避免灯具对人眼直射眩光的范围。F图10-16 灯具的遮光角 图10-17 车间内一般照明灯具的布置方案a) 均匀布置 b) 选择布置(四) 室内灯具的布置方案 室内灯具的布置，与房间的结构及照明的要求有关，既要经济实用，又要尽可能协调美观。 车间内一般照明灯具，通常有两种布置方案： (1) 均匀布置 灯具在整个车间内均匀分布，其布置与生产设备的位置无

40、关，如图10-17a所示。 (2) 选择布置 灯具的布置与生产设备的位置有关。大多按工作面对称布置，力求使工作面获得最有利的光照并消除阴影，如图10-17b所示。 由于灯具均匀布置较之选择布置更为美观，而且使整个车间照度比较均匀，所以在既有一般照明又有局部照明的场所，其一般照明灯具宜采用均匀布置。图10-18 灯具的均匀布置a) 矩形布置 b) 菱形布置（虚线表示桁架） 【1】灯具型号的含义 灯具间的距离，应按灯具的光强分布、悬挂高度、房屋结构及照度要求等多种因素而定。为了使工作面上获得较均匀的照度，灯间距离 与灯具在工作面上的悬挂高度 之比（简称距高比）一般不宜超过各类灯具所规定的最高距高比

41、。例如GC1-A、B-2G型【1】工厂配照灯的最大允许距高比为1.35（参看附录表30），其余灯具的最大距高比可查有关设计手册或产品样本。 从使整个房间获得较为均匀的照度考虑，最边缘一列灯具离墙的距离 （见图10-18）为：靠墙有工作面时，可取 ；靠墙为通道时，可取 ；其中 为灯具间距离，对于矩形布置，灯间距离可取其纵向和横向的几何平均值。hll(0.25 0.3)ll(0.4 0.6)lll 均匀布置的灯具可排列成正方形或矩形，如图10-18a所示。矩形布置时，也应尽量使灯距 相接近。为了使照度更加均匀，可将灯具排列成菱形，如图10-18b所示。等边三角形的菱形布置，即 时，照度分布最为均匀

42、。ll与3ll直杆吊灯吊链灯尺寸代号光源为高压汞灯设计序号厂房照明工厂灯具 G C 1 A 、B 2 G 例例10-1 某车间的平面面积为3618m2，桁架的跨度为18m，桁架之间相距6m，桁架下弦离地5.5m，工作面离地0.75m。现拟采用GC1-A-2G型工厂配照灯（装220V、125W荧光高压汞灯，即GGY-125型）作车间一般照明。试初步确定灯具的布置方案。 解：解：根据车间的建筑结构，灯具宜悬挂在桁架上。如果灯具下吊0.5m，则灯具的悬挂高度（在工作面上的高度）为 由附录表30查得GC1-A-2G型灯具的最大距高比 ，因此灯具间的合理距离为 根据车间的结构和以上计算所得的合理灯距，初

43、步确定灯具的布置方案如图10-19所示。5.50.754.25hmmm/1.35l h 1.351.35 4.255.7lhmm 该布置方案的灯距几何平均值为 灯距符合要求，但工作面上的照度是否符合要求，尚待进一步的照度计算来检验。 4.5 65.25.7lmmm 图10-19 例10-1的灯具布置方案（尺寸单位：m） 附录表28所列室内一般照明灯具距离地面最低悬挂高度的规定，也是为了满足眩光限制的要求。 工业建筑和公共建筑常用房间或场所的不舒适眩光，应采用统一眩光值（UGR）来评价。UGR值按GB50034-2004附录A所提供的公式计算，此略。部分工业建筑的UGR最大允许值参看附录表28。

44、UGR值分28、25、22、19、16、13、10等七档。28为刚刚不可忍受值，25为不舒适感值，22为刚刚不舒适感值，19为感觉舒适与不舒适的界限值，16为刚刚可接受值，13为刚刚感到眩光值，10为无眩光感值。GB50043-2004的照度标准多数采用25、22、19的UGR值。 由特定表面（如建筑物的光亮表面和玻璃窗等）产生的反射光而引起的眩光，称为光幕反射眩光。它可改变作业面的可见度，降低可见度，不利于工作。可采取下列措施来减少光幕反射和反射眩光：(1) 从灯具和作业面的布置方面考虑，应避免将灯具安装在干扰区内，例如将灯安装在正前方40以外区域。(2) 从房间各表面的装饰材料方面考虑，应

45、采用低光泽度的材料。(3) 从灯具的亮度方面考虑，应设法限制灯具的亮度，例如采用格栅、漫反射罩。(4) 从周围亮度考虑，应适当照亮顶棚和墙壁，以降低光源与周围的亮度对比，但要避免顶棚和墙壁上出现光斑。第三节第三节 照明质量、照度标准及照度计算照明质量、照度标准及照度计算 一一. 照明质量照明质量 照明质量包括眩光限制、光源颜色、照度均匀度及工作房间表面的反射比等问题，但最基本的是照明区域内工作面上的照度是否达到规定的照度标准。此外，按GB50034-2004规定，还须考虑照明的节能问题，在满足照度标准的前提下，照明的功率密度值（LPD，其单位为W/m2）也应满足要求。(一) 眩光限制 眩光能引

46、起人眼视觉不适或降低视力，因此在照明设计中必须限制眩光，以保证照明质量。 按GB50034-2004规定，直接型灯具的遮光角不应小于表10-7所列数值。 表表10-7 直接型灯具的遮光角直接型灯具的遮光角（据GB50034-2004） 20 303050050010151202050遮光角（）光源平均亮度（kcd/m2）遮光角（）光源平均亮度（kcd/m2） (二) 光源颜色 按GB50034-2004规定，室内照明光源的色表可按相关色温分为三组，各组色表适用的场所举例如表10-8所示。 200与作业面照度相同300200500 300750500 作业面邻近周围照度值 /lx作业面照度 /l

47、x作业面邻近周围照度值 /lx作业面照度/lx 长期工作或停留的房间或场所，照明光源的显色指数（Ra）不宜小于80。在灯具安装高度大于6m的工业建筑场所，Ra可低于80，但必须能够辨别安全色。部分工业建筑一般照明的Ra的最小允许值参看附录表28。 (三) 照度均匀度 照度均匀度是在给定的照明区域内最小照度与平均照度的比值。 按GB50034-2004规定，工业建筑作业区域内和公共建筑的工作房间内的一般照明，其照度均匀度不应小于0.7，而作业面邻近周围的照度均匀度不应小于0.5。上述房间或场所内的通道和其他非作业区域的一般照明的照度值不宜低于作业区域一般照明照度值的1/3。 GB50034-20

48、04规定的作业面邻近周围（指作业面外0.5m范围内）与这样作业面照度对应的最低照度值如表10-9所示。 表表10-9 作业面邻近周围的最低照度作业面邻近周围的最低照度（据GB50034-2004）热加工车间、高照度场所 5300冷III办公室、教室、阅览室、检验室、机加车间、仪表装配33005300中间II客房、卧室、病房、酒吧、餐厅 3300暖I适 用 场 所 举 例相关色温 / K色表特征色表分组表表10-8 光源色表的分组及其适用场所举例光源色表的分组及其适用场所举例（据GB50034-2004） 二二. 照度标准照度标准 为了创造良好的工作条件，提高工作效率和工作质量（含产品质量），保

49、障人身安全，工作场所及其他活动环境的照明必须具有足够的照度。 照度标准值的分级为：0.5、1、3、5、10、15、20、30、50、75、100、150、200、300、500、750、1000、1500、2000、3000、5000 lx 等。 GB50034-2004中规定的部分工业及民用和公共建筑的一般照明标准值（含照度标准值、统一眩光值和一般显色指数值）列于附录表29，供参考。 GB50034-2004规定的照度标准值，为作业面或参考平面上的平均照度值。 符合下列条件之一及以上时，按GB50034-2004规定，作业面或参考平面上的照度可按照度标准值分级提高一级： (1) 视觉要求高的

50、精细作业场所，眼睛至识别对象的距离大于0.5m时； (2) 连续长时间紧张的视觉作业，对视觉器官有不良影响时； (3) 识别移动对象，要求识别时间短促而辨认困难时； (4) 视觉作业对操作安全有重要影响时； (5) 识别对象的亮度对比小于0.3时； (6) 作业精度要求较高，且产生差错会造成很大损失时； (7) 视觉能力低于正常能力时； (8) 建筑等级和功能要求高时。 (四) 反射比 GB50034-2004规定，长时间工作的房间，其表面反射比宜按表10-10选取。 表表10-10 工作房间表面的反射比工作房间表面的反射比（据GB50034-2004）0.20.60.10.50.30.80.

51、60.9反 射 比作 业 面地 面 墙 面顶 棚表 面 名 称 利用系数u 与下列因素有关：(1) 与灯具的型式、光效和配光特性有关。灯具的光效越高，光通越集中，利用系数也越高。(2) 与灯具的悬挂高度有关。灯具悬挂得越高，反射的光通量越多，利用系数也越高。(3) 与房间的面积及形状有关。房间的面积越大，越接近于正方形，则由于直射光通量越多，因此利用系数也越高。(4) 与墙壁、顶棚及地面的颜色和洁污情况有关。颜色越淡、越洁净，反射的光通量越多，因此利用系数也越高。 (一) 利用系数法 1. 利用系数的概念 照明光源的利用系数（utilization coefficient）是表征照明光源的光通

52、量有效利用程度的一个参数，用投射到工作面上光通量 （包括直射光通和多方反射到工作面上的光通）与全部光源发出的光通量 之比（为每一光源的光通量， n 为光源数）来表示，即 符合下列条件之一及以上时，按GB50034-2004规定，作业面或参考平面上的照度可按照度标准值分级降低一级： (1) 进行很短时间的作业时； (2) 作业精度或速度无关重要时； (3) 建筑等级和功能要求较低时。 按GB50034-2004规定：在一般情况下，设计照度值与照度标准值相比较，可有10%的误差。 三三. 照度计算照度计算 在灯具的型式、悬挂高度和布置方案初步确定以后，就应该根据初步拟定的照明方案计算工作面上的照度

53、，检验是否符合照度标准的要求。也可以在初步确定灯具型式和悬挂高度以后，根据工作面上的照度标准要求来确定灯具的数目，然后确定灯具布置方案。 照度的计算方法，主要有利用系数法、概算曲线法、比功率法（即单位容量法）和逐点计算法。前三种方法只用于计算水平工作面上的照度，其中概算曲线法实质上是利用系数法的实用简化；而后一种方法则可用于任一倾斜面包括垂直面上的照度计算。限于篇幅和时间，这里只介绍前三种方法。eneun(10-8) 3.按利用系数法计算工作面上的平均照度 由于灯具在使用期间，光源（灯泡）本身的光效要逐渐降低，灯具也要陈旧赃污，受照场所的墙壁、顶棚也有污损的可能，从而使工作面上的光通量有所减少

54、，因此在计算工作面上的实际平均照度时，应计入一个小于1的“减光系数” 。故工作面上的实际平均照度为 图10-20 计算室空间比RCR说明图 2. 利用系数的确定 由附录表29所列GC1-A、B-2G型工厂配照灯的利用系数可以看出，利用系数值应按墙壁、顶棚和地面的反射比及房间的受照空间特征来确定。房间的受照空间特征用一个“室空间比”（room cabin ratio，缩写RCR ）的参数来表征。 如图10-20所示，一个房间按受照情况不同可分三个空间：上面为顶棚空间，即从顶棚至悬挂的灯具开口平面的空间；中间为室空间，即从灯具开口平面至工作面的空间；下面为地板空间，即工作面以下至地板的空间。对于装

55、设吸顶式或嵌入式灯具的房间，则无顶棚空间；而工作面为地面的房间，则无地板空间。 室空间比按下式计算：式中 为室空间高度； 为房间长度； 为房间宽度。(10-9)5()RChlbRCRlbRChlbavuKnEA(10-10)式中K为减光系数（又称维护系数），按表10-11确定；u为利用系数；n为灯数；为每盏灯发出的光通量；A为受照房间的面积，矩形房间即其长 乘以宽 ，即 。lbAl b 0.652 雨蓬、站台 室 外0.603 厨房、锻工车间、铸工车间、水泥车间等污染严重0.702 商店营业厅、候车室、影剧院、机械加工车间、机械装配车间、体育馆等一般0.802 卧室、办公室、餐厅、阅览室、教室

56、、病房、仪器仪表装配间、电子元器件装配间、检验室等清洁室内减光系数灯具最少擦拭次数（次/年）房间或场所举例环境污染特征表表10-11 减光系数减光系数（维护系数）值值（据GB50034-2004） 假设已知工作面上的平均照度标准，并已确定灯具型式和光源功率时，则可由下式确定灯具光源数：avE AnuK(10-11) 例例10-2 试计算例10-1所初步确定的灯具布置方案（见图10-19）在工作面上的平均照度。 解：解：该车间的室空间比为 假设车间顶棚的反射比 ，墙壁的反射比 ，地面的反射比 ，因此运用插入法可由附录表30-3查得利用系数 。又由附录表30-1查得灯具所装灯泡GGY-125的光通

57、量=4750 lm。而由图10-19知，灯数n =20。因此按式（10-10）可求得该车间水平工作面上的平均照度为 5 4.25 (36 18)1.7736 18RCR70%c50%w20%f0.6u 1x0.6 0.720475061.63618avlmEmm (三) 比功率法 1.比功率的概念 照明光源的比功率，是指单位水平面积上照明光源的安装功率，又称“单位容量”，即 式中 为受照房间总的光源安装容量； 为每一光源的安装容量； 为总的光源数；A为受照房间的水平面积。 附录表31列出采用GGY-125型高压汞灯的工厂配照灯的一般照明比功率（单位容量）参考值。其他灯具的比功率值可查有关设计手

58、册。0NnPPPAA(10-13)PNPn (二) 概算曲线法 1. 灯具概算曲线简介 灯具概算曲线是按照由利用系数法导出的式（10-11）进行计算而绘出的被照房间面积与所用灯数之间的关系曲线，假设的条件是：被照水平工作面的平均照度为100lx。 附录表30-4列出了GC1-A、B-2G型工厂配照灯的概算曲线图表。其他常用灯具的概算图表可查有关照明设计手册。 2. 按概算曲线法进行灯数或照度的计算 首先根据房屋建筑的环境污染特征确定其顶棚、墙壁和地面的反射比 、 和 ，并求出该房间的水平面积A。然后由相应的灯具概算曲线上查得对应的灯数N。由于灯具概算曲线绘制所依据的减光系数K 不一定与实际的减

59、光系数K相同，而且概算曲线法所依据的平均照度为100lx，并非实际要求达到的平均照度 ，因此实际需用的灯数应按下式进行换算：cwfavE(10-12) NKlxKEnav100 根据上式，也可以在已知布置方案和灯数n 时，反过来计算平均照度 。avE 例例10-3 试按灯具概算曲线法验算例10-2所计算的平均照度。 解：解：根据 去查附录表30-4的概算曲线，得 。因此由式（10-12）可得 lx 计算结果与例10-2相近。270%50%20%4.253618648cwfhmAmmm、和及和30N 7 .66307 . 0207 . 0100100lxNKKnlxEav 2.按比功率法估算照明

60、灯具的安装容量或灯数 如果已知比功率 及车间平面面积A，则车间一般照明的总安装容量为 每盏灯具的光源容量为 例例10- 4 试用比功率法确定例10-1所示车间所装灯具的灯数。 解：解：由 m， lx及 m2，查附录表31得 W/m2 。因此该车间一般照明总的安装容量应为 因此应装GC1-A-2G型工厂配照灯的灯数为 按单位容量法计算的灯数比例10-1所确定的灯数略多一些。0P0PP A(10-14)0NP APPnn(10-15)4.25h 60avE648A04.5P 291623125NPWnPWWmmWP2916648/5 . 422 (5) 当装有两台及以上变压器时，应与正常照明的供电