建筑光环境：第四章 建筑照明

1、第四章建筑照明第一节人工光源一、热辐射光源 热辐射：任何物体的只要温度高于绝对温度的0 K，就会向周围空间发射辐射热。 例如：（1）黑体； （2）灰体； （3）当金属加热到1000K以上，就会发出可见光。温度越高，发出可见光的成分就越大。 热辐射光源：利用热辐射原理制造的光源。1、白炽灯（1）原理：利用电流通过钨丝所产生的 高温而发光的热辐射光源。爱迪生发明灯泡时是炭丝灯泡，玻璃壳内是真空。典型的白炽灯（2）构成： *钨丝，可加热2300K以上， 钨丝熔点3417K。 *玻璃壳：密封、防止散热和钨丝蒸发。 *抽真空并充惰性气体，提高 发光效率。（3）特点： *发光效率低（消耗每瓦电能所发出的光

2、通量 Lm/w）。 一般 1220lm/w 即23%的电光转换效率。 *红外较多。 *灯丝亮度高，可达500sb。 *散热量大玻璃壳温度250。 *寿命短 1000h。（电参数）2、卤钨灯：也是热辐射光源。（1）原理：在高温下，卤素元素将钨丝蒸发出来的钨元素带回到钨丝附近、甚至送回钨丝上，这就减慢了钨丝蒸发速度，减少了钨丝对玻璃壳的污染，提高了发光效率。（2）特点：*寿命较白炽灯提高了1.52.0倍。 *发光效率提高到22Lm/w。 *光色好。 *注意防振。白炽灯PAR灯普通白炽灯泡石英卤素灯 （卤钨灯）冷光（射）灯单端卤钨灯双端卤钨灯典型的卤钨灯二、气体放电光源 原理：利用某些元素的原子被电

3、子激发 而产生的光辐射的光源。1、荧光灯（1）构造：（2）原理：当在灯丝两端通电后，灯丝被加热，达到一定温度就发射电子，电子在电场的作用下，逐渐达到高速，冲击汞原子，使其电离产生紫外线，紫外线撞击管壁上的荧光物质，刺激其发出可见光，根据荧光物质的不同配合比发出的光谱成分也不同。（3）特点：*发光效率高，一般可达45Lm/w。 *发光表面亮度低，光线柔和。 *灯体表面温度低。 *光色好，并可控制（光谱）。 *寿命：10000h 。 *初始投资高。2、紧凑型荧光灯 (附图) 2、紧凑型荧光灯 (附图) 荧光灯低气压气体放电灯荧光灯类直管日光灯环型荧光灯紧凑型节能灯 3、高压气体放电灯高强度气体 放

4、电灯（HID灯）水银灯 （高压汞灯）金属卤化物灯（金卤灯）高压钠灯普通高压钠灯高显色高压钠灯普通金属卤化物灯陶瓷内管金属卤化物灯金属卤 化物灯 （金卤灯）普通金属卤化物灯陶瓷内管金属卤化物灯a、荧光高压汞灯 （1）构造： （2）原理：同荧光灯，只是因管内大气压力为 15，比荧光灯高的多，所以称荧 光高压汞灯。 （3）特点：*发光效率高； *寿命长；16000h。 *对自镇流，可直接接220V 50赫。 *光色差。b、金属卤化物灯 金属卤化物灯的构造和原理与荧光高压汞灯相似，区别在于此类灯的内管充有卤化物的混合物、汞蒸汽、惰性气体等，而且电子激发金属原子，直接发出与天然光相近的可见光。特点：（1

5、）发光效率高，80lm/w。（2）光色好。（3）功率大。（4）寿命短。（5）光谱。典型的金属卤化物灯金属卤 化物灯 （金卤灯）普通金属卤化物灯陶瓷内管金属卤化物灯C、高压钠灯、低压钠灯 （1）原理：利用高压（低压）钠蒸汽中放电时,发出可见光的特性制成；其辐射波长在人眼最敏感的黄绿色光范围。 （2）特点： *光效高，150lm/w； *寿命长； *透雾性好； *光谱单一； *适于街道公路照明； *光谱。 典型的高压钠灯高压钠灯普通高压钠灯高显色高压钠灯D 氙灯原理：在氙气中，利用高电压放电发出强烈的连续光谱而制成；特点：光谱与太阳光极其相似，功率大，光通高、含紫外线（安装高度20m），高压短弧氙

6、灯参数和寿命E 冷阴极荧光灯原理：辉光放电小电流高电压；利用高电压脉冲激发金属阴极产生电子发射。（热阴极荧光灯不同：弧光放电大电流低电压）特点：光效高，亮度高（1500040000cd/m2），光色好、色温27006500K，寿命20000h，瞬间启动，管细、体积小、耐振动、能耗低F 高频无极感应灯（无需电极） 原理：利用气体放电管内高频（2.65MHz）电磁场，使管内气体电离而产生紫外线辐射激发玻壳内荧光粉发光高频无极感应灯（新型微波灯） 无极荧光灯：在高频电磁场作用下，泡内惰性气体电离并产生雪崩效应，从而产生紫外线，激发稀土荧光粉发光。特点：长寿命、光效高、显色性好、无频闪、无眩光、瞬间启

7、动等优点。问题：寿命：理论60kh，实际16kh；效率：理论：80Lm/W，实际65Lm/W；高压钠灯、金卤灯：110120Lm/W；G 固体发光光源（LED）原理：发光二极管原理。 采用不同材料和掺入不同杂质的PN结，可辐射出不同颜色的光：红、绿、黄、橙、蓝。特点：光色纯，（利用二、三色互补或紫外线激发荧光粉发出白光）彩度大，光谱狭窄，寿命长（10万小时、封装后实际寿命2万）；体积小、响应快、无污染、控制灵活、应用广； 2.5 各种光源的参数性能一览表（表1-3） 第二节灯具 灯具：光源、灯罩及附件的总称。类型： 1、功能型：指满足高效率、低眩光的要求 而采用的一系列投光设备。 2、装饰型：

8、指装饰部件围绕光源组成，它 以造型美观，美化室内环境为 主，适当兼顾光效率和限制眩 光的要求。一、灯具的光特性1、配光曲线定义：灯具各方向的发光强度矢量终端在通过 对称轴平面上所形成的曲线。讨论：（1）配光曲线上的每一点都表示灯具在该方向上的发光强度。因此已知灯具对某计算点的投光角，就可在配光曲线上查到相应的发光强度。（2）配光曲线都是假定光源光通为1000Lm；若实际光源不是1000Lm，则光强需修正； 修正系数=F实/1000。（3）利用平方反比定律，可求照度。 （4）对于非对称性灯具， 可采用双对称轴配光。 2、空间等照度曲线定义：灯具在通过对称轴平面上形成的一组等照度 曲线。 配光曲线

9、 空间等照度曲线 管形荧光灯的配光曲线 （Lx/1000Lm）； Cat.No. FLLS 258 CAT2； A：水平面配光；T垂直面配光 DLOR: 0.5； LOR: 0.5； SHR max. : 1.863、保护角：灯具边缘和发光体边缘连线与水平 方向的夹角。4、灯具的效率定义：灯具发出的光通F与光源发出的光通F之 比； =F/F ：与灯罩开口大小，灯罩材料的反射、 透射系数有关。二、灯具的种类1、按光通在空间的分布类别光通量的近似分布%上半球下半球直接半直接均匀扩散半间接间接0101040406060909010010090906060404010100（1）直接型灯具特点：*光效

10、高； *适于较高工业厂房，广场，道路等照明； *天棚较暗与明亮的开口形成严重的对比眩光； *光线方向性强，阴影浓重。（2）半直接型灯具特点：*光效较直接型差； *改善室内空间亮度分布，减少天棚与灯具亮度间的强烈对比；（3）均匀扩散型灯具特点：*典型灯具：乳白玻璃球灯； *由于上下半球光通相差不多，室内亮度分 布优良。（4）半间接型灯具特点：*光效低； *适于室内装饰要求较高的场所。（5）间接型灯具特点：*光线几乎全部反射到天棚，因此扩散性 好，光线柔和且均匀； *光效低，不经济。（不同类型灯具的光照特性比较）2、按灯具结构分（1）开启型：光源与外界空间直接相通， 无罩包合。（2）闭合型：具有闭

11、合的透光罩， 但罩内外仍能自然通气。（3）封闭型：具有闭合的透光罩， 罩内外不能自然通气。.3、按安装方式分 （1）壁灯； （2）吸顶灯； （3）嵌入式； （4）半嵌入式； （5）吊灯； （6）地脚灯； （7）台灯； （8）落地灯； （9）庭院灯； （10）道路、广场灯； （11）移动式； （12）自动应急灯。三、专用灯1、水下灯；2、霓虹灯；3、舞厅灯；4、舞台灯：面光、耳光等，灯光渡桥、顶光等。5、混光灯。1、水下灯（1）类型： 功能型：以照亮整个水域为主。主要用于游泳池， 潜水等 装饰型：以美化环境，点缀城市为主。适于喷水 池、喷泉等，用做水面、水柱、水花的彩 色灯光照明。 典型例子：人

12、工喷泉夜景在各色灯光的交相辉映下 比白天更加绚丽多姿，光彩夺目；这样 即美化了环境又点缀了城市。（2）技术参数：。（3）注意：防水处理。2、霓虹灯（1）原理：辉光放电。（2）特点： a、灯管细而长620mm。 b、发光效率与管径有关。 c、管内抽成真空并充少量氩、氦、氙、氖灯惰性气 体或少量汞 d、灯光的色彩与管内气体、玻璃管的颜色有关。 e、高电压、低电流。初级：220V、2A、容量： 450VA；次级：15000V、24mA。 f、灯的启动电压：与灯管长度成正比，与管径成反 比，并与所充气体种类、气压有关。3、舞厅灯光（1）80年代中期，采用彩灯，时序控制来实现明暗及色彩的变化。（2）80

13、年代中期90年代末期，以中央主灯为主，配一些辅灯。（3）2000年以后，以电脑灯为代表的新型灯具取代了传统以中央主灯为主的布灯模式。4、舞台灯光5、混光照明5.混光照明第三节室内工作照明一、照明方式的选择照明方式一般分：一般照明、分区一般照明、 局部照明、混合照明。（1）一般照明：它是在工作场所内不考虑特殊的 局部需要，为照亮整个被照面而 设置的照明装置。（2）分区一般照明：它是根据需要，提高特定区 域的一般照明。（3）局部照明：它是在工作点附近，专为照亮工 作点而设置的照明装置。（4）混合照明：一般照明与局部照明组成的照明。二、照明标准。 1、照明数量照度标准值21等级允许设计照度与标准照度

14、之间有10%的偏差。照度标准值提升或降低一级的条件：照度标准值（Lx)0.513510152030507510015020030050075010001500200030005000具备以下条件之一或以上时，照度标准值可提高一级。 视觉要求高的精细作业场所，眼睛距识别对象500mm时； 连续长时间紧张的视觉作业，对视觉器官有不良影响时； 识别移动对象，要求识别时间短而辨认困难时； 视觉作业对操作安全有重要影响时； 视觉对象亮度对比0.3时； 作业精度要求较高，且产生差错会造成很大损失时； 视觉能力低于正常能力时； 建筑等级和功能要求较高时；具备以下条件之一或以上时，照度标准值可降低一级。视觉作

15、业时间很短时；作业精度或速度无关紧要时；建筑等级和功能要求较低时；作业面周边照度可低于作业面照度，但不宜低于下表：作业面背景区域一般照明的照度不宜低于作业面邻近周围照度的1/3；作业面照度（Lx）作业面邻近周围照度（Lx）750500300200500300200与作业面照度相同注：邻近周围指作业面外500mm范围内。维护系数：2.照明标准2、照明质量： 照明质量：它是指视觉环境内的亮度分布等。它包括一切有利于视功能、舒适感、易于观察、安全、美观的亮度分布。（1）照明的均匀性。（2）眩光：直接眩光、反射眩光、光幕反射。（3）反射比（4）颜色：它包括冷暖感、舒适感、显色性等。（5）阴影：在工作面

16、上要注意阴影的利用和规避。（6）环境因素：室内各表面亮度均匀，人眼才会达到最 舒适、最有效。（7）照度的稳定性：提高供电系统的稳定性： 95%105%。（8）消除频闪效应：相临灯分别接到不同相位线上。（1）照明均匀性公共建筑的工作房间和工业建筑作业区域内的一般照明均匀度不应小于0.7，而作业面邻近周围一般照明均匀度不应小于0.5。房间或场所内的通道和其他非作业区域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。有彩电转播要求的体育馆，其主摄像机方向的照度应符合下列要求：场地垂直照度最小值与最大值之比不宜小于0.4。场地垂直与水平的平均照度值之比不宜小于0.25。场地水平照度最小值与最大

17、值之比不宜小于0.5观众前排垂直照度不宜小于场地垂直照度的0.25.（2）、眩光直接眩光。 为了降低和消除直接型灯具对人眼造成的直接眩光，应使灯具的遮光角不小于下表：质量等级视觉工作特点眩光感觉A很严格的视觉工作作业。要求感觉不到眩光的存在。B视觉要求高或视觉要求中等但集中注意力要求高。仅刚刚感觉到眩光。C视觉和集中注意力要求中等，并且工作人员有一定的流动性。可感觉到有轻度眩光。D视觉和集中注意力要求低，并且工作人员在有限区域内频繁走动。可存在有不舒适眩光。E视觉作业要求低，工作人员不限于一个岗位或不是由同一批人连续使用的房间。允许存在一定的眩光。不舒适眩光：产生不舒适感觉，但不一定降低视觉对

18、象可见度的眩光主观反映的心理参量。早年按眩光程度分五个质量等级 目前，在公共建筑、工业建筑常用房间或场所一般用照明场所的统一眩光值UGR来描述。统一眩光值：UGR其中：S灯具发光部分面积，m2；Lb：背景亮度（cd/m2）；Lti：观察者方向第 i 个灯具的亮度（cd/m2）；i：第 i 个灯具发光体对观察者所张立体角（SR）Ia ：视线方向发光强度，cd；r：灯具距观察者的距离，m；Pi：第 i 个灯具的位置指数，见附表。Pi：第 i 个灯具的位置指数，见附表。灯具位置指数附表灯具位置指数续表注意：UGR：视觉环境中发光体对人眼产生的不舒适感主观反映的心理参数。适于简单立方形状房间的一般照明

19、，不适于间接照明和发光天棚的房间。同类灯具等间距布置。灯具为应为双对称配光。观察者坐姿1.2m，站姿1.5m。观察位置应在纵横两面墙的中点，视线应水平超前观察。房间表面应为大约高出地面0.75m的工作面、灯具安装表面及两个表面之间的墙面。体育场馆不舒适眩光应采用眩光值（GR）评价反射眩光（镜面反射）： 引起不舒适感，又分散注意力。减少室内反射眩光的几种措施：降低光源亮度；改变灯具或工作面位置，使镜面反射不射向观察者眼睛；增加光源数量；减少定向反射光在总照度中的占比；光幕眩光：在视觉作业上镜面反射与漫射反射重叠出现的现象规则定向反射形成的。减少光幕眩光的几种措施：工作面为无光泽表面；含背景（纸）

20、与作业对象（墨）。提高照度水平，但不经济；减少干扰区域内的光，增加干扰区域外的光；采用合理的灯具配光；（3）反射比：长时间工作的房间，其表面反射比宜按下表选取（4）颜色：CIE1931标准色度系统、梦赛尔表色系统黑体：不同温度的黑体呈现不同的颜色。光源的色温： 通常把某一光源的色品与某一温度下黑体的色品完全相同时，黑体的温度称光源的色温。相关色温： 通常把某一光源的色品与某一温度下黑体的色品最接近时，黑体的温度称相关色温。照度光源色的感觉低色温中等色温高色温500500-10001000-20002000-30003000舒适刺激不自然中等舒适刺激冷中等舒适相关色温与冷暖感显色指数： 光源的显

21、色性主要取决于光源的光谱功率分布；连续谱：显色性均较好；分立谱：450浅紫蓝、540绿偏黄、610浅红橙好；每一种颜色样品显色指数Ri：Ri=100-4.6Ei一般显色指数Ra：在待测光源与标准光源照射下，光源对特定8个色样的平均值；号数梦赛尔标号日光下的颜色17.5R6/4淡灰红色25Y6/4暗灰黄色35GY6/8饱和黄绿色42.5G6/6中等黄绿色510BG6/4淡蓝绿色65PB6/8淡绿色72.5P6/8淡紫蓝色810P6/8淡红紫色特殊显色指数Ri： 考察特殊光源对特殊颜色的显色性时；号数梦赛尔标号日光下的颜色94.5R4/13饱和红色105Y8/10饱和黄色114.5G5/8饱和绿色

22、123PB3/11饱和蓝色135YR8/4淡黄粉色（欧美女性肤色）145GY4/4中等绿色（树叶）151YR6/4中国女性肤色（5）阴影：在工作面上要注意阴影的利用和规避。（6）环境因素：室内各表面亮度均匀，人眼才会达到最舒适、最有效。与室内反射比配合应用。（7）照度的稳定性：提高供电系统的稳定性： 95%105%。（8）消除频闪效应：相临灯分别接到不同相位线上。3、灯具的选择（1）光源的选择 a、光谱特性； b、显色性； c、发光效率； d、使用条件； e、安装功率； f、造价。 附表1 附表2 （2）灯具的选择 a、灯具的光特性：配光曲线、显色性、 表面亮度、眩光。 b、使用条件： c、灯具与环境（建筑物、室内装饰）的 协调性。 d、经济：灯具效率