第7章照明计算

照明计算内容：照度计算亮度计算眩光计算照明计算发展方向：简单、迅速；准确第7章照明计算第7章照明计算1、平均照度计算2、点光源直射照度计算3、平均亮度计算4、不舒适眩光计算

照度是评价照明的最重要的指标。

照度计算目的：

根据照明需要及其他已知条件（照明器型式及布置、房间各个面的反射条件及污染情况等），决定照明器数量及电光源容量，确定照明器布置方案。

在照明器型式、布置及光源的容量已确定情况下，通过照明计算来定量评价实际场合的照明质量。最基本的照度计算主要有点照度计算和平均照度计算。

平均照度是以整个被照面为对象，按被照面所得到的光通量除以被照面面积来计算被照面上的照度平均值。

平均照度计算方法：利用系数法；以及简便计算方法，即灯数概算法和单位容量法。平均照度计算方法用于计算平均照度以及所需灯的数量，它适用于灯具布置较均匀、墙和顶棚反射比较高、且无大型设备遮挡的室内一般照明。

逐点计算法，是以被照面上的一点为对象，计算不同形状、不同位置的光源在该点产生的直射照度（不考虑反射光通量产生的照度），这种计算方法称作逐点计算法。内容包括点光源、线光源和面光源的直射照度的基本计算公式、实用计算公式及简化计算公式。适用于房间高大、反射光较少的场所，一般用于验算工作点的照度和被照面照度分布的均匀度。

平均照度计算法是按照光通量进行照度计算的。它是根据房间的几何形状、照明器数量和类型来确定工作面平均照度的计算法。一、基本计算公式

灯具发出的光通量中最后落到工作面上的部分，该值与工作面的面积之比，称为工作面上的平均照度。

直射部分：从灯具发出的光通量中直接落到工作面上的部分。间接部分：从灯具发出的光通量经室内表面反射后最后落到工作面上的部分。1平均照度计算1、利用系数（Utlizationfactor）

表示照明光源光通量被利用的程度，等于经照明器的照射和墙、顶棚等的反射而投射到工作面上的光通量，与房间内所有光源发射出的总光通量之比。

对于每个灯具来说，最后落到工作面上的光通量与光源发出的额定光通量之比称为光源光通量利用系数（简称利用系数）。1平均照度计算1平均照度计算U－利用系数Фf－由灯具发出的最后落到工作面上的光通量，单位为lmФs－每个灯具中光源额定总光通量，单位为lm

利用系数与照明器的光强分布（配光特性）、照明器的效率、照明器的悬挂高度、房间的大小及形状和室内各反射面的反射比等因素有关。美国的“带域－空间法”法国的“实用照明计算法”国际照明委员会的“CIE法”2、室内平均照度

1平均照度计算Eav－工作面平均照度，单位为lxN－灯具数A－工作面面积，单位为m2K－维护系数，查表若已知房间特性、照明要求的情况下，计算所需照明器数3、维护系数灯具在使用过程中，因光通量的衰减、灯具和房间的污染引起照度下降。

《建筑照明设计标准》：照明装置在使用一定周期后，在规定表面上的平均照度或平均亮度与该装置在相同条件下新装时在同一表面上所得到的平均照度或平均亮度之比。

1平均照度计算维护系数K二、利用系数法（一）室形指数（RoomIndex）用来表示照明房间的几何特征，记作RI1平均照度计算矩形房间：正方形房间：圆形房间：h－灯具开口平面距工作面的高度，单位为m（二）室空间比灯具开口平面：通过灯具光中心的一个水平面；工作平面：

人们坐着工作时的平面是离地0.75m的水平面；当人站着工作时，把离地0.85m的水平面看作工作面。1平均照度计算图5-1房间的空间特征顶棚空间：

灯具开口平面到顶棚之间的空间；地面空间：

工作面到地面之间的空间；室空间：

灯具开口平面到工作面之间的空间。1平均照度计算图5-1房间的空间特征1、室空间比的计算室空间比是用来表示室内空间的比例关系1平均照度计算室空间比（RoomCoefficientRatio）顶棚空间比（CeilingCoefficientRatio）地板空间比（FloorCoefficientRatio）hrc-室空间高度hcc-顶棚空间高度hfc-地板空间高度2、有效空间反射比顶棚空间：一部分光被吸收，一部分光经多次反射从灯具开口平面射出。

ρc、ρcw－ρcc地面空间：地面放置家具、机器，光线也会被吸收、反射。

ρf、ρfw－ρfc墙面：开窗、开门

ρw－ρaw1平均照度计算

（1）

平均反射比ρ以Ai、ρ分别表示为第i表面及其反射比，则ρ由下面公式求出：1平均照度计算As-顶棚（或地板）空间内所有表面的总面积，单位为m2

（2）

有效（equivalence）空间反射比ρe

1平均照度计算As－顶棚（或地板）空间内所有表面的总面积，单位为m2A0－顶棚（或地板）平面面积，单位为m2ρ

－顶棚（或地板）空间各表面的平均反射比

（三）

室内平均照度的确定

1、确定房间的各特征量计算RI、RCR、CCR、FCR

2、确定顶棚空间有效反射比ρcc1平均照度计算ρc－顶棚表面实际反射比、ρcw－顶棚空间内墙面实际反射比

3、确定墙面平均反射比ρwa1平均照度计算若用窗面积与室空间墙的总面积之比值表示Aw－室空间部分包括门窗在内的总面积，单位为m2Ag－玻璃窗的面积，单位为m2ρg

－玻璃的反射比，近似取0.1ρw

－墙面的实际反射比（没有开门窗）

4、确定利用系数URCR、ρcc、ρw（a）－查表得出U

如果不是表中的整数，用内插法求出U

表中接近RCR的两个数组（RCR1,U1）、（RCR2,U2）1平均照度计算5、确定地板空间有效反射比ρfc1平均照度计算ρf－地面实际反射比、ρfw－地面空间内墙面实际反射比

6、确定利用系数的修正值γ

表中利用系数的数值是按ρfc=20%计算的如果不是表中的整数，用内插法求出γ

表中接近RCR的两个数组（RCR1,γ1）、（RCR2,γ2）

7、确定室内平均照度Eav1平均照度计算【例5-1】

某大进深办公室，长20m，宽10m，高2.75m，顶棚反射比0.7、墙面反射比0.65、地面反射比0.275，窗总宽19m、高1.7m，采用嵌入顶棚式YG701-3型3管荧光灯照明器照明，每支灯管额定光通量是2000lm，要求满足国际标准的照度，求所需的灯数。1平均照度计算【解】

（1）

确定室空间比、顶棚空间比、地板空间比室空间的高度hrc=2.75-0.75=2m1平均照度计算1平均照度计算（2）

确定ρcc、ρwa、U顶棚空间有效反射比ρcc＝ρc=0.7窗户面积Ag=wghg=19×1.7=32.3m2室空间的墙面积Aw=2hrc（l+w）=2×2×（20+10）=120m2两者比值R=Ag/Aw=32.3/120=0.269墙面平均反射比ρwa=ρw（1-R）+ρgR=0.65×（1-0.269）+0.1×0.269=0.502取ρcc=0.7,ρwa=0.5，RCR=1.5查表得☆（RCR1,U1）=（1,0.48）、（RCR2,U2）=（2,0.43）利用系数U=0.455

1平均照度计算（3）

确定ρfc、γ

因为ρfc≠0.2,取ρfc=0.3,ρcc=0.7,

ρwa=0.5RCR=1.5查表得（RCR1,γ1）=（1,1.07）、（RCR2,γ2）=（2,1.057）

1平均照度计算（4）

需要照度CIE推荐的大进深普通办公室平均照度值是500-750-1000lx，我国普通办公室标准是100-150-200lx。根据题意，并考虑到我国国情取Eav=500lx。（5）

照明器数维护系数取K=0.73取5行10列共50个照明器，实际平均照度1平均照度计算（6）

验算距高比行距列距最大允许距高比查得▓：均小于实际距高比，能满足照度均匀度的要求。

三、概算曲线与单位容量法（一）概算曲线为简化计算，把利用系数法计算的结果制成曲线，并假设受照面上的平均照度为100lx，求出房间面积与所用灯具数量的关系曲线，该曲线称为概算曲线。这种方法使设计人员计算工作量大为减少，但精度低于通常的利用系数法，常作为照明初步设计时近似计算用。1平均照度计算

①灯具类型及光源的种类和容量②计算高度hrc（灯具开口平面离工作面的高度）③房间面积④房间的顶棚、墙壁、地面的反射比1平均照度计算1、应用概算曲线应已知以下条件图5-2YG1-1型1×40W荧光灯具的概算曲线2、换算公式概算曲线是在假设受照面上的平均照度为100lx，维护系数为K′的条件下绘制的。实际需要的平均照度为E、实际采用的维护系数为K，实际采用的灯具数量nn－实际采用的灯具数量

N－根据概算曲线查得的灯具数量

K－实际采用的维护系数

K′－概算曲线上假设的维护系数（取0.7）E－设计所要求的平均照度，单位为lx1平均照度计算3、确定平均照度的步骤

①确定灯具的计算高度h②室内的面积③根据室内面积、灯具计算高度h，在灯具概算曲线上查出灯具的数量。如果计算高度h处于图中h1与h2之间，采用内插法进行计算。④用以下公式计算出所需灯具的数量n（或所要求的平均照度E）

1平均照度计算【例5-2】

长20m，宽5m的房间，若计算高度1.5m，反射比组合为ρcc=0.7、ρwa=0.5，ρfc=0.2，采用YG1-1型照明器照明时，维护系数为0.73，要求工作面平均照度达150lx，求所需照明器数。1平均照度计算1平均照度计算图5-3YG1-1型1×40W荧光灯具的概算曲线【解】房间面积A=l×w=20×5=100m2由图中查得N=10

换算：

所需照明器为15（二）单位容量法

单位容量法对照明用电量进行估算，即根据不同类型灯具、不同室空间条件，列出“单位面积光通量/（lm/m2）”或“单位面积安装电功率/（W/m2）”的表格，以便查用。单位容量法的依据也是利用系数法，是一种简单的计算方法，只适用于方案设计时的近似估算。1平均照度计算1、光源比功率法

以（W/m2）来表示，指单位面积上照明光源的安装电功率。

1平均照度计算p－光源的比功率，单位为（W/m2）n－灯具数量PN－每个灯具的额定功率，单位为WA

－房间面积，单位为m21平均照度计算YG1-1型荧光灯的比功率2、估算光源的安装功率

由已知条件（计算高度、房间面积、所需平均照度、光源类型）可从表中查出p。受照房间的光源总功率为每盏灯的功率为或灯具数量为1平均照度计算点光源：指圆形发光体的直径小于其至受照面垂直距离的1/5，或线形发光体的长度小于照射距离（斜距）的1/4，可视为点光源。点光源直射照度计算的是受照面上任一点的照度值。当采用多盏灯照明时，计算点的照度应为各灯对该点所产生照度之和。2点光源直射照度计算一、逐点计算法（平方反比法）（一）指向平面照度

点光源S、被照面为N，通过S作N的垂线，垂足为P。点光源S在被照面N上的P点处产生的直射照度称为点光源S的指向平面照度（简称法线照度），用En表示。2点光源直射照度计算图5-4点光源在水平面上的照度

2点光源直射照度计算

点光源S垂直投射到包括P点的指向平面N上，该面单元面积dAn上的光源光通量dω－光源S投向面积元dAn的立体角Iθ－光源照射方向的光强，单位为cdl

－光源与计算点之间的距离，单位为mh

－计算高度，单位为m图5-4点光源在水平面上的照度（二）水平面照度

被照点P位于水平面H上。点光源S在水平面H上P点产生的直射照度就是水平面照度，用Eh表示。2点光源直射照度计算cosθ－光线入射角的余弦，其值为h/l图5-4点光源在水平面上的照度由于灯具的配光曲线是按光源光通量为1000lm给出的，同时考虑维护系数K，故水平面照度按下式计算2点光源直射照度计算Ф－实际所采用灯具的光源光通量，单位为lm（三）垂直面照度被照点P位于垂直面V上。点光源S在垂直面V上P点产生的直射照度就是垂直面照度，用Ev表示。EvlIθdωPdAvSH面EhohdV面图5-5点光源在垂直面上的照度2点光源直射照度计算点光源直射照度计算公式汇总2点光源直射照度计算二、等照度曲线计算法（一）空间等照度曲线在采用旋转对称配光的灯具的场所，若已知计算高度h

计算点到灯具间的水平距离d从“空间等照度曲线”图查得该点水平面照度值e

计算点处的水平照度2点光源直射照度计算Eh－水平面照度，单位为lxΦ－实际所采用灯具的光源的总光通量，单位为lmK－维护系数∑e

－各灯具产生假设水平照度的总和，单位为lx，可从对应的空间等照度曲线中查得2点光源直射照度计算图5-6JXD5-2型平圆吸顶灯具1×100W的空间等照度曲线e1.6=12lxe2.5=4.2lxe3.4=0.9lx【例5-3】

用两盏相距6m的GC5深照型工厂灯照明，计算高度6m，被照点与光源s1的水平距离为5m，与光源s2的水平距离为3.5m。照明器内光源为GGY400型荧光高压汞灯，光通量为20000lm，其空间等照度曲线如图▓，配光特性见表◆，维护系数取0.8，求被照点处的直射水平面照度。2点光源直射照度计算【解】

方法一：用空间等照度曲线计算

（1）

几何尺寸

h=6m，d1=5m，d2=3.5m

（2）

根据空间等照度曲线求水平面照度★

e1=1.8lx，e2=2.6lx

∑e=e1+e2=4.4lx

（3）

计算实际照度2点光源直射照度计算

方法二：用配光特性曲线计算（1）

几何尺寸

θ1=arctand1/h=arctan5/6=39.8°

θ2=arctand2/h=arctan3.5/6=30.3°

（2）

求光强

由配光特性得：（3）

求照度2点光源直射照度计算【例5-4】

有一接待室长6.6m，宽4.4m，净高3.0m，采用JXDS-2平圆吸顶灯6只，房间顶棚的反射比为70%，墙面的平均反射比为50%，求房间内

A点桌面上的照度。2点光源直射照度计算【解】方法一:利用配光特性求解（1）灯2、5对A点产生的照度

查表得

I26.57=79.1cd2点光源直射照度计算方法二:查等照度曲线求解按d=1.1m，h=2.2m查空间等照度曲线得e1.6=12lx（2）灯1、6对A点产生的照度

查表得

I48.19=65.2cd2点光源直射照度计算h=2.2m

查空间等照度曲线得

e1.6=4.2lx（3）灯3、4对A点产生的照度

查表得

I64.15=53cd2点光源直射照度计算h=2.2m

查空间等照度曲线得

e1.6=0.9lx（4）A点的实际照度2点光源直射照度计算

（二）

平面相对等照度曲线适用于具有非对称配光特性的照明器。令光通量为1000lm、维护系数为1、计算高度1m根据计算点的d/h及计算点的平面位置角β，可从曲线上查得“相对照度ε”2点光源直射照度计算Φ－每个灯具内光源的总光通量，单位为lm∑ε

－各灯具产生相对照度的总和，单位为

lx，可从“平面相对等照度曲线”中查得图5-8不对称灯具示例【例5-5】

两盏YG2-2型简式双管荧光灯照明器相距3m，计算高度为3m，其他位置尺寸见图。照明器的平面相对等照度曲线见图。每根荧光灯管的光通量为2400lm，其空间等照度曲线如图，配光特性见表，维护系数取0.81，求P点的水平面照度。2点光源直射照度计算【解】

（1）

几何尺寸h=3m

2点光源直射照度计算

β角是起始平面与受照面的交线与光线投影线d之间的夹角

（2）

由平面相对等照度曲线求水平面照度★

εh1=180lx

εh2=120lx

（3）

进行换算

P点处的实际水平面照度

2点光源直射照度计算▓1平均照度计算取ρcc=0.7,ρwa=0.5，RCR=1.5

☆1平均照度计算ρfc=0.3,ρcc=0.7,

ρwa=0.5，RCR=1.51平均照度计算图5-7GC5深照型工厂灯空间等照度曲线h=6md1=5meh1=1.8lxh=6md2=3.5meh2=2.6lxeh1eh22点光源直射照度计算▓★GC5深照型工厂灯配光特性（1000lm）2点光源直射照度计算◆2点光源直射照度计算εh1=180lxεh2=120lx图5-7YG2-2型简式荧光灯照明器平面相对等照度曲线★2点光源直射照度计算JXD5-2型平圆形吸顶灯配光特性（1000lm）I26.57=79.1cdI48.19=65.2cdI64.15=53cd3平均亮度计算照明设计有时需要求出房间各表面的亮度，以检验照明质量是否符合要求。墙壁的初始平均亮度Lw可以用下式求出：顶棚的初始平均亮度Lc可以用下式求出：式中ϕs——光源光通量；N——灯数；（ρU）w、（ρU）c——ρ为墙面或顶棚表面的反射比，U为相应于该表面的利用系数，二者乘积为亮度利用系数；AW，AC

——分别为墙和顶棚面积。若需求“维持平均亮度”（即运行一段时间后表面具有的亮度），还应考虑“亮度维护系数”。在使用亮度系数时，墙的反射比是按墙各表面反射比的加权平均考虑的，得出的是整个墙表面的平均亮度。如果墙各部分表面的反射比不等，而且需要求得各部分的不同亮度值，可采用对平均亮度作适当修正的办法求得各表面的近似亮度L：式中，L——墙的某表面