建筑应用电工4

建筑应用电工扬州职业大学电子工程系2014.3贾湛编辑制作主讲：贾湛第四章建筑电气照明技术

4.1建筑电气照明基本知识4.3建筑电气照明设计基础4.4常用照明装置的安装4.5应急照明的设置4.2建筑电气照明装置本章内容本章学习目的及要求了解有关照明的基本概念；了解电光源的分类及参数理解电光源工作原理；了解各种灯具和照明器；掌握建筑电气照明设计的程序。了解常用照明装置的安装；了解应急照明的设置。4.1建筑电气照明基本知识4.1.1照明技术的基本概念光——物质的一种存在形式，是能引起视觉的电磁波。光谱——光线中不同强度的单色光按波长长短依次排列。常用的光度量明视觉与暗视觉——亮度在10cd/m2为明视觉，亮度在10-2cd/m2为暗视觉。实验表明：明视觉下对555纳米的黄绿光最敏感，暗视觉下对507纳米的光最敏感。辐射度量——以能量单位评价光辐射的纯物理量。光度量——以视觉效果来评价光辐射的量。两者有密切的关系，后者可由前者导出。照明工程常用的光度量：光通量（Φ）、发光强度（I）照度（E）、亮度（L）。光通量Φ——光源在单位时间内，向周围空间辐射出的、使人眼产生光感觉的能量。单位：流［明］(lm)。光通量与光辐射的强弱及其波长都有关系。人眼对可见光中波长为555nm的黄绿色光最灵敏。注意它与辐射通量不同，是一个与感觉有关的，不完全客观的量。辐射通量——辐射源在单位时间内，向周围空间辐射出的能量。单位：瓦特（W）光效——即发光效率，光源消耗1W发出的流明数(lm／W)。光通量Φ发光强度I(简称光强)——光源在某一特定方向上单位立体角内(每球面度，球的面积为4πR2所张球面度为4π）辐射的光通量。单位：坎［德拉］(cd)=每球面度流明(lm／sr)。对于向各方向均匀辐射光通量的光源，各方向的光强相等，其值为：I=Φ/ω发光强度I

1979年第十六届国际计量大会通过决议，将坎德拉重新定义为：在给定方向上能发射5.40×1014Hz的单色辐射源，在此方向上的辐强度为（1/683）W/sr，其发光强度定义为一个坎德拉[cd]。照度E照度E——照物体表面单位面积上所接受的光通量。单位：勒［克斯］（lx）即[lm/m2]

被光均匀照射的平面照度为：E=Φ/S夏日太阳下露天地面的照度1000~10000lx晴朗的夏日在采光良好的室内的照度100~500lx满月在天顶时的地面照度大约是0.2lx夜间无月时的地面照度大约10-4lx数量级亮度L亮度L——发光体单位面积向视线方向发出的发光强度。单位：坎［德拉］每平方米(cd/m2)。由于物体在各个方向的亮度不一定相同，因此常在符号L的右下角注明角度，用以表示与物体表面法线成α角方向的亮度。

物体的亮度越大，人们就会感到它越亮。

SdSd余弦辐射体严格讲，只有绝对黑体才是真正的余弦辐射体，粗糙表面的辐射体或反射体及太阳等也可近似地看作余弦辐射体。即光强度余弦分布的光源称作余弦辐射体或朗伯辐射体。如图满足对余弦辐射体有可见，余弦辐射体亮度在各个方向一样。绝对黑体即能够吸收外来一切电磁辐射的物体色温是电光源的技术参数之一。当光源的发光颜色与黑体(能吸收全部光能的物体）加热到某一个温度所发出的光的颜色相同时，称该温度为光源的颜色温度，简称色温。色温黑体为理想的余弦辐射体，其光谱辐射出射度满足普朗克公式光色主要取决于光源的色温，并影响室内的气氛。色温(K，开尔文)低，感觉温暖；色温高，感觉凉爽。色温＜3300K为暖色，色温＜5300K为中间色，色温＞5300K为冷色。光源的色温应与照度相适应，即随着照度增加，色温也应相应提高。否则，在低色温、高照度下，会使人感到酷热；而在高色温，低照度下，会使人感到阴森的气氛。设计者应联系光、目的物和空间彼此关系，去判断其相互影响。光的强度能影响人对色彩的感觉，如红色的帘幕在强光下更鲜明，而弱光将使蓝色和绿色更突出。光色显色性和显色指数显色性——光源对被照物体颜色呈现的真实程度（同一物体在不同的光源照射下，显示出不同的颜色）。显色指数Ra——表示显色真实程度的参数。对同一物体，在被测光源的光照射下呈现的颜色，与在标准光源的光照射下呈现的颜色的一致程度愈高，Ra则愈大，显色性愈好。光源显色指数Ra光源显色指数Ra白炽灯97高压汞灯22～51日光色荧光灯80～94高压钠灯20～30白色荧光灯75～85金属卤化物灯60～65暖白色荧光灯80～90钠铊铟灯60～65卤钨灯95～99镝灯85以上频闪效应——由光照射频率引起的观察到的物体运动显现出不同于其实际运动的现象。电光源在采用交流电源供电时，发出的光通量也随之做周期性的变化。这就会使人眼产生闪烁的感觉。在采用气体放电灯作为照明光源时，若被照物体处于转动状态，且转动频率刚好是电源频率的整倍数时，则转动的物体看上去就如没有转动一样。频闪效应易使人产生错觉而造成事故。眩光——由于亮度分布或亮度范围不适宜，或者存在着极端的亮度对比，以致引起不舒适感觉或降低观察细部的能力的视觉现象。频闪效应和眩光现象反射率反射率ρ——被物体反射的光通量中Φ′与射向物体的光通量Φ之比，即

反射面性质反射率(%)反射面性质反射率(%)抹灰并大白粉刷的顶棚和墙面70～80混凝土地面10～25砖墙或混凝土面(石灰、大白)喷白50～60钢板地面10～30墙、顶棚为水泥砂浆抹面30沥青地面11～12混凝土屋面板30无色透明玻璃8～10红砖墙304.1.2照明方式及种类（1）照明方式①一般照明在整个场所或场所的某部分照度基本上均匀的照明。对于工作位置密集而对光照方向又无特殊要求，或工艺上不适宜装设局部照明装置的场所，宜使用一般照明。②局部照明局限于工作部位的固定的或移动的照明。对于局部地点需要高照度并对照射方向有要求时，宜采用局部照明。③混合照明一般照明与局部照明共同组成的照明。对于工作位置需要较高照度并对照射方向有特殊要求的场所，宜采用混合照明。①工作照明正常工作时使用的室内外、值班照明同时使用，但控制线路必须分开。②事故照明当工作照明由于电气事故而断电后，为了继续工作或从房间内疏散人员而设置的照明。③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。④障碍照明装设在建筑物上作为障碍标志用的照明。⑤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。⑥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。

（2）照明的种类在照明的空间布置上还可以分为：①整体照明为照亮整个场地，照度基本上均匀的照明。对于工作位置密度很大而对光照方向又无特殊要求，或受工艺技术条件限制不适合装设局部照明的，宜采用整体照明。

②局部照明局限于工作部位的固定或移动的照明。局部照明只能照射有限面积，对于局部地点需要高照度时或对照射方向有要求时可装设局部照明。③混合照明由整体照明与局部照明共同组成的照明。是在整体照明的基础之上再加局部照明，有利于节约能源。混合照明在现代室内照明设计上应用非常普遍，如商场、展览馆、医院等。

（1）照度标准——工作面应有的合适的最低照度值。在民用建筑照明设计中，应根据建筑性质、建筑规模、等级标准、功能要求和使用条件等选定照度值。（2）照明的质量——对照度、亮度、眩光、阴影、显色性、稳定性等因素全面正确的处理。影响照明质量的几个主要因素：①照度均匀与稳定性②适当的亮度分布③限制眩光和减弱阴影④光源的显色性(3)照明的经济性。4.1.3电气照明的基本要求4.2建筑电气照明装置4.2.1电光源的分类及参数1）电光源的分类按电光源的发光原理电光源主要分为两大类。（1）热辐射光源和电光源热辐射光源——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光的光源。电热辐射光源——利用电流加热的热辐射光源。属于热辐射光源的灯有白炽灯、卤钨灯。放电光源——电流通过气体(或蒸气)导致光发射的光源。特点：发光效率高、使用寿命长等。按放电媒质分：①气体放电灯。是利用气体中的放电发光，例如氙灯、氖灯等。②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。按放电形式分：①辉光放电灯。放电电流小（10-6~10-1A）

。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。如霓虹灯。②弧光放电灯。放电电流大（10-1A以上）。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。

（2）放电光源钨丝辐射——是一种黑体辐射，能承受2000K以上高温，在可见光区域选择辐射率较高，其能量分布是连续光谱，与辐射温度有密切的关系。气体放电——在电场的作用下，载流子在气体或蒸汽中产生并运动，从而使电流通过气体的过程。这个过程中气体以原子辐射形式产生光辐射。原子被电离成电子与离子，离子比电子重几千倍，很少移动，离子流是、总电流的0.1%~1%。低气压放电——放电管内的气体一般是汞蒸气和钠蒸气，总气压约为百分之一大气压。低气压时，组成气体的原子间距离较大，它们的辐射看成是孤立原子产生的原子辐射，即线光谱。高气压放电（HID）——放电管内气体压力升高到几个大气压时，产生的放电就是高气压放电。它包括强的线光谱成分和弱的连续光谱成分。电光源的参数(1)额定电压和额定电流——光源在预定要求下的电压和电流。（额定值下工作具有最好的效果）(2)额定功率——光源在额定电压下工作所消耗的功率。(3)发光效率η——光源所发出的光通量Φ与消耗的功率P之比。(4)寿命——光源从初次通电工作的时候起到其完全丧失或部分丧失使用价值的时候止的全部点燃时间。寿命又分两种：①全寿命②有效寿命(5)光色包括色表和显色性两个方面。色表——光源本身发光的颜色，即从外观上看到的光颜色。显色性——被照物体所体现出的颜色。第一代电光源：白炽灯（卤钨灯）第二代电光源：荧光灯（日光灯、节能灯）第三代电光源：高强度气体放电灯（HID）第四代电光源：电致发光光源（LED）电光源发展史电光源固体发光光源气体放电发光光源热辐射

光源电致发光

光源辉光放电灯弧光放电灯白炽灯卤钨灯场致发光灯

（EL）半导体发光二极管

（LED）氖灯霓虹灯低气压灯高气压灯荧光灯低压钠灯高压汞灯高压钠灯金属卤化物灯氙灯4.2.2常用电光源白炽灯白炽灯的发光原理：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(2400～3000K)而发光。钨丝辐射波长范围很大：少部分可见光，少部分紫外线，大部分红外线，随着温度的升高可见光比红外线增加速度更快，提高工作温度就会提高辐射光效。螺口用于大功率，插口用于小功率。(1)电路：白炽灯可看成是纯电阻。(2)光通量：随电网电压的变化而急剧地变化。(3)发光效率：比较低，一般仅有10lm／W左右。(4)寿命：一般白炽灯的平均寿命为1000h。(5)光色：Ra=99-100，与日光比红光部分较显著。(6)灯泡温度：白炽灯所消耗的电能首先变为热能，其中有很小一部分又转变为可见光，所以白炽灯玻璃壳的温度是较高的。(7)亮度：白炽灯丝亮度很高，这样的亮度能够造成眩光。为了减少灯泡的表面亮度，有些灯泡其玻璃壳用磨砂玻璃或乳白玻璃制造。其它优点：可调光，无频闪，能瞬间点燃，廉价，点灭对寿命影响小。白炽灯的工作特性白炽灯因光效低寿命短而逐渐淘汰淘汰时间表2010年，澳大利亚禁止使用白炽灯；2012年，加拿大禁止使用白炽灯；日本禁止使用白炽灯；中国公共区域禁止使用白炽灯；2013年，韩国禁止使用白炽灯；2014年，美国禁止使用白炽灯；2009年9月1日起，在欧盟市场上禁止销售100瓦以上的此类灯泡；2010年9月1日起，禁止销售75瓦以上的此类灯泡；2011年9月1日起，禁止销售60瓦以上的此类灯泡；2012年9月1日起，禁止销售所有40瓦和25瓦以上的此类灯泡。卤钨灯白炽灯丝的高温造成钨的蒸发，蒸发的钨沉淀在玻壳上，产生灯泡玻壳发黑的现象。1959年时，发明了卤钨灯，利用卤钨循环的原理消除了这一发黑的现象。

这种光射灯大量应用于商店商场的柜台。橱窗里作效果照射和照明。

发光效率高，体积小，重量轻、寿命长等特点（2）卤钨灯的特性①功率大（20~5000W），体积小，500W的灯泡体积仅是白炽灯的1%。②灯管的机械强度很大，工作温度高。③光效比普通白炽灯有显著的提高(约为18~21lm／W)。④寿命1500~2000H，为白炽灯的1.5倍；⑤显色性好，Ra＝97，色温为3000～3200K。⑥结构、工艺、材料比白炽灯复杂，价格高几倍至几十倍。缺点：对电压波动比较敏感，耐振性差；（1）卤钨灯的结构在灯泡内充入惰性气体和少量的卤族元素(氟、氯、溴、碘)，灯内的工作气压要比普通充气灯泡高得多，这样钨的蒸发受到更有力的抑制，同时卤钨循环消除了泡壳的发黑，灯丝工作温度和光效就可大为提高，管壁温度也高（碘钨灯大于250度，溴钨灯大于200度）。因而必须使用耐高温石英玻璃或高硅氧玻璃。玻璃罩灯珠反射罩①照明：广泛用于商店、橱窗、展厅、家庭室内照明。②汽车：又分前灯，近光灯，转弯灯，刹车灯等。③红外、紫外辐照：红外辐照卤钨灯用于加热设备和复印机上，紫外辐照卤钨灯已开始用于牙科固化粉的固化工艺。④摄影。卤钨灯用途⑤仪用：用于显微镜、投影仪、幻灯和医疗仪器等。⑥冷反射仪器卤钨灯用于轻便型电影机、幻灯机、医用和工业用内窥镜、牙科手术着色固化、彩色照片扩印等。荧光灯荧光灯是第二代光源，1936年产生。属于低气压汞蒸气弧光放电灯。优点：光效为白炽灯的4倍（27~82lm/W），寿命为白炽灯的2~3倍（3000~5000H），光色好（Ra=70-95）。还有结构简单、制造容易等优点。荧光灯是靠低压汞蒸气放电，荧光灯电极用钨丝绕成螺旋形状，上涂电子发射物（钡、锶、钙等的氧化物）它们溢出功低。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。缺点：荧光灯的光通量以两倍电压频率闪烁，会产生频闪效应。因此不适宜在有车床等旋转运动的机械场所。1—灯头；2—灯脚；3—玻璃芯柱；4—灯丝（钨丝，电极）；5—玻管（内壁涂覆荧光粉，管内充惰性气体）；6—汞（少量）荧光灯的工作原理合上开关，电压全加在启辉器上产生辉光放电发热，双金属片膨胀接通阴极电路预热灯丝，双金属片触点闭合后，辉光放电停止，触点又分离，镇流器产生自感电动势，加在灯管的两端，灯管内发射大量的电子，使汞蒸汽电离而导电。汞蒸汽放电产生的紫外光激发荧光物质发出可见光。灯管启然后电源电压加在灯管和镇流器上，灯管电压远小于电源电压，启辉器不再启辉。镇流器在灯管预热及启燃后起着限制工作电流稳定预热的作用。电极用钨丝绕成螺旋形状，上涂电子发射物（钡、锶、钙等的氧化物）它们溢出功低。电子式镇流器将220伏的交流电直接整流得到315伏的直流电,再用13001或13003的高压管产生高频振荡,振荡后的高频电压通过一个串联谐振电路,它是一种电压谐振,谐振时电容两端有很高的电压。灯丝就分别串联在电容两端,只有电路产生谐振时灯丝与灯丝之间才有很高的高频电压,才能使灯管点亮。

。电子镇流器是半导体元件，消耗电能很少。T1cT1bT1aC2C1C3C5C6C4R1VT1VT2R2R3R4R5磁环变压器高频镇流器谐振启动电容灯管R6节能灯节能灯，又称为省电灯泡、电子灯泡、紧凑型荧光灯及一体式荧光灯，是指将荧光灯与镇流器（安定器）组合成一个整体照明设备。

优点：光效:44-87lm/W寿命:5000--10000小时。显色好:Ra>80尺寸紧凑缺点：灯管内含汞，污染大。灯管为玻璃材质，易破碎。不易回收，回收价值低。有频闪，对眼睛的伤害大。含紫外线和红外线辐射。

1．电子镇流直管式荧光灯

2．环形荧光灯这种荧光灯的镇流器是电子电路式，具有“镇流”和“高压脉冲”功能。其优点是节能、轻便、价格较低、发光效率高、安装简便。缺点是寿命短。采用电子镇流器，只是灯管呈环形，需配专用灯座。其外形如右图所示。节能型荧光灯

3．U形荧光灯结构和原理同环形荧光灯，不同之处为灯管呈U形、外形小巧和可多只并排组装，节能效果好，发光强度大，显色性好，安装方便，其灯管如下图所示。

4．H形荧光灯结构原理和特点同U形荧光灯，只是灯管呈H形，并配有专用灯座。如下图所示。值得注意的是，H形荧光灯内部有电容器型（如图（a）所示）和启辉器型（如图（b）所示）两种不同的接线方式，在配用镇流器时，电容器型H灯管只能配用电子镇流器，启辉器型H灯管只能配用电感式镇流器。如果配错，将缩短灯管寿命，其接线如下图所示。1—桥；2—灯丝；3—引出线；4—灯头辐射有平衡辐射和非平衡辐射两大类，即热辐射和发光。任何物体只要具有一定的温度，则该物体必定具有与此温度下处于热平衡状态的辐射(红光、红外辐射)。非平衡辐射是指在某种外界作用的激发下，体系偏离原来的平衡态，如果物体在回复到平衡态的过程中，其多余的能量以光辐射的形式释放出来，则称为发光。当外界激发源对材料的作用停止后，发光还会持续一段时间，这是固体发光与其他光发射现象的根本区别。一般以持续时间10-8s为分界，短于10-8s的称为荧光，长于10-8s的称为磷光。荧光和磷光高压汞灯高压汞灯又名高压水银灯，它是靠高压汞蒸气放电而发光。“高压”是指工作状态下的气体压力为1～5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、耐震。高压汞灯的结构分外镇流高压汞灯和自镇流高压汞灯（在放电管与外管之间装有钨丝代替镇流器）两种。外镇流高压汞灯自镇流式高压汞灯线路简单、安装方便、效率高、光色好，但寿命短，不耐震。与外镇流式高压汞灯相比无需外加镇流器，在石英放电管外圈串联了一段供镇流用的钨丝代替镇流器，它不仅帮助灯泡点燃，同时还起降压限流和改善光色的作用。结构如右图所示。自镇流式高压汞灯

高压汞灯性能（1）启燃与再启燃启动燃时间约4~8分钟。低温时会影响它的启动甚至不能启动。再启动时间大约5~10分钟。（2）发光效率：普通型反射型达到40~60LM/W，自镇流型为12~30LM/W。（3）颜色特性：具有连续光谱和线光谱，光色是淡蓝绿色，显色性差为30~40。可通过不同配比的荧光粉制成各种颜色的汞灯使用语庭院、商场、接到、娱乐场所灯装饰照明。（4）寿命：普通型反射型寿命约5000H，自镇流型为3000H，国际上达到24000H。（5）电源电压变化的影响：会引起光通、功率、灯管电压、灯管电流的变化。一般用在广场、车站、街道、工地、高大厂房灯需要大范围照明而不需要分辨颜色的地方。钠灯与汞灯一样也是靠放电而发光。如在灯管内放入适量的钠和惰性气体，就成为钠灯。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。低压钠灯高压钠灯低压钠灯是一种工作蒸气压为0.7-1.5Pa的钠蒸气辐射放电灯。辐射集中在589.0纳米和589.6纳米的两条双D谱线上（黄光）。主要技术参数功率：35~1000W；光效：140-200lm/W色温：2100K寿命：6000-24000小时显色性：Ra=20低压钠灯高压钠灯电路功率：35~1000W；光效：64-140lm/W色温：2400-2800K寿命：6000-24000小时显色性：Ra=23-85主要技术参数高压钠灯高压钠灯的工作蒸气压大于0.01兆帕。高压钠灯是针对低压钠灯单色性太强，显色性很差，放电管过长等缺点而研制的。

缺点：显色指数低，含汞，不环保启动慢：启动稳定时间（4-8min)

再启动时间（10-15min)金属卤化物灯金属卤化物灯的发光原理与汞蒸气放电光源相似。金卤灯是主要有金属蒸气，金属卤化物和金属卤化物分解物的混合气体的辐射而产生光的一种高强度放电灯。功率：35~3500W；光效：52-130lm/W色温：2400-2800K寿命：6000-10000小时显色性：Ra=60-90主要技术参数结构与原理与高压汞灯相似，在放电管中充入汞和氩气外，还充入金属卤化物。金卤灯靠这些金属原子的辐射发光，还具有卤化物的循环作用，因此有更高的光效和更好的显色性。缺点：启动的困难，需要较高的启动电压；点灯从启动到稳定要15min；色温漂移严重。单端金卤灯双端金卤灯陶瓷金卤灯金卤灯分类氙灯1951年联邦德国奥斯兰公司发明。是利用氙气放电而发光的电光源。由于灯内放电物质是惰性气体氙气，其激发电位和电离电位相差较小。优点：它具有功率大、光色好、色温约为6000K、体积小、亮度高、启动方便等，人们称誉它为“小太阳”。缺点：灯的光效较低，电位梯度较小。

分类：按外形可分为管形和球形；按冷却方式可分为自冷、水冷和风冷；按放电弧光长度可分为长弧、短弧；按充气压力可分为高压、超高压；按充气元素可分为氙灯及汞氙灯等。短弧氙灯又称球形氙灯，是一种具有极高亮度的点光源，色温为6000K左右，光色接近太阳光，是目前气体放电灯中显色性最好的一种光源，适用于电影放映、探照、火车车头以及模拟日光等方面。

无极灯无极灯是PromiseLight高频等离子体放电无极灯的简称，它是通过高频发生器的电磁场以感应的方式耦合到灯内，使灯泡内的气体雪崩电离，形成等离子体。等离子受激原子返回基态时辐射出紫外线。灯泡内壁的荧光粉受到紫外线激发产生可见光。无极灯工作原理图优点缺点散热性能不好，电磁干扰性能差，光源尺寸大，配套灯具不好找。功率：40-400W光效:65-100lm/W;寿命:8000--80000小时;显色性:Ra>70-95;色温：2700-6500K;主要技术参数高效节能,发光效率高显色指数高，颜色不失真。宽电压工作，电压在185V-255V可正常工作。光衰小，20000小时后光通维持率可达80%。瞬时启动再启动时间均小于0.5秒。启动温度低，适应温度范围大，零下25度，均可正常启动和工作。场致发光灯（EL）场致发光光源，又称电致发光光源或称作本征电致发光光源。是两电极之间的固体发光材料在电场激发下发光的电光源。在外加强电场的作用下，荧光粉发光层晶体中的电子被加速，达到较高能量，并与发光中心碰撞离化。当退回到基态,或者电子与空穴复合时发光。特点：耗电省、响应快、方便控制。光效低于15LM/W，寿命超过5000H，耗电少。缺点：表面暗淡不适宜一般照明。用途：广告，在建筑物做指示照明，飞机、轮船仪表的显示。场致发光光源的结构象一个平板电容。发光层材料一般是在高纯的硫化锌中添加一定量的激活剂铜、银、金或锰。LED发光二极管（LED-LightEmittingDiode）是一种固态发光，是利用半导体或类似结构把电能转换成光能的元件，属于低场下的注入式电致发光。工作原理：N去的电子越过P-N结注入P区，与空穴结合，从而将能量以光子形式放出。只能产生红绿黄光，再产生蓝光，借助于荧光物质见间接产生宽带光谱合成白光。普通二极管非重掺杂，且主要是非辐射复合，辐射复合发光很少，在未出半导体前已被自己吸收。1907年首次发现半导体二极管在正向偏置的情况下发光。1923年，由Losev在产生p-n结的SiC中发现注入式电致发光60年代末，LED得到迅速发展1964年，Gvimmeiss和Scholz以GaP间接带材料隙得到橙、黄、绿的LED70年代末，人们开始用发光二极管作为数码显示器和图像显示器。

80年代，蓝光的LED研制出来，用宽带隙n型或半绝缘的GaN、ZnS或ZnSe上形成肖特基势垒形成1996年成功制造了第一只白光二极管。目前二极管较多地应用与交通信号灯、标示灯、景观照明灯。发光二极管的发展

LED优点：电光转化效率高（接近100%）、绿色环保、寿命长（可达10万小时）、工作电压低（3V左右）、反复开关无损寿命、体积小、发热少、亮度高、坚固耐用、防震、易于调光、色彩多样、光束集中稳定、启动无延时。LED缺点：起始成本高、显色性差、大功率LED效率低、恒流驱动（需专用驱动电路）。白炽灯：电光转化效率低（10%左右）、寿命短（1000小时左右）、发热温度高。荧光灯：电光转化效率不高（30%左右）、危害环境（含汞等荧光粉含稀土）、不可调亮度（低电压无法启辉发光）、紫外辐射、闪烁现象、启动较慢、反复开关影响寿命；体积大。高压气体放电灯：耗电量大、使用不安全、光效低、寿命短、散热问题，多用于室外照明。LED的前景4.2.3灯具灯具——将光通量按需要进行再分配的控制器。作用：使光源发出的光通量按需要方向照射，提高光源的利用率，减少眩光，保护光源免受机械损伤，产生一定的照明装饰效果等。3.保护角——通过灯丝或光轴的水平线M与灯光边界线N之间所成的夹角，称为保护角。灯具特性1.光分布：常用光强分布曲线或数值来表示。2.光效率η——照明器输出的光通量Φ与光源光通量Φs之比，即灯具的分类(1)灯具按光通量再分配情况分类类型光通量在空间的分布（％）上半球下半球直接型0～1090～100半直接型10～4090～60均匀漫射型40～6060～40半间接型60～9040～10间接型90～10010～0图中卧室设计是间接照明的形式，光从墙体内的发光槽中射出，经由墙体反射出来，从而变得柔和温馨。

漫射性的光源中这种形式的吊灯是代表。这种光源的瓦数要低，从而避免眩光的出现。壁灯属于半间接照明，这种照明形式既给房间提供了需要的光线又在墙体上留下特殊的光影，可以调节墙体的单调。①悬吊式②吸顶式③壁装式其它还有：落地式、台式、嵌入式。(2)按安装方式分类悬吊式吸顶式壁装式台式落地式嵌入式照明器的选择照明器——由电光源和灯具两部分组成。照明器的选择应从电光源、灯具和安装方式上进行考虑。(1)电光源选择①照明装置的初投资及运行费用②光源光谱性质③光源工作的可靠性和工作特性④环境条件(2)灯具的选择①与光源种类配合②环境条件③光分布和效率④限制眩光

(3)安装方式的选择根据需要具体确定4.3建筑电气照明设计基础4.3.1灯具的布置灯具的布置就是确定灯具在房间的空间位置，这与它的投光方向、工作面的布置、照度的均匀度，以及限制眩光和阴影都有直接的影响。灯具布置是否合理，还关系到照明安装容量和投资费用，以及维护、检修是否方便等。灯具的布置应根据工作物的布置情况，建筑结构形式和视觉工作特点等条件来进行。灯具的布置主要有两种方式：均匀布置和选择布置（1）均匀布置灯具有规律地对称排列，以便使整个房间内的照度分布比较均匀。均匀布灯有正方形、矩形、菱形等。均匀布灯的方式。（2）选择布置为适应生产要求和设备布置，加强局部工作面上的照度及防止工作面上出现阴影，而采用灯具位置随工作表面安排的方式，称选择布置。正方形矩形菱形室内一般照明，大部分采用均匀布置的方式，均匀布灯是否合理，主要取决于灯具的间距L和计算高度H(灯具距工作面垂直距离)的比值(称距高比)是否恰当。距高比小照度均匀度好，但不经济。

实际距高比必须小于照明手册中规定的灯具最大距高比。灯具类型多列布置时的L/H单列布置时的L/H最有利值最大允许值最有利值最大允许值圆球灯，防水防尘灯2.33.21.92.5无罩，磨砂罩万能型灯1.82.51.82.0深罩型灯，塔型灯1.51.81.51.7镜面深罩型灯，下部有玻璃隔栅的荧光灯1.21.41.21.4距高比与照度均匀度荧光灯的最大允许距高比值4.3.2照度计算照度标准

民用建筑照明照度标准分级如下：

0.5、1、2、3、5、10、20、30、50、75、100、150、200、300、500、750、1000、1500、2000lx，共19级。

照度标准是指工作面或生活场所参考平面上的平均照度值。在使用时设计人员可根据建筑物功能、等级和使用条件选取适当的标准值。不同建筑的照度标准列表如附录5、附录6所示。灯具的均匀布置灯具布置——确定灯具的水平位置和安装高度。灯具的布置形式有一般照明的均匀布置和灯具的选择性布置。

灯具的均匀布置是由两个参数确定的，一是安装高度，其次是水平间距。安装高度H——主要从防止眩光、防止碰撞等方面考虑。水平间距L——根据布置方式不同而不同。灯具计算高度H的确定房间总高度为h，灯具悬挂高度为h1，工作面的高度为h2，灯具的垂吊高度为h3，计算高度H为：

H=h-h2-h3或H=h1-h2一般办公室、教室、阅览室等的工作面高度可取0.75m，库房等取0.15m等。灯具的垂吊高度应根据室内层高和建筑照明要求来确定，一般情况下，可在0～1.5m之间取值。

灯具间距L的确定（a）正方形灯间的距离为：L=La=Lb（b）长方形灯间的距离为：（c）菱形灯间的距离为：

正方形矩形菱形墙边有工作面时，灯具与墙边的距离为：

l=(0.25～0.3)L墙边无工作面时，灯具与墙边的距离为：

l=（0.4～0.5）L

最边上灯具与墙的距离：灯具的选择布置大多采用：壁灯、花灯、落地灯、台灯和脚灯等。灯具容量及数量的确定方法单位容量法——根据已编制好的单位面积安装功率来确定灯具的电功率。①根据照明场所参考附录5附录6确定照度和灯具类型②根据照明高度和面积和照度参考表4.7~11确定单位面积安装功率PS③安装总功率：P=SPS④根据灯具类型查表4.5表4.6得距高比（L/H）⑤计算最大灯间距L=（L/H）H和灯墙距l=(0.25～0.3)L⑥根据场所确定灯具数N目和布局设计⑦确定每盏灯功率：P’=P/N【例】某教室已知其面积为7.6m×6.6m，高为3.8m。试进行灯具布置，用单位容量法确定灯具容量；进行灯具开关、插座的选择布置；确定进线位置和导线敷设方式。【解】(1)确定灯具类型和照度：教室一般选择荧光灯，型号为YG2—1，带反射罩，链吊式。查表附录7可得，教室的照度标准为100、150、200lx，对一般教室照度可取100lx。(2)确定教室灯具安装总功率教室面积：S=7.6×6.6=50.16m2因房间高度为3.8m，考虑安全、避免碰撞，确定灯具垂吊高度h3=0.8m，教室课桌一般高度h2=0.75m，所以该教室灯具的计算高度为：H=h-h2-h3=3.8-0.8-0.75=2.25m查表4.7得PS=6.8W/m2，则：P=SPS=50.16×6.8=341.1W(3)确定灯具数量查表4.7，得YG2—1荧光灯的最大允许距高比为

(L/H)A-A=1.46,(L/H)B-B=1.28则灯间最大允许距离为：

LA-A=(L/H)A-AH=1.46×2.25=3.285m

LB-B=(L/H)B-BH=1.28×2.25=2.88m灯与墙之间的距离为：

L=(1/3~1/4)LA-A=1.095~0.82m，取L=0.9m又因为灯管长度为1.3m，荧光灯端与墙距离应小于或等于0.5m，取0.4m；如图4.11所示，假设取9盏灯布置形式，则：LA-A=(6.6-0.4-0.4)/2=2.9m≤3.285m满足条件；LB-B=(7.6-0.4-0.4-1.3)/2=2.75m≤2.88m满足条件。(4)确定每盏荧光灯的功率

P′=P/N=341.1/9=37.9W取PN=40W。图4.11照明计算示意图1.3m0.41.3mLA-A=2.9LA-A=2.90.41.3mLB-B=2750LB-B=275010500.41050(5)开关、插座位置确定教室的灯具开关布置，考虑到控制方便，所以将其安装在门边顺手侧，采用暗装形式，距地1.3m。每极开关控制三盏灯，即一个两极开关，一个单极开关。插座的布置，考虑多媒体教学的需要，所以在黑板两侧各装一个2+3孔单联插座，暗装且距地高度0.5m。插座与灯具分设各自的回路。考虑到教室的整体美观效果、电气的安全性能，所有的配电导线采用暗敷设；暗敷设线路应走捷径，每段导线数量如图中标注。表4.7带反射罩荧光灯的单位面积安装功率表4.8不带反射罩荧光灯的单位面积安装功率表4.9乳白玻璃球型灯或乳白玻璃吸顶灯单位面积安装功率表4.10广照型防水防尘灯单位面积安装功率表4.11配照型灯具单位面积安装功率4.4常用照明装置的安装在进行照明装置安装之前，土建应具有如下条件:第一，对灯具安装有妨碍的模板、脚手架应拆除；第二，顶棚、墙面等的抹灰工作及表面装饰工作已完成，并结束场地清理工作。照明装置安装施工中使用的电气设备及器材，均应符合国家或部颁的现行技术标准，并具有合格证件，设备应有铭牌。所有电气设备和器材到达现场后，应做仔细的验收检查，不合格或有损坏的均不能用以安装。4.4.1照明灯具安装安装要求①安装的灯具应配件齐全，灯罩无损坏。②螺口灯头接线必须将相线接在中心端子上，零线接在螺纹的端子上；灯头外壳不能有破损和漏电。③照明灯具使用的导线最小线芯截面应符合有关的规定。④灯具安装高度：室内一般不低于2.5m,室外不低于3m。⑤地下建筑内的照明装置，应有防潮措施，灯具低于2.0m时，应人不易碰到，否则应采用36V及以下的安全电压。⑥嵌入顶棚内的装饰灯具应固定在专设的框架上，电源线不应贴近灯具外壳，固定灯罩的框架边缘应紧贴在顶棚上，嵌入式日光灯管组合的开启式灯具、灯管应排列整齐，金属间隔片不应有弯曲扭斜等缺陷。⑦配电盘及母线的正上方不得安装灯具，事故照明灯具应有特殊标志。白炽灯的安装螺口灯座1-灯丝；2-灯壳；3-引线；4-玻璃支架；5-螺口灯头。适用于工农业生产和日常生活中1、灯具安装的高度，室外一般不低于3m，室内一般不低于2.5m。2、灯具安装应牢固，灯具质量超过3kg时，必须固定在预埋的吊钩上。3、灯具固定时，不应因灯具自重而使导线承受额外的拉力。4、导线在引入灯具处应有绝缘保护，以免磨损导线的绝缘，也不应使其承受额外的拉力。插口灯座

1-灯丝；2-灯壳；3-引线；4-玻璃支架；5-插口灯头。

吊灯安装安装吊灯需要吊线盒和木台两种配件。木台规格根据吊线盒或灯具法兰大小选择，要选择合适，否则影响美观。木台固定好后，在木台上装吊线盒，从吊线盒的接线螺丝上引出软线。软线的另一端接到灯座上。软线吊灯重量限于1kg以下，灯具重量超过1kg时，应采用吊链或钢管吊灯具。

吸顶灯安装吸顶灯安装一般可直接将木台固定在顶棚的预埋木砖上或用预埋的螺栓固定，然后再把灯具固定在木台上。若灯泡和木台距离太近(如半扁灯罩)，应在灯泡与木台间放置隔热层(石棉板或石棉布等)。(4)壁灯安装壁灯可以安装在墙上或柱子上。当安装在墙上时，一般在砌墙时应预埋木砖，禁止用木楔代替木砖；当安装在柱子上时，一般应在柱子上预埋金属构件或用抱箍将金属构件固定在柱子上，然后固定灯具。壁灯安装壁灯可以安装在墙上或柱子上。当安装在墙上时，一般在砌墙时应预埋木砖，禁止用木楔代替木砖；当安装在柱子上时，一般应在柱子上预埋金属构件或用抱箍将金属构件固定在柱子上，然后固定灯具。荧光灯安装荧光灯(日光灯)的安装方式有吸顶、吊链和吊管三种。安装时应按电路图正确接线；开关应装在镇流器侧；镇流器、启辉器、电容器要相互匹配，灯具要固定牢固。电感镇流器功耗高达8瓦高压汞灯安装高压汞灯安装要按产品要求进行，要注意分清带镇流器还是不带镇流器。不带镇流器的高压汞灯，一定要使镇流器与灯泡相匹配，否则，会烧坏灯泡。安装方式一般为垂直安装。

碘钨灯的安装，必须使灯具保持水平位置，倾斜角一般不能大于4°，否则将影响灯的寿命。碘钨灯正常工作时，管壁温度很高，在安装时要考虑散热，使用专用的灯架，还应安装在不能与易燃物接近处。碘钨灯耐振性差，不能安装在振动大的场所，更不能作为移动光源使用。碘钨灯的安装4.4.2照明配电箱安装照明配电箱有标准和非标准型两种。照明配电箱的安装方式有明装和嵌入式暗装两种。(1)照明配电箱安装的技术要求①在配电箱内，有交、直流或不同电压时，应有明显的标志或分设在单独的板面上。②导线引出板面，均应套设绝缘管。③配电箱安装垂直偏差不应大于3mm。暗设时，其面板四周边缘应紧贴墙面，箱体与建筑物接触的部分应刷防腐漆。④照明配电箱安装高度，底边距地面一般为1.5m；配电板安装高度，底边距地面不应小于1.8m。⑤三相四线制供电的照明工程，其各相负荷应均匀分配。⑥配电箱内装设的螺旋式熔断器(RL1)，其电源线应接在中间触点的端子上，负荷线接在螺纹的端子上。⑦配电箱上应标明用电回路名称。

(2)悬挂式配电箱的安装悬挂式配电箱可安装在墙上或柱子上。直接安装在墙上时，应先埋设固定螺栓，固定螺栓的规格和间距应根据配电箱的型号和重量以及安装尺寸决定。施工时，先量好配电箱安装孔尺寸，在墙上划好孔位，然后打洞，埋设螺栓(或用金属膨胀螺栓)。。(3)嵌入式暗装配电箱的安装嵌入式暗装配电箱的安装，通常是按设计指定的位置，在土建砌墙时先把与配电箱尺寸和厚度相等的木框架嵌在墙内，使墙上留出配电箱安装的孔洞，待土建结束，配线管预埋工作结束，敲去木框架将配电箱嵌入墙内。(4)配电箱的落地式安装配电箱落地安装时，在安装前先要预制一个高出地面一定高度的混凝土空心台，这样可使进出线方便，不易进水，保证运行安全。进入配电箱的钢管应排列整齐，管口高出基础面50mm以上。低压动力(大容量)配电板安装图返回1-照明总开关;2-用户熔断器;3-单相电度表;4-三相电度表;5-动力总开关;6-电流互感器。家用配电板返回

(a)家用配电板示意图(b)家用配电板电路图4.4.3开关、插座安装开关的作用——接通或断开照明灯具电源。根据安装形式分为明装式和暗装式两种。明装式有拉线开关、扳把开关等；暗装式多采用扳把开关(跷板式开关)。插座的作用——为移动式电器和设备提供电源。有单相三极三孔插座、三相四极四孔插座等种类。开关、插座安装必须牢固、接线要正确，容量要合适。它们是电路的重要设备，直接关系到安全用电和供电。

跷板开关平开关常用开关(a)拉线开关；(b)暗扳把开关；(c)活装扳把开关；(d)明管开关；(e)明线开关两地控制同一照明灯具接线关系常用插座或三项插座图形符号单项插座图形符号暗装插座明装插座左零右火上零下火接地E火线L零线N照明线路的基本构成图电源引入家庭用电负载

白炽灯插座电路接线：1

4

4

地、“0”、“火”地、“0”、“火”、控线地、“0”、“火”、控线“0”、控线右“火”左“0”(1)同一场所开关的切断位置应一致，操作应灵活可靠，接点应接触良好。(2)开关安装位置应便于操作，安装高度应符合下列要求：①拉线开关距地面一般为2～3m，距门框为0.15～0.2m。②其它各种开关距地面一般为1.3m，距门框为0.15～0.2m。(3)成排安装的开关高度应一致，高低差不大于2mm；拉线开关相邻间距一般不小于20mm。(4)电器、灯具的相线应经开关控制，民用住宅禁止装设床头开关。(5)跷板开关的盖板应端正严密，紧贴墙面。(6)在多尘、潮湿场所和户外应用防水拉线开关或加装保护箱。(7)在易燃、易爆场所，开关一般应装在其它场所控制，或采用防爆型开关。(8)明装开关应安装在符合规格的圆木或方木上。开关安装的要求插座安装要求(1)交、直流或不同电压的插座应分别采用不同的形式，并有明显标志，且其插头与插座均不能互相插入。(2)单相电源一般应用单相三极三孔插座，三相电源应用三相四极四孔插座，在室内不导电地面可用两孔或三孔插座，禁止使用等边的圆孔插座。(3)插座的安装高度应符合下列要求：①一般距地面高度为1.3m，在托儿所、幼儿园、住宅及小学等场所不应低于1.8m，同一场所安装的插座高度应尽量一致。②车间及试验室的明、暗插座一般距地面高度不低于0.3m，特殊场所暗装插座一般不应低于0.15m，同一室内安装的插座高低差不应大于5mm，成排安装的插座不应大于2mm。(4)舞台上的落地插座应有保护盖板。(5)在特别潮湿，有易燃、易爆气体和粉尘较多的场所，不应装设插座。(6)明装插座应安装在符合规格的圆木或方木上。(7)插座的额定容量应与用电负荷相适应。(8)单相二孔插座接线时，面对插座左孔接工作零线，右孔接相线；单相三孔插座接线时，面对插座左孔接工作零线，右孔接相线，上孔接保护零线或接地线，严禁将上孔与左孔用导线相连接；三相四孔插座接线时，面对插座左、下、右三孔分别接A、B、C相线，上孔接保护零线或接地线。(9)明装插座的相线上容量较大时，一般应串接熔断器。(10)暗装的插座应有专用盒，盖板应端正，紧贴墙面。1234电度表与空气开关的连接电源进线端接负载N线端子电压线圈接线柱电流线圈接线柱NLNNWh1234SBTQA1QA21234LNNLLLNNELLNLLLN4.4.4照明节能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。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。

当前，无频闪、无电磁辐射、光效高的直流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