供配电技术 第10章 工厂电气照明

第10章工厂电气照明内容提要照明技术的基本知识常用的光电源和灯具及其布置方式照度计算的几种方法简要介绍照明供电系统、电气照明负荷的供电方式以及相关线路导线的选择10.1电气照明概述照明技术的有关概念

（1）光

光是一种电磁辐射能，在空间以电磁波的形式传播。可见光是能引起人眼视觉的一部分电磁辐射。能产生可见光的辐射体就是光源。（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，称为光源的光通量，用符号Φ表示。其单位为流明（lm）。（3）光强电光源在某一方向单位立体角内辐射的光通量，即发光的强弱程度，称为电光源在该方向上的光强度。光强符号为I，单位是坎德拉（cd）。1坎德拉表示在单位立体角内辐射出1流明的光通量。（4）照度照度是表征表面被照明程度的量，它是发光体照射在被照物体单位面积上的光通量；用符号E表示，单位为lx（勒克斯）。（5）亮度亮度是人对光的强度的感受，被照物体在给定方向（如人眼的视线方向）单位投影面积上的发光强度称为亮度；符号为L，单位为cd／m2（尼特）或cd／cm2（熙提）。（6）物体的光照性能光投射到物体上时，将光通量分成三部分，一部分从物体表面反射出去，一部分被物体本身吸收，而剩余部分则透过物体，如图所示。（7）光源的显色性能同一颜色的物体在具有不同光谱的光源照射下，能显出不同的颜色。光源对被照物体颜色显现的性质，叫做光源的显色性。光源的显色性是由显色指数来表明。（8）光效指电光源将电能转化为光的能力，以发出的光通量除以耗电量来表示。单位：每瓦流明（Lm/W）。（9）色温光源发射光的颜色与黑体在某一温度下辐射光色相同时，黑体的温度称为该光源的色温。10.1.2照明方式和种类

照明方式指照明设备按其安装部位或光的分布而构成的基本制式。就安装部位，有一般照明（包括分区一般照明）、局部照明和混合照明等。按光的分布和照明效果可分为直接照明和间接照明。照明种类分为正常照明、应急照明、值班照明、警卫照明和障碍照明五类。10.1.3绿色照明绿色照明是指通过科学的照明设计，采用效率高、寿命长、安全和性能稳定的照明电器产品；包括电光源、灯用电器附件、灯具、配线器材以及调光控制设备，最终达到舒适、安全、经济；有益环境保护，改善、提高人们工作、学习生活的质量；有益身心健康并体现照明文化的现代照明。10.2

常用的光电源和灯具1．常用光电源（1）白炽灯

（2）卤钨灯（3）荧光灯荧光灯也称日光灯，是利用汞蒸汽在外加电压作用下产生弧光放电，发出少量的可见光和大量的紫外线，这些紫外线再激励管内壁涂覆的荧光粉发出可见光。（4）高压汞灯又称高压水银荧光灯。是荧光灯的改进产品，是利用汞放电时产生的高气压获得可见光的电光源。（见上图）（5）高压钠灯高压钠灯是利用高压钠蒸气放电发光的电光源(见下图)。（6）金属卤化物灯金属卤化物灯主要依靠金属卤化物作为发光材料，其发光原理是在高压汞灯内添加某些金属卤化物，靠金属卤化物的循环作用，不断向电弧提供相应的金属蒸气。金属卤化物灯发光效率高，正常发光时发热少，显色指数高，受电压影响也较小，是目前比较理想的光源。（见上图）（7）氙灯氙灯是填充氙气的光电管或闪光电灯，氙气在高压下放电能产生很强的白光，其发出的光谱和日光非常接近，这是氙灯的最大特点。氙灯因其功率大，亮度高，适用于广场、公园，机场，车站等大面积照明。（见下图）（8）LEDLED即发光二极管，是一种半导体固体发光器件。它是利用固体半导体芯片作为发光材料，在半导体中通过载流子发生复合放出过剩的能量而引起光子发射，直接发出红、黄、蓝、绿、青、橙、紫、白色的光。LED照明产品就是利用LED作为光源制造出来的照明器具。LED被称为第四代照明光源或绿色光源，它不但体积小、寿命长、驱动电压低、反应速率快、耐震性特佳，高亮度低热量、环保耐用，而且能够配合轻、薄和小型化之应用设备的需求，广泛应用于各种指示、显示、装饰、背光源、普通照明和城市夜景等领域。利用各种化合物半导体材料及组件结构之变化，设计出不同的LED。2．光电源的主要特性电光源的主要性能指标光效寿命色温显色指数起动性能等。3．光电源的选择照明目的和环境需求经济性要求节能的要求1.灯具的特性（1）配光曲线配光曲线就是以平面曲线图的形式反映灯具在空间各个方向上光强的分布情况。该曲线的形态与灯罩的材料、灯罩的形状是密切相关的。（2）遮光角用于衡量灯具为了防止眩光而遮挡住光源直射光范围的大小。遮光角是用来衡量灯罩保护人眼不受光源照明部分直射耀眼的程度。（3）灯具的效率

灯具效率是指在规定条件下测得的灯具所发射的光通量值与灯具内所有光源发出的光通量之和的比值。该特性常用来评价灯具的经济性。2.灯具的类型按配光曲线形状分类正弦分布型

广照型均匀配光型余弦配光型深照配光型按光通量分布分类直接照明型半直接照明型均匀漫射型半间接照明型间接照明型3.灯具的选择灯具的选择应以效率高、利用系数高，维护检修方便。

（1）功能原则：合乎要求的配光曲线、保护角、灯具效率，款式符合环境的使用条件。

（2）安全原则：符合防触电安全保护规定要求。

（3）经济原则：初投资和运行费用最小化。

（4）协调原则：灯饰与环境整体风格协调一致。

（5）高效原则：在满足眩光限制和配光要求条件下，应选用效率高的灯具，以利节能。4.

灯具布置均匀布置灯具在整个车间内均匀分布，其布置与设备位置无关，使全车间的面积上具有均匀的照度。选择布置

灯具的布置与生产设备的位置有关。一般按工作面对称布置，力求使工作面能获得最有利的光通方向和消除阴影。10.3

电气照明的照度计算1.利用系数法（1）利用系数的概念利用系数（用u表示）是指照明光源投射到工作面上的光通量与全部光源发出的总光通量之比。是表征光源的光通量有效利用的程度的一个参数。

利用系数的计算公式为

（2）利用系数的确定

利用系数的值可按墙壁和顶棚的反射系数及房间的受照空间特征来查表确定。将一个房间按受照的情况不同分为三个空间：最上面为顶棚空间（安装吸顶灯即无此空间），中间为室空间，下面为地板空间（若工作面为地面，则无地板空间）。室空间比RCR按下式决定=

RCR=（3）计算工作面上的平均照度当已知房间的长、宽、室空间高度、灯型及光通量时，可按下式计算平均照度

式中，n为灯的个数；S为受照工作面面积（矩形房间即为长宽的乘积）。（4）计算工作面上的实际平均照度灯具在使用期间，光源本身的光效要逐渐降低，灯具也会陈旧脏污等，使工作面上的光通量有所减少，在计算工作面上的实际平均照度时，应计入一个小于1的灯具减光系数K，则工作面的实际平均照度为2.比功率法（1）比功率的概念比功率就是单位水平面积上照明光源的安装功率，即（2）按比功率法估算照明灯具安装功率或灯数当确定了灯具、被照面积、平均照度、计算高度等参数后，可从表中查出单位面积上的安装功率（W／m2），继而可求出被照面积上的总的安装功率10.4照明供电系统10.4.1照明供电方式的选择我国照明供电一般采用380/220V三相四线中性点直接接地的交流网络供电。

工厂照明按用途分为工作照明和事故照明。

工作照明指的是在正常生产和工作的情况下而设置的照明。

事故照明一般与工作照明同时投入，以提高照明的利用率。10.4.2照明配电网络的设计供电网络的接线方式有：放射式、树干式和混合式。以放射式和树干式结合的方式居多。如图所示。这种方式可根据照明配电箱布置位置、容量、线路走向等综合考虑。10.4.3照明配电线路导线的选择1．照明配电常用的导线主要是绝缘电线和电缆。绝缘电线分为塑料绝缘电