第一章照明基本知识

电气照明设计的首要任务是在缺乏自然光的工作场所或工作区域内，创造一个适宜于进行视觉工作的环境。合理的电气照明是保证安全生产、改善劳动条件、提高劳动生产率、减少事故、保护工作人员视力健康以及美化环境的必要措施。适用、经济和美观，是照明设计的一般原则。第一节照明的基本知识

光是人眼可以感觉到的、波长在一定范围内的电磁辐射,即电磁波。波长在380～780nm(1nm=10-9m)范围内的电磁波能使人眼产生光感，这部分电磁波称为可见光。与其相邻波长长的部分称为红外线(780～34000nm)，波长短的部分称为紫外线(10～380nm)。一、光的基本概念表1-1可见光颜色的波长范围颜色颜色红622～780橙597～622黄577～597绿492～577蓝、靛455～492紫380～455波长范围/波长范围/二、常用光度量及其单位光作为电磁能量的一部分，当然是可以量度的。光的基本度量单位有以下几个：1.光谱光（视）效率

是指标准光度观察者对不同波长单色辐射的相对灵敏度，是用来评价人眼对不同波长光的灵敏度的一项指标。灵敏度（标准光度观察者）不同波长（不同颜色）的可见光对光的明暗、颜色感受555

明视觉510暗视觉光谱光（视）效率光谱光效能最大光谱光效能

光源在单位时间内向周围空间辐射出去的，并使人眼产生光感的能量，称为光通量。2.光通量（）光通量的符号为φ，单位为流明(lm)。说明光源发光能力举例手电筒小灯泡：6lm；100W白炽灯：1038lm；1000W白炽灯：15870lm电光源的发光效率：光源消耗1W电功率发出的光通量白炽灯：1020lm/W荧光灯：5060lm/W高压汞灯：4060lm/W高压钠灯：80140lm/W

3.发光效率发光效率是研究光源和选择光源的重要标志之一4.发光强度（I）

光源在某一特定方向上单位立体角(每球面度)辐射的光通量，称为光源在该方向的发光强度。

发光强度的符号为I，单位为坎德拉(cd)，1坎德拉表示在1球面度立体角内，均匀发出1流明的光通量，用公式表示为：lcd=1lm/sr表征光源发光能力的物理量5.照度（E）照度的符号为E，单位为勒克斯（lx）1lx＝1lm/ｍ2表面上一点的照度等于入射到该表面包含这点的面元上的光通量与面元的面积之商。单位被照射面积上所接受的光通量6.亮度（L）亮度以L表示，单位是坎德拉每平方米，符号为cd/㎡

与面元在垂直于给定方向上的正投影面积之商。表面上一点在给定方向上的亮度，是包含这点的面元在该方向的发光强度发光面积上直接射入人眼的光强部分才能反应物体的明亮程度对于均匀漫反射表面，其表面亮度L与表面照度E有以下关系

对于均匀漫透射表面，其表面亮度与表面照度则有

以上两式反映被照物体经过对光的折射、反射、透射等作用后，进入人眼部分的照度，令人感觉出物体的明亮程度。ρ—表面反射比τ—表面透射比

光谱光(视)效率用来评价人眼对不同波长光的灵敏度，即不同生物对不同波长的光具有不同的灵敏度；光通量是针对光源而言，是表征发光体辐射光能的多少，不同的发光体具有不同的能量；发光效率也是针对光源而言，表示光源发光的质量和效率，根据这个参数可以判别光源是否节节能；发光强度也是针对光源而言，表明光通量在空间的分布状况，工程上用配光曲线图加以描述；照度是针对被照物而言，表示被照面接受光通量的面密度，用来鉴定被照面的照明情况；亮度则表示发光体在视线方向上单位面积的发光强度，它表明物体的明亮程度。小结三、光与颜色

美国光学学会把颜色定义为：颜色是除了空间的和时间的不均匀性以外的光的一种特性，即光的辐射能刺激视网膜而引起观察者通过视觉而获得的景象。指红、橙、黄、绿、青、蓝、紫等颜色。无彩色系有彩色系1．色彩的种类指白色、黑色和由白色黑色调和形成的各种深浅不同的灰色。无彩色按照一定的变化规律，可以排成一个系列，由白色渐变到浅灰、中灰、深灰到黑色，色度学上称此为黑白系列。只有一种基本性质——明度，不具备色相和纯度的性质，也就是说它们的色相与纯度在理论上都等于零。不同明度和纯度的红橙黄绿青蓝紫色调都属于有彩色系。2．色彩的基本特性）、蓝(546.1)、绿(435.8色彩的纯度是指色彩的纯净程度，它表示颜色中所含有色成分的比例。含有色彩成分的比例愈大，则色彩的纯度愈高，含有色成分的比例愈小，则色彩的纯度也愈低。有彩色系的颜色具有三个基本特性：①色相（色调或色别）色相是有彩色的最大特征。所谓色相是指能够比较确切地表示某种颜色色别的名称。②纯度（彩度、饱和度）③明度明度是指色彩的明亮程度。有彩色的色相、纯度和明度三个特征不可分割用光源的色度与最相接近的黑体的色度的色温来确定光源的色温，这样确定的色温叫相对色温。3．光源色温不同的光源，由于发光物质不同，其光谱能量分布也不相同。一定的光谱能量分布表现为一定的光色，对光源的光色变化，用色温来描述。如果一个物体能够在任何温度下全部吸收任何波长的辐射，那么这个物体称为绝对黑体。色温是以温度的数值来表示光源颜色的特征。色温用绝对温度“K”表示表1-3天然光源色温表光源色温（K）光源色温（K）晴天室外光13000全阴天室外光6500白天直射日光555045°斜射日光4800昼光色6500月光4100表1-4常见人工光源色温表光源色温（K）光源色温（K）蜡烛1900～1950高压钠灯2000白炽灯（40W）2700荧光灯3000～7500碳弧灯3700～3800氙灯5600炭精灯5500～65004．光源的显色性

显色性指数最高为100。显色性指数的高低表示物体在待测光源下变色和失真的程度。光源的显色性由光源的光谱能量分布决定。

同一个颜色样品在不同的光源下可能使人眼产生不同的色彩感觉，而在日光下物体显现的颜色是最准确的，因此，可以将日光作为标准的参照光源。将人工待测光源的颜色同参照光源下的颜色相比较，显示同色能力的强弱定义为该人工光源的显色性。用符号表示。

光源的显色性一般以显色性指数Ra值区分：

80～100时，显色优良；50～79时，显色一般；50以下显色性较差光源显色性和色温是光源的两个重要的颜色指标，色温是衡量光源色的指标，而显色性是衡量光源视觉质量的指标。四、照明质量适当的照度水平舒适的亮度分布宜人的光色和良好的显色性没有眩光干扰正确的投光方向与完美的造型立体感2.照度均匀度公共建筑的工作房间和工业建筑作业区域内的一般照明照度的均匀度，按最低照度与平均照度之比确定，其数值不应小于0.7，而作业面邻近周围的照度均匀度不应小于0.5。采用分区一般照明时，房间或场所内的通道和其他非工作区域，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。3.光源颜色色温、色表、显色指数4.限制眩光5.造型立体感表1-5光源的色表类别色表分组色表特征相关色温（K）适用场所举例Ⅰ暖客房、卧室、病房、酒吧、餐厅Ⅱ中间办公室、教室、阅览室、诊室、检验室、机加工车间、仪表装配Ⅲ冷热加工车间、高照度场所表1-6各种光源的色温光源种类色温（K）光源种类色温（K）蜡烛1925暖白色荧光灯2700～2900煤油灯1920钠铊铟灯4200～5000钨丝白炽灯（10W）2400镝钛灯6000钨丝白炽灯（100W）2740钪钠灯3800～4200钨丝白炽灯（1000W）2920高压钠灯2100日光色荧光灯6200～6500高压汞灯3300～4300冷白色荧光灯4000～4300高频无极灯3000～40003.光源颜色表1-7各种光源的显色指数（）光源种类光源种类普通照明用白炽灯95～100高压汞灯35～40普通荧光灯60～70金属卤化物灯65～92稀土三基色荧光灯80～98普通高压钠灯23～25显色指数（）显色指数（）

长期工作或停留的房间或场所，照明光源的显色指数不宜小于80。在灯具安装高度大于6m的工业建筑场所，显色指数可低于80，但必须能够辨别安全色。

常用房间或场所的显色指数最小允许值应符合本章第二节中居住建筑、公共建筑、工业建筑和公用场所照度标准值表的要求。3.光源颜色定义：由于视野中的亮度分布或亮度范围不适宜，或存在极端的对比，以致引起不舒适感觉或降低观察细部或目标能力的视觉现象。分类：直接眩光(由高亮度光源直接引起的)

反射眩光（由高反射系数表面（如境面）反射亮度引起）光幕眩光（反射直接进入眼睛产生视觉困难）影响因素：光源的亮度和大小、光源在视野内的位置、观察者的视线方向、照度水平和房间表面的反射比等诸多因素，其中光源的亮度是最主要的。

眩光会产生不舒适感，严重的还会损害视觉功效，所以工作必须避免眩光干扰。4.眩光限制（1）眩光限制首先应从直接型灯具的遮光角来加以限制。

一般灯的平均亮度:1～20范围，需要10o的遮光角；范围，需要15o的遮光角；20～50范围，需要20o的遮光角；50～500时，遮光角为30o。

大于等于500表1-8各种灯的亮度值灯种类灯种类普通照明用白炽灯107～108紧凑形荧光灯（5～10）×104管型卤钨灯107～108荧光高压汞灯≈105低压卤钨灯107～108高压钠灯（6～8）×106直管形荧光灯≈104金属卤化物灯（5～7）×106亮度值（）亮度值（）4.眩光限制（2）减少光幕反射和反射眩光的措施。①避免将灯具安装在干扰区内，这主要从灯具和作业位置布置来考虑。

图1-5（a）为避免光幕反射不应装灯的区域图1-5（b）灯具避开干扰区布置在阅读者两侧4.眩光限制②从房间各表面采用的装饰材料方面考虑，应采用低光泽度的材料。如采用无光漆、无光泽涂料、麻面墙纸等漫反射材料。③限制灯具本身的亮度，如采用格片、漫反射罩等，限制灯具表面亮度不宜过高。④照亮顶棚和墙表面，以降低亮度对比，减弱眩光，但要注意不要在表面上出现光斑。（2）减少光幕反射和反射眩光的措施。（3）公共建筑和工业建筑场用房间或场所的不舒适眩光应采用统一眩光值（UGR）评价。4.眩光限制4.眩光限制

（4）室外体育场所的不舒适眩光应采用眩光值（GR）评价，按国标《建筑照明设计标准》（GB50034-2004），其最大允许值宜符合表1-9的规定。类别GR无彩电转播5065有彩电转播5080表1-9体育建筑照明质量标准值注：GR值仅适用于室外体育场地5.造型立体感造型立体感是说明三维物体被照明表现的状态，它主要由光的主投射方向及直射光与漫射光的比例决定的。选择合适的造型效果，既使人赏心悦目，又美化环境。第二节照度标准

照度的正确选择与计算是电气照明设计的重要任务。因此在照明工程中，对照度设计计算应按照国家标准进行。目前我国的照明设计标准是《建筑照明设计标准》（GB50034）自2004年12月1日起实施和《城市道路照明设计标准》（CJJ45）-自2007年7月1日起实施，其中照明节能部分为强制性条文必须严格执行。

建筑照明照度标准值均按以下系列分级：0.5lx、1lx、3lx、5lx、10lx、15lx、20lx、30lx、50lx、75lx、100lx、150lx、200lx、300lx、500lx、750lx、1000lx、1500lx、2000lx、3