第九章 建筑电气工程照明

第九章

建筑电气照明

建筑电气照明系统：将电能转变为光能，以保证人们在建筑物内外正常从事生产和生活活动，以及满足其他特殊需要的照明设施；

电气照明系统设计：光源选择、照度计算、灯具布置、安装方式、眩光控制、调光控制、线路截面、敷设方法。（一）电气照明的基本知识（二）电光源与灯具（三）照度计算（一）电气照明的基本知识1．光的概念物理概念：光泛指能产生视觉的辐射能

能量的一种形式

本质是电磁波——电磁辐射照明工程中的概念：可见光可见光电磁波谱及可见光谱:波长范围：380nm～780nm特点:波长不同具有不同的颜色感觉红

←

橙

←

黄

←

绿

←

青

←

蓝

←

紫2．照明光学基本物理量光通量光强度

（Φ）：是指光源在单位时间内，向周围空间辐射出的使人眼产生光感的辐射能。

单位：流明（lm）

意义：从视觉感受出发描述光源的发光能力

（I）：指光源向周围空间某一方向单位立体角内辐射的光通量。

单位：坎德拉（cd）

意义：从视觉感受出发描述光源光通量在空间的分布情况

符号：IdΦd

I

立体角发光强度电光源的发光效率

光源发光效率是指一个光源所发出的光通量

φ

与该光源所消耗的电功率

P之比各类电光源发光效率与寿命对照表序号

1

2

3

4

5

6

7

8

91011

灯种

节能灯细管径荧光灯

无极荧光灯

高压钠灯金属卤化物灯陶瓷金属卤化

物灯

LED光源

白炽灯粗管径荧光灯

卤钨灯

高压汞灯功率（瓦）

3～60

4～60

15～300

35～1000

20～2000

20～400

0.06～10

15～200

20～120

5～3000

50～1500光效率（流明/

瓦）

50～90

60～108

80～140

80～150

70～120

80～110

50～120

5～15

50～70

12～34

35～70寿命（小时）

6000

5000～

16000

60000

16000～

32000

5000～

20000

15000

35000

1000

5000

1000～3000

6000显色指数

（％）

60～90

60～95

80

20～80

60～95

60～95

70

100

50～80

100

30～502．照明光学基本物理量照度

（E）：受照物体单位面积上接受的光通量。

单位：勒克斯（lx）

意义：照明设计的依据——建筑照明设计标准

符号：EdΦ

dAE

亮度

（L）：发光体在视线方向单位投影面上的发光强度；

单位：坎德拉/平方米（cd/m2）

意义：描述发光面或反光面亮度分布情况，与照明舒适性密切相关

符号：L

dIdAcos

Lθ

光通量、发光强度、照度、发光度、亮度的关系2．照明光学基本物理量光源的显色性

同一颜色的物体在具有不同光谱的光源照射下，呈现不同的颜色。光源对被照物体的显色性能，称为“显色性”。

显色指数（Ra）：光源照明物体的颜色与标准光源照明同一色样的心理物理色符合程度的度量

。

规定：标准光源显色指数为100色温光色气氛效果

>5000K3300-5000K

<3300K

清凉(带蓝的白色)

中间

(白)

温暖(带红的白色)

冷的气氛爽快的气氛稳重的气氛3．照明的目的与方式照明的目的明视照明

以满足工作需要为目的的照明

要确保照明场所的视觉条件

主要涉及到照明生理学环境照明

以周围环境为照明对象的照明

为了给照明场所造成一定的特殊气氛

主要涉及照明心理学照明方式特点：①由对称排列在顶棚上的灯具组成②在室内可获得较好的亮度分布和照度均匀度一般照明为照亮整个场所而设置的均匀照明对某一特定区域(如进行工作的地点)设计成不同照度来照亮该区域的一般照明特点：①将灯具集中或分区集中设置在工作区的上方②非工作区的照度可降低为工作区的1/3～1/5分区一般照明特定视觉工作用的、为照亮某个局部而设置的照明特点：①将灯具装设在靠近工作台面的上方②可在局部范围以较小的光源功率获得较高的照度③易于调整和改变光的方向局部照明由一般照明与局部照明组成的照明特点：①增加工作区的照度

②减少工作面的阴影和光斑

③减少照明设施总功率混合照明照明种类分类①正常照明：正常情况下使用的室内外照明②应急照明：因正常照明的电源失效而启用的照明③值班照明：非工作时间,为值班所设置的照明④警卫照明：用于警戒而安装的照明⑤障碍照明：在可能危及航行安全的建筑物或构筑物上安装的标志灯GB

50034-2004将照明种类划分为:★疏散照明：

用于确保疏散通道被有效地辨认或使用的照明★安全照明：

用于确保处于潜在危险之中的人员安全的照明★备用照明：注意应急照明分为：

疏散标志灯疏散照明灯工业生产的危险环境用于确保正常活动继续进行的照明

避免引发重大事故

避免造成很大影响或经济损失

保证消防正常进行照明种类选择——满足GB

50034-2004的规定①所有工作场所均应设置正常照明②工作场所的正常照明因故障熄灭后：★需确保正常工作或活动继续进行，应设备用照明★需确保处于潜在危险之中的人员安全，应设安全照明★需确保人员安全疏散的出口和通道，应设疏散照明③在需要值班的车间、商店等大面积场所宜设值班照明④在重要的厂区、库区等有警戒任务的场所,应设警卫照明⑤按民航部门、交通部门的有关规定，装设障碍标志灯电光源热辐射光源（二）电光源与灯具

1．电光源

白炽灯（钨丝灯）如普通照明灯泡卤钨灯气体放电光源（按发光物质分）惰性气体金属

氖灯，如霓虹灯金属卤化物灯

氙灯汞氙灯高压汞灯，如荧光高压汞灯

低压钠灯

高压钠灯汞灯钠灯低压汞灯，如荧光灯白炽灯构造特点灯丝:发光体-

钨丝玻壳：表面处理：彩色、磨砂或乳白、镀反射铝层或介质膜反射面灯头

作用：固定灯泡、接通电源种类：

螺口式E卡(插)口式B灯内成分作用：氮气体防止钨丝蒸发，提高光效，延长寿命普通照明用白炽灯用于民用建筑(住宅、宾馆、餐厅、商店等场所)

装饰用白炽灯与建筑灯具相配，形成多种艺术风格(蜡烛形灯泡与节日彩泡)反射型灯泡用于商店橱窗照明、物品展示照明等需要光线集中的场合主要类别光寿效：低，约为10～15

lm/W（8～21.5

lm/W）命：低，平均寿命约为1000

h启燃时间：短，瞬时启燃/再启燃色表：暖，约2400～2900

K（2700～3000K）

显

色

性：好，Ra达99～100（接近太阳光）特性

电压特性：端电压＞额定值→寿命降低

端电压＜额定值→光通量降低

调光特性：可在0～100%范围内即时连续均匀反复调光

开关性能：开启瞬间产生很大的脉冲电流

但开关次数对寿命影响很小光电参数及特性

光电参数白炽灯的构造卤钨灯卤钨循环反应低温时产生化合反应高温时产生分解反应结构特点★充分的卤钨循环反应要求玻壳

温度高，因此灯内气体压强高

玻壳采用耐高温石英玻璃或低

碱硬质玻璃——成本高★泡壳尺寸较小，机械强度高，一般为细管形或小球形灯的体积缩小到同功率白炽灯的0.5%～3%光电参数色温：2700～3200K光效：15～30lm/W寿命：1500～2000h(双端)、1000～3500h(低电压冷光束)应用

它与白炽灯比较，光效提高30％，寿命增长50%。

卤钨灯具有体积小、功率大、能够瞬时点燃、可调光、无频闪效应、显色性好和光通维持性好等特点。

这种灯多用于较大空间、要求高照度的场所，其色温特别适用于电视转播摄象照明。荧光灯结构及工作原理

玻管

荧光粉：将紫外辐射转换成可见光

电极：发射电子

汞：汞：放电介质

惰性气体：抑制电极上电子发射材料的蒸发与溅散

镇流器：防止电流失控、保证放电灯在正常电特性下工作

启辉器：预热灯的电极,并与串联的镇流器一起产生脉冲电压使灯启动荧光灯典型线路

双金属片

静触头

外壳电极启辉器示意图荧光灯典型线路类型

直管型荧光灯

环形荧光灯

紧凑型荧光灯参数及工作特性

颜色特性：荧光灯的颜色特性取决于荧光粉的配方

暖白光(2900K)、冷白光(4300K)、日光(6500K)

发光效率：一般在27～82lm/W

寿命：平均寿命：3000～5000h（国产）使用寿命与其启动的频繁程度有关

频闪效应：频闪效应较明显

电压特性

：调光较困难频闪效应

当气体放电灯由交流电源供电时，随着交流电压和电流的周期性变化，气体放电灯的光通量和工作面上的照度也产生频率脉动，这种现象称为频闪效应（或闪烁现象）。人眼对物体的分辩能力下降，尤其当物体处于转动或晃动状态时，会使人产生错觉，影响生产和工作。高压汞灯

要求照度高，但对光色无特殊要求的场所

高压汞灯具有光效高、耐震、耐热、寿命长等特点。但启动时间较长，不宜于作室内照明光源，也不能单独做为事故照明光源。多用于车间、礼堂、展览馆等室内照明，或道路、广场的室外照明。高压钠灯

照度要求高，但对光色不要求的场所多烟尘的场所

高压钠灯具有发光效率高、平均寿命长、亮度高、显色性差、启动时间较长等特点。其光色以黄、红光线为主，透雾性强。能在-40~100℃的环境下工作，耐震性强，适合在道路、机场、广场等场所使用。照明电光源性能比较和选用基本因素

1额定电压、电流、功率

2辐射光通量

3发光效率（lm/W）

4寿命

5光色（显色性、色温）

6频闪效应

7启动性

光源种类

普通照明

白炽灯

卤钨灯普通荧光灯三基色荧光

灯紧凑型荧光

灯

高压汞灯金属卤化物

灯

高压钠灯

低压钠灯

光效

(lm/W)

15

25

70

93

60

50

75～95100～200

200显色指数

(Ra)

100

100

70

80～98

85

45

65～9223/60/85

很差

色温(K)

2800

3000

全系列

全系列

全系列

3300～43003000/4500/5

6001950/2200/2

500

1750平均寿命(h)

1000

2000～5000

10000

12000

8000

6000

6000～

20000

24000

28000各种光源的灯效率（二）电光源与灯具2．灯具灯具是将光源发出的光在空间重新分配的装置。它包括光源、控制光线方向的光学器件、固定和防护灯泡以及连接电源所必需的组件，供装饰、调整和安装用的部件等。灯具的主要作用有下列几点：

保护光源免受损伤，并为其供电；

控制光的照射方向，将光通重新分配，达到合理的应用，或得到舒适的光环境；

装饰美化建筑环境；

防止眩光。按光线的分布分类

——根据灯具发出光通量在上下两个半球空间的分布情况分类部分几乎没有

适当

线

安

，

装可

★

使直

利用

★反射光照明，★灯的上半

★下射光通供作业照明

光通量

增加散射光照明效果，光

率最高

★上射光通供

接眩光最小，

更加柔和均匀

影和眩光★顶棚很暗

★减少了灯具与顶棚间的

光通损失更多，经济性差★光线集中且

使室内环境亮度适宜、缓解阴影

尘而影响其效率环境照明

线

光

无阴，与明亮的灯

线

具

柔

易

和

形

均

成

匀

★强烈对比，

★光损失大，缺

对比眩光方向性强

★

，

光

易

通

产

量

生

损

较

失

★灯具易积

浓

较

重

多

乏立体感直接型半直接型

全漫射(直-间接)型

半间接型间接型按灯具的结构和功能分类★开启：光源与外界空间直接接触,无透光罩包合★闭合：透光罩将光源包合起来,灯内外空气能自由流通★封闭：透光罩固定处加一般封闭,灯内外空气仍能流通★密闭：透光罩固定处严格封闭,灯内外空气不能流通★防爆：透明罩及固定处和灯具外壳均能承受要求的压力★防腐：外壳用耐腐蚀材料,且密封良好对灯内易受腐蚀的部件实行密封隔离按灯具的安装方式分类★吸顶灯：灯具直接安装在顶棚上

——主要用于没有吊顶的房间内★嵌入顶棚式(镶嵌灯)：将灯具嵌入吊顶内安装——适用于有吊顶的房间★壁灯：将灯具安装在墙壁上、