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1、1,主 编：刘昌明 鲍东杰,11 电气照明系统,第三篇 建筑电气,2,11.1 照明的基本概念,11 电气照明系统,目 录,11.2 常用电光源、灯具及其选用,11.3 照明标准及计算,3,11 电气照明系统,理解光通量、照度、发光强度、亮度等光学的基本物理量，了解照明的分类；理解白炽灯、荧光灯的工作原理、结构特点，了解常用电光源的特性与选用，灯具的类型、眩光及布置。了解我国的照明标准，掌握照明计算单位容量法。,,学习目标,4,11.1 照明的基本概念,11 电气照明系统,5,1.光通量 光源在单位时间内向周围空间辐射并引起视觉的能量，称为光通量，用符号表示，单位为流明（lm）。 每消耗1W功
2、率所发出的光通量，称为发光效率，简称光效。这是评价各种光源的一个重要数据。,11.1.1 光学的基本物理量,11.1 照明的基本概念,6,2.照度 物体的照度不仅与它表面上的光通量有关，而且与它本身表面积的大小有关，即在单位面积上接收到的光通量称为照度，用符号E表示，单位为勒克斯（lx）。3.发光强度 单位立体角内的光通量称为发光强度，用符号I表示，单位为坎德拉（cd）。发光强度是表示光源发光强弱程度的物理量。,11.1 照明的基本概念,7,4.亮度 发光体在给定方向上单位投影面积上发射的发光强度称为亮度，用符号L表示，单位为坎/米2（cd/m2）。 除了以上几个光学基本量外，影响视觉的还有被
3、照空间物体的表面反射系数。当光通量照射到物体被照面后，一部分被反射，一部分被吸收，一部分透过被照面的介质。 被物体反射的光通量与射向物体的光通量之比称为反射系数或反射率。物体的反射系数与被照面的颜色与光洁度有关。,11.1 照明的基本概念,8,1.按照明范围大小分类（1） 一般照明 整个场所或某个特定区域照度基本均匀的照明。对于工作位置密度很大而对光照方向无特殊要求，或受条件限制不适宜装设局部照明装置的场所，可以只采用一般照明。,11.1.2 照明的分类,11.1 照明的基本概念,9,（2） 局部照明 只局限于工作部位的特殊需要而设置的固定或移动的照明。这些部位对高照度和照射方向有一定要求。
4、（3） 混合照明 一般照明与局部照明共同组成的照明。对于照度要求较高，工作位置密度不大，或对照射方向有特殊要求的场所，宜采用混合照明。,11.1 照明的基本概念,10,2.按照明功能分类 （1） 正常照明 在正常情况下使用的室内外照明称为正常照明。它一般可以单独使用， 也可与应急照明同时使用，但控制线路必须分开。 （2） 应急照明 在正常照明因故障熄灭后，供事故情况下继续工作或安全疏散通行的照明。,11.1 照明的基本概念,11,（3） 值班照明 在非工作时间内供值班人员使用的照明。在非三班制生产的重要车间和仓库、商场等场所，通常设置值班照明。值班照明可利用正常照明中能够单独控制的一部分，或利
5、用应急照明的一部分或全部作为值班照明。（4） 警卫照明 用于警卫地区周围的照明。警卫照明应尽量与区域照明合用。,11.1 照明的基本概念,12,（5） 障碍照明 装设在建筑物或构筑物上作为障碍标志用的照明。为了保证夜航的安全，在飞机场周围较高的建筑物上，在船舶航行的航道两侧的建筑物上，应按民航和交通部门的有关规定装设障碍照明。 障碍灯应为红色，有条件的宜采用闪光照明，并且接入应急电源回路。,11.1 照明的基本概念,13,11.2 常用电光源、灯具及其选用,11 电气照明系统,14,照明电光源可以按工作原理、结构特点等进行分类。根据其由电能转换光能的工作原理不同，大致可分为热辐射光源和气体放电
6、光源两大类。 热辐射光源是利用物体通电加热而辐射发光的原理制成的，如白炽灯、卤钨灯等。气体放电光源是利用气体放电时发光的原理制成的，如荧光灯、荧光高压汞灯、高压钠灯、霓虹灯、氙灯和金属卤化物灯等。,11.2.1 常用电光源,11.2 常用电光源、灯具及其选用,15,1.白炽灯 白炽灯是目前应用最广泛的电光源之一。它的结构如图11.1所示，由灯头、灯丝和玻璃外壳组成。灯头有螺纹口和插口两种形式，可拧进灯座中。对于螺口灯泡的灯座，相线应接在灯座中心接点上，零线接到螺纹口端接点上。 灯丝由钨丝制成，当电流通过时加热钨丝，使其达到白炽状态而发光。一般40W以下的小功率灯泡内部抽成真空，60W以上的大功
7、率灯泡先抽真空，再充以氩气等惰性气体，以减少钨丝发热时的蒸发损耗，提高使用寿命。,11.2 常用电光源、灯具及其选用,16,图11.1 白炽灯（a） 白炽灯构造;（b） 接线,11.2 常用电光源、灯具及其选用,17,2.荧光灯 荧光灯又称日光灯，是气体放电光源。它由灯管、镇流器和启辉器三部分组成。 灯管由灯头、灯丝和玻璃管壳组成，其结构如图11.2所示。灯管两端分别装有一组灯丝与灯脚相连。灯管内抽成真空，再充以少量惰性气体氩和微量的汞。玻璃管壳内壁涂有荧光物质，改变荧光粉成分可以获得不同的可见光光谱。,11.2 常用电光源、灯具及其选用,18,目前荧光灯有日光色、冷白色、暖白色以及各种彩色等
8、光色。灯管外形有直管形、U形、圆形、平板形和紧凑型（双曲形、H形、双D形和双X形）。,11.2 常用电光源、灯具及其选用,19,荧光灯的工作原理为：接通电源后，在电源电压的作用下，启辉器产生辉光放电，其动触片受热膨胀与静触点接触形成通路，电流通过并加热灯丝发射电子。但这时辉光放电停止，动触片冷却恢复原来形状，在使触点断开的瞬间，电路突然切断，镇流器产生较高的自感电动势，当接线正确时，电动势与电源电压叠加，在灯管两端形成高电压。在高电压作用下，灯丝通电、加热和发射电子流，电子撞击汞原子，使其电离而放电。放电过程中发射出的紫外线又激发灯管内壁的荧光粉，从而发出可见光。,11.2 常用电光源、灯具及
9、其选用,20,图11.2 荧光灯（a） 灯管结构;（b） 接线圈,11.2 常用电光源、灯具及其选用,21,由于电光源技术的迅速发展，新型电光源越来越多，它们具有光效高、光色好、功率大、寿命长或者适合某些特殊场所的需要等特点。目前常用电光源的分类和主要特性如表11.1和表11.2所示（见课本241页和242页）。,11.2.2 常用电光源的特性与选用,11.2 常用电光源、灯具及其选用,22,各种常用照明电光源选用范围如下：（1） 白炽灯 应用在照度和光色要求不高、频繁开关的室内外照明。除普通照明灯泡外，还有636V的低压灯泡以及用作机电设备局部安全照明的携带式照明。（2） 卤钨灯 光效高，光
10、色好，适合大面积、高空间场所照明。,11.2 常用电光源、灯具及其选用,23,（3） 荧光灯 光效高，光色好，适用于需要照度高、区别色彩的室内场所。但不适合有转动机械的场所照明。 （4） 荧光高压汞灯 光色差，常用于街道、广场和施工工地大面积的照明。（5） 氙灯 发出强白光，光色好，又称“小太阳”，适合大面积、高大厂房、广场、运动场、港口和机场的照明。,11.2 常用电光源、灯具及其选用,24,（6） 高压钠灯 光色较差，适合城市街道、广场的照明。（7） 低压钠灯 发出黄绿色光，穿透烟雾性能好，多用于城市道路、户外广场的照明。（8） 金属卤化物灯 光效高，光色好，室内外照明均适用。,11.2
11、常用电光源、灯具及其选用,25,11.2.3.1 灯具的分类1.按结构分类 （1） 开启型光源裸露在外，灯具是敞口的或无灯罩的。 （2） 闭合型透光罩将光源包围起来的照明器。但透光罩内外空气能自由流通，尘埃易进入罩内，照明器的效率主要取决于透光罩的透射比。,11.2.3 灯具,11.2 常用电光源、灯具及其选用,26,（3） 封闭型 透光罩固定处加以封闭，使尘埃不易进入罩内，但当内外气压不同时空气仍能流通。（4） 密闭型 透光罩固定处加以密封，与外界可靠地隔离，内外空气不能流通。根据用途又分为防水防潮型和防水防尘型，适用于浴室、厨房、潮湿或有水蒸气的车间、仓库及隧道、露天堆场等场所。,11.2
12、 常用电光源、灯具及其选用,27,（5） 防爆安全型 这种照明器适用于在不正常情况下可能发生爆炸危险的场所。其功能主要使周围环境中的爆炸性气体进不了照明器内，可避免照明器正常工作中产生的火花而引起爆炸。（6） 隔爆型 这种照明器适用于在正常情况下可能发生爆炸的场所。其结构特别坚实，即使发生爆炸，也不易破裂。,11.2 常用电光源、灯具及其选用,28,（7） 防腐型 这种照明器适用于含有腐蚀性气体的场所。灯具外壳用耐腐蚀材料制成，且密封性好，腐蚀性气体不能进入照明器内部。,11.2 常用电光源、灯具及其选用,29,2.按安装方式分类（1） 吸顶式 照明器吸附在顶棚上,适用于顶棚比较光洁且房间不高
13、的建筑内。这种安装方式常有一个较亮的顶棚，但易产生眩光，光通利用率不高。（2） 嵌入式 照明器的大部分或全部嵌入顶棚内，只露出发光面。适用于低矮的房间。一般来说顶棚较暗，照明效率不高。若顶棚反射比较高，则可以改善照明效果。,11.2 常用电光源、灯具及其选用,30,（3） 悬吊式 照明器挂吊在顶棚上。根据挂吊的材料不同可分为线吊式、链吊式和管吊式。这种照明器离工作面近，常用于建筑物内的一般照明。（4） 壁式 照明器吸附在墙壁上。壁灯不能作为一般照明的主要照明器，只能作为辅助照明，富有装饰效果。由于安装高度较低，易成为眩光源，故多采用小功率光源。,11.2 常用电光源、灯具及其选用,31,（5）
14、 枝形组合型 照明器由多枝形灯具组合成一定图案，俗称花灯。一般为吊式或吸顶式，以装饰照明为主。大型花灯灯饰常用于大型建筑大厅内，小型花灯也可用于宾馆、会议厅等。（6）嵌墙型 照明器的大部分或全部嵌入墙内或底板面上，只露出很小的发光面。这种照明器常作为地灯，用于室内作起夜灯用，或作为走廊和楼梯的深夜照明灯，以避免影响他人的夜间休息。,11.2 常用电光源、灯具及其选用,32,（7）台式 主要供局部照明用，如放置在办公桌、工作台上等。（8） 庭院式 主要用于公园、宾馆花园等场所，与园林建筑结合，无论是白天或晚上都具有艺术效果。,11.2 常用电光源、灯具及其选用,33,（9） 立式立 灯又称落地灯
15、，常用于局部照明，摆设在沙发和茶几附近。（10）道路、广场式 主要用于广场和道路照明。 另外还有建筑化照明，即将光源隐藏在建筑结构或装饰内，并与之组合成一体。通常有发光顶棚、光带、光梁、光柱、光檐等。,11.2 常用电光源、灯具及其选用,34,3.按配光分类 根据照明器上射光通量和下射光通量占照明器输出光通量的比例进行分类，又称为CIE配光分类。(1) 直接型 上射光通量占010%，下射光通量占100%90%。(2) 半直接型 上射光通量占10%40%，下射光通量占90%60%。,11.2 常用电光源、灯具及其选用,35,(3) 直接间接型（漫射型） 上射光通量占40%60%，下射光通量占60
16、%40%。(4) 半间接型 上射光通量占60%90%，下射光通量占40%10%。(5) 间接型 上射光通量占90%100%，下射光通量占10%0。,11.2 常用电光源、灯具及其选用,36,4.按配光的宽窄分类 这种分类方法是根据照明器的允许距高比值来分，也叫按距高比分类。(1) 特深照配光型 光通量和最大发光强度值集中在015的狭小立体角内。(2) 深照配光型 光通量和最大发光强度值集中在030的狭小立体角内。,11.2 常用电光源、灯具及其选用,37,(3) 配照配光型 又称余弦配光型，发光强度I与角度的关系符合余弦规律(4) 漫射配光型 又称均匀配光型。光线在各个方向上发光强度基本相同。
17、(5) 广照配光型 光线的最大发光强度分布在较大角度上，可在较广的面积上形成均匀的照度。,11.2 常用电光源、灯具及其选用,38,11.2.3.2 灯具的眩光 当照明电光源的亮度过大或与人眼的距离过近时，刺目的光线使人的眼睛难以忍受，使人发生晕眩及危害视力的现象称为眩光。 眩光可能使人看不见其他东西，失去了照明的作用；也可能对可见度没有影响，但人却感到很不舒服。因此，在建筑电气照明设计时，必须注意限制眩光。,11.2 常用电光源、灯具及其选用,39,通常采用如下措施： （1） 为限制直接眩光的作用，室内照明器的悬挂高度应符合表11.3（见课本245页）中的规定。 表11.3中的保护角是指灯罩
18、开口边缘至灯丝（发光体）最边缘的连线与水平线之间的夹角，如图11.3所示。灯罩提供的保护角是为了保护视力不受或少受眩光的影响，因为眩光的强弱与视角存在着一定的关系，如图11.4所示。,11.2 常用电光源、灯具及其选用,40,（2） 局部照明的光源应具有不透明材料或漫反射材料制成的反射罩。光源的位置高于人眼睛的水平视线时，其保护角应大于30；若低于眼睛的水平视线时，不应小于10。 （3） 当工作面或识别物体表面呈现镜面反射时，应采取防止反射至眼内的措施，例如加大保护角，采用漫射型或带磨砂灯泡的照明器。,11.2 常用电光源、灯具及其选用,41,图11.3 灯罩的保护角,11.2 常用电光源、灯
19、具及其选用,42,图11.4 眩光与视角的关系,11.2 常用电光源、灯具及其选用,43,11.2.3.3 灯具的布置 灯具的布置应能满足工作面上最低的照度要求，照度均匀，光线射向适当，无眩光、无阴影，检修维护方便与安全，光源安装容量减至最小，并且总体布置应该整齐、美观以及与建筑协调。 灯具竖向布置（即悬挂高度），还需要考虑限制直接眩光作用，室内灯具悬挂高度应满足表11.3中所规定的最低高度的要求。,11.2 常用电光源、灯具及其选用,44,灯具的水平布置可分为选择性布置和均匀布置，灯具的合理布置应该正确选择灯具的间距s与灯具悬挂高度hRC的比值。当选用反射光或漫射光灯具布置时，还需注意灯具与
20、顶棚的距离，通常这个距离为顶棚至工作面距离的1415较为合适。在hRC一定的情况下，s/hRC值小，经济性差；s/hRC值大，则不能满足照度均匀。通常每个灯具都有一个“最大允许距高比”，表11.4（见课本246页）列出了常用灯具的最大允许距高比。 灯具的布置还应与建筑形式相结合。,11.2 常用电光源、灯具及其选用,45,11.3 照明标准及计算,11 电气照明系统,46,照明的目的就是要满足人们的视觉要求。为了满足这种视觉要求，各国均制定了符合本国国情的照明标准，或以推荐照度的形式作为照明设计或评价的依据。 根据我国建筑照明设计标准（GB 500342004），常见建筑的照明标准如表11.5
21、、表11.6和表11.7所示。 （表见课本247页248页）,11.3.1 照明标准,11.3 照明标准及计算,47,照明计算是照明设计的重要内容之一。它包括照度计算、亮度计算、眩光计算等照明功能上的各种效果计算。 照度计算的基本方法，通常有利用系数法、逐点计算法和单位容量法三种。,11.3.2 照明计算,11.3 照明标准及计算,48,1.利用系数法 这种方法适用于灯具均匀布置的一般照明及利用周围围墙、天花板作为反射面的场所。当采用反射式照明灯具时，也采用此法计算。投射到被照面上的光通量与房间内全部灯具总光通量的比值，叫做利用系数。此外，还有与房间尺寸、面积有关的室形指数，与墙壁、天花板和地
22、面有关的反射系数，以及照度补偿系数等。 根据灯具功率和数量计算出总光通量，考虑上述各种系数的影响后，求出被照面的光通量，再除以被照面积，即可求得被照面的平均照度。,11.3 照明标准及计算,49,2.逐点计算法 根据电光源向各被照点发射的光通量的直射分量来计算被照点的照度。逐点计算法适用于水平面、垂直面和倾斜面上的照度计算。此方法计算的结果比较准确，故可计算车间的一般照明、局部照明和外部照明等，但不适用于计算周围反射性能很高场所的照度。,11.3 照明标准及计算,50,3.单位容量法（1） 室形指数的概念 如图11.5所示，把房间分为三个空间，或称为空腔。把照明器所在的平面称为照明器平面，它是
23、通过照明器光中心的一个水平面。房间顶棚与照明器平面之间的空间是顶棚空间，参考面（又常称为工作面）与房间地面之间的空间是地面空间，照明器平面与参考面之间的空间是室空间。,11.3 照明标准及计算,51,对照明计算而言，三个空间中最关键的是室空间。室空间的上方是照明器平面，称为有效顶棚或等效顶棚；下方是工作面（即参考面），称为有效地面或等效地面；四周是墙，这里仅指室空间部分的墙。,(11.2),11.3 照明标准及计算,52,设房间为长方体，长度是l，宽度是w，室空间的高度也即照明器平面与工作面的距离是hRC。若室形指数记作Kr，则 （2） 单位容量法的基本公式,(11.3),P=P0AEav,1
24、1.3 照明标准及计算,53,图11.5 房间各空间的划分,11.3 照明标准及计算,54,（3） 单位容量表的编制条件 表11.8（见课本249页）的单位容量首先是在室内顶棚反射比70%、墙面平均反射比50%、地面反射比20%的条件下编制的。因为是近似估算，一般不必详细计算各面的等效反射比，而是用实际反射比进行计算。当房间的实际反射比与编制条件不符时应适当修正，修正系数用C1表示，如表11.9（见课本250页）所示。,11.3 照明标准及计算,55,表11.8中规定的维护系数为1/1.4，若实际维护系数与之不同时应进行修正。修正系数用C2表示。维护系数MF是一个照明装置在规定的某个时间所产生
25、的照度与同一照明装置在新装时产生的照度之比。,11.3 照明标准及计算,56,表11.8中每格的第一个数字是以100W普通白炽灯为基准，其光效为12.5 lm/W，第二个数字是以40W荧光灯为基准，其光效为60 lm/W。当选用不同的热辐射灯时，用第一个数值，但因光效不同，应进行修正，修正系数C3=12.5/；若选用的是气体放电灯，则用第二个数值，由于光效不同，修正系数C3=60/。上面两式中的均指实际光源的发光效率。,11.3 照明标准及计算,57,从一个灯具输出的光通量与灯具内全部光源在无约束条件下点燃时输出的光通量之比称为灯具效率。表11.8规定的灯具效率一般不应小于70%，当采用格栅灯
26、具时，灯具效率应不小于55%。若实际选用的灯具效率小于上述规定时也将做修正，修正系数用C4表示。当一般灯具的效率为0.6左右，或格栅式灯具的效率约为0.47时，C4=1.22；若一般灯具的效率为0.5左右，或格栅式灯具的效率约为0.39时，C4=1.47。,11.3 照明标准及计算,58,最后，单位容量法计算表是在照度为1 lx情况下求得的，因此单位容量法的计算公式中包含有实际照度Eav。 综合以上因素，实际单位容量法计算公式为,P=C1C2C3C4P0AEav,(11.4),11.3 照明标准及计算,59,【例11.1】一个长14m、宽7m的房间，若计算高度3m，室内顶棚反射比70%、墙面平均反射比50%、地面反射比20%，采用YJK-2型简易控照式双管荧光灯（240W）照明，维护系数0.73，灯具效率高于80%，要求工作面照度达到150 lx，试用单位容量法求所需灯具数。,11.3 照明标准及计算,60,武汉理工大学出版社发行部http:/地 址：武汉市洪山区珞狮路122号电 话：027-87785758 87391631传 真：027-87165708,Thank You!,