《LED灯及在住宅照明中的应用.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《LED灯及在住宅照明中的应用.doc（30页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、2022年-2023年建筑工程管理行业文档 齐鲁斌创作LED灯及在住宅照明中的应用LED灯（Light Emitting Diode）1962年，美国通用电气公司的Holonyak博士，用气相外延方法（VPE）制作成功化合物半导体材料磷砷化镓，开发出第一批发光二极管，即发明了LED光源。当时，发光二极管的发光效率低，仅为0.1lm/W-0.2lm/W，应用前景为显示器、指示器光源。但是在1963年2月，Holonyak就预言：“我们坚信LED会发展成实用的白色光源”。2010年，LED开始进入普通照明领域，我国半导体照明产业规模已达1200亿元，其中，上游外延心片产值为50亿元，中游封装产值为
2、250亿元，下游应用产值为900亿元，主要产品为LED球泡、MR16、PAR灯等。国家发改委统计数据显示，我国LED照明芯片、封装和应用产值之比为1922，从产业布局来看，LED产业发展不平衡。而美国GE、荷兰飞利浦、德国欧司朗等世界三大照明公司，纷纷与上游半导体公司合作组建半导体照明公司，积极创造竞争优势，并正在中国抢占专利制高点，对我国的半导体技术发展形成了合围之势。因此，如何有效整合国内上海、大连、南昌、厦门、深圳、扬州和石家庄七个国家半导体照明工程产业化基地、以及长三角、珠三角、闽三角以及北方地区四大半导体照明产业聚集区域的优势资源，通过产业集群协同创新，共同应对跨国公司的竞争成为国家
3、及地方政府和企业家的核心问题。2.4.1 LED灯的发光原理与特点最早应用半导体P-N 结发光原理制成的 LED 光源问世于 20 世纪 60 年代初。当时所用的材料是 GaAsP ，发红光（ p =650nm ），在驱动电流为 20 mA时，光通量只有千分之几个lm，相应的发光效率约 0.1 lm / W。70 年代中期，引入元素 In 和 N ，使 LED 产生绿光（ p =555nm ）、黄光（ p =590nm ）和橙光（ p =610nm ），光效也提高到 1 lm / W。到了 20世纪80 年代初，出现了 GaAlAs 的 LED 光源，使得红色 LED 的光效达到 10 lm
4、/ W。20世纪90 年代初，发红光、黄光的 GaAlInP 和发绿、蓝光的 GaInN 两种新材料的开发成功，使 LED 的光效得到大幅度的提高。在 2000 年，前者做成的 LED 在红、橙区（ p =615nm ）的光效达到 100 lm / W，而后者制成的 LED 在绿色区域（ p =530nm ）的光效可以达到 50 lm / W。图2-9为一款LED灯。图2-9 LED灯1. LED光源的发光原理50 多年前人们已经了解半导体材料可产生光线的基本知识，LED的心脏是一个半导体的晶片，晶片的一端附在一个支架上，一端是负极，另一端连接电源的正极，使整个晶片被环氧树脂封装起来。半导体晶
5、片由两部分组成，一部分是P型半导体，在它里面空穴占主导地位，另一端是N型半导体，在这边主要是电子。但这两种半导体连接起来的时候，它们之间就形成一个P-N结。当电流通过导线作用于这个晶片的时候，电子就会被推向P区，在P区里电子跟空穴复合，然后就会以光子的形式发出能量，这就是LED发光的原理。而光的波长也就是光的颜色，是由形成P-N结的材料决定的。对于一般照明而言，人们更需要白色的光源。白色LED灯几乎不含红外线与紫外成分，显色指数可达85，光输出随输入电压的变化基本上呈线性，因此调光方法简单，效果可靠。1996 年9月发白光的 LED 由日本日亚工业株式会社成功推出。这种 LED 是将 GaN
6、芯片和钇铝石榴石（ YAG ）封装在一起做成。GaN 芯片发蓝光（ p =465nm ， Wd=30nm ），高温烧结制成的含 Ce3+ 的 YAG 荧光粉受此蓝光激发后发出黄色光发射，峰值 550nm 。蓝光 LED 基片安装在碗形反射腔中，覆盖以混有 YAG 的树脂薄层，约 200-500nm 。 LED 基片发出的蓝光部分被荧光粉吸收，另一部分蓝光与荧光粉发出的黄光混合，可以得到得白光。现在，对于 InGaN/YAG 白色 LED ，通过改变 YAG 荧光粉的化学组成和调节荧光粉层的厚度，可以获得色温 3500K-10000K 的各色白光。到2001年，美国的holy grail光效已达
7、40 lm/W -50lm/W。目前实现LED照明有三种技术路线：利用红、绿、蓝三基色LED合成白光；利用紫外LED激发三基色荧光粉，由荧光粉发出合成白光；采用蓝光LED激发黄光荧光粉实现二元混色白光。其中，利用红、绿、蓝三基色LED合成白光，不仅可实现白光光谱，而且光源颜色可调。2LED灯的分类照明LED产品一般有两种分类方法。（1） 根据LED模块与驱动控制电路的集成程度分类根据LED模块与驱动控制电路的集成程度分为自镇流LED模块和非自镇流LED模块。1）自镇流LED模块是指LED模块与驱动控制电路集成在一起，形成了一个不可分割的整体。2）非自镇流LED模块是指不带驱动控制电路的LED模
8、块。（2）根据LED模块与灯具的集成程度分类 根据LED模块与灯具的集成程度，LED灯分为集成型、内置型和独立型三种。1）集成型是指LED模块作为灯具中一个不可替换的部件，与灯具集成在一起，形成了一个不可分割的整体。2）内置型是指LED模块作为灯具中一个可替换的部件，但不能离开灯具单独使用。3）独立型则提供了安全保护，LED模块可以脱离灯具单独使用。3 LED光源的特点（1）节电、寿命长LED单管功率为0.03W-0.06W，采用直流驱动，单管驱动电压1.5V-3.5V，电流15 mA -20mA。在同样照明效果的情况下，耗电约为白炽灯的1/8。LED灯体积小、重量轻，环氧树脂封装，可承受高强
9、度机械冲击和震动，不易破碎，理论平均寿命达100000h。另外，LED灯具使用寿命可达5年以上。（2）安全环保LED是冷光源，发热量低，无热辐射，可以安全接触；能精确控制光型及发光角度，光色柔和，无眩光。特别是LED灯不含汞、钠元素等可能危害人体健康的物质，其废弃物可回收，无污染，这是绿色光源的重要指标。（3）近阶段适合城市景观照明LED启动时间只有几十纳秒，可反复频繁亮灭；LED光源色彩纯正、丰富，可演变任意色彩，其装饰性优秀；LED光源体积小，可以作成点光源，并可以进行多种组合，从而形成点、线、面、体多种形状；LED光源通过微机智能化控制技术，对点状LED光源组合进行动态控制、闪变控制，适
10、合形成“点、线”；进行渐变控制，适合形成“面”。使图案纵向、横向动感变化。以上三种变化也可形成球体的旋转运动，能够作到单灯控制和群灯控制。美国能源部（DOE）2012年初发布了LED灯泡测试结果。太平洋西北国家实验室（PNNL）对来自18个不同厂家的A19、G25、MR16、PAR20、PAR30每款灯都进行了三个样本的测试，使用积分球进行lm-79光度测试，这些灯泡是在2011年夏季购买，在秋季进行的测试。本次测试包含了11个A19样品，这些样品光效都接近60lm/W，耗电小于10瓦的灯泡光效为5055 lm/W，大于10瓦的光效为5570 lm/W。G25样品，光效为3555 lm/W。
11、MR16和PAR20LED样品的测试结果较好，被测试的8个PAR30样品光效在节能灯的上下浮动，光效为5055 lm/W。测试的所有样品色温范围为2500K6000K，大部分样品在2700-3000K范围内。整个测试中，显色性差异显著，价格较低者显色性较差，一些样品显色指数低于70，大部分样品在80左右。2.4.2 LED灯具LED灯具，以其高效、节能、长寿、小巧等技术特点，正在成为新一代照明市场的主力产品，并且有力地拉动环保节能产业的高速发展。1.LED灯具的形式目前LED灯具中使用的最普遍形式主要有两类, 一类是采用传统的灯具外壳, 只是在灯具内, 在一个几乎是平板的安装面(也是反光面)上
12、, 装上了矩阵式的LED , 这种设计方式是不可能得到良好的灯具配光的。另一类是把多个LED 集成在一个圆形的区域内，区域直径大约为30 mm40mm，再利用灯具反射器进行配光, 但这种设计方式的灯具分布光度也不会优于传统的灯具, 并且由于在一个很小的区域内集成了高密度的LED , 使LED的散热情况明显不良, 不仅影响到LED 的发光效率, 而且也往往影响到LED 的使用寿命。反射器是一个重新分配光源光通量的器件，光源发出的光经反射器反射后，调整光线到预期方向，同时减少光损失和眩光。灯具常用反射材料的反射特性见表2-25 。 表2-25 灯具常用反射材料的反射特性反射材料反射率（%）吸收率（
13、%）特性镜面反射银90-928-10亮面或镜面材料。光线入射角等于反射角。铬63-6627-34铝40-5010-40不锈钢50-6040-50定向扩散反射铝（磨砂面、毛丝面）55-5842-45磨砂面或毛丝面材料，光线朝反射方向扩散。铝漆60-7030-40铬（毛丝面）45-5545-55亮面白漆60-8515-40漫反射白色塑料90-928-10亮度均匀的雾面，光线朝各个方向反射。雾面白漆70-9010-30照明用LED灯的最大特点是具有定向发射光的功能，因为目前功率型LED灯几乎都装有反射器，并且这种反射器的效率都明显高于灯具的反射器效率。另外，LED灯的光效检测时已经包括了自身反射器的
14、效率。采用LED灯的道路灯具应尽可能地利用LED灯的定向发射光的特性, 使道路灯具中的各个LED灯分别直接把光线射向被照路面的各个区域, 再利用灯具反射器的辅助配光, 来实现合理的道路灯具的综合配光。应该说, 道路灯具要真正做到符合城市道路照明设计标准CJJ45 2006 和CIE31 以及CIE115 标准的照度和照度均匀度要求, 灯具内应包含三次配光的功能才能比较好地实现。而带反射器并且具有合理的光束输出角度的LED灯本身就具有良好的一次配光功能。在灯具内, 能按照路灯灯具高度及路面宽度设计各个LED灯的安装位置和发射光的方向就能实现良好的二次配光功能。在此类灯具中的反射器, 只作为辅助的
15、三次配光手段, 来保证道路照度更好的均匀度。由上海市照明学会组织的对山东省威海市次干道采用LED光源道路灯具的试验道路段的验收, 这一试验道路的灯具及布局就是采用上述原理设计的, 从现场的实测结果来看, 这一试验路段正是充分利用了LED灯合适的定向发光功能, 并采用了三次配光方式, 不仅使次干道道路的照度和道路路面的照度均匀度达到了国家标准的要求, 而且在灯具的主要照明方向上, 也防止了此区域的局部的过度照明。由于充分利用了LED灯的特点, 并用合理的配光方式充分地利用了LED灯的光输出, 从而弥补了LED灯本身光效不如HID光源的不足, 使整个道路单位面积在达到标准要求的前提下，其能耗仅为采
16、用高压钠灯道路灯具的原照明设计的能耗的70 %左右, 取得了明显的节能效果。目前各级政府都大力推行节能减排, 在室内照明中, 已经强制执行照明功率密度(LPD) 的限值。我国的道路照明节能认证的技术标准道路照明灯具节能认证技术要求提出了道路照明功率密度(LPD) 的考核要求, 其核心部分是在满足道路路面的照度和照度均匀度的前提下尽可能地降低照明功率密度(单位为W/m2 ) , 从而达到节能的目的。上述采用LED灯的道路灯具的设计思路正是迎合了道路照明灯具节能认证技术要求考核要求。目前加拿大政府已经按道路照明功率密度(LPD) 的要求, 推行其道路照明节能工作, 估计在不远的将来会有更多的国家按
17、LED灯的要求推行其道路照明节能工作。在实际的照明灯具的设计中, 可采用在基本设定每一个LED灯投射方向的前提下, 把每一个LED灯用球形万向节固定在灯具上, 当灯具使用于不同的高度和照射宽度时, 可通过调整球形万向节使每一个LED灯的照射方向都达到满意的结果。在确定每一个LED灯的功率、光束输出角度时，分别计算出各LED灯在基本选定光束输出角度时应该具备的功率, 并且可以通过调整各LED灯的功率以及LED灯驱动电路，输出给每一个LED灯不同的功率，来使每一个LED灯的光输出都达到预计值。这些调整手段都是采用LED灯具所特有的，充分利用这些特点就能降低照明功率密度, 达到节能的目的。2 LED
18、 的散热工况和IP防护散热是LED灯要重点解决的问题。LED是冷光源，不象白炽灯那样产生灼热的高温，但是，LED本身耐温能力比较差，因此不耐高温，而且发光效率会随芯片温度上升而降低,所以必须将LED 工作时产生的热量有效的散发到空气中去，保证LED 光源芯片工作在安全的温度环境下，这样LED 灯才能真正的体现寿命长的优势。（1）LED散热目前LED组件的光效不高，输入的能量只有约15%转化为光能，其余85%变成热。如果这些热无法排出，将使LED温度升高，影响其光效和使用寿命。实验证明，LED心片界面温度升高会造成亮度下降，加快LED组件的损坏。据LED厂商资料分析，LED故障原因有70%是由于
19、温度过高引起。首先要解决大功率LED照明光源的封装结构，对于大功率LED，采用铝基板或陶瓷基板替代铜箔印刷电路板，新近又开发出散热性更好的兼顾传导率与热膨胀系数匹配的复合基板。这样将加快内部热量的散发，有效降低心片的温度。其次是心片制作采用倒装焊（Fpipchip)。Fpipchip结构将心片通过焊料倒装在硅衬底上，LED出射的光线不经过P电极，减少了被吸收量，使发光效率得以提高。第三是设计二次散热装置降低热阻，在器件内部，填充透明度高的柔性硅橡胶，替代传统的环氧树脂，能获得良好的整体热特性。（2）LED的IP防护LED 的工况和散热直接关系其发光效率和使用寿命。LED灯应具有一定等级的防尘防
20、水功能(IP) , 良好的IP 防护往往会妨碍LED 的散热。解决这个相互矛盾的问题是灯具设计时应关注的一个重要方面。国内目前使用中出现的不合格及不合理的情况有：对LED 采用了散热器, 但LED 连线的接线端子及散热器的设计无法达到IP45 及以上等级, 无法满足GB7000. 5P标准的要求。采用普通的灯具外壳, 在灯具出光面内用矩阵式LED , 这种设计虽说能满足IP 试验, 但是由于灯具内的不通风会造成在工作时, 灯具内腔的温度会升高到50-80 , 在如此高的工况下，LED 的发光效率是不可能高的，同时LED 的使用寿命也将大打折扣。在灯具内采用了仪表风扇对LED 及散热器进行散热,
21、 其进风口设计在灯具的下方, 以避免雨水的进入, 出风口设计在下射LED 光源的四周。这样也能有效避免雨水的进入, 另外散热器和LED光源腔不处于同一空腔内, 这种设计如果做得好，按灯具的IP 试验要求, 能顺利通过。3 灯具设计灯具设计要兼顾灯具中LED 的散热及IP 防护, 较合理的设计有： （1）导热板的应用关键的散热位置采用导热板，导热板是在金属板的内部, 均匀分布有供冷媒体流动的细导管, 并在细导管内充有冷媒体，当导热板的某一部位受热时, 细导管内的冷媒体会快速流动而使热量迅速地传导。好的导热板的热传导系数可以达到同厚度铜材板的8-12 倍, 虽说价格较高, 但如在关键部位使用, 对
22、LED 的散热将起到良好的作用。（2）灯具的外壳设计成散热器状目前大部分的道路灯具外壳是铝材的, 直接利用灯具外壳表面作为散热器，既可以保证IP 防护等级的要求, 也可以得到很大的散热面积, 另外, 灯具外壳组成的散热器在有落尘时, 可以通过自然的风雨而冲洗, 从而可保证散热器工作的持续有效性。（3）LED 驱动电路的效率和输出特性LED 对驱动电路的要求是能保证恒流输出的特性, 因为LED 正向工作时结电压相对变化区域很小, 所以保证了LED 驱动电流的恒定，也就基本保证了LED 输出功率的恒定。对于我国电源电压的现状, 道路灯具LED 的驱动电路具有恒流输出特性是十分必要的, 可保证光输出
23、恒定并且防止LED 的超功率运行。要想使LED 驱动电路呈现恒流特性, 从驱动电路的输出端向内看, 其输出内阻抗一定是高的。工作时, 负载电流也同样通过这一输出内阻抗, 如果驱动电路由降压、整流滤波后加在其上必定也消耗很大的有功功率, 所以此两类驱动电路在基本满足恒流输出的前提下, 效率是不可能高的。正确的设计方案是采用有源电子开关电路或采用高频电流来驱动LED , 采用上述方案可以使驱动电路在保持良好的恒流输出特性的前提下，仍具有很高的转换效率。2.4.3 有机发光二极管OLED有机发光二极管(OLED) 发展的重要里程碑为20世纪80年代中期。美国柯达公司华人工程师邓青云于1979年发现了
24、具有发光特性的有机材料，并提出多层结构，引入芳香族胺类为传递层, 成功建立了高效率及低驱动电压的元件结构，1987年获得了OLED设计的第一个专利。之后历经20多年的改进，OLED有了长足的进步。由于OLED 为平面发光，而且可在轻薄、可挠式的基材上形成阵列结构,，所以也非常适合应用于照明光源，2010年，OLED 的发光效率为80lm/W，目前最好的OLED器件的发光效率为102 lm/W。到2015年有望达到120lm/W-150lm/W，将有可能与大功率白色LED竞争，广泛应用于照明。1OLED的构成有机发光二极管（OLED）是一种薄膜多层器件，由碳分子或聚合物组成。它们的构成是：（1）
25、金属箔、薄膜或平板（刚性或弹性）平台；（2）电极层；（3）活性物质层；（4）反电极层；（5）保护层。2OLED的技术优势有机发光二极管OLED几乎具有LED的所有优点，因为OLED器件结构简单，制造工艺成本低，还具有以下技术优势；（1）OLED本身为面光源，容易扩展成大面积平面光源；（2）OLED可制作在柔性塑胶基板上，在住宅照明设计中可结合墙壁、顶棚、地板及家具进行整体设计；（3）OLED是自发光元件，可以大面积挂于室内墙壁上，或嵌在窗户玻璃上。美国显示协会制定的照明用OLED成果目标如表2-26 所示。 表2-26 美国显示协会制定的OLED应用于照明的成果目标性能参数单位第一阶段第二阶段
26、第三阶段第四阶段时间年2004200720102013能量效率%515.52030发光效率Lm/W205080120景色指数CRI75808590寿命(2000cd/m2)h10000200004000050000最大面板尺寸英寸14404040面板厚度mm2.01.00.50.5单位面积重量g/cm20.50.250.10.1制造成本美元120604030注：表2-26来源：U.S.Dispuly Consoytium,2002 住宅照明住宅是人们生活居住的场所，住宅环境质量直接影响我们的生活质量。现代人需要的是高质量的生活环境，住宅照明设计就是要营造一个温馨舒适的灯光环境。住宅照明质量的优
27、劣，直接影响人的情绪、视力健康、活动范围和舒适感。住宅的各个部分一般有特定的功能，因此在照明时就有不同的要求。住宅照明的要求包括：合理的照度、光色、灯具与环境、陈设协调美观以及局部照明与整体照明的和谐统一。人们从事的活动不同，对照度的需要也不相同，缝纫最高，依次是读书、看报、电脑操作、写字、烹饪、听音乐、看电视和休息。现代住宅讲究室内装饰的美观，对居室照明也有更高的追求，居室的色彩会对人的生理和心理产生影响。因此设计和布置居室照明时，除了应考虑色彩的选配，以求光色与居室布置和家具的色彩和谐之外，还要重视节约能源，以获得典雅、大方、舒适、豪华又节能的效果。3.1照明设计 照明规划与照明设计作为城
28、市建设的专项学科，分为照明总体规划、照明详细规划、照明设计三个逐层递进的设计阶段。照明总体规划作为城市总体规划的一部分，起到功能照明、景观照明、分期建设、照明管理等综合协调作用；照明详细规划为照明项目的设计、建设提供引导；而照明设计则是依据照明详细规划中的规定，通过设计师的创作，实现光与载体作用的结果。3.1.1照明技术的基本概念电气照明灯光稳定、色彩丰富，容易实现控制和调节，能够满足人们对照明的需要，因此成为现代人工照明中应用最广泛的照明方式。电气照明是以光学为基础的，照明技术的实质主要是光的控制与分配技术，包括光、视觉、颜色等。住宅照明设计要素 住宅照明设计要素包括住宅照明评价指标、住宅照
29、明的基本要求以及住宅照明设计的主要参数等。1住宅照明评价指标与住宅照明设计有关的照明评价指标主要有：照明水平、最佳亮度、眩光、色表和颜色显现等。（1）照明水平从照明技术的主要参数可知，反射光通与投射光通之比为反射比，被照面单位面积上接受的光通量为照度E，被照射的表面亮度L和照度E与表面反射比的乘积成正比。也就是说，被照面的反射比将照度和亮度两个指标紧密地联系在一起。荷兰著名学者德波尔(De Boer) 等首次提出，对于漫反射面而言，其表达式为： （3-5）式中：L亮度，cd/m2； E照度，lx； 反射比。由于照度和亮度有密切的联系，因此将它们共同称为照明水平。在住宅照明设计中，需要的照明水平
30、一方面要考虑人对视环境的满意不满意问题，另一方面则取决于视觉工作的难易程度和视功能水平。照明水平可以用假想的水平工作面的照度来规定，也可以用特殊表面的亮度来规定，还可以同时用照度和亮度来规定。经验证明，这些量中无论哪个量的量值发生变化，对人的工作功能和舒适感都有深刻影响。因此，国际照明委员会CIE在其室内照明指南中，建议在制定照明规范时应推荐三种照度标准。我国的住宅建筑照明的照度标准值也有三个标准，如下面的表3-6所示。（2）最佳亮度一般认为人眼看高反射比的表面比看低反射比的表面要亮得多，这就是为什么室内照明规范用照度而不用亮度的原因。从式3-5可知，物体的亮度是照度和反射比的函数，物体的反射
31、比增加，或者落在物体上的光通量增加，或者两者同时增加，都将使亮度增加。经验和实验室的研究表明，人的眼睛能够响应一定范围的亮度而对亮度的辩别力没有严重的损失，也不会感到不舒适，这种亮度范围的界限是由眼睛的适应亮度决定的。因此，人视野内的各种物体，如灯具、墙壁、顶棚的亮度必须设置在亮度界限之内。室内墙壁的最佳亮度范围，Balder和Barthes、Richard分别作了两个研究。研究表明，墙壁的最佳亮度不仅与作业照度有关，还与墙壁的颜色和反射比有关。当相对的墙壁照度比，即垂直照度与水平照度之比在0.5-0.8之间时，可能得到最佳的状态。顶棚的最佳亮度主要受顶棚灯具的亮度决定。Balder、Coll
32、ins、Plant、Fischer等人的研究表明，顶棚亮度的上限由所用灯具的相应眩光界限确定。在照度范围的低端(500lx)，顶棚的最佳亮度大约是墙壁最佳亮度的4倍；而在照度范围的高端(20000lx)，顶棚的最佳亮度与墙壁的最佳亮度几乎相等。在照明设计中，如果使顶棚亮度和墙壁亮度相等，眼睛就会感到单调，除非所用的颜色不同。顶棚亮度是室内照明设计的一个因数。在顶棚足够高，以至于在视线之外时，顶棚亮度对在它下面工作的人的舒适感没有直接的影响，此时，顶棚的亮度就可经从提高利用系数的角度来选择，一般将顶棚高度定为3m左右。在这个高度，顶棚在视觉上是舒适的，顶棚的亮度可以适当选择。（3）眩光（glar
33、e）眩光是指视野中由于不适宜亮度分布，或在空间或时间上存在极端的亮度对比，以致引起视觉不舒适和降低物体可见度的视觉条件。视野内产生人眼无法适应之光亮感觉，可能引起不舒适或丧失明视度。眩光是引起视觉疲劳的重要原因之一 。直射眩光有两种：损害视觉的眩光称为失能眩光，引起不舒服感觉的眩光称为不舒适眩光。在室内照明的实践中，不舒适眩光引起的问题要比失能眩光多，而且控制不舒适眩光的措施，也能用来控制失能眩光。试验结果的分析表明，引起眩光的因素有：灯具亮度；房间长度和灯具安装高度；由平均水平照度表示的视适应水平；灯具种类，例如灯具侧面是否发光。控制眩光要从灯具本身开始，要保证灯具不会有过高的亮度。灯具一般
34、有两种类型，一类是用半透明的漫射板或折射板来增加灯具发光面，使其亮度减低；另一类是用反射器或格片或反射器-格片组合来遮档灯具中的灯，使人不能直接看到它。在室内，低功率的荧光灯才可以使用裸灯，而且应该平行于主要视看方向来安装灯管。大面积和低亮度的灯具有助于减少眩光出现的机会。（4）颜色显现1）色表色表表示看到的光源本身的颜色表象，光源的颜色越接近红色，色温越低，光源的颜色越接近青色，色温越高。光源和物件的最佳色表与室内的照明水平有密切的联系，所用光源的光色和由此光色产生的亮度对室内的气氛有很大的影响。光源的色表用色温来描述，单位为（开尔文）K，光源与黑体的颜色相同时，该黑体的温度就称为光源的色温
35、。天然光源与荧光灯的色温如表3-2所示。表3-3表示在相关色温范围内色表的变化。 表3-2 天然光源和荧光灯的色温光源色温（K）蜡烛1900-1950月光4100日光（太阳+睛空）5800-6500太阳光5300-5800阴天天空6400-6900晴天天空10000-26000荧光灯3000-7500 表3-3 色温和色表相关色温（K）色表5500冷色（蓝白色）3300-5500中间色（白色）3300暖色（红白色）用低色温的暖色光源产生的低照明水平可以使室内形成缓和的气氛，而室内所需要的活泼气氛则可以由高色温的冷色光源产生的高照明水平形成。2）颜色显现 灯的颜色性质由灯的色表和灯的显色性能来表
36、征。灯的显色性能是指灯对在其照明之下的物体的色表的影响能力，灯的显色性由它的显色指数Ra来描述，Ra越高，颜色显现就越好。荧光灯的显色系数见表3-4。荧光灯的显色指数与颜色显现的关系见表3-5。 表3-4 荧光灯的显色指数光源显色指数Ra参照光源100超级白色荧光灯92-97高级白色荧光灯80“标准白色”荧光灯60“标准暖白色”荧光灯50 表3-5 荧光灯显色指数与颜色显现荧光灯显色指数Ra颜色显现90-100真实的颜色显现70-90好的颜色显现50-70普通的颜色显现注：有3-2至表3-5来源：J.B.de Boer Dr.D.Fischer , PINTFRIOR LIGHTING , P
37、HILIPS TECHNICAL LIBRARY KLUWER TECHNISCHE BOEKEN B.V. DEVENTER-ANTWERPEN, 19813）室内色彩 房间表面的色彩设计是影响房间视觉舒适感的一个颜色因素。一般来说，为了得到高效率的照明，主要表面应该采用淡颜色，顶棚采用白色或近似白色。一般情况下，多数人喜欢的物体颜色是蓝色、蓝绿色和绿色，这与光源的色表和背景的颜色无关。在这些颜色之后，按照多数人喜欢的次序排列，依次是红色、橙色和黄色。彩色环境只有在看起来既生动又富于变化时，才是令人满意的。虽然某种色彩环境本身是令人满意的，但大量重复这种设计就会导致单调，而得到与愿望相反的效
38、果。2住宅照明的基本要求住宅照明的基本要求是：适用、经济、美观。适用是指能够提供人们生活、休息、娱乐所需要的照明，保证规定的可见度水平。经济是指一方面选用高效光源和高效灯具，能以较少的投资获得较好的照明效果；另一方面是在符合有关照明标准、规程的前提下，尽可能节约电能。住宅的各个房间以及房间的各个部分具有不同的使用功能，对照明的要求也各不相同。（1）客厅照明 客厅是家庭休息、会客的地方，也是家庭团聚的场所，因此，客厅照明是住宅照明的重点部位。总的来说，客厅照明要求具有多功能性，照明效果要求多样化，照明应满足空间对光环境创造的要求。客厅的照明设计，应采用一般照明、装饰照明和重点照明相结合的方式。一
39、般照明由客厅房间中央的吸顶式荧光灯提供主要环境照明。为了扩大房间的空间感，可在周围采用LED灯具照明墙壁。在客厅黑暗中看电视容易使人眼产生疲劳，可用小灯具照明附近的墙面。（2）卧室照明卧室是睡眠和休息的地方，照明主要要求舒适，对光源的照度要求不高。宜采用暖光色光源。在房间天花板上安装乳白色半透明灯具构成一般照明。在床头和梳妆台设置局部照明，光源的显色性要高，以显出自然的肤色。在床头两端安装能够调光的中等光束角的壁灯，其开关要单独设置。卧室的灯由两个开关统一控制，一个设置在门口，一个设置在床头，便于操作。（3）厨房照明 厨房照明以满足功能照明为主，不管是水平面，还是垂直面上，都要有一定的照度，一
40、般选用荧光灯或节能灯。注意在工作面上不要留有阴影。（4）餐厅照明餐厅照明要突出艺术性，因为环境氛围好坏直接影响人们的食欲。一般采用一个挂于餐桌上方的灯具来照明，要注重灯光的艺术性，灯具采用玻璃灯罩或塑料灯罩，要高出桌面800mm。（5）公共区域照明 卫生间采用吸顶灯提供一般照明，穿衣镜两边垂直安装两个灯具，提供局部照明。走廊、楼梯间选用10W-20W的LED灯或节能灯照明。3住宅照明设计参数人在1lx-100000lx的照度范围内能产生视觉。根据测算，当光照水平在50lx-300lx范围内时，阅读速度随照度增加而增加。为了创造舒适的家庭环境，给人以更好的视看条件，在住宅照明设计中，要注重房间照
41、度确定、限制眩光和节约用电。（1）确定照度国际照明委员会CIE批准发表的出版物室内照明指南提出，辨认人的脸部特征的最低亮度约需1 cd/m2，相对应的所需一般照明的水平照度为20 lx，因此，将20 lx作为所有非工作房间的最低照度；而工作房间推荐的最低照度为200 lx，工作房间最高满意度的照度为2000 lx，并将20-200-2000 lx作为照度分级的基准值。根据我国的经济情况和电力供应水平，在现行标准中规定的照度等级为：0.5、1、2、3、5、10、15、20、30、50、75、100、150、200、300、500、750、1000、1500、2000、3000 lx。考虑到相同用
42、途的不同房间在不同条件下所需的照度可能有显著差别，标准中通常用高、中、低三个照度等级组成的照度范围来代替单一的照度值，方便设计人员灵活运用照明设计标准。在住宅照明设计中，必须满足国家标准规定的最低照度值。结合我国目前的经济水平和供电能力，家庭照明设计中的照度标准不宜定得过高。一般情况下，客厅、书房为100lx，卧室50lx，其他房间30lx。GBJ133-90规定的住宅建筑照明的照度标准值见表3-6 。 表3-6 住宅建筑照明的照度标准值 类别参考平面及其高度照度标准值（lx）高中低起居室、卧室一般活动区0.75m水平面503020书写、阅读0.75m水平面300200150床头阅读0.75m
43、水平面15010075精细作业0.75m水平面500300200餐厅或方厅、厨房0.75m水平面503020卫生间0.75m水平面201510楼梯间地面15105表3-6 中的值是指规定照度的最小值，在使用中，采用略高一点的照度，可以有效减少人眼的疲劳，保护人的视力。（2）限制眩光眩光是指由于亮度太大，或是短时间内相继出现亮度相差过大的光所造成的视觉不适或视觉降低。照明按眩光程度分为5级：A级为无眩光，B级为刚刚感到眩光，C级为轻度眩光，D级为不舒适眩光，E级为一定的眩光。严重的眩光甚至使人眩晕、恶心，必须加以限制。限制眩光的方法主要有：1）正确选择灯具；2）采用小功率低亮度的灯泡；3）降低背
44、景亮度；4）提高灯具的悬挂高度。（3）住宅用光源和灯具在住宅照明中，常用的光源有荧光灯与节能灯、LED灯两类。荧乐灯与节能灯主要用于有较高照度要求以及点燃时间比较长的场所。LED照明用灯利用红、绿、蓝三基色，经控制具有256级灰度，经混合可产生16777216种颜色，可实现多种动态变化效果；加上LED属于冷光源，不会引起火灾。灯具应该与室内装饰的整体效果相协调，可以由灯饰化装饰和建筑化装饰混合使用。（4）考虑照明的经济性和节电住宅照明设计有三种不同的方式：一般照明，任务照明和重点照明。1） 一般照明一般照明是一个房间的基础照明，由一组规则的灯具组成，一般安装在房间中央顶棚上。2） 任务照明任务
45、照明为工作区域提供比较高的亮度，以完成精细作业，如书桌、电脑桌上的照明。3） 重点照明重点照明不属于功能照明，而在于强化空间特色和突出装饰元素，如各类架子、收藏品、艺术品、装饰性陈列的照明。合理的照明设计，还需要考虑到节省初投资。在作照明设计时，必须十分注意节约电力。3.1.3 住宅照明设计住宅照明设计的目标，就是正确运用经济上的合理性和技术上的可能性，来创造满意的视觉条件，既要有合适的照度，又要解决眩光、光的颜色、阴影等问题。住宅应采用一户一表及集表箱配电方式，集表箱一般装设在住宅底层的公共部分。多层和高层住宅的公共场所照明等公共用电应单独设置电能表计量。高层住宅疏散通道和安全出口、楼梯间、
46、电梯前室和电梯机房、公共走廊、配电室、消防值班室等场所应设置应急照明。1根据照度要求，确定灯的盏数及功率在房间的照明设计要素、灯具的型式、灯具的悬挂高度、灯具的布置方案确定之后，根据照度要求，计算出灯的总光通量，再确定灯的盏数，最后从光源的技术数据表中查出对应的灯的功率。（1）房间照明耗电量房间照明耗电量与一些因素有关，包括利用系数、维护系数等。）利用系数照明光源的利用系数是表征光源光通量有效利用程度的一个参数，用投射到工作面的光通量与光源发出的全部光通量之比来表示。 （3-6）式中：投射至工作面上的光通量，包括直射光通量和多方反射到工作面上的光通量，lm； 每盏灯发出的光通量lm，； N灯的盏数。利用系数与以下因素有关： 照明器的光效、型式与配光曲线灯具的光效越高，光通量越集中，利用系数也越高。灯具的分类方法很多，目前比较常用的灯具分类是按照国际照明委员会（CIE）和国际电工委员会（