6.1照明的基本知識6.2常用電光源與燈具6.3照度標準及計算6.4建筑照明設計基礎6.5常用照明設備的安裝小結6.1.1照明的光學概念

1.光通量

2.發光強度

它是用來反映發光強弱程度的一個物理量，用符號I表示，其單位為cd(坎德拉)，其算式為

(6-1)

6.1照明的基本知識

3.亮度

亮度是一個單元表面在某一方向上的光強密度。

4.照度

為了研究物體被照明的程度，工程上常用照度這個物理量。通常是用照射在物體表面單位面積上的光通量來度量物

體的照度，用符號E表示，其單位為lx/m2或稱勒克斯(lx)，其算式為

(6-2)

5.顯色性

6.色溫

7.色表

8.光效

光源所發出的光通量和該光源所消耗的電功率P的比值稱為發光效率，簡稱光效，用符號η表示，單位是lm/W。即

(6-3)

9.眩光

眩光是照明質量的重要特征。視場中有極高的亮度或強烈的亮度對比時，將造成視覺降低和6.1.2照明方式

1.一般照明

2.局部照明

3.混合照明6.1.3照明質量指標

1.合適的照度

2.亮度分布

3.眩光的限制

1)控制直接眩光

控制直接眩光主要是控制光源γ角在45°~90°(見圖6-1)范圍內的亮度。

2)控制反射眩光圖6-1需要控制亮度照明器發光區

4.陰影的消除

定向光照射到物體上而在其背面所產生的光照效果即為陰影。

5.照度均勻度

照度均勻度可用給定工作面上的最低照度與平均照度之比來衡量。

6.照明的穩定性

照度變化引起照明忽亮忽暗形成了照明的不穩定，給人的視覺帶來不舒適感。

(1)電源電壓波動引起照明不穩定。

(2)光源或燈具擺動引起照明不穩定。

(3)光源自身老化和環境因素引起照明不穩定。

表6-1為減光補償系數K的推薦值。

(4)交流電源的周期性變化引起照明不穩定。表6-1減光補償系數K的推薦值

7.光源的顯色性改善

物體表面色的顯示除了取決于物體表面的特性外，還取決于光源的光譜能量分布。

室內照明使用光源的顏色按其相關色溫的分類及適宜應用場所見表6-2。表6-2光源的色表分組表6-3光源的顯色指數6.1.4綠色照明及節能

1.綠色照明

2.照明節能

1)采用高效節能的電光源

2)采用高效節能的照明燈具

3)采用高效節能的燈用電器附件

4)提高照明設計質量精度

5)貫徹實施新的照明設計標準

6)采用智能化照明

7)重視利用太陽能6.2.1常用電光源

1.光源的分類

1)熱輻射發光光源

2)氣體放電光源

2.光源

1)白熾燈

2)鹵鎢燈

圖6-2所示為常用鹵鎢燈的外形。6.2常用電光源與燈具圖6-2常用鹵鎢燈的外形

3)熒光燈

熒光燈是低氣壓汞蒸氣弧光放電燈，也被稱為第二代光源。

(1)熒光燈的結構。

熒光燈的基本構造見圖6-3，工作線路見圖6-4。

圖6-5所示為電子整流器單管接線電路。圖6-3熒光燈的基本構造圖6-4二線式鎮流器熒光燈的接線電路圖6-5電子整流器單管接線電路

(2)熒光燈的工作原理。

(3)熒光燈的特性。

(4)熒光燈的應用。

4)高壓鈉燈

高壓鈉燈是利用高壓鈉蒸氣放電發光的一種高強度氣體放電光源，廣泛應用于對顯色性要求不高的場所。高壓鈉燈是由放電管、硬玻璃外殼、雙金屬片、金屬支架、電極和燈頭構成的。圖6-6所示為高壓鈉燈的結構。圖6-6高壓鈉燈的結構

5)金屬鹵化物燈

金屬鹵化物燈具有更好的光色性，接近自然光，是目前比較理想的電光源。金屬鹵化物燈是第三代電光源。金屬鹵化物燈都具有功率大、壽命長的特點，可用于高大廳堂、體育場館、廠礦及露天場所的照明。

各種光源的適用性見表6-4。表6-4各種光源的適用性6.2.2燈具的特性及其分類

1.燈具的特性

1)燈具的作用

2)燈具的配光特性

圖6-7所示為旋轉軸對稱燈具的配光曲線。圖6-7旋轉軸對稱燈具的配光曲線因此，實際發光強度應當是該燈具測光參數提供的光強值乘以光源實際光通量與1000之比，即

(6-4)

3)燈具的保護角

燈具的保護角α是指從光源發光體(燈絲)和燈具出口邊緣的一點的連線與通過光源中心水平線之間的夾角。圖6-8所示為燈具的保護角。圖6-8燈具的保護角

4)照明燈具效率

照明燈具效率是指在規定條件下，照明燈具發出的光通量與燈具內的全部光源所發出的總光通量之比。照明燈具效率用η表示，即

(6-5)

2.燈具的分類

國際照明委員會(CIE)按照燈具上、下兩半空間發出的光通量比例不同把燈具分為以下五大類，見表6-5。表6-5按光通量在上、下半球空間的分配比例分類1)直射型燈具

2)半直射型燈具

3)漫射(直接-間接)型燈具

4)半間接型燈具

5)間接型燈具6.2.3燈具的選擇及布置

1.燈具的選擇

1)根據燈具的特性選擇

2)根據燈具的效率和經濟性選擇

3)根據環境條件選擇燈具

2.燈具的布置

1)燈具布置的要求

2)燈具的平面布置和懸掛高度燈具的距高比如圖6-9所示。距高比L/hr值小，照明的均勻度好，但經濟性差；L/hr值過大，則不能保證得到規定的均勻度。根據研究，各種燈具最有利的距高比L/hr見表6-7，表6-8為熒光燈的最大允許距高比值，圖6-10為點光源燈具均

勻布置的幾種布置方式及燈具的間距L值的計算。表6-6照明燈具的最低懸掛高度表6-7燈具最有利的距高比L/hr

表6-8熒光燈的最大允許距高比值圖

6-9燈具的距高比圖6-10點光源燈具均勻布置的幾種布置方式及L值的計算

【例6-1】某教室長12m，寬6m，層高3.6m，課桌高0.8m，燈具下吊0.3m。

解選擇燈型:教室應選帶反射罩熒光燈YG2-1型。最大允許距高比值見表6-8，查得A-A為1.46，B-B為1.28，其光通量為2400lm。

計算高度為

hr=(3.6-0.3-0.8)m=2.5m

為防止自然光與人工照明所形成的多重陰影，熒光燈的軸線應與窗線平行，設置兩排燈，如圖6-11所示。圖6-11教室燈具布置圖(單位:mm)6.3.1照度標準

1.照度的一般要求

(1)1991年建設部批準并頒發了《民用建筑照明設計標準》(GB/J133-1990)，這是我國民用建筑的第一部照明設計標準。

(2)在選擇照度時，照度標準值應按0.5lx、1lx、3lx、5lx、10lx、15lx、20lx、30lx、50lx、75lx、100lx、150lx、200lx、300lx、500lx、750lx、1000lx、1500lx、2000lx、3000lx、5000lx分級。

(3)視覺工作對應的照度分級范圍見表6-9。6.3照度標準及計算表6-9視覺工作對應的照度分級范圍

2.部分建筑照度標準

(1)辦公樓建筑照明的照度標準值應符合表6-10的規定。

(2)住宅建筑照明的照度標準值應符合表6-11的規定。

(3)公用場所照明的照度標準值應符合表6-12的規定。表6-10辦公樓建筑照明的照度標準值表6-11住宅建筑照明的照度標準值表6-12公共建筑照明的照度標準6.3.2照度計算

1.利用系數法

1)利用系數

反射光通量在多次反射過程中，總要被控照器和建筑內表面吸收一部分，故被照面實際利用的光通量必然少于全部光源輻射的總光通量，即利用系數的值總是小于1，可用下式表示:

(6-6)

2)利用系數計算方法

(1)在公式中，是受照面上實際接受的光通量，該光通量應保證受照面積S達到規定的照度E值，故

(2)考慮到使用過程中燈具和建筑內表面污染，受照面實際接受的光通量有所下降的情況，應按表6-1選取減光補償系數K值對上式加以修正，得出

(3)考慮到被照面上照度分布不均勻的情況，應對上式進一步修正，乘以最小照度系數Z。Z值永遠大于1，可查表6-13最小照度系數確定，得出

故得

(4)最后得出，由該式可求出每個光源所需的輻射光通量值，由值查相應附表5~附表8的電光源型號及參數，即可確定每盞燈的功率，進而確定房間內的總功率，完成照度的計算。表6-13最小照度系數Z

3)利用系數法的計算方法和步驟

(1)按所確定的布燈方案計算房間的室形指數i:

(6-7)

【例6-2】某辦公室的面積為6m×12m，高為3.8m，頂棚、墻壁和地面的反射系數分別為0.7、0.5、0.3，采用乳白玻璃照明器，工作面高度為0.8m，照明器的懸掛高度為3m，規定的最小照度為50lx，試確定照明器的數量及位置，并計算燈泡的功率。

解考慮選用6盞燈，布置如圖6-12所示。圖6-12例6-2圖

2.單位容量法

1)估算法

用下式計算建筑總用電量:

P=ω×S×10-3(kW)

進而可求出每盞燈泡的功率(燈數為n盞):

表6-14僅為根據過去調查得出的估算值。近年來隨著家電的普及，生活用電量有所增加，如最近提出住宅用電估算值提高到5~8W/m2，故應注意選用實際調查資料。表6-14單位建筑面積照明用電估算指標

2)單位容量法(單位功率法)

表6-15為乳白玻璃罩燈單位面積安裝功率，表6-16帶反射熒光燈單位面積安裝功率。表6-15乳白玻璃罩燈單位面積安裝功率表6-16帶反射熒光燈單位面積安裝功率

【例6-3】某教室長9m，寬6m，層高3.6m，課桌平均照度150lx，課桌高0.8m，燈具下吊0.3m，選帶反射罩YG2-1型熒光燈，每盞40W，試確定燈具個數。

解計算燈具功率采用單位容量法。

房間面積

S=9m×6m=54m2

計算高度

hr=(3.6-0.3-0.8)m=2.5m平均照度為150lx，查表6-16，得單位面積安裝功率ω=11.6W/m2，則房間總安裝功率為

P=11.6×54=626.4W

每盞燈的功率為40W，燈具個數為

6.4.1建筑照明的種類

1.室內照明設計的目的

2.室內照明的種類

1)按光照的形式分類

2)按照明的用途分類6.4建筑照明設計基礎6.4.2建筑照明的供電

1.照明負荷的等級

1)一級負荷

2)二級負荷

3)三級負荷

2.電壓選擇

3.應急照明的電源

4.照明供電方式的選擇

1)正常照明場所

(1)一般采用動力與照明負荷共用的電力變壓器供電(如圖6-12(a)所示)。

(2)當車間的動力采用變壓器—干線式供電，而對外又無電壓聯絡線路時，照明電源宜接在變壓器低壓側總開關之前(如圖6-13(c)所示)。圖6-13正常照明負荷供電的接線方式

2)較重要工作場所

變電所之間應裝設低壓聯絡線，以備某一變壓器出現故障或檢修時，能繼續供給照明用電(如圖6-14所示)。應急照明電源也可以采用蓄電池組、柴油或汽油發電機組等小型電源或由附近引來的另一電源線路供電。圖6-14較重要照明負荷供電的接線方式

3)重要工作場所

重要照明負荷的電源可引自一個以上單變壓器的變電所，也可引自兩臺變壓器的變電所，但每臺變壓器的電源均為獨立的(如圖6-15所示)。圖6-15重要照明負荷供電的接線方式當由一個以上單一變壓器變電所供電時，低壓母線分段開關應設有備用電源自動投入裝置(APD)，各變壓器由單獨的電源供電，工作照明與應急照明分別接在不同的低壓母線上，應急照明最好另設第3獨立電源，第3獨立電源可采用蓄電池組，也可由附近引來獨立的電源回路，應急照明電源也應能自動投入(如圖6-16所示)。圖6-16特殊重要照明負荷供電的接線方式

5.照明電氣線路

1)照明配電箱

樓層照明終端箱電源引自本樓的總配電箱或本樓的變壓器低壓配電屏，房間照明電源一般引自本層的照明終端箱，如圖6-17所示。

2)多層公共建筑的照明配電系統圖

多層公共建筑的照明配電系統圖如圖6-18所示。圖6-17照明線路的基本配電形式圖6-18多層公共建筑的照明配電系統圖6.4.3照明負荷的計算

1.按需要系數法計算

按需要系數法計算照明計算負荷PC就是把照明負荷安裝總容量Pe乘以需要系數Kd，其計算公式為

PC=KdPe

(6-8)

式中:PC——計算負荷(W)；

Pe——照明設備安裝容量，包括光源和鎮流器所消耗的功率(W)；

Kd——需要系數，它表示不同性質的建筑對照明負荷需要的程度(主要反映各照明設備同時點燃的情況)，見表6-17。

氣體放電光源鎮流器的功率損耗系數見表6-18。表6-17照明干線的需要系數

表6-18氣體放電光源鎮流器的功率損耗系數

2.照明線路的計算電流

(1)當采用一種光源時，線路計算電流可按以下公式計算:

三相線路計算電流

(6-10)單相線路計算電流

(6-11)

(2)對于白熾燈、鹵鎢燈與氣體放電燈混合的線路，其計算電流可由下式計算:

(6-12)

【例6-3】某大型倉庫的380V/220V三相四線制照明供電線路上接有250W高壓汞燈和白熾燈兩種光源，各相負荷的分配情況如下。

解查表6-18可知高壓汞燈鎮流器的損耗系數a=0.15，各相支線的需要系數Kd=1,查表6-17可知生產廠房照明干線的需要系數Kd=0.95，高壓汞燈的功率因數取為0.6，各相計算電流如下:A相白熾燈組的計算負荷和計算電流為

PC1=KdPe1＝1×2000＝2000W

A相高壓汞燈的計算負荷及計算電流為

PC2=KdPe2(1+a)=1×4×250×(1+0.15)=1150W

則A相的計算電流為

同理，可計算出B相和C相的計算電流和功率因數如下:

ICB=20.26A，cosφB=0.74；

ICC=16.61A，cosφC=0.98

因B相的計算電流(負荷)最大，故在干線的計算中以它為基準，則干線的計算電流為

6.4.4建筑照明設計的要點

(1)照明負荷應根據國家有關規程規范，判斷中斷供電可能造成的影響及損失，合理地確定負荷等級，并應正確選擇供電方案。

(2)民用建筑照明負荷計算宜采用需要系數法。

(3)三相照明線路各相負荷的分配，宜盡量保持平衡，在每個分配電盤中最大與最小相的負荷電流差不宜超過30%。特別重要的照明負荷，宜在負荷末級配電箱采用自動切換電源的方式，也可采用由兩個專用回路各帶50%照明燈具的配電方式。

(4)為改善氣體放電燈的頻閃效應，可將其同一或不同燈具的相鄰燈管分接在不同相別的線路上。

(5)建筑物照明電源線路的進戶處，應裝設帶有漏電保護裝置的四極總開關。

(6)住宅照明設計的要點。

(7)辦公室照明設計的要點。

(8)應急照明設計。6.5.1照明燈具的安裝

1.燈具的安裝

2.吊燈的安裝

1)在混凝土頂棚上安裝

要事先預埋鐵件或置放穿透螺栓，還可以用脹管螺栓緊固，如圖6-19所示。6.5常用照明設備的安裝圖6-19在混凝土板里預埋螺栓

2)在吊棚上安裝

在吊棚上安裝小型吊燈時，必須在吊棚主