建筑物理7课件.ppt

第九章建筑照明第一节人工光源光源的主要性能指标：1、光通量：表征灯的发光能力，以流明值表示。2、光效：灯发出的光通量与它消耗的电功率之比。3、寿命：有效寿命和平均寿命。4、平均亮度：灯的发光体的平均亮度。5、灯的色温：指灯光颜色给人的直观感受，以色温或相关色温为数量指标。6、显色指数：显色性能的定量指标。7、灯的起燃与再起燃时间。,8、电特性：电源电压波动对灯的其它参数的影响。这些特性是评判灯的质量与确定灯的合理使用范围的依据。一、热辐射光源任何物体的温度高于绝对温度零度，就向四周空间发射辐射能。当金属加热到1000K以上时，就发出可见光。温度愈高，可见光在总辐射中所占比例愈大。利用这一原理制造的照明光源称为热辐射光源。,(一)白炽灯白炽灯是利用电流通过细钨丝所产生的高温而发光的热辐射光源。缺点：（1）发光效率不高，仅1218lmw左右。即只有2%3%的电能转变为光，其余电能都以热辐射的形式损失了。（2）使用寿命短，一般约1000小时。（3）光色与自然光比，偏红。,优点：白炽灯具有体积小，灯丝集中，易于控光；，可在很宽的环境温度下工作，结构简单，使用方便，没有频闪现象等优点,（二）卤钨灯,将卤素元素（碘或溴）填入，它能和游离的钨合成气态碘化钨或溴化钨，它们靠近高温的钨丝时分解，钨附着在钨丝上。如此循环，消除了灯泡黑化，延长寿命至1500h，光效提高到20lm/W以上。卤钨灯管壁由耐高温的石英玻璃制造，使用时必须水平放置,特点：在玻壳内表面有一层金属反射镀膜，使灯光射向预定的方向。这种反射器一般不会受到任何损伤、腐蚀或污染，因此使灯能保持高光输出。同时还可简化灯具设计。,（三）反射型白炽灯,椭球形的反射面代替抛物面的改进。,二、气体放电光源气体放电光源是利用某些元素的原子被电子激发而产生光辐射的光源(一)荧光灯是一种在发光原理和外形上都有别于白炽灯的气体放电光源。它的内壁涂有荧光物质，管内充有稀薄的氩气和少量的汞蒸气。灯管两端,各有两个电极，通电后加热灯丝，达到一定温度就发射电子，电子在电场作用下逐渐达到高速，轰击汞原子，使其电离而产生紫外线。紫外线射到管壁上的荧光物质，激发出可见光。特点：（1）发光效率较高，一般可达45lmw，（有些可达70lmw）比白炽灯高3倍左右。()发光表面亮度低。荧光灯发光面积比白炽灯大，因而表面亮度低，光线柔和，不用灯罩，也可避免强烈眩光出现。,(3)光色好且品种多。根据不同的荧光物质成分，产生不同的光，故可制成接近天然光光色的荧光灯。,(4)寿命较长。国内灯管为1500-5000h。有的已达到10000h以上。(5)灯管表面温度低。缺点:（1）荧光灯初始投资高；（2）对温湿度较敏感；（3）尺寸较大，不利于对光的控制；（4）有射频干扰和频闪现象。,（二）紧凑型荧光灯紧凑型荧光灯用三基色荧粉粉代替普通荧光灯使用的卤感化物荧光粉。灯管直径小，显色指数较好，一般显色指数Ra大于80；发光效率较高，一般为60lmw左右，是一种节能荧光灯。紧凑型荧光灯结构紧凑，灯管、镇流器、起辉器组成一体化，灯头也可以做成白炽灯那样，使用起来很方便；紧凑型荧光灯的单灯光通量可小于200lm，完全满足小空间照明对光通量大小(小于200lm)的要求，使紧凑型荧光灯可直接替代白炽灯。,(三)荧光高压汞灯荧光高压汞灯的发光原理与荧光灯相同，只是构造不同。因管内工作气压为15个大气压，比荧光灯高得多，故名荧光高压汞灯。内管为放电管，发出紫外线，激发涂在玻璃外壳内壁的荧光物质，使其发出可见光。,荧光高压汞灯具有下列优点：(1)发光效率较高。一般可达501mW左右。(2)寿命较长。一般可达6000h，国外已达到16000h以上。缺点：是光色差，主要发绿、蓝色光。在此灯光照射下，物件都增加了绿、蓝色色调，使人们不能正确地分辨颜色，故通常用于街道、施工现场和不需要认真分辨颜色的大面积照明场所，如仓库等。,(四)金属卤化物灯金属卤化物灯是在荧光高压汞灯的基础上发展起来的一种高效光源，它的构造和发光原理均与荧光高压汞灯相似，其区别是在荧光高压汞灯泡内添加了某些金属卤化物，从而起到了提高光效、改善光色的作用。(五)钠灯根据钠灯泡中钠蒸气放电时压力的高低，把钠灯分为高压钠灯和低压钠灯两类。,高压钠灯是利用在高压钠蒸气中放电时，辐射出可见光的特性制成的。其辐射光的波长主要集中在人眼灵敏的黄绿色光范围内。光效高、寿命长，透雾能力强，多用户外照明和道路照明。,低压钠灯是利用在低压钠蒸气中放电，钠原子被激发而产生（主要是）589nm的黄色光。低压钠灯虽然透雾能力强，但显色性极差，室内极少使用。(六)氙灯氙灯是利用在氙气中高电压放电时，发出强烈的连续光谱这一特性制成的。光谱和太阳光极相似。由于它功率大，光通大，又放出紫外线，故安装高度不宜低于20m，常用在广场、运动场大面积照明场所。,(七)无电极荧光灯无电极荧光灯简称为无极灯，它是一种新颖的微波灯，其发光原理是由高频发生器产生的高频电磁场能量，经过感应线圈锅台到灯泡内，使汞蒸汽原子电离放电而产生紫外线，并射到管壁上的荧光物质，激发出可见光。电极荧光灯的光效和光色较好，特别是寿命很长，辐射出的光通量均为5500lm，光效约为647lmw，一般显色指数Ra均为80，额定寿命是60000h。,第二节灯具灯具是光源、灯罩及其附件的总称。灯具可分为装饰灯具和功能灯具两大类。装饰灯具一般采用装饰部件围绕光源组合而成，它造型美观，并以美化室内和环境为主，同时也适当照顾效率等要求；功能灯具是指满足高效率、低眩光的要求而采用一系列控光设计的灯罩，灯罩的作用是重新分配光源的光通量，把光投射到需要的地方，以提高光的利用率，避免眩光以保护视觉，保护光源。在特殊环境里(潮湿、腐蚀、易爆、易燃)的特殊灯具，其灯罩还起隔离保护作用。,一、灯具的光特性、配光曲线灯具向周围空间投射光通量在各个方向的发出发光强度在三维空间构成一封闭的光强体。当光强体被通过z轴线的平面截割时，在平面上获得一封闭的交线。此交线以极坐标的形式绘制在平面图上，这就是灯具的配光曲线。,2遮光角光源亮度超过16sb时，人眼就不能忍受，而100W的白炽灯灯丝亮度高达数百熙提。为了降低或消除这种高亮度表面对眼睛造成的眩光，给光源罩上一个不透光材料做的灯罩，可以收到十分显著的效果。为了说明某一灯具的防止眩光范围，就用遮光角这一水平夹角来衡量。它是指灯罩边沿和发光体边沿的连线与水平线所成的夹角。,tan=2h/(D+d)当人眼平视时，如果灯具与眼晴的连线和水平线的夹角小于遮光角，则看不见,高亮度光源。当灯具位置提高和视线形成的夹角大于遮光角，虽可看见高亮度的光源，但夹角较大，眩光程度已大大减弱。当灯罩用半透明材料做成，即使有一定遮光角，但由于它本身具有一定亮度，仍可能成为眩光光源，故应限制其表而亮度值。3灯具效率任何材料制成的灯罩，对于投射在其表面的光通量都要被它吸收一部分，余下的才是灯具向周围空间投射的光通量。,在规定条件下测得的灯具发射光通量与灯具内的全部光源在灯具外按规定条件点燃时发射的总光通量Q之比，称为灯具效率，是小于1的。它取决于灯罩开口的大小和灯罩材料的光反射比、光透射比。灯具效率值一般用实验方法测出，列于灯具说明书中。,二、灯具分类国际照明委员会按光通量在上、下半球的分布将灯具划分为五类：直接；半直接；均匀扩散；半间接；间接。它们的光通量分布见下表,1、直接型灯具直接型灯具是指90一100的光通量向下半球照射的灯具。,直接型灯具按其光通量分配的宽窄，又可分为广阔(Imax在5090范围内)、均匀(。)、余弦(。cos)和窄(Imax在40范围内)配光。,2半直接型灯具为了改善室内的空间亮度分布，使部分光通量射向上半球，减小灯具与顶棚亮度间的强烈对比，常用半透明材料作灯罩或在不透明灯罩上部开透光缝，这就形成半直接型灯具,、扩散型灯具扩散型灯具的上、下半球分配的光通量相差不大，因而室内得到优良的亮度分布，此类灯具的灯罩，多用扩散透光材料制成。,4半间接型灯具这种灯具的上半部是透明的(或敞开)，下半部是扩散透光材料。上半部的光通量占总光通量的60以上，由于增加了反射光的比例，房间的光线更均匀、柔和。,5间接型灯具用不透光材料做成，几乎全部光线都射向上半球。由于光线是经顶棚反射到工作面，因此扩散性很好，光线柔和、均匀，完全避免了眩光作用。但因有用的光线全部来自反射光，故利用率很低，在要求高照度时，使用这种灯具很不经济。,第三节室内工作照明工作照明设计，可分下列几个步骤进行：一、选择照明方式照明方式一般分为：一般照明、分区一般照明、局部照明、混合照明。其特点如下：(1)一般照明。它是在工作场所内不考虑特殊的局部需要，为照亮整个被照面而设置的照明装置，灯具均匀分布在被照场所上空，在工作面上形成均匀的照度。,（2）分区一般照明。当工作区需要高于一般照明的照度时，可采用分区一般照明。分区一般照明就是根据需要，提高特定区域照度的一般照明。(3)局部照明。它是在工作点附近，专门为照亮工作点而设置的照明装置，即为满足某些部位(通常限定在很小范围，如工作台面)的特殊需要而设置的照明。(4)混合照明。混合照明就是一般照明与局部照明组成的照明。,二、照明标准根据工作对象的视觉特征、工作面在房间的分布密度等条件，确定照明方式之后，应根据识别对象最小尺寸、识别对象与背景亮度对比等特征来考虑房间照明的数量和质量问题，其依据就是国家制定的照明标准，它是从照明数量和质量两方面来考虑的。(一)照明数量由设计规范工业企业照明设计标准所确定。,2019/12/13,37,可编辑,(二)照明质量它是指视觉环境内的亮度分布等。它包括一切有利于视功能、舒适感、易于观看、安全与美观的亮度分布。如眩光、颜色、扩散、方向性、均匀度、亮度和亮度对比都明显地影响视度，影响容易、正确、迅速地观看的能力。照明质量的因素有：1、眩光分为灯具的直接眩光、工作面的反射眩光和光幕反射。,（1）直接眩光主要通过限制眩光区的亮度值达到限制直接眩光的目的灯具亮度限制曲线的应用方法。,(2)反射眩光。反射眩光既引起不舒适感，又分散注意力。如它处于被看物件的旁边时，还会引起该物件的视度下降。下列方法可使室内人工照明产生的反射眩光减少至最小程度。1)光源的亮度应尽可能低。这可采用低亮度光源或在灯具内使用适当的遮光或扩散材料(或二者都用)，使反射影像的亮度在容许范围内。2)改变灯具或工作面的位置，使镜面反射光不射向人的眼睛。,3)增加光源数量，使引起反射的光源在工件上形成的照度在总照度中所占比例减少从而使反射眩光影响减少。4)在特殊条件下可改变工作表面特性，以减弱镜面反射和它形成的反射眩光。(3)光幕反射。光幕反射就是在视觉作业上镜面反射与漫反射重叠出现的现象。有许多方法来减弱光幕反射的影响,2颜色光源的相关色温不同，产生的冷暖感也不同。当光源的相关色温大于5300K时，会产生冷的感觉；当光源的相关色温小于3300K时，会产生暖和的感觉。,物体的颜色，在一定程度上要取决于照明光源发射的光的颜色，所以应根据视觉作业对颜色辨别的要求，选用不同显色性的光源,3照明的均匀度作业区域的视野内亮度应达到足够均匀，特别是在教室、办公室一类长时间使用视力工作的场所中，工作面的照明应该非常均匀。工业企业室内作业区域采用一般照明时，给定平面上最小照度与平均照度之比，即照度均匀度不宜小于0.7。工作场所内走道和非作业区域一般照明的照度值，不宜小于作业区域一般照明照度的15。在车间内采用混合照明方式时，按规定，一般照明的照度，为该级总照度的5%15，并不得低于301x，如采用高强气体放电灯时，不宜低于50lx。,4、阴影5、环境因索6、照度的稳定性7、消除频闪效应,第四节环境照明设计在建筑物内外，灯具不仅是一种技术装备，它还起一定的装饰作用。这种作用不仅通过灯具本身的造型和装饰表现出来，而且在一些艺术要求高的建筑物内、外，还与建筑物的装修和构造处理有机地结合起来，利用不同的光分布和构图，形成特有的艺术气氛，以满足建筑物的艺术要求。这种与建筑本身有密切联系并突出艺术效果的照明设计，称为“环境照明设计”。,在进环境照明设计时要与建筑本身有着密切联系。要结合建筑物的使用要求、建筑空间尺寸及结构形式等实际条件，对光的分布、光的明暗构图、装饰的颜色和质量作出统一规划，使之达到预期的艺术效果，并形成舒适宜人的光环境。,一、室内环境照明设计,（一）以灯具的艺术装饰为主,1.吊灯,多数吊灯是由几个单灯组合而成，又在灯架上加以艺术处理。适用于高度较大的厅堂。如图。,2.暗灯和天棚灯,将灯具放在天棚里（称暗灯）或紧贴在天棚上加以艺术处理，与灯具相互配合，构成各种图案，可形成装饰性很强的照明环境，并和天棚上的建筑装修结合在一起，形成一个非常美观的整体。如北京人大会堂的照明形式。,3.壁灯,安装在墙上，用来提高部分墙面亮度，主要以本身的亮度和灯具附近表面的亮度，在墙上形成亮斑，以打破一大片墙的单调气氛，对室内照度的增加多大作用，故常用在一大片平坦的墙面上。也用于镜子的两侧或上面，以照亮人又防止反射眩光。,用简单而风格一致的灯具排成图案，并与建筑有机地配合取得装饰效果。1.发光天棚发光天棚是由天窗发展而来，为了保持稳定的照明条件，模仿天然采光的效果，在玻璃吊顶至天窗的夹层里装灯，便构成发光天棚。,（二）用灯具排成图案,发光天棚的构造方法：一种是把灯直接安装在平整的楼板下表面，然后用钢框架作成吊天棚的骨架，再铺上某种扩散透光材料；另一种是为了提高光效率，使用反光罩，使光线更集中地投到发光天棚的透光面上。如图。,2.光梁和光带将发光天棚的宽度缩小为带状发光面，就成为“光梁”或“光带”。光带的发光表面与天棚表面平齐，光梁则凸出于天棚表面。光学特性与发光天棚相近。,光带的缺点：由于发光面和天棚处于同一平面，无直射光射到天棚上，使二者的亮度相差较大。为改善这种状况，可采用光梁。光带的轴线最好与外墙平行布置，并且使第一排光带尽量靠近窗子，这样，灯光照明和天然光线方向一致，可减少出现不利的阴影和不舒适眩光的机会。,3.格片式发光天棚,构造原理：如图。格片是用金属薄板或塑料板组成的网状结构；保护角由格片的高h和宽b形成，常作成3040，格片上方的光源，把一部分光直射到工作面上，另一部分则经过格片反射（不透光材料）,或反射兼透射（扩散透光材料）后进入室内；光效率取决于保护角和格片所用材料的光学性能。如图几种照明形式的光源表面亮度比较。发光面亮度太高易引起眩光，常采用的方法中最常用的就是格片式发光天棚。,格片式天棚的优点