第四章 照度计算.ppt

照明工程 信电学院 谢秀颖电话箱 xiexy 第一节点光源的点照度计算 第二节线光源的点照度计算 第三节平均照度计算 第四章照度计算 照明工程 主要介绍 一 指向平面照度 二 水平面照度 三 倾斜面和垂直面照度 五 实用计算图标表 四 实际照度计算公式 第一节点光源的点照度计算 第四章 小结 六 点光源直射照度计算举例 1 含义 点源在N平面P点产生的En与光源射向被照点的光强I 成正比与光源至被照点距离l的平方成反比 一 指向平面照度 1 1 4 1 与入射光垂直的平面 用N表示 指向平面照度 光源在N平面上某点所产生的法线方向照度En 2 计算公式 3 结论 点光源 N平面上一点 含P点的面元 光源对面元所形成的立体角 入射光与光轴的夹角 点照度计算的距离平方反比定律 点源在H平面P点产生的Eh与光源射向被照点的光强I 及被照面与入射光线的夹角 的余弦成正比 与光源至被照点距离l的平方成反比 1 含义 二 水平面照度 1 1 4 1 水平面照度 光源在水平面H上某点所产生的法线方向照度Eh 2 计算公式 3 结论 而 则 或 H平面与N平面的夹角 也是Eh与En之间的夹角 1 点光源在不同平面上P点的照度比 三 倾斜面和垂直面照度 1 1 4 1 2 倾斜面照度Ei 3 垂直面照度Ev 则 得 将 90 代入下式 得 倾斜照度系数 倾斜角 倾斜面的背光面与水平面之间的夹角 点源在不同平面同一点的照度比为点源至该平面的垂线长度之比 四 实际照度计算公式 1 1 4 1 1 点照度计算公式回顾 2 实际照度计算公式 理论推导 或 灯具配光特性的绘制条件是光源光通量为1000lm 若I 从配光特性上查取则需按实际光源光通量进行换算 实际应用中的减光问题 光源光通量随点燃时间衰减 灯具老化积尘其效率减少 房间积尘引起其反射光减少 考虑灯具的维护系数K Eh为水平面照度 lx I 为灯具内光源总光通量为1000lm时 方向光强 cd 为灯具内实际光源的总光通量 lm K为维护系数 1 空间等照度曲线 光源总光通量为1000lmh 1m K 1 五 实用计算图表 1 1 4 1 Eh与P点坐标 h d 的关系曲线 2 平面相对等照度曲线 绘制条件 计算公式 光源总光通量为1000lm维护系数K 1 绘制条件 计算公式 Eh与P点坐标 d h 的关系曲线 例4 1有一接待室长6 6m 宽4 4m 净高3 0m 桌面高度为0 8m 采用6只JXDS 2平圆吸顶灯照明 已知房间顶棚的反射比为0 7 墙面的平均反射比为0 5 求房间内桌面上A点的照度 六 点光源直射照度计算举例 1 1 4 1 解按点源水平照度计算公式计算 灯1 或灯4 对A点产生的E1 4 灯2 或灯5 对A点产生的E2 5 灯3 或灯6 对A点产生的E3 6 A点的实际照度EA 本节小结 一 指向平面照度 二 水平面照度 五 实用计算图标表 照度曲线 四 实际照度计算公式 第一节点光源的点照度计算 第四章 计算举例 或 三 倾斜面照度 垂直面照度 K等于照明装置在使用一定周期后 规定表面上的平均照度 亮度 与该装置在相同条件下新安装时 在同一表面上所得到的平均照度 亮度 之比 K小于1 设计余量 其值可查表 表4 1 维护系数概念 主要介绍 一 线光源在水平面的点照度计算 二 线光源在垂直面的点照度计算 三 特殊情况下的照度计算 五 计算举例 四 应用线光源等照度曲线计算 第二节线光源的点照度计算 第四章 小结 1 公式推导思路 假设 光源在ABP平面与横向平面的交线方向的光强为I 0 一 线光源在水平面的点照度计算 3 1 4 2 则该方向上的单位光强为 取线元dx 并设dx指向P点方向与横向平面之间的夹角为 则 假设 纵向平面的光强分布为 A C D E类 纵向配光函数f cosn 则 假设 dx在P点产生的指向A端的法线照度为 假设 点源dx在P点产生的法线照度为 一 线光源在水平面的点照度计算 3 2 4 2 求 线光源在P点产生的法线照度 水平方位系数 一 线光源在水平面的点照度计算 3 3 4 2 整理En 2 实际计算公式 求水平照度Eh 和 和 考虑实际光源总光通量和减光因素 二 线光源在垂直面的点照度计算 1 1 4 2 1 公式推导思路 线光源在P点产生的垂直面照度Ex公式 可借助线光源在P点产生的水平面照度Eh公式的推导思路 2 计算公式 A C D E类 令 垂直方位系数 处理方法 将线光源分段或延长 计算各段光源在该点产生的照度 求各段光源在该点照度的代数和 三 特殊情况下的照度计算 2 1 4 2 1 计算点不在线光源端部垂直面 举例说明 使各段线光源都有一个端部与计算点在同一个垂直面内 将AB分段为AC和CB 并延长至AD 求各段照度 EhAD EhBD EhAC EhCB 求照度的代数和 三 特殊情况下的照度计算 2 2 4 2 2 不连续线光源 各段光源间的距离s h 4cos 按连续线光源考虑但光强或单位长度光强乘修正系数C 各段光源间的距离s h 4cos 先分段计算 后求代数和 各段光源特性相同 即灯具相同 且并按同一轴线布置 式中l 各段光源的长度 m s 各段光源间的距离 m N 整列光源光源的段数 四 应用线光源等照度曲线计算 1 1 4 2 1 线光源等照度曲线 绘制条件 计算公式 光源总光通量为1000lm 维护系数K 1 计算高度h 1 2 应用线光源等照度曲线计算水平照度 线光源的总光通量 lm 水平面相对照度 各线光源对计算点产生的相对照度算术和 lx h 灯具的计算高度 mK 维护系数 五 计算举例 2 1 4 2 例4 2由四盏YG701 3三管荧光灯具 3 36W 组成一条连续光带 如图4 17所示 已知YG701 3的光强分布如表4 2和表4 3所示 求P点的水平照度 解按方位系数法的基本公式计算 计算配光函数值 确定灯具类型 计算方位角 1和 2 查方位系数Fx 值与理论配光函数之比较 C类 五 计算举例 2 2 4 2 计算垂直角 求Eh 用直线内插法求得 求光强 查表4 2得 本节小结 一 线光源在水平面的点照度计算 二 线光源在垂直面的点照度计算 三 特殊情况下的照度计算 五 计算举例 四 应用线光源等照度曲线计算 第二节线光源的点照度计算 第四章 主要介绍 一 利用系数的有关概念 二 平均照度计算 三 平均照度计算举例 小结 四 平均照度的简化计算 第三节平均照度计算 第四章 1 灯具的利用系数 式中 f 由灯具发出的最后落到工作面上的光通量 lm 每个灯具内光源额定总光通量 lm 注意 公式 f 直接光通量 间接光通量 故U 1 编制灯具在不同条件下的利用系数表 以便简化计算 但不同灯具的利用系数表不能混用 灯具直射 经室内各表面反射 一 利用系数的有关概念 4 1 4 3 2 室形指数和空间系数 矩形房间的三个空间 顶棚 灯具平面到顶棚之空间 地板 工作面与地板之空间 室空间 灯具平面与工作面空间 一 利用系数的有关概念 4 2 4 3 顶棚空间高度 室空间高度 地板空间高度 室形指数RI l 房间长度 m w 房间宽度 m 空间系数 室空间系数 顶棚空间系数 地板空间系数 宽而矮 1 3中等宽和高 3 6窄而高 6 10 约0 6 5 0 3 有效空间反射比 有效顶棚空间反射比 cc 有效地板空间反射比 fc 式中A0 顶棚 或地板 空间平面面积 m2 顶棚 或地板 空间各表面的平均反射比 As 顶棚 或地板 空间内所有表面的总面积 m2 一 利用系数的有关概念 4 3 4 3 4 墙面平均反射比 w Ai 第i块表面的面积 m2 i 第i块表面的反射比 5 利用系数表举例 简式荧光灯的利用系数表 部分 fc 20 一 利用系数的有关概念 4 4 4 3 1 基本计算公式 式中Eav 工作面平均照度 lx 每只灯具内光源的总光通量 lm N 灯具数量 U 利用系数 A 工作面面积 m2 K 维护系数 二 平均照度计算 3 1 4 3 计算满足照度标准要求所需灯具数量 验算已知照明系统照度 2 平均照度计算步骤 确定房间的空间系数RCR 计算有效空间反射比 cc和 fc以及墙面平均反射比 w 根据灯具的利用系数表 确定利用系数U 根据房间的污染特征 确定维护系数K 代入公式 计算平均照度Eav 二 平均照度计算 3 2 4 3 3 确定利用系数U时应注意的问题 不同灯具的利用系数表不能混用 若RCR不是整数 可用直线内插法计算 若反射比不是10的整数倍 可四舍五入 若 fc与利用系数表编制条件不同 20 则应修正 二 平均照度计算 3 3 4 3 例4 3 有一教室长6 6m 宽6 6m 高3 6m 在离顶棚0 5m的高度内安装有8只YG1 1型36W荧光灯具 课桌高度为0 8m 教室内各表面的反射比见图 4 19 所示 试计算课桌面上的平均照度 36W荧光灯光通量取3350lm 解 采用利用系数法计算 求室空间系数RCR hrc 3 6 0 5 0 8 2 3m 三 平均照度计算举例 7 1 4 3 三 平均照度计算举例 7 2 4 3 求各反射比 求 cc A0 6 6 6 6 43 6m2 As 43 6 6 6 0 5 4 56 8m2 70 求 fc A0 43 6m2 As 43 6 6 6 0 8 4 64 72m2 10 求 w 由图知 w 50 确定利用系数U 查灯具的利用系数表 附录1 2 RCR 3 cc 70 w 50 时 U 0 53 RCR 4 cc 70 w 50 时 U 0 46 用直线内插法求利用系数 RCR 3 48 cc 70 w 50 时 U 0 5 修正 fc 20 时对利用系数的影响 附录1 4 fc 10 RCR 3的系数为0 957 RCR 4的系数为0 963 直线内插后 RCR 3 48 fc 10 时的修正系数为0 96 三 平均照度计算举例 7 3 4 3 求利用系数U RCR 3 48 cc 70 w 50 fc 10 时 U 0 96 0 5 0 48 确定维护系数K 查表4 1 K 0 8 计算平均照度Eav 三 平均照度计算举例 7 4 4 3 满足现行标准要求时本教室所需灯具数量 不满足要求 原因 取N 12盏 300lx 讨论 光源光效低 或灯具数量少 或灯具的利用系数低 解决方案 选光效更高光源 或增加灯具数量 或提高利用系数 三 平均照度计算举例 7 5 4 3 布灯方案一 距高比 A A 1 7 2 3 0 74 B B 2 2 2 3 0 96 三 平均照度计算举例 7 6 4 3 布灯方案二 距高比 A A 3 3 2 3 1 44 B B 2 2 2 3 0 96 三 平均照度计算举例 7 7 4 3 编制条件 假定照度是100lx 将利用系数法的计算结果绘制成曲线 1 灯具概算曲线法 灯具概算曲线 房间面积与所用灯具数量的关系曲线 概算曲线的应用 已知灯具类型 光源光通量 计算高度 房间面积 房间各面的反射比和维护系数从概算曲线上查得所需灯具的数量N 四 平均照度的简化计算 9 1 4 3 灯具概算曲线举例 CDG101 NC400 四 平均照度的简化计算 9 2 4 3 使用概算曲线应注意的问题 不同型号的灯具 其概算曲线不能混用 若实际情况与绘制条件不同 应修正 式中 n 实际应采用的灯具数量 个 N 由概算曲线上查得的灯具数量 个 K 实际采用的维护系数 K 概算曲线上假设的维护系数 E 设计所要求的平均照度 lx 实际灯具的光源总光通量 lm 绘制概算曲线所用灯具的光源总光通量 lm 四 平均照度的简化计算 9 3 4 3 概算曲线法应用举例 某车间长48m 宽18m 工作面高0 8m 灯具距工作面10m 有效顶棚反射比 cc 0 5 墙面平均反射比 w 0 3 有效地板反射比 fc 0 2 选用CDG101 NG400型灯具照明 若工作面照度要求达到50lx 试用灯具概算曲线计算所需灯数 解 用灯具的概算曲线计算 由曲线得 cc 0 5 w 0 3 fc 0 2 h 10m时 N 5 5 工作面面积A 48 18 864m2 计算高度h 10m 根据实际照明现场情况 取n 3个 当照度为50lx时所需灯数 四 平均照度的简化计算 9 4 4 3 2 单位容量法 依据利用系数计算法 在一定假设条件下编制而成单位容量计算表 单位容量计算表分为 单位功率计算表 达到设计照度时1m2的面积上需要安装的电功率 W m2 单位光通量计算表 达到设计照度时1m2的面积上需要的光通量 lm m2 注意 编制条件不同时 单位容量计算表有不同形式 四 平均照度的简化计算 9 5 4 3 单位容量计算表举例 部分 四 平均照度的简化计算 9 6 4 3 上述单位容量计算表的编制条件 室内顶棚反射比为70 墙面平均反射比为50 地板反射比为20 计算平均照度为1lx 维护系数为0 7 白炽灯的光效为12 5lm W 220V 100W 荧光灯的光效为60lm W 220V 40W 灯具效率 70 遮光格栅灯具的效率 55 灯具配光分类符合国际照明委员会的规定 四 平均照度的简化计算 9 7 4 3 单位电功率 单位容量法计算公式 P 设计照度下房间需要的最低