照明光照设计基础PPT课件

一光量及其单位二照明的方式与种类三照明质量 第一节照明光照设计基础 一 光量及其单位 光的电磁波理论认为光是能在空间传播的一种电磁波 图3 1电磁波波谱图 1 光通量 光源在单位时间内向周围空间辐射并能使人眼产生光感觉的能量 称为光通量 用符号 表示 单位为lm 流明 光通量是表明光源发光能力的一个基本参数 发光效率 电光源消耗1瓦电功率所产生的光通量 lm 数值 白炽灯 10 20 lm w 荧光灯 70 80 lm w 高压汞灯 40 50 lm w 高压钠灯 90 100 lm w 二 光量及其单位 2 发光强度 光源在某一特定方向上单位立体角辐射的光通量 称为光源在该方向上的发光强度 用符号 I 表示 单位为烛光 cd 坎德拉 发光强度是表征光源 物体 发光能力大小的物理量 二 光量及其单位 3 照度 单位面积上接受到的光量 用符号 E 表示 单位为勒克司 lx 照度表征被照面被照射的程度 4 亮度 被视物体在视线方向单位投影面上的发光强度 称为该物体表面的亮度 用符号 L 表示 单位为尼特 1nt 1cd m2 或熙提 1sb 1cd cm2 亮度是表征物体明暗程度的物理量 二 光量及其单位 二 照明的方式和种类 一 照明方式 照明器按其布局方式或使用功能而构成的基本形式 称为照明方式 1 一般照明为使整个照明场所获得均匀明亮的水平照度 照明器在整个场所基本均匀布置的照明方式 称为一般照明 分区一般照明根据需要提高特定区域照度的一般照明称为分区一般照明 2 局部照明以满足照明范围内某些部位的特殊需要而设置的照明称为局部照明 3 混合照明由一般照明和局部照明共同组成的照明称为混合照明 不同的照明方式各有优劣 在照明设计中 不能将它们简单地分开 而应该视具体的设计场所和对象 可选择一种或同时选择几种合适的照明方式 与视觉工作对应的照度分级范围 如表4 1所示 二 照明的方式和种类 表4 1 二 照明的方式和种类 二 照明种类 1 正常照明为满足正常工作而设置的室内外照明 称为正常照明 2 应急照明在正常照明因事故熄灭后 供事故情况下继续工作 人员安全或顺利疏散的照明 称应急照明 它包括备用照明 安全照明和疏散照明三种 3 值班照明在非工作时间供值班人员观察用的照明 称为值班照明 4 警卫照明用于警戒室内外重点目标 改善对人员 财产 建筑物 材料和设备的保卫而安装的照明 称为警卫照明 5 障碍照明为保障航空飞行安全 在高大建筑物和构筑物上安装的障碍标志照明 称为障碍照明 6 装饰照明为美化和装饰某一特定空间而设置的照明 称为装饰照明 7 艺术照明通过运用不同的灯具 不同的投光角度和不同的光色 制造出一种特定空间气氛的照明称为艺术照明 艺术照明 太阳能障碍灯 消防应急灯 光字牌 装饰照明 三 照明质量 一 照度水平 二 照度均匀性 三 亮度分布 合适的照度可以减少视觉疲劳 从而减少事故的发生 提高劳动生产率 500 1000lx的照度范围是大多数连续工作的室内作业场所的合适照度 工作区域最低照度与平均照度之比称为照明均匀度 国际照明委员会 CIE 推荐 在一般照明情况下 工作区照度均匀度不应小于0 8 我国0 7 相邻房间的平均照度值不应低于5 1 相近环境的亮度应尽可能低于被视物体的亮度 CIE推荐 被视物体的亮度为它相近环境亮度的3倍时 视觉清晰度较好 照度标准 由国家主管部门针对不同场所的使用功能 视觉条件和视觉要求组织制定并颁布的照度标准 是照明设计时确定照度水平的法律依据 我国目前所执行的照度标准有GB50034 2004 建筑照明设计规范 表4 4 三 照明质量 四 眩光 1 视角的大小 影响眩光的因素 2 光源亮度与尺寸的大小 3 背景亮度 1 采用合适的灯具悬挂高度和必要的保护角 局部照明采用不透明的反射灯具 限制眩光的措施 2 限制光源的功率 降低光源表面亮度 3 适当提高环境亮度 减少亮度对比 三 照明质量 五 光源色表和显色性 在需要正确辨色的场所 应采用显色指数较高的光源 也可采用两种光源混光照明的办法 表3 3 三 照明质量 六 阴影 由定向光照射到物体上在其背面所产生的光照效果即为阴影 阴影根据光照目的的不同而具有不同的作用 当阴影构成视看的障碍时 对视觉是有害的 当利用阴影表现物体的立体感和材质感时 又是有利的 所谓消除阴影 主要是从工作 生活角度考虑尽量减少由光照所产生的阴影对人的视看障碍 在视觉环境中往往由于光源的位置不当造成不合适的投光方向 从而产生阴影 阴影会使人产生错觉和增加视力障碍 影响工作效率 严重时甚至会引发事故 故应设法避免阴影 对于一般情况 可以采用改变光源的位置 增加光源的数量等措施来加以消除 三 照明质量 七 照明稳定性 光通量不稳定的原因 1 电源电压的波动 2 光源的摆动 3 气体放电灯随电流周期变化 频闪效应 克服光通量变化的措施 1 将照明供电线路与负荷经常变化的动力线路分开 2 有工业气流和自然气流的地方装灯采用管吊式 3 气体放电灯采用多管移相法 第二节照明器具 一电光源及其光电特性二常用电光源三电光源的选择应用照明器及其选择应用 一 电光源及其光电特性 一 电光源的分类及命名方法 根据光的产生原理 电光源主要分为热辐射光源和气体放电光源两大类 热辐射光源 是以钨丝为辐射体 通电后使之达到白炽温度 产生热辐射发光 气体放电光源 在电场的作用下 载流子在气体中产生和运动 从而使电流通过气体媒质时所发光的物理过程称为 气体放电 利用气体放电发光的原理制成的光源 称作气体放电光源 二 电光源的光电特性 1 光通量光源的额定光通量是指光源在额定电压 额定功率的条件下 并处于无约束发光的工作环境中的光通量输出 2 发光效率 3 显色性 4 色表 5 寿命 分为全寿命 平均寿命和有效寿命 6 启燃时间与再启燃时间 7 电压特性 8 温度特性 一 电光源及其光电特性 平均寿命 取一组电光源作试样 同时点燃并开始计时 到50 的电光源试样损坏为止 所经过的小时数即为该组电光源的平均寿命 有效寿命 电光源从点燃起 一直到光通量衰减到某个百分比所经过的燃点时数就称为光源的有效寿命 一般取70 80 额定光通量作为更换光源的依据 启燃时间 是指光源接通电源到光源达到额定光通量输出所需的时间 再启燃时间 是指正常工作着的光源熄灭以后马上再点燃所需要的时间 一 白炽灯 二 常用电光源 几种灯头外形 其特点是构造简单 价格低 显色性好 有高度的集光性 便于光的再分配 使用方便 适于频繁开关 缺点是光效低 使用寿命短 耐振性差 二 卤钨灯 二 常用电光源 卤钨灯外形及分类 a 普通照明管形卤钨灯 b 紧凑型双端卤钨灯 c 单端卤钨灯 d PAR型卤钨灯 e 介质膜冷反光卤钨灯 利用卤钨循环的原理 在白炽灯中充入微量的卤化物 白炽灯灯丝蒸发出来的钨和卤元素结合 生成的卤化钨分子扩散到灯丝上重新分解 使钨又回到灯丝上 从而既提高了灯的光效又延长了使用寿命 三 荧光灯 二 常用电光源 荧光灯的结构 荧光灯的启动电路 荧光灯要与镇流器 或称稳压器 一起使用 将工作电流限制在额定值 荧光灯的优点是光效高 寿命长 显色性好 但需要附件多 不宜用于需要频繁启动的场合 四 高强度气体放电灯 HID灯 根据放电管内充入蒸气的成分不同 高强度气体放电灯可分为高压汞灯 高压钠灯和金属卤化物灯 HID灯光效高 寿命长 耐振动 能用于室内空间很高的建筑物 能用于自然条件较差的室外场所 但显色性差 启动与再启动时间较长 对电压要求较高 也不宜频繁启动 二 常用电光源 HID灯的结构 a 荧光高压汞灯 b 金属卤化物灯 c 高压钠灯l 灯头 2 启动电阻 3 启动电极 4 主电极 5 放电管 6 金属支架 7 消气剂 8 辅助电极 9 外玻壳 内涂荧光粉 10 保温膜 高压汞灯 四 高强度气体放电灯 HID灯 二 常用电光源 高压汞灯的寿命约6000小时 耐振动 耐雨雪 耐电压波动 它不仅可作照明 还可用于晒图及保健日光浴治疗等 但在HID灯中 其光效低 显色性差 30 40 启动 4 8min 与再启动 5 10min 时间较长 使得其使用受到一定限制 金属卤化物灯 四 高强度气体放电灯 HID灯 二 常用电光源 金属卤化物灯的光效高 130lm w 受电压波动影响小 显色性好 90 寿命长 10000 20000小时 色温范围较宽 3000 6000 功率从几十瓦至上万瓦都有 因此它的应用非常广泛 但其启动 5 10min 与再启动时间 10 15min 长 高压钠灯 四 高强度气体放电灯 HID灯 二 常用电光源 高压钠灯的光效高 寿命长 约12000 现可达24000 小时 显色性较好 高显 70 透雾性强 耐振动 耐雨雪 因此它广泛用于室内照明 街道照明 公路照明及广场照明等 但其启动 5min 与再启动时间较长 对电压波动较敏感 高压钠灯照明效果 HID灯的定义 灯管管壁单位面积所耗散的功率称作管壁负载 工作时放电管内的管壁负载及蒸汽压力高于普通荧光灯达到其数百倍乃至数千倍的气体放电灯 被称为高强度气体放电灯 HID灯 五 其他电光源 1 氙灯 二 常用电光源 高亮度长弧氙灯电光源 2 低压钠灯 3 霓虹灯 4 LED 5 无极荧光灯 6 光纤照明 超高压短弧氙灯 1 氙灯 2 低压钠灯 3 霓虹灯 4 LED 半导体照明 5 无极荧光灯 6 光纤照明 二 常用电光源 五 其他电光源 LED半导体照明装饰夜景 欧司朗ENDURA无极荧光灯 微波硫灯 光纤照明 一 电光源的性能比较 三 电光源的选择应用 二 电光源的选择应用 三 电光源的选择应用 一 照明器的特性 四 照明器及其选择 1 配光特性 定义 是指光源和照明器在空间各方向上的光强分布状态 表示方法 数学解析式法 表格法以及曲线法等 1 极坐标配光曲线 在通过光源中心的测光平面上 测出灯具在不同角度的光强 从某一给定的方向起 以角度为函数 将各个角度的光强用矢量标注出来 连接矢量顶端的连线就是灯具配光的极坐标配光曲线 乳白玻璃水晶吊灯的配光曲线 简式荧光灯照明器的配光曲线 一 照明器的特性 四 照明器及其选择 2 配光特性 2 直角坐标配光曲线 对于聚光很强的投光灯 其光强集中分布在一个很小的立体空间角内 极坐标配光曲线难以表达其光强的分布特性 因而配光曲线一般绘制在直角坐标系上 直角坐标的纵轴表示光强大小 横轴表示投光角的大小 直角坐标配光曲线 一 照明器的特性 四 照明器及其选择 2 遮光角 定义 照明器的遮光角又称作保护角 指的是灯具出光沿遮蔽光源发光体使之完全看不见的方位与水平线的夹角 以表示在此遮光角范围内光源的光线被遮挡 避免了直射眩光 一般照明器的遮光角 a 透明灯泡 b 乳白灯泡 c 双管荧光灯下方敞口控照型照明器 d 双管荧光灯下口透明控照型照明器 一 照明器的特性 四 照明器及其选择 3 光通量输出比 效率 定义 指的是在规定条件下 照明器发出的光通量与照明器内的全部光源所发出的总光通量的比值 照明器效率表明照明器对光源所发光通量的利用程度 照明器效率越高 光源光通量的利用率就越高 在选择照明器时 根据照明场所的情况和要求 应尽可能选用效率较高的照明器 照明器效率一般应在0 8以上 二 照明器的分类 四 照明器及其选择 1 按安装方式和用途分类 照明器按照安装方式分类 a 悬吊式 b 吸顶式 c 壁装式 d 嵌入式 e 半嵌入式 f 落地式 g 台式 h 庭院式 i 道路广场式 表4 19 按用途可分为实用性照明器和装饰性照明器 二 照明器的分类 四 照明器及其选择 1 按安装方式和用途分类 地铁车站照明 演唱会舞台照明灯 二 照明器的分类 四 照明器及其选择 2 按外壳结构和防护等级分类 照明器按外壳结构特点分类 a 开启型 b 闭合性 c 密闭性 d 防爆型 e 安全型 f 隔爆型 二 照明器的分类 四 照明器及其选择 2 按外壳结构和防护等级分类 为了防止固体异物触及或沉积在照明器带电部件上引起触电 短路等危险 防止雨水等进入照明器内造成危险 照明器具有多种外壳防护方式起到保护电气绝缘和光源的作用 目前采用特征字母 IP 后面跟两个数字来表示照明器的防尘 防水等级 第一个数字表示对人 固体异物或尘埃的防护能力 第二个数字表示对水的防护能力 详细说明见下表 二 照明器的分类 四 照明器及其选择 3 按防触电保护分类 为了保证电气安全 照明器所有带电部分必须采用绝缘材料等加以隔离 照明器的这种保护人身安全的措施称为防触电保护 根据防触电保护方式 照明器可分为0 I 和 四类 每一类照明器的主要性能及其应用情况见下表 二 照明器的分类 四 照明器及其选择 4 按照明器的配光特性分类 二 照明器的分类 四 照明器及其选择 4 按照明器的配光特性分类 直接型照明器 a 斗笠型搪瓷罩 b 块板式镜面罩 c 方型格栅荧光灯具 d 棱镜透光板荧光灯具 e 下射灯 普通灯泡 f 下射灯 反射型灯 g 镜面反射罩 单向格栅荧光灯 h 点射灯 装在导轨上 二 照明器的分类 四 照明器及其选择 4 按照明器的配光特性分类 半直接型照明器 漫射型照明器 间接型照明器 三 照明器的选用 四 照明器及其选择 1 选型的基本原则 选择照明器首先要满足使用功能和照明质量的要求 同时还要考虑安装与检修维护方便 运行费用低等因素 1 合适的配光特性和适宜的保护角 2 满足使用场所环境条件要求 3 具有合适的安全防护等级 4 具有良好的经济性能 初投资及运行费用低 5 与建筑风格和环境气氛相协调 三 照明器的选用 四 照明器及其选择 1 在各种办公室和公共建筑物中 房间的顶棚和墙壁均要求有一定的亮度 要求房间各面有较高的反射比 并需有一部分光直接射到顶棚和墙上 此时可采用半直接型 漫射型照明器 从而获得舒适的视觉条件与良好的艺术效果 为了节能 在有空调的房间内还可选用空调灯具 2 在高大的建筑物内 照明器安装高度在0 6m以下时 宜采用深照型或配照型照明器 安装高度在6 15m时 宜采用特深照型照明器 安装高度在15 30m时 宜采用高纯铝深照型或其他高光强照明器 3 在要求垂直照度 教室黑板 时 可采用倾斜安装的照明器 或选用不对称配光的照明器 4 室外照明 宜采用广照型照明器 大面积的室外场所 宜采用投光灯或其他高光强照明器 2 根据配光特性选型 三 照明器的选用 四 照明器及其选择 1 在正常环境中 宜选用开启型照明器 2 有较大振动的场所 宜选用有防震措施的照明器 3 安装在易受机械损伤位置的照明器时 应加装保护网或采取其他的保护措施 4 对有装饰要求的照明 除满足照度要求外 还应选择有艺术装饰效果 与建筑风格和环境气氛相协调的照明器 5 特殊场所的照明 应根据环境特点选用符合要求的专用照明器 下表给出了特殊场所的照明器选型 可供选择时参考 3 根据环境条件选型 4 根据经济性能选型 照明方式 1 一般照明 分区一般照明 2 局部照明 3 混合照明 照明种类 1 正常照明 2 应急照明 3 值班照明 4 警卫照明 5 障碍照明 6 装饰照明 7 艺术照明 照明质量 一 照度水平 二 照度均匀性 三 亮度分布 四 眩光 五 光源色表和显色性 六 阴影 七 照明稳定性 根据光的产生原理 电光源主要分为 热辐射光源气体放电光源 第三节照明配电系统 一 照明配电系统配电系统的结构形式二 照明配电线路配电线路的敷设方法 一 负荷分级 1 一级负荷中断供电将在政治上 经济上造成重大损失 甚至出现人身伤亡等重大事故的场所照明 一级负荷应采用两个独立电源供电 两个电源之间应无联系 且不会同时停电 2 二级负荷中断供电将在政治上 经济上造成较大损失 严重影响重要单位的正常工作的场所 二级负荷宜采用两个电源供电 对两个电源的要求条件可比一级负荷放宽 照明负荷按其使用性质和重要程度分为三级 3 三级负荷凡不属于一 二级负荷的均为三级负荷 三级负荷对供电可靠性没有特殊要求 一般采用单电源供电即可 一 照明配电系统 二 供电电压选择 1 正常照明供电电压用电负荷250KVA以下采用380V 220V供电用电负荷250KVA以上宜设10KV变电所 2 安全电压根据国家标准GB3805 1983 安全电压 规定 共有42 36 24 12 6V五级 对于容易触及而又无防止触电措施的固定或移动式照明器具 安装高度低于2 2m及以下 且具有下列条件之一的特别危险场所 安全电压不应超过24V 1 特别潮湿的场所 工作环境最湿月的平均最大相对湿度在90 以上 该月的月平均最低温度为25 C 2 高温场所 工作环境经常在40 C以上 3 具有导电灰尘的场所 4 具有导电地面 金属或特别潮湿的土 砖 混凝土地面等 一 照明配电系统 三 照明配电系统的组成 一 照明配电系统 1进户线 建筑物接至室外的引入线路 2总配电箱 建筑物总的接受和分配电能的装置 3干线 总配电箱至分配电箱的线路 4分配电箱 部分接受和分配电能的装置 5支线 分配电箱引出至用电器具的线路 一 照明配电系统 照明配电箱 盘 作用 用电控制必要时切断用电负荷的电源用电计量便于收费管理线路保护负荷计算电流Ij 脱扣器整定电流In 1 1倍线路允许载流量I 凡是导线截面减小处 均应设线路保护 装设配电箱 盘 实施线路保护的器件 熔断器In 熔体电流断路器In 脱扣器额定电流 导线型号标注 a b c d e fa 回路编号b 导线型号c 导线根数d 导线截面e 穿管管经f 敷设部位 开关型号标注 a b c ia 设备编号b 设备型号c 额定电流i 整定电流 照明回路二线 相线L 零线N 插座回路五线 3 L N PE 或三线 L N PE 插座回路应装设漏电保护 3P 一 照明配电系统 照明配电干线系统 从总配电箱至各个配电箱 盘 的配电线路称为配电干线 一 照明配电系统 照明配电干线系统 从总配电箱至各个配电箱 盘 的配电线路称为配电干线 1 树干式配电系统系统结构简单 造价低 敷设方便故障时影响范围大 供电可靠性低 适于架空线路 2 放射式配电系统故障时影响范围小 供电可靠性高 造价高 敷设方便适于大用电负荷 电缆线路 3 放射 树干式配电系统 二 照明配电线路 1 配电线路的导线截面 TN S系统 三相五线制 TN C系统 三相四线制 TN C S系统 局部三相五线制 民用建筑禁止采用TN C系统 1 配电线路的接线制式 2 民用建筑零线N 保护接地线PE截面的要求 照明回路零线 N 与相线 L 等截面保护接地线PE相线地线S35SPE 0 5S 3 导线截面选择的原则 按发热条件选择保证导线不会因为过热而烧坏常用导线选择方法按机械强度选择保证导线不会被拉断架空线路重点考虑按允许电压损失选择保证用电负荷的电压不会太低远距离送电重点考虑按热稳定的最小截面选择保证导线不会因发生短路而损坏电缆线路重点考虑 第三章 二 照明配电线路 2 配电线路的敷设 室外线路 架空敷设采用钢芯铝绞线电缆沟内敷设采用电力电缆穿钢管埋地敷设采用塑料绝缘电线或电缆 室内线路 明线用金属线槽 塑料线槽敷设暗线穿钢管或PVC管暗敷设于墙 板内 第四节电气照明设计与识图 一 电气工程图形符号 文字标注 二 电气施工图纸 三 电气工程识图 一 电气工程图形符号 文字标注 1 电气工程图形符号 一 电气工程图形符号 文字标注 2 电气工程文字标注 导线型号标注 a