电气照明5第五章照明计算

1、1第五章 照明计算 第一节 平均照度计算第二节 点光源直射照度计算第三节 线光源直射照度计算第四节 面光源直射照度计算第五节 平均亮度计算第六节 不舒适眩光计算2n照明计算是照明设计的主要内容之一，是正确进行照明设计的重要环节，是对照明质量作定量评价的技术指标。n在实际照明工程设计中，照明计算常常只进行照度计算。白天，建筑塑造光的空间；白天，建筑塑造光的空间；夜晚，光限定建筑的空间。夜晚，光限定建筑的空间。如果说建筑是空间的载体，那光就是它的生命。如果说建筑是空间的载体，那光就是它的生命。没有光，空间就失去了意义。没有光，空间就失去了意义。 3照度计算目的：n根据照明需要及其他已知条件(照明器

2、型式及布置、房间各个面的反射条件及污染情况等)，决定照明器数量及电光源容量，确定照明器布置方案。n在照明器型式、布置及光源的容量已确定情况下，通过照明计算来定量评价实际场合的照明质量。n照明计算内容：照度计算、亮度计算、眩光计算照明计算发展方向：简单、迅速、准确4常用的照度计算的方法n利用系数法n概算曲线法（利用系数法的实用简化）n比功率法（单位面积安装功率）n逐点计算法计算水平工作面上的平均照度计算任一倾斜面（包括垂直面）上的照度5 最基本的照度计算主要有点照度计算和平均照度计算。 平均照度是以整个被照面为对象，按被照面所得到的光通量除以被照面面积来计算被照面上的照度平均值。 平均照度计算方

3、法，即利用系数法；以及简便计算方法，即灯数概算法和单位容量法 平均照度计算方法用于计算平均照度以及所需灯的数量，它适用于灯具布置较均匀、墙和顶棚反射比较高、且无大型设备遮挡的室内一般照明。6 逐点计算法，是以被照面上的一点为对象，计算不同形状、不同位置的光源在该点产生的直射照度（不考虑反射光通量产生的照度），这种计算方法称作逐点计算法。内容包括点光源、线光源和面光源的直射照度的基本计算公式、实用计算公式及简化计算公式。 适用于房间高大、反射光较少的场所，一般用于验算工作点的照度和被照面照度分布的均匀度。 7平均照度计算法是按照光通量进行照度计算的。它是根据房间的几何形状、照明器数量和类型来确定

4、工作面平均照度的计算法。一、基本计算公式灯具发出的光通量中最后落到工作面上的部分，该值与工作面的面积之比，称为工作面上的平均照度。直射部分：从灯具发出的光通量中直接落到工作面上的部分。间接部分：从灯具发出的光通量经室内表面反射后最后落到工作面上的部分。第一节 平均照度计算 第一节 平均照度计算81、利用系数 表示照明光源光通量被利用的程度，等于经照明器的照射和墙、顶棚等的反射而投射到工作面上的光通量，与房间内所有光源发射出的总光通量之比。 对于每个灯具来说，最后落到工作面上的光通量与光源发出的额定光通量之比称为光源光通量利用系数(简称利用系数)。 第一节 平均照度计算9利用系数: 式中 由灯具

5、发出的最后落到工作面上的光通量 每个灯具中光源额定总光通量，单位：lm。 利用系数与照明器的光强分布（配光特性）、照明器的效率、照明器的悬挂高度、房间的大小及形状和室内各反射面的反射比等因素有关。参见p82.sfUfs 第一节 平均照度计算102、室内平均照度计算(利用系数法)avNUKEA若已知房间特性、照明要求的情况下，计算所需照明器数UKAENsav 第一节 平均照度计算113、维护系数K灯具在使用过程中，因光通量的衰减、灯具和房间的污染引起照度下降。 第一节 平均照度计算12二、利用系数法(一)室形指数：用来表示照明房间的几何特征，记作 RIhaRI2矩形房间：正方形房间：)()(22

6、wlhlwhwllwRI圆形房间：hrRI 分0.6/0.8/1.0/1.25/1.5/2.0/2.5/3.0/4.0/5.0等10个级数。 第一节 平均照度计算132、室空间比： 表示室内空间的比例关系lwwlhRCRrc 5室空间比顶棚空间比RCRhhlwwlhCCRrccccc 5地板空间比RCRhhlwwlhFCRrcfcfc 51-10个级数5RCRRI 第一节 平均照度计算143、有效空间反射比顶棚空间：一部分光被吸收，一部分光经多次反射从灯具开口平面射出。c、 cw cc地面空间：地面放置家具、机器，光线也会被吸收、反射。 f、 fw fc墙面： 开窗、开门w aw 第一节 平均

7、照度计算15 (1) 平均反射比以Ai、分别表示为第i表面及其反射比，则由下面公式求出：SiiiiiAAAAAs-顶棚(或地板)空间内所有表面的总面积，单位为m2 第一节 平均照度计算16 (2) 有效(equivalence)空间反射比e000)1 ()1 (AAAAAsseAs顶棚(或地板)空间内所有表面的总面积，单位为m2A0顶棚(或地板)平面面积，单位为m2 顶棚(或地板)空间各表面的平均反射比 第一节 平均照度计算17 (三) 室内平均照度的确定1、确定房间的各特征量计算RI、RCR、CCR、FCR2、确定顶棚空间有效反射比cc0.41 0.4iiccwiACCRACCRCCR)0.

8、4)(1(1AA)(10sccc顶棚表面实际反射比顶棚表面实际反射比、cw顶棚空间内墙面实际反射比顶棚空间内墙面实际反射比 第一节 平均照度计算183、确定墙面平均反射比wawgggwwwaAAAA)(Aw室空间部分包括门窗在内的总面积，单位为m2Ag玻璃窗的面积，单位为m2g 玻璃的反射比，近似取0.1w 墙面的实际反射比(没有开门窗) 第一节 平均照度计算194、确定利用系数U RCR、cc、w(a)查表得出U（p82） 如果不是表中的整数，用内插法求出U )(112121RCRRCRRCRRCRUUUU 第一节 平均照度计算20 5、确定地板空间有效反射比fc0.41 0.4ffwiii

9、FCRAAFCRFCR)0.4)(1(1AA)(10sfcf地面实际反射比、fw地面空间内墙面实际反射比 第一节 平均照度计算216、确定利用系数的修正值 表中利用系数的数值是按fc=20%计算的（p83） 如果不是表中的整数，用内插法求出 7、确定室内平均照度Eav)(112121RCRRCRRCRRCRwlUNUKESav)( 第一节 平均照度计算22【例】 某办公室，长20m，宽10m，高2.75m，顶棚反射比0.7、墙面反射比0.65、地面反射比0.275，窗总宽19m、高1.7m，采用嵌入顶棚式YG701-3型3管荧光灯照明器照明，每支灯管额定光通量是2000lm，要求满足国际标准的

10、照度，求所需的灯数。 第一节 平均照度计算23【解】 (1) 确定室空间比、顶棚空间比、地板空间比室空间的高度 hrc=2.75-0.75=2m5 . 110201020255lwwlhRCRrc室空间比05 . 120RCRhhCCRrccc顶棚空间比563. 05 . 1275. 0RCRhhFCRrcfc地面空间比 第一节 平均照度计算24(2) 确定cc、wa、U顶棚空间有效反射比ccc=0.7窗户面积Ag=wghg=191.7=32.3m2室空间的墙面积Aw=2hrc(l+w)=22(20+10)=120m2两者比值R=Ag/Aw=32.3/120=0.269墙面平均反射比wa=w(

11、1-R)+gR =0.65(1-0.269)+0.10.269=0.502取cc=0.7,wa=0.5，RCR=1.5查表得(RCR1, U1)=(1,0.48)、 (RCR2,U2)=(2,0.43)利用系数 U=0.455 第一节 平均照度计算25(3) 确定fc、344. 04 . 014 . 0FCRFCRfwf比地板空间各面平均反射300. 0)4 . 01)(1 (FCRfc地板空间有效反射比 因为因为fc0.2,取取fc=0.3,cc=0.7, wa=0.5 RCR=1.5查表得查表得(RCR1, 1)=(1,1.07)、 (RCR2, 2)=(2,1.057)064. 1)(1

12、12121RCRRCRRCRRCR利用系数的修正值 第一节 平均照度计算26(4) 需要照度CIE推荐的大进深普通办公室平均照度值是500-750-1000lx，我国普通办公室标准是100-150-200lx。根据题意，并考虑到我国国情取Eav=500lx。(5) 照明器数：维护系数取K=0.73取5行10列共50个照明器，实际平均照度2 .47)064. 1455. 0(73. 0200032010500)(UKlwENsavlxlwUKNEsav5302010064. 1455. 073. 02000350)( 第一节 平均照度计算27三、概算曲线与单位容量法(一)概算曲线 为简化计算，把

13、利用系数法计算的结果制成曲线，并假设受照面上的平均照度为100lx，求出房间面积与所用灯具数量的关系曲线，该曲线称为概算曲线。这种方法使设计人员计算工作量大为减少，但精度低于通常的利用系数法，常作为照明初步设计时近似计算用。它适用于一般均匀照明的照度计算。 第一节 平均照度计算28n灯具类型及光源的种类和容量n计算高度hrc(灯具开口平面离工作面的高度)n 房间面积n房间的顶棚、墙壁、地面的反射比1、应用概算曲线应已知以下条件、应用概算曲线应已知以下条件YG1-1型140W荧光灯具的概算曲线 第一节 平均照度计算292、换算公式 概算曲线是在假设受照面上的平均照度为100lx，维护系数为K的条

14、件下绘制的。实际需要的平均照度为E、实际采用的维护系数为K，实际采用的灯具数量nNKKnEKNKEn100100或 第一节 平均照度计算303、确定平均照度的步骤 确定灯具的计算高度h 室内的面积根据室内面积、灯具计算高度h，在灯具概算曲线上查出灯具的数量。如果计算高度h处于图中h1与h2之间，采用内插法进行计算。用以下公式计算出所需灯具的数量n(或所要求的平均照度E) NKKnEKNKEn100100或 第一节 平均照度计算31 第一节 平均照度计算【例】 长14m，宽7m的房间，若计算高度3m，反射比组合为cc=0.7、wa=0.5，fc=0.2，采用YG1-1型简易控照式荧光灯照明器照明

15、时，维护系数为0.73，要求工作面平均照度达150lx，求所需照明器数。32(二)单位容量法单位容量法对照明用电量进行估算，即根据不同类型灯具、不同室空间条件，列出“单位面积光通量/(lm/m2)”或“单位面积安装电功率/(W/m2)”的表格，以便查用。单位容量法的依据也是利用系数法，是一种简单的计算方法，只适用于方案设计时的近似估算。 第一节 平均照度计算331、光源比功率法 以(W/m2)来表示，指单位面积上照明光源的安装电功率。AnPpNp光源的比功率，单位为(W/m2)A 房间面积，单位为m2 第一节 平均照度计算34YG1-1型荧光灯的比功率 第一节 平均照度计算352、估算光源的安

16、装功率 由已知条件(计算高度、房间面积、所需平均照度、光源类型)可从表中查出p。受照房间的光源总功率为每盏灯的功率为或灯具数量为pAnPPNinpAnPPiNNPpAn 第一节 平均照度计算36 第一节 平均照度计算 例：某实验室面积为125m,桌面高度0.8m,灯具距地3.8m,吸顶安装。拟采用YG6-2型双管240W吸顶式荧光灯照明，试确定房间内的灯具数。(已知E=200Lx) S=60m、hrc=3m、h=200lx 灯具类型：40W（2）带反射罩 查表： =11.5 w/m解：用单位容量法计算3737 荧光灯均匀照明近似单位容量值荧光灯均匀照明近似单位容量值计算高度计算高度h hrcr

17、c(m(m) )E(lxE(lx) )30W30W、40W 40W 带罩带罩30W30W、40W 40W 不带罩不带罩 30 3050507575100100150150200200 30 30505075751001001501502002002 23 310101515151525252525505050501501501501503003003003007.

18、4.94.912.512.510.910.9 9.5 7.316.716.714.514.512.712.711.511.510.414.314.312.512.510.98.41

19、9.019.016.716.714.514.512.712.711.511.511.211.23 34 41010151515152020202030303030505050501201201201203003003003003.05.05.012.312.310.010.05.318.518.515.015.

20、012.512.510.97.824.724.720.020.016.716.714.514.512.712.711.511.510.52.92.910.64.35.75.717.114.314.312.512.510.

21、98.68.622.919.019.016.716.714.514.512.712.711.511.54 46 6101017171717252525253535353550505050808080801501501501504004004004002.32.02.03.43.03.02.72.713.44.44.04.018.318.

22、313.313.311.011.06.06.05.45.427.527.519.919.916.516.513.313.311.511.59.08.08.036.636.626.526.522.022.017.717.715.515.513.513.511.911.911.011.02.02.01.81.810.53.43.03.015.715.711.4

23、4.520.920.912.76.031.431.422.922.919.019.013.311.511.59.041.941.930.430.425.425.417.715.515.513.513.512.012.0S(m)2mw38 第一节 平均照度计算WSP690605 .11YG6-2荧光灯的功率为P=80w套9625.880690PPN总安装功率为：39点光源：指圆形发光体的直径小于其至受照面垂直距

24、离的1/5，或线形发光体的长度小于照射距离(斜距)的1/4，可视为点光源。点光源直射照度计算的是受照面上任一点的照度值。当采用多盏灯照明时，计算点的照度应为各灯对该点所产生照度之和。第二节 点光源直射照度计算第二节 点光源直射照度计算40一、逐点计算法(平方反比法)（一）水平面照度计算 点光源S、被照面为N，通过S作N的垂线，垂足为P。点光源S在被照面N上的P点处产生的直射照度称为点光源S的指向平面照度(简称法线照度)，用En表示。点光源在水平面上的照度第二节 点光源直射照度计算41 2lIdAdEnndId2ldAdnd光源S投向面积元dAn的立体角I光源照射方向的光强，单位为cdl 光源与

25、计算点之间的距离，单位为mh 计算高度，单位为m点光源S垂直投射到包括P点的指向平面N上，该面单元面积dAn上的光源光通量点光源在水平面上的照度第二节 点光源直射照度计算42水平面照度计算公式： 被照点P位于水平面H上。点光源S在水平面H上P点产生的直射照度就是水平面照度，用Eh表示。32coshIEhcos光线入射角的余弦，其值为h/l点光源在水平面上的照度第二节 点光源直射照度计算43由于灯具的配光曲线是按光源光通量为1000lm给出的，同时考虑维护系数K，故水平面照度按下式计算32cos1000 hKIEh实际所采用灯具的光源光通量，单位为lm第二节 点光源直射照度计算44 （二）垂直面

26、照度被照点P位于垂直面V上。点光源S在垂直面V上P点产生的直射照度就是垂直面照度，用Ev表示。sincos1000sin1000sin222hKIlKIEEnVEvlIdPdAvSH面面EhohdV面面点光源在垂直面上的照度第二节 点光源直射照度计算45点光源直射照度计算公式汇总第二节 点光源直射照度计算46（三）任意倾斜面照度计算 E照度计算点的水平照度； 倾斜面（背光面）与水平面的夹角； h光源至水平面的垂直距离； p光源在水平面上的投影至倾斜面与水平面交线的垂直距离。sincoshpEE第二节 点光源直射照度计算47第二节 点光源直射照度计算 例：某高压配电室拟装设YG2一2型控照式荧光

27、灯（双管YZ一40），如图所示。试检验图示高压开关柜下端A、B两点的水平照度是否符合规定的照度E305075lx的要求，并计算其垂直照度值。48第二节 点光源直射照度计算4950二、等照度曲线计算法(一)空间等照度曲线 在采用旋转对称配光的灯具的场所，若已知 计算高度h 计算点到灯具间的水平距离d从“空间等照度曲线”图查得该点水平面照度值e 计算点处的水平照度1000eKEhEh水平面照度，单位为水平面照度，单位为lx实际所采用灯具的光源的总光通量，单位为实际所采用灯具的光源的总光通量，单位为lme 各灯具产生假设水平照度的总和，单位为各灯具产生假设水平照度的总和，单位为lx，可从对，可从对应

28、的空间等照度曲线中查得应的空间等照度曲线中查得第二节 点光源直射照度计算51（二）平面相对等照度曲线 适用于具有非对称配光特性的照明器。令光通量为1000lm、维护系数为1、计算高度1m根据计算点的d/h及计算点的平面位置角，可从曲线上查得“相对照度”式中 水平面照度，lx； 每个灯具中的总光通量，lm 各灯具所产生的相对照度的总合，lx；hE21000hKEh不对称灯具示例第二节 点光源直射照度计算52第二节 点光源直射照度计算【例】 用两盏相距6m的GC5深照型工厂灯照明，计算高度6m，被照点与光源s1的水平距离为5m，与光源s2的水平距离为3.5m。照明器内光源为GGY400型荧光高压汞

29、灯，光通量为20000lm，其空间等照度曲线如图，配光特性见表，维护系数取0.8，求被照点处的直射水平面照度。53第二节 点光源直射照度计算【解】 方法一：用空间等照度曲线计算 (1) 几何尺寸h=6m，d1=5m，d2=3.5m (2) 根据空间等照度曲线求水平面照度 e1=1.8lx， e2=2.6lx e=e1 +e2=4.4lx (3) 计算实际照度lxeKEh4 .7010008 . 04 . 420000100054第二节 点光源直射照度计算 方法二：用配光特性曲线计算 (1) 几何尺寸1=arctand1/h=arctan5/6=39.8 2=arctand2/h=arctan3

30、.5/6=30.3 (2) 求光强 由配光特性得： (3) 求照度lxIIhKEh7 .69)3 .30cos1438 .39cos143(610008 . 020000)coscos(1000332231000213100012cdIcdI143,143100021000155【例】 有一接待室长6.6m，宽4.4m，净高3.0m，采用JXDS-2平圆吸顶灯6只，房间顶棚的反射比为70%，墙面的平均反射比为50%，求房间内A点桌面上的照度。第二节 点光源直射照度计算56【解】方法一:利用配光特性求解(1)灯2、5对A点产生的照度 查表得： I26.57=79.1cd lxlIE64.1189

31、. 046. 21 .79cos222.5方法二方法二:查等照度曲线求解查等照度曲线求解按按d=1.1m，h=2.2m查空间等照度曲查空间等照度曲线线得得e1.6=12lxml46. 21 . 12 . 22289. 046. 22 . 2coslh57.26第二节 点光源直射照度计算57(2)灯1、6对A点产生的照度 查表得： I48.19=65.2cd lxlIE01. 467. 02 . 32 .65cos225 . 2h=2.2m 查空间等照度曲查空间等照度曲线线得得 e1.6=4.2lxml3 . 346. 22 . 22267. 03 . 32 . 2coslh19.48md46.

32、 21 . 12 . 222第二节 点光源直射照度计算58(3)灯3、4对A点产生的照度 查表得 ： I64.15=53cd lxlIE921. 044. 004. 553cos224 . 3 h=2.2m 查空间等照度曲线得 e1.6=0.9lxml04. 554. 42 . 22244. 004. 52 . 2coslh15.64md54. 41 . 14 . 422第二节 点光源直射照度计算59(4) A点的实际照度lxEEEKEA111.33)92. 001. 464.11(10008 . 021250)222(10004 . 35 . 26 . 1 lxKeEA161.3410008

33、 . 0)9 . 02 . 412(212501000第二节 点光源直射照度计算601 平均照度计算平均照度计算61取取cc=0.7,wa=0.5，RCR=1.51 平均照度计算平均照度计算62fc=0.3,cc=0.7, wa=0.5， RCR=1.51 平均照度计算平均照度计算632 点光源直射照度计算点光源直射照度计算h1=180lxh2=120lx图图5-7 YG2-2型简式荧光灯照明器平面相对等照度曲线型简式荧光灯照明器平面相对等照度曲线583. 01hd591860. 02hd5 .352642 点光源直射照度计算点光源直射照度计算JXD5-2型平圆形吸顶灯配光特性型平圆形吸顶灯配

34、光特性(1000lm) 57.2619.4815.64I26.57=79.1cdI48.19=65.2cd I64.15=53cd65适于设计师使用的粗略估算方法1、功率密度法 这个方法对于许多类型的建筑空间都是适用的。以一个房间为例，如果想要在这个房间获得所需要的照明水平，采用功率密度法就是用房间面积乘以单位面积上消耗的照明用电功耗由此就可以得出使用荧光灯或白炽灯光源时的用电功率。 66如果在照明设计中考虑到如下的原则，那么采用本方法时才会得到比较理想的效果。n（1）这个方法仅适合于具有白色天花板、中性色调或浅色调的墙面、窗户数量适当等要求的普通房间。当房间墙面为暗色调或房间的形状比较特殊时

35、，这一方法就不适用了。n（2）在房间的照明设计中，尽量采用普通的或常用的照明设备。避免那些别出心裁地使用照明设备的方法。n（3）充分了解白炽灯、卤钨灯以及荧光灯等光源在照明效果方面的差别。67本方法也只适合于某些类型的照明以及在某些场所的使用。使用方法如下：n（1）用光源的初始总光通量除以被照明场所的面积。n（2）将前面得到的结果再除以2，就能得到被照明场所的照度近似值。2 、简化流明法68n如果想要知道所希望得到的照明水平需要多少光通量的话，把上面的过程倒过来即可：n （1）将设计照度乘以2。n （2）用获得的结果乘以房间面积，由此可以得到所需要的总光通量。n （3）用总光通量除以所用光源的

36、单灯初始光通量，即可获得所需要的灯数量。69n有一个15的私人办公室，房间中有4台双光源灯具，每个光源的光通量是2850lm。房间的总光通量为： 4台灯具2只光源灯具28501m光源=228001m除以房间面积： 22800lm151520lm/再除以2 15202760lx【例如】70n让我们再用另一种方法试一下n同样是在15的办公室，采用某个特定的光源，其光通量是2200lm，希望获得430lx的照度，乘以2为860lx。n再乘以被照明的房间面积，就可以得到所需要的总光通量（8601512900lm）。n然后，用每个光源的光通量去除总光通量，即可得到所需要的灯具台数（12900lm2200

37、lm光源=5.86台），取整后为6台灯。n也就是说，需要6台单光源灯具，或者3台双光源灯具，或者2台三光源灯具，或者1台安装了六光源的灯具。713 、简化逐点计算方法 （1）计算出灯具与被照物之间距离的平方值。（2）用计算结果乘以所要求的设计照度值（比如住宅、旅馆、餐厅等处的照度为 210540lx，商店或艺术品展示等所需要的照度可达到2690lx）由此就可以获得近似的光强值。72 如果想要照亮住宅中的一幅油画，其设计照度大约应该为540lX。假定房间的顶棚很高，灯具与油画的距离为 6m。对这一距离求平方36再乘以所希望达到的照度值 36540lx19400cd 由此就可以得到所需灯具的中心光强值。【例如】73在下表中列出了光强为20000cd的几种射灯的参数。74第三节 线光源直射照度计算一、线光源的光强分布 1、各种线光源的横向光强分布曲线可用下面公式表示： 式中 方向上的光强，cd； 在线光源发光面法线方向上的光强，cd； 2、任意线状灯具在通过灯纵轴的各个平面上的光强分 布曲线，可用下面一般形式表示： )(0fII )(0fIII0I第三节 线光源直射照度计算75 实际应用的各种线光源的纵向光强分布曲线，可利用下列五类理论光强分布曲线来表示。 A类： B类： C类： D类： E类： cos0II2coscos20 II20cosII30cosII4