电气照明第五章 照明计算

1、第五章 照明计算 5.1 平均照度计算5.2 点光源直射照度计算5.3 线光源直射照度计算5.4 面光源直射照度计算5.5 平均亮度计算5.6 不舒适眩光计算5.1 5.1 平均照度计算平均照度计算 利用系数法利用系数法 一、基本计算公式一、基本计算公式 1、利用系数 式中 利用系数； 由灯具发出的最后落到工作面上的光通量； 单位：lm； 每个灯具中光源额定总光通量； 单位：lm。sfUUfs2 2、室内平均照度计算、室内平均照度计算( (利用系数法利用系数法) ) N: 灯具数 A: 工作面积S: 每个灯具中光源额定总光通量(lm) K: 维护系数 U: 利用系数AUKNEavavE: 工作

2、面平均照度(lx)3、维护系数 K二、利用系数二、利用系数计算计算 （见图（见图5 5-1-1） 1 1、室形指数、室形指数（1）矩形房间（2）正方形房间（3）圆形房间 房间的长度，m； 房间的宽度，m； 房间的宽度，m； 圆形房间的半径，m 灯具开口平面距工作面的高度，m；)(wlhlwRIwlarhhaRI2hrRI二、利用系数二、利用系数计算计算 （见图（见图5 5-1-1） 2 2、室、室空间比空间比（1 1）室空间比的计算）室空间比的计算 1）室空间系数 2）顶棚空间系数 3）地板空间系数 室空间高，m； 地板空间高，m；lwwlhRCRrc 5RCRhhlwwlhCCRrccccc

3、 5RCRhhlwwlhFCRrcfcfc 5rchcchfch 顶棚空间高，m （2）有效空间反射比 顶棚(或地板)平面面积，单位为 ； 顶棚(或地板)空间各表面的平均反射比； 假如空间由若干表面组成，以 、 分别表示为第 个表面的面积和反射比。 000)1 ()1 (AAAAAsse0A2miAiiiiiAA 3 3、室内平均照度的确定、室内平均照度的确定 （1）确定房间的各特征量： 室空间比、顶棚空间比、地板空间比； （2）确定顶棚空间有效反射比； （3）确定墙面平均反射比； 房间在求利用系数时，墙面反射比应该采用其加权平均值 （4）确定利用系数。在求出室空间比 、顶棚有效反射比 ，墙面

4、平均反射比 以后，按所选用的灯具从计算图表（表5-2）中，即可查得其利用系数 。 （5）确定地板空间有效反射比； （6）确定利用系数的修正值；RCRccwU三、概率曲线与单位容量法三、概率曲线与单位容量法1、概算曲线：应用概算曲线应已知以下条件：1）灯具类型及光源的种类和容量(不同的灯具有不同的概算曲线)；2）计算高度(即灯具开口平面离工作面的高度)；3）房间的面积；4）房间的顶棚、墙壁、地面的反射比。 实际采用的灯具数量可按下列公式进行换算： 实际采用的灯具数量； 根据概算曲线查得的灯具数量； 实际采用的维护系数； 概算曲线上假设的维护系数； 设计所要求的平均照度，单位为lx。KNKEn10

5、0nNKKE三、概率曲线与单位容量法三、概率曲线与单位容量法（1）换算公式 实际采用的灯具数量可按下列公式进行换算： 实际采用的灯具数量； 根据概算曲线查得的灯具数量； 实际采用的维护系数； 概算曲线上假设的维护系数； 设计所要求的平均照度，单位为lx。KNKEn100nNKKE三、概率曲线与单位容量法三、概率曲线与单位容量法（2）确定平均照度的步骤 1）确定灯具的计算高度h； 2）室内面积A； 3）根据室内面积A、灯具计算高度h，在灯具概算曲线上查出 灯具的数量； 4）根据 ，计算所需灯具数量 n（或所要求的 平均照度E）。 2、单位容量法 1）光源比功率法 2）估算光源的安装功率 KNKE

6、n100 一、逐点计算法（平方反比法） 1、水平面照度计算 如图5-4 该面积 上的光通量为： 其中， 为光源 投向面积元 的立体角。 按立体角的定义： ndAdIddSndA2ldAdn图图5-4 5-4 点光源在水平面上的照度点光源在水平面上的照度 5 5. .2 2 点光源直射照度计算点光源直射照度计算光源在指向平面上P点所产生的法线方向照度 为光源在水平面上P点所产生的照度 为或 式中 水平面照度，单位为lx； 光源(灯具)照射方向的光强，单位为cd； 实际所采用灯具的光源光通量，单位为lm； nE2lIdAdEnnhEcoscos2lIEEnh32coshIEhhEI平方反比定律平方

7、反比定律点光源在照射距离大于光源最大尺寸的十倍及以上，定理成立。点光源在照射距离大于光源最大尺寸的十倍及以上，定理成立。100 lux11 lux25 lux1m2m3m即即点光源在水平面上产生的照度符合平方反比定律。点光源在水平面上产生的照度符合平方反比定律。 3、任意倾斜面照度计算 若 为P点的法线照度， 在x、y、z三个坐标轴上的分量 分别为 式中，、分别为P点法线照度矢量与x、y、z轴之间 的夹角。nEcosnzEE cosnyEE cosnxEE nE2、垂直面照度光源在垂直面V上P点所产生垂直照度 为VEsinsin2lIEEnV 任意倾斜面上照度 完整的计算表达式为 式中 A点的

8、水平照度，lx 倾斜面（背光）与水平面的夹角 灯具在水平面上的投影点至情斜面与水平面的交线的垂直最短距离 灯具至水平面的距离 当角进入arc cos(P/h)范围内时，上式右边第二项取负号。PhE)sin(coshPEEhiiEh二、等照度曲线计算法 、空间等照度曲线 在采用旋转对称配光的灯具的场所，可利用“空间等照度曲线”图进行水平面照度值的计算。 但所查得的照度值是“假设水平照度”。计算点处的实际水平照度为 式中 水平面照度，lx； 每个灯具中的总光通量，lm 维护系数； 各灯具对计算点所产生的假设水平照度的总和，lx 1000KeEhhEKe 2、平面相对等照度曲线 对非对称配光的灯具可

9、利用“平面相对等照度曲线”进行计算。“平面相对等照度曲线”是假设计算高度为而绘制的。式中 水平面照度，lx； 每个灯具中的总光通量，lm 维护系数； 各灯具所产生的相对照度的总合，lx；计算高度，。21000hKEhhEKh三、举例三、举例5.3 5.3 线光源直射照度计算线光源直射照度计算 一、直射照度计算（方位系数法）一、直射照度计算（方位系数法） 1、方位系数 线光源的直射照度计算计算通常采用方位系数法，以角度坐标为基础编制。 2、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）各种线光源的

10、纵向光强分布曲线表示为： )(0fII )(0fIII0I 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 II20cosII30cosII40cosII如图5-14，计算点P的光强以及法线照度为 ： 整个线状光源在点P处产生的法线照度 和水平照度 为：FhIEh20cosnEhE二、连续线光源的照度计算nndxIdxLIdIcoscos)(00)(coscoscos)(202lLdxIldIdEnndxlLIEnn1020coscos实际计算公式：计算点不在线光源端部的照度计算：如图5-1

11、4所示计算点位于P1或P2点，则照度可利用如下计算：三、断续线光源的照度计算CDBCPABADPEEEEEE21一行照明器的总长照明器个数照明器长度 C四、实例5.4 5.4 面光源直射照度计算面光源直射照度计算二、等亮度面光源的照度计算 1、多边形光源： 由 产生的P 点的水平照度为对于多边形光源，可近似表达为 多边形的边数； 面光源亮度值， ； 第条边对点处所张的夹角，rad； 第条边和点组成的三角形与受照面所形成的夹角，rad；eSerLdSE2coscosknkkLEcos212mcd一、形状因数法一、形状因数法 又称为立体角投影率法。eSnkLk 2、矩形光源（1）被照点在光源顶点向下作的垂线上P 点的水平照度 P 点垂直照度（2）被照点在光源顶点向下作的垂线以外的地方，则P点水平照度hE22222222arctanarctan2habhaahbahbbLEhvE2222arctanarctan2habhahhbLEvhE)()()()(OGEDEOHBFEOGAFEOHCEEEhhhhh5.5 5.5 平均亮度计算平均亮度计算一、顶棚空间平均亮度 ：二、墙面的平均亮度 ：cLccscAUNL)(LwwL