第十三章电气照明z

1、第十三章第十三章 电气照明电气照明13.1 基本知识(1) 与所有物质一样，光也是一种物质，是与所有物质一样，光也是一种物质，是物质的一种存在形式，是能引起视觉的辐射能，物质的一种存在形式，是能引起视觉的辐射能，它以电磁波的形式在空间传播。可见光的波长在它以电磁波的形式在空间传播。可见光的波长在380780纳米纳米(nm)范围内，不同波长的光给人的范围内，不同波长的光给人的颜色感觉不同，颜色感觉不同，如下图所示如下图所示。13.1.1 照明技术的基本概念照明技术的基本概念(2) 光谱光谱光源辐射的光往往由许多波长的单色光源辐射的光往往由许多波长的单色光组成，把光线中不同强度的单色光按波长长短光

2、组成，把光线中不同强度的单色光按波长长短依次排列，称为依次排列，称为光源的光谱光源的光谱。 图 电磁波谱 (3) 光通量光通量光源在单位时间内，向周围空间辐射出的、光源在单位时间内，向周围空间辐射出的、使人眼产生光感觉的能量，称为使人眼产生光感觉的能量，称为光通量光通量，用符号，用符号表示，单表示，单位为流明位为流明(lm)。人们通常以电光源消耗。人们通常以电光源消耗1W电功率所发电功率所发出的流明数出的流明数(lmW)来表征电光源的特性，称为来表征电光源的特性，称为发光效率发光效率，简称简称光效光效。电光源的光效越高越好。电光源的光效越高越好。人眼对可见光中波长为人眼对可见光中波长为555n

3、m的黄绿色光最灵敏，波长的黄绿色光最灵敏，波长离离555nm越远越远(如波长较长的红光和波长较短的紫光如波长较长的红光和波长较短的紫光)灵敏度灵敏度越低，所以光通量与光辐射的强弱及其波长都有关系。越低，所以光通量与光辐射的强弱及其波长都有关系。 (4) 发光强度发光强度发光强度发光强度是表征光源是表征光源(物体物体)发光能力发光能力大小的物理量。大小的物理量。光源在某一特定方向上单位立体角内光源在某一特定方向上单位立体角内(每球面度，球每球面度，球的面积为的面积为4R2所张球面度为所张球面度为4）辐射的光通量，称为）辐射的光通量，称为光光源在该方向上的发光强度源在该方向上的发光强度(简称光强简

4、称光强)，用符号，用符号I表示，单位表示，单位为坎德拉为坎德拉(cd)。如下图所示如下图所示，对于向各方向均匀辐射光通量的光源，对于向各方向均匀辐射光通量的光源，各方向的光强相等，其值为：各方向的光强相等，其值为： I图 发光强度的定义 (5) 照度照度对被照物体表面而言，它单位面对被照物体表面而言，它单位面积上所接受的光通量，称为积上所接受的光通量，称为该被照面的照度该被照面的照度，照，照度用符号度用符号E表示，单位为勒克斯（表示，单位为勒克斯（lx）被光均匀照射的平面照度为：被光均匀照射的平面照度为：下下表表给出了一些情况下的照度。给出了一些情况下的照度。 ES表表 一些情况下照度值一些情

5、况下照度值 被照物体表面被照物体表面照度值（照度值（lx）无月夜晚的地面上无月夜晚的地面上0.002 月夜里的地面上月夜里的地面上0.2中午太阳光下的地面上中午太阳光下的地面上100000晴天室外太阳散射光晴天室外太阳散射光(非直射非直射)下的地面下的地面上上1000白天采光良好的室内白天采光良好的室内100500(6) 亮度亮度某一物体某一物体(或发光体或发光体)的表面亮度是的表面亮度是该物体单位面积向视线方向发出的发光强度该物体单位面积向视线方向发出的发光强度。亮。亮度用符号度用符号L表示，其单位为坎德拉每平方米表示，其单位为坎德拉每平方米(cd/m2)。由于物体在各个方向的亮度不一定相同

6、，因由于物体在各个方向的亮度不一定相同，因此常在符号此常在符号L的右下角注明角度，用以表示与物的右下角注明角度，用以表示与物体表面法线成体表面法线成角方向的亮度。角方向的亮度。 物体的亮度越大，人们就会感到它越亮。物体的亮度越大，人们就会感到它越亮。 cosILS(7) 色温色温色温是电光源的技术参数之一。当色温是电光源的技术参数之一。当光源的发光颜色与黑体光源的发光颜色与黑体(能吸收全部光能的物体）能吸收全部光能的物体）加热到某一个温度所发出的光的颜色相同时，称加热到某一个温度所发出的光的颜色相同时，称该温度为该温度为光源的颜色温度光源的颜色温度，简称，简称色温色温。(8) 显色性和显色指数

7、显色性和显色指数同一物体在不同的光源同一物体在不同的光源照射下，显示出不同的颜色，光源对被照物体颜照射下，显示出不同的颜色，光源对被照物体颜色呈现的真实程度称为色呈现的真实程度称为光源的显色性光源的显色性。对同一物体，在被测光源的光照射下呈现的对同一物体，在被测光源的光照射下呈现的颜色，与在标准光源的光照射下呈现的颜色的一颜色，与在标准光源的光照射下呈现的颜色的一致程度愈高，致程度愈高，Ra则愈大，显色性愈好。则愈大，显色性愈好。下表所列下表所列是常用电光源的一般显色指数是常用电光源的一般显色指数Ra。 表表 常用电光源的一般显色指数常用电光源的一般显色指数Ra 光源光源显色指数显色指数Ra光

8、源光源显色指数显色指数Ra白炽灯白炽灯97高压汞灯高压汞灯2251日光色荧光灯日光色荧光灯8094高压钠灯高压钠灯2030白色荧光灯白色荧光灯7585金属卤化物灯金属卤化物灯6065暖白色荧光灯暖白色荧光灯8090钠钠铊铊铟灯铟灯6065卤钨灯卤钨灯9599镝灯镝灯85以上以上 (9) 频闪效应频闪效应电光源在采用交流电源供电时，由于交流电光源在采用交流电源供电时，由于交流电做周期性的变化，因而电光源所发出的光通量也随之做周电做周期性的变化，因而电光源所发出的光通量也随之做周期性的变化。这就会使人眼产生闪烁的感觉。期性的变化。这就会使人眼产生闪烁的感觉。 在采用气体放电灯作为照明光源时，若被照

9、物体处于转在采用气体放电灯作为照明光源时，若被照物体处于转动状态，且转动频率刚好是电源频率的整倍数时，则转动的动状态，且转动频率刚好是电源频率的整倍数时，则转动的物体看上去就如没有转动一样。这种在以一定频率变化的光物体看上去就如没有转动一样。这种在以一定频率变化的光照射下，观察到的物体运动显现出不同于其实际运动的现象，照射下，观察到的物体运动显现出不同于其实际运动的现象，称为称为频闪效应频闪效应。频闪效应易使人产生错觉而造成事故。频闪效应易使人产生错觉而造成事故。 (10) 反射率反射率当光通量投射到被照面后，一当光通量投射到被照面后，一部分被反射，一部分透过被照面，一部分则为被部分被反射，一

10、部分透过被照面，一部分则为被照面所吸收。这就是在相同照度下，不同物体有照面所吸收。这就是在相同照度下，不同物体有不同亮度的原因。不同亮度的原因。被物体反射的光通量中被物体反射的光通量中与射向物体的光通与射向物体的光通量量之比，叫做之比，叫做反射率反射率或称或称反射系数反射系数，即，即建筑物内墙壁及顶棚、地面的反射率的近似建筑物内墙壁及顶棚、地面的反射率的近似值值如表如表4.3所示所示。 表表 墙壁及顶棚、地面的反射率的近似值墙壁及顶棚、地面的反射率的近似值 反射面性质反射面性质反射率反射率(%)反射面性质反射面性质反射率反射率(%)抹灰并大白粉刷的抹灰并大白粉刷的顶棚和墙面顶棚和墙面7080混

11、凝土地面混凝土地面1025砖墙或混凝土面砖墙或混凝土面(石石灰、大白灰、大白)喷白喷白5060钢板地面钢板地面1030墙、顶棚为水泥砂墙、顶棚为水泥砂浆抹面浆抹面30沥青地面沥青地面1112 混凝土屋面板混凝土屋面板30无色透明玻璃无色透明玻璃810红砖墙红砖墙30（1） 照明方式照明方式 一般照明一般照明在整个场所或场所的某部分照度基本上均在整个场所或场所的某部分照度基本上均匀的照明。对于工作位置密集而对光照方向又无特殊要求，匀的照明。对于工作位置密集而对光照方向又无特殊要求，或工艺上不适宜装设局部照明装置的场所，宜使用一般照明。或工艺上不适宜装设局部照明装置的场所，宜使用一般照明。 局部照

12、明局部照明局限于工作部位的固定的或移动的照明。局限于工作部位的固定的或移动的照明。对于局部地点需要高照度并对照射方向有要求时，宜采用局对于局部地点需要高照度并对照射方向有要求时，宜采用局部照明。部照明。 混合照明混合照明一般照明与局部照明共同组成的照明。对一般照明与局部照明共同组成的照明。对于工作位置需要较高照度并对照射方向有特殊要求的场所，于工作位置需要较高照度并对照射方向有特殊要求的场所，宜采用混合照明。宜采用混合照明。13.1.2 照明方式及种类照明方式及种类按按照明的功能照明的功能，照明可分成如下几类：，照明可分成如下几类： 工作照明工作照明正常工作时使用的室内外、值班照明同正常工作时

13、使用的室内外、值班照明同时使用，但控制线路必须分开。时使用，但控制线路必须分开。 应急照明应急照明当工作照明由于电气事故而断电后，为当工作照明由于电气事故而断电后，为了继续工作或从房间内疏散人员而设置的照明。了继续工作或从房间内疏散人员而设置的照明。 备用照明、备用照明、安全照明、疏散照明。安全照明、疏散照明。 值班照明值班照明在非生产时间内为了保护建筑物及生产在非生产时间内为了保护建筑物及生产的安全，供值班人员使用的照明的安全，供值班人员使用的照明 。 障碍照明障碍照明装设在建筑物上作为障碍标志用的照明。装设在建筑物上作为障碍标志用的照明。 装饰照明装饰照明装饰照明是为美化和装饰某一特定空间

14、而装饰照明是为美化和装饰某一特定空间而设置的照明。设置的照明。 艺术照明艺术照明艺术照明是通过运用不同的灯具、不同的艺术照明是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。投光角度和不同的光色制造出一种特定空间气氛的照明。 警卫照明警卫照明 在夜间，用于警戒而安装的照明。在夜间，用于警戒而安装的照明。另外，另外，在照明的空间布置上在照明的空间布置上还可以分为：还可以分为： 整体照明整体照明为照亮整个场地，照度基本上均匀的照明。为照亮整个场地，照度基本上均匀的照明。对于工作位置密度很大而对光照方向又无特殊要求，或受工艺对于工作位置密度很大而对光照方向又无特殊要求，或

15、受工艺技术条件限制不适合装设局部照明的，宜采用整体照明。技术条件限制不适合装设局部照明的，宜采用整体照明。 局部照明局部照明局限于工作部位的固定或移动的局限于工作部位的固定或移动的照明。局部照明只能照射有限面积，对于局部地点照明。局部照明只能照射有限面积，对于局部地点需要高照度时或对照射方向有要求时可装设局部照需要高照度时或对照射方向有要求时可装设局部照明。明。 混合照明混合照明由整体照明与局部照明共同组成由整体照明与局部照明共同组成的照明。是在整体照明的基础之上再加局部照明，的照明。是在整体照明的基础之上再加局部照明，有利于节约能源。混合照明在现代室内照明设计上有利于节约能源。混合照明在现代

16、室内照明设计上应用非常普遍，如商场、展览馆、医院等。应用非常普遍，如商场、展览馆、医院等。 (1) 照度标准照度标准照度标准照度标准就是指工作面应有就是指工作面应有合适的最低照度值。合适的最低照度值。在民用建筑照明设计中，应根据在民用建筑照明设计中，应根据建筑性质、建筑性质、建筑规模、等级标准、功能要求和使用条件建筑规模、等级标准、功能要求和使用条件等选等选定照度值。定照度值。 13.1.3 电气照明的基本要求电气照明的基本要求（2） 照明的质量照明的质量良好、舒适的光环境，是靠良好、舒适的光环境，是靠高质量的照明效果达到的，而高质量的照明效果高质量的照明效果达到的，而高质量的照明效果又必须是

17、对受照环境中的照度、亮度、眩光、阴又必须是对受照环境中的照度、亮度、眩光、阴影、显色性、稳定性等因素全面正确的处理才能影、显色性、稳定性等因素全面正确的处理才能实现。实现。 影响视力的因素影响视力的因素环境亮度；环境亮度；对比；对比；眩光；眩光；后像。后像。在确定被照环境所需照度水平时，必须在考虑被观察物的在确定被照环境所需照度水平时，必须在考虑被观察物的大小尺寸大小尺寸,要使电气照明达到良好的质量，必须处理好影响照要使电气照明达到良好的质量，必须处理好影响照明质量的几个主要因素。明质量的几个主要因素。 照度均匀与稳定性照度均匀与稳定性 适当的亮度分布适当的亮度分布 限制眩光和减弱阴影限制眩光

18、和减弱阴影 光源的显色性光源的显色性 (3) 照明的经济性照明的经济性在照明设计中既要保证足够的照度，在照明设计中既要保证足够的照度，又要注意节约电能。又要注意节约电能。13.2 建筑电气照明装置1） 电光源的分类电光源的分类按电光源的发光原理按电光源的发光原理,电光源主要分为两大类。电光源主要分为两大类。(1) 热辐射光源和电光源热辐射光源和电光源热辐射光源热辐射光源是当物体受热且热能足够大，使原子或分子是当物体受热且热能足够大，使原子或分子发生激烈的相互碰撞而激发产生的光的发射。发生激烈的相互碰撞而激发产生的光的发射。电光源电光源是利用是利用电流将物体加热到白炽程度而产生的光。电流将物体加

19、热到白炽程度而产生的光。属于热辐射光源的灯有白炽灯、卤钨灯。属于热辐射光源的灯有白炽灯、卤钨灯。 13.2.1 电光源的分类及参数电光源的分类及参数（2） 气体放电光源气体放电光源放电放电是指在电场作用下，载流子在气体是指在电场作用下，载流子在气体(或或蒸气蒸气)中产生和运动，而使电流通过气体中产生和运动，而使电流通过气体(或蒸气或蒸气)的过程。这个过程导致光的发射，可作为光源，的过程。这个过程导致光的发射，可作为光源，即即放电光源放电光源。这种光源具有发光效率高、使用寿。这种光源具有发光效率高、使用寿命长等特点，很有发展前途。命长等特点，很有发展前途。按放电媒质按放电媒质分为：分为： 气体放

20、电灯气体放电灯。是利用气体中的放电发光，。是利用气体中的放电发光，例如氙灯、氖灯等。例如氙灯、氖灯等。 金属蒸气灯金属蒸气灯。是利用金属蒸气。是利用金属蒸气(如汞蒸气、钠蒸气如汞蒸气、钠蒸气等等)中的放电，而主要由金属蒸气产生光，例如汞灯、钠中的放电，而主要由金属蒸气产生光，例如汞灯、钠灯等。灯等。按放电形式按放电形式分：分： 辉光放电灯辉光放电灯。这种灯由辉光放电产生光。放电要。这种灯由辉光放电产生光。放电要有阳极和阴极。放电时，阴极温度不高，但要有足够的电有阳极和阴极。放电时，阴极温度不高，但要有足够的电子发射，又叫冷阴极灯。子发射，又叫冷阴极灯。 弧光放电灯弧光放电灯。是由弧光放电产生光

21、。阴极工作在。是由弧光放电产生光。阴极工作在较高的温度下，又叫热阴极灯，如荧光灯、汞灯、钠灯等。较高的温度下，又叫热阴极灯，如荧光灯、汞灯、钠灯等。 2） 电光源的性能指标电光源的性能指标 (1) 额定电压和额定电流额定电压和额定电流光源在预定要求下工作所需要的电压和电流光源在预定要求下工作所需要的电压和电流分别叫做分别叫做额定电压和额定电流额定电压和额定电流，额定值下工作具，额定值下工作具有最好的效果。有最好的效果。(2) 额定功率额定功率灯泡灯泡(或灯管或灯管)在额定电流下工作所消耗的功在额定电流下工作所消耗的功率叫率叫额定功率额定功率。(3) 发光效率发光效率灯泡灯泡(或灯管或灯管)所发

22、出的光通量所发出的光通量与消耗的功率与消耗的功率P之比之比叫叫发光效率发光效率，记作，记作，即：，即： (4) 寿命寿命光源的寿命光源的寿命是指光源从初次通电工作的时候起到其是指光源从初次通电工作的时候起到其完全丧失或部分丧失使用价值的时候止的全部点燃时间。完全丧失或部分丧失使用价值的时候止的全部点燃时间。寿命又分两种：寿命又分两种： 全寿命全寿命 有效寿命有效寿命 P(5) 光色光色光色包括光色包括色表色表和和显色性显色性两个方面。两个方面。色表色表指光指光源本身发光的颜色，即从外观上看到的光的颜色。源本身发光的颜色，即从外观上看到的光的颜色。而而显色性显色性则反映被照物体所体现出的颜色。则

23、反映被照物体所体现出的颜色。 表表13-2、表、表13-3(6) 光源的光通量光源的光通量(7) 启动特性启动特性 启动稳定时间、再启动时间启动稳定时间、再启动时间1） 白炽灯白炽灯 2） 卤钨灯卤钨灯 3） 荧光灯荧光灯 4） 高压气体放电灯高压气体放电灯 5） 金属卤化物灯金属卤化物灯 6） 氙灯氙灯 13.2.2 常用电光源常用电光源1） 白炽灯白炽灯 靠电能将灯丝加热到白炽状态而发光。靠电能将灯丝加热到白炽状态而发光。 (1) 白炽灯的构造白炽灯的构造白炽灯的构造白炽灯的构造如如图图所示所示，它主要由玻璃外壳、灯丝、，它主要由玻璃外壳、灯丝、支架、引线和灯头组成。支架、引线和灯头组成。

24、灯丝一般都用钨丝制成。白炽灯的发光原理就是当钨灯丝一般都用钨丝制成。白炽灯的发光原理就是当钨丝通过电流时，产生大量的热，使灯丝温度升高到白炽的丝通过电流时，产生大量的热，使灯丝温度升高到白炽的程度程度(24003000K)而发光。而发光。 (2) 白炽灯的工作特性白炽灯的工作特性 电流和功率电流和功率白炽灯的电流决定于灯泡的供电电白炽灯的电流决定于灯泡的供电电压和灯丝电阻。灯泡的容量用功率来表征，白炽灯的功压和灯丝电阻。灯泡的容量用功率来表征，白炽灯的功率等于流过灯丝的电流和工作电压的乘积。率等于流过灯丝的电流和工作电压的乘积。 光通量光通量输出白炽灯在运行中，其光通量的输出输出白炽灯在运行中

25、，其光通量的输出随电网电压的变化而急剧地变化。随电网电压的变化而急剧地变化。 (3) 发光效率发光效率灯泡的发光效率，钨丝白炽灯的发光效率灯泡的发光效率，钨丝白炽灯的发光效率比较低，一般仅有比较低，一般仅有10lmW左右。左右。(4) 寿命寿命平均寿命是许多灯泡寿命的算术平均值。一般平均寿命是许多灯泡寿命的算术平均值。一般白炽灯的平均寿命为白炽灯的平均寿命为1000h。 (5) 光色光色白炽灯所发的光与日光相比仍有一定的差别，白炽灯所发的光与日光相比仍有一定的差别，两者相比，白炽灯的红光部分较显著。两者相比，白炽灯的红光部分较显著。(6) 灯泡温度灯泡温度白炽灯所消耗的电能首先变为热能，其中白

26、炽灯所消耗的电能首先变为热能，其中有很小一部分又转变为可见光，所以白炽灯玻璃壳的温有很小一部分又转变为可见光，所以白炽灯玻璃壳的温度是较高的。度是较高的。 (7) 亮度亮度白炽灯丝亮度很高，这样的亮度能够造成眩光。白炽灯丝亮度很高，这样的亮度能够造成眩光。为了减少灯泡的表面亮度，有些灯泡其玻璃壳用磨砂玻为了减少灯泡的表面亮度，有些灯泡其玻璃壳用磨砂玻璃或乳白玻璃制造。璃或乳白玻璃制造。 2） 卤钨灯卤钨灯卤钨灯除在灯泡内充入惰性气体外还充入有少量的卤钨灯除在灯泡内充入惰性气体外还充入有少量的卤族元素卤族元素(氟、氯、溴、碘氟、氯、溴、碘)，这样对防止玻壳黑化具有较，这样对防止玻壳黑化具有较高的

27、效能。高的效能。 （1） 卤钨灯的结构卤钨灯的结构为了使管壁处生成的卤化物处于气态，管壁温度要为了使管壁处生成的卤化物处于气态，管壁温度要比普通白炽灯高得多，相应地卤钨灯的玻壳尺寸就要小比普通白炽灯高得多，相应地卤钨灯的玻壳尺寸就要小得多，温度也高得多，因而必须使用耐高温石英玻璃或得多，温度也高得多，因而必须使用耐高温石英玻璃或高硅氧玻璃。高硅氧玻璃。 （2） 卤钨灯的光特性卤钨灯的光特性卤钨灯是在石英玻璃管内封进钨丝，充进惰性气体卤钨灯是在石英玻璃管内封进钨丝，充进惰性气体和微量的磷或溴，制成双端引出型卤钨灯。和微量的磷或溴，制成双端引出型卤钨灯。卤钨灯，由于卤钨循环作用，而能防止管壁发黑，

28、卤钨灯，由于卤钨循环作用，而能防止管壁发黑，改进了灯的工作特性，使灯的光效比普通白炽灯有显著改进了灯的工作特性，使灯的光效比普通白炽灯有显著的提高的提高(约为约为1821lmW)。由于卤钨灯的充气压力比普。由于卤钨灯的充气压力比普通白炽灯高，所以寿命指数较低，并且容易受振动、冲通白炽灯高，所以寿命指数较低，并且容易受振动、冲击而产生机械断丝。显色性好，一般显色指数为击而产生机械断丝。显色性好，一般显色指数为Ra97，色温为色温为30003200K。 3） 荧光灯荧光灯荧光灯属于放电光源，是靠低压汞蒸气放电，利用荧光灯属于放电光源，是靠低压汞蒸气放电，利用放电过程中的电致发光和荧光质的光致发光，

29、形成光源。放电过程中的电致发光和荧光质的光致发光，形成光源。它的优点是：结构简单、制造容易、价格便宜并且它的优点是：结构简单、制造容易、价格便宜并且发光效率高、光色好、寿命长。常见的普通荧光灯是圆发光效率高、光色好、寿命长。常见的普通荧光灯是圆形截面的直长玻璃管子。在管子两端各放一个电极。形截面的直长玻璃管子。在管子两端各放一个电极。 荧光灯的典型结构荧光灯的典型结构如图所示如图所示。 （1） 荧光灯的工作原理荧光灯的工作原理荧光灯需要镇流器和启辉器才能正常工作。它的接线荧光灯需要镇流器和启辉器才能正常工作。它的接线如图如图所示所示。（2） 荧光灯的工作特性荧光灯的工作特性荧光灯的电流分为额定

30、工作电流和额定启动电流两项。额荧光灯的电流分为额定工作电流和额定启动电流两项。额定工作电流根据灯管功率、灯管结构和电流密度而定。额定启定工作电流根据灯管功率、灯管结构和电流密度而定。额定启动电流是启动时预热灯丝的电流，它比额定工作电流大。动电流是启动时预热灯丝的电流，它比额定工作电流大。在工作电流下，灯管上产生的电压降是荧光灯的管电压。在工作电流下，灯管上产生的电压降是荧光灯的管电压。 4） 高压气体放电灯高压气体放电灯（1） 高压汞灯高压汞灯高压汞灯又名高压水银灯，它是靠高压汞蒸气放电而发光。高压汞灯又名高压水银灯，它是靠高压汞蒸气放电而发光。这里所说的这里所说的“高压高压”是指工作状态下的

31、气体压力为是指工作状态下的气体压力为15个大气个大气压，以区别于一般低压荧光灯。高压汞灯的优点是光效高、寿压，以区别于一般低压荧光灯。高压汞灯的优点是光效高、寿命长、省电、耐震。命长、省电、耐震。 高压汞灯的结构与工作过程高压汞灯的结构与工作过程高压汞灯的结构分外镇流高压汞灯和自镇流高压汞灯两种。高压汞灯的结构分外镇流高压汞灯和自镇流高压汞灯两种。外镇流高压汞灯的构造外镇流高压汞灯的构造如图所示如图所示。 高压汞灯的工作特性高压汞灯的工作特性 a光通量输出和发光效率光通量输出和发光效率一般所说的光通量输出和发光效率是指点燃一般所说的光通量输出和发光效率是指点燃100h以后的数以后的数值。目前高

32、压汞灯的发光效率为值。目前高压汞灯的发光效率为4060lmW。 b光色光色 高压汞灯的光色为淡蓝绿色，缺乏红色成分高压汞灯的光色为淡蓝绿色，缺乏红色成分c寿命寿命 在运用中影响寿命的因素主要有：在运用中影响寿命的因素主要有：（1）启动次数；（启动次数；（2）启动电流和工作电流。启动电流和工作电流。 (2) 钠灯钠灯与汞灯一样也是靠放电而发光。如在灯管内放入适量的与汞灯一样也是靠放电而发光。如在灯管内放入适量的钠和惰性气体，就成为钠灯。钠灯具有省电、光效高、透雾钠和惰性气体，就成为钠灯。钠灯具有省电、光效高、透雾能力强等特点。钠灯分为高压钠灯和低压钠灯。能力强等特点。钠灯分为高压钠灯和低压钠灯。

33、 高压钠灯的结构和工作原理高压钠灯的结构和工作原理高压钠灯的电路原理简图高压钠灯的电路原理简图如图如图。 低压钠灯低压钠灯低压钠灯具有很高的发光效率，可超过低压钠灯具有很高的发光效率，可超过150lm/W。 5） 金属卤化物灯金属卤化物灯金属卤化物灯也是一种气体放电灯。这种灯的优点是：金属卤化物灯也是一种气体放电灯。这种灯的优点是：发光体小，光色和日光相似，显色性也较高，光效也较高，发光体小，光色和日光相似，显色性也较高，光效也较高，达达70lm/W左右。左右。(1) 金属卤化物灯的构造与工作原理金属卤化物灯的构造与工作原理普通的金属卤化物灯外形和结构与汞灯相似。金属卤化普通的金属卤化物灯外形

34、和结构与汞灯相似。金属卤化物灯的发光原理与汞蒸气放电光源相似。物灯的发光原理与汞蒸气放电光源相似。(2) 金属卤化物灯的种类金属卤化物灯的种类 钠铊铟灯钠铊铟灯 镝灯镝灯 (3) 金属卤化物灯的工作特性金属卤化物灯的工作特性金属卤化物灯有一个较长的启动过程，在这个过程金属卤化物灯有一个较长的启动过程，在这个过程中灯的各个参数均发生变化。从启动到参数基本稳定要中灯的各个参数均发生变化。从启动到参数基本稳定要4min左右，而达到安全稳定约要左右，而达到安全稳定约要15min。金属卤化物灯在关闭或熄灭后，须等待金属卤化物灯在关闭或熄灭后，须等待10min左右才左右才能再启动，这是由于灯工作时温度很高

35、，放电管气压很能再启动，这是由于灯工作时温度很高，放电管气压很高，启动电压升高，只有待冷却到一定程度之后才能再高，启动电压升高，只有待冷却到一定程度之后才能再启动。启动。 6) 氙灯氙灯氙灯也是一种弧光放电灯。它具有功率大、光色好、氙灯也是一种弧光放电灯。它具有功率大、光色好、体积小、亮度高、启动方便等优点，人们称誉它为体积小、亮度高、启动方便等优点，人们称誉它为“小小太阳太阳”。氙灯按氙灯按外形外形可分为可分为管形管形和和球形球形；按；按冷却方式冷却方式可分为可分为自冷、水冷和风冷自冷、水冷和风冷；按；按放电弧光长度放电弧光长度可分为可分为长弧、短弧长弧、短弧；按按充气压力充气压力可分为可分

36、为高压、超高压高压、超高压；按；按充气元素充气元素可分为可分为氙氙灯及汞氙灯灯及汞氙灯等。等。氙灯可以制成在交流下和直流下应用的两种。氙灯可以制成在交流下和直流下应用的两种。7) 霓虹灯霓虹灯霓虹灯又叫氖气灯，霓虹灯又叫氖气灯，是一种辉光放电灯，一般不是一种辉光放电灯，一般不作为功能性照明的电光源，而是根据室内外的装作为功能性照明的电光源，而是根据室内外的装饰要求制成各种文字或图案，通过电路中的控制饰要求制成各种文字或图案，通过电路中的控制装置，使各种颜色组成的文字图案产生变幻的动装置，使各种颜色组成的文字图案产生变幻的动感，具有鲜明的特色和生动活泼的气氛感，具有鲜明的特色和生动活泼的气氛，常

37、用于，常用于娱乐场所、广告中。娱乐场所、广告中。图 白炽灯的构造示意图 1灯头；2康铜丝外导线；3芯柱管； 4中心杆；5支撑；6灯丝； 7焊锡；8排气管；9排气孔； 10铜外导线；11杜镁丝；12内导线； 13玻壳；14氩气 图 荧光灯管 1灯头；2灯脚；3玻璃芯柱；4灯丝（钨丝，电极）；5玻管（内壁涂覆荧光粉，管内充惰性气体）；6汞（少量） 图 荧光灯的接线图 图 高压汞灯 (a) 高压汞灯的构造；(b) 高压汞灯的工作电路图 图 高压钠灯的电路原理图 灯具灯具是将光通量按需要进行再分配的控制器。是将光通量按需要进行再分配的控制器。其主要作用是：其主要作用是：使光源发出的光通量按需要方向照使

38、光源发出的光通量按需要方向照射，提高光源的利用率，减少眩光，保护光源免受机械射，提高光源的利用率，减少眩光，保护光源免受机械损伤，产生一定的照明装饰效果等。损伤，产生一定的照明装饰效果等。1） 灯具的特性灯具的特性 (1) 光强分布光强分布 （图（图13-11、13-12、13-13、13-14）光强分布特性常用光强分布曲线或数值来表示。光强分布特性常用光强分布曲线或数值来表示。 13.2.3 照明灯具照明灯具(2) 灯具光效率灯具光效率灯具的光效率灯具的光效率是照明器输出的光通量是照明器输出的光通量与光与光源光通量源光通量s之比，即之比，即(3) 保护角保护角 通过灯丝或光轴的水平线通过灯丝

39、或光轴的水平线M与灯光边界线与灯光边界线N之间所成的夹角，称为之间所成的夹角，称为保护角保护角，如，如图所示图所示。保护。保护角可由下式决定：角可由下式决定： S2tanhDd2） 灯具的分类灯具的分类(1) 灯具按出射光线情况分类灯具按出射光线情况分类 图图13-16灯具通常是按总光通量在空间的上半球和下灯具通常是按总光通量在空间的上半球和下半球的分配比例来分类的。半球的分配比例来分类的。如表所列如表所列。 直接型灯具直接型灯具 图图13-17、13-18 半直接型灯具半直接型灯具 均匀漫射型灯具均匀漫射型灯具 半间接型灯具半间接型灯具 间接型灯具间接型灯具 (2) 按安装方式分类按安装方式

40、分类 悬吊式悬吊式 吸顶式吸顶式 壁装式壁装式 其它还有：其它还有：落地式、台式、嵌入式等。落地式、台式、嵌入式等。(3) 按照明器结构特点方式分类按照明器结构特点方式分类开启型开启型保护型保护型密闭型密闭型防爆安全型防爆安全型(4) 按材料的光学性能分类按材料的光学性能分类漫反射型漫反射型定向反射型定向反射型定向漫反射型定向漫反射型折射型折射型漫透射型漫透射型定向散射透射型定向散射透射型3） 照明器的选择照明器的选择照明器照明器是由电光源和灯具两部分组成，照明是由电光源和灯具两部分组成，照明器选择得是否合理，将直接影响到照明质量的好器选择得是否合理，将直接影响到照明质量的好坏，影响人们日常的

41、生活和工作，从整体上讲会坏，影响人们日常的生活和工作，从整体上讲会影响到建筑物的整体美观效果。影响到建筑物的整体美观效果。它的选择应从它的选择应从电光源电光源、灯具灯具和和安装方式安装方式上进上进行考虑。行考虑。(1) 电光源选择电光源选择 照明装置的初投资及运行费用照明装置的初投资及运行费用 光源光谱性质光源光谱性质 光源工作的可靠性和工作特性光源工作的可靠性和工作特性 环境条件环境条件(2) 灯具的选择灯具的选择 与光源种类配合与光源种类配合 环境条件环境条件 光分布和效率光分布和效率 限制眩光限制眩光 图 灯具的保护角 表表 灯具的分类灯具的分类 类型类型 光通量在空间的分布（）光通量在

42、空间的分布（） 上上 半半 球球下下 半半 球球直直 接接 型型01090100半直接型半直接型10409060均匀漫射型均匀漫射型40606040半间接型半间接型60904010间间 接接 型型90100100 13.3 建筑电气照明设计基础灯具的布置就是确定灯具在房间的空间位置，灯具的布置就是确定灯具在房间的空间位置，这与它的投光方向、工作面的布置、照度的均匀这与它的投光方向、工作面的布置、照度的均匀度，以及限制眩光和阴影都有直接的影响。灯具度，以及限制眩光和阴影都有直接的影响。灯具布置是否合理，还关系到照明安装容量和投资费布置是否合理，还关系到照明安装容量和投资费用，以及维护、检修是否方

43、便等。用，以及维护、检修是否方便等。 灯具的布置应根据灯具的布置应根据工作物的布置情况工作物的布置情况，建筑建筑结构形式结构形式和和视觉工作视觉工作特点等条件来进行。特点等条件来进行。 灯具的布置主要有两种方式。灯具的布置主要有两种方式。 13.3.1 灯具的布置灯具的布置（1） 均匀布置均匀布置灯具有规律地对称排列，以便使整个房间内灯具有规律地对称排列，以便使整个房间内的照度分布比较均匀。均匀布灯有正方形、矩形、的照度分布比较均匀。均匀布灯有正方形、矩形、菱形等。均匀布灯的方式，菱形等。均匀布灯的方式，如图所示如图所示。（2） 选择布置选择布置为适应生产要求和设备布置，加强局部工作为适应生产

44、要求和设备布置，加强局部工作面上的照度及防止工作面上出现阴影，而采用灯面上的照度及防止工作面上出现阴影，而采用灯具位置随工作表面安排的方式，称具位置随工作表面安排的方式，称选择布置选择布置。 室内一般照明，大部分采用均匀布置的方式，室内一般照明，大部分采用均匀布置的方式，均匀布灯是否合理，主要取决于灯具的间距均匀布灯是否合理，主要取决于灯具的间距L和和计算高度计算高度H(灯具距工作面垂直距离灯具距工作面垂直距离如图所示如图所示)的的比值比值(称距高比称距高比)是否恰当。是否恰当。 实际距高比必须小于照明手册中规定的灯具实际距高比必须小于照明手册中规定的灯具最大距高比。各种灯具最有利的最大距高比

45、。各种灯具最有利的L/H值值,见表见表,荧光荧光灯的最大容许距高比值灯的最大容许距高比值见表见表。 图 灯具的均匀布置 (a) 正方形；(b) 长方形；（c） 菱形 图 灯具的计算高度示意图 表表 灯具最有利的距高比值灯具最有利的距高比值 灯具类型灯具类型 多列布置时的多列布置时的L/H 单列布置时的单列布置时的L/H 最有利值最有利值最大允许值最大允许值最有利值最有利值最大允许值最大允许值圆球灯，防水防尘灯圆球灯，防水防尘灯 2.33.21.92.5无罩，磨砂罩万能型无罩，磨砂罩万能型灯灯 1.82.51.82.0深罩型灯，塔型灯深罩型灯，塔型灯 1.51.81.51.7镜面深罩型灯，下部镜

46、面深罩型灯，下部有玻璃隔栅的荧光灯有玻璃隔栅的荧光灯 1.21.41.21.4表表 荧光灯的最大允许距高比值荧光灯的最大允许距高比值 1） 照度标准照度标准 民用建筑照明照度标准分级如下：民用建筑照明照度标准分级如下：0.5、1、2、3、5、10、20、30、50、75、100、150、200、300、500、750、1000、1500、2000lx，共，共19级。级。照度标准照度标准是指工作面或生活场所参考平面上是指工作面或生活场所参考平面上的平均照度值。在使用时设计人员可根据建筑物的平均照度值。在使用时设计人员可根据建筑物功能、等级和使用条件选取适当的标准值。不同功能、等级和使用条件选取适

47、当的标准值。不同建筑的照度标准列表如建筑的照度标准列表如表表13-7表表13-14所示。所示。 13.3.2 照度计算照度计算2） 灯具布置灯具布置灯具布置实际上是确定灯具在室内的空间位灯具布置实际上是确定灯具在室内的空间位置，即灯具的水平位置和安装高度；灯具的布置置，即灯具的水平位置和安装高度；灯具的布置形式有一般照明的均匀布置和灯具的选择性布置。形式有一般照明的均匀布置和灯具的选择性布置。（1） 灯具的均匀布置灯具的均匀布置灯具的均匀布置是由两个参数确定的，一是灯具的均匀布置是由两个参数确定的，一是安装高度安装高度，其次是，其次是水平间距水平间距。灯具的安装高度主。灯具的安装高度主要从防止

48、眩光、防止碰撞等方面考虑，灯具的水要从防止眩光、防止碰撞等方面考虑，灯具的水平间距却是根据布置方式不同而不同。平间距却是根据布置方式不同而不同。 灯具计算高度灯具计算高度H的确定的确定灯具悬挂高度的各种参数灯具悬挂高度的各种参数如图所示如图所示。图中房。图中房间总高度为间总高度为h，灯具悬挂高度为，灯具悬挂高度为h1，工作面的高，工作面的高度为度为h2，灯具的垂吊高度为，灯具的垂吊高度为h3，计算高度，计算高度H为：为：H=h-h2-h3或或H=h1-h2一般办公室、教室、阅览室等的工作面高度一般办公室、教室、阅览室等的工作面高度可取可取0.75m，库房等取，库房等取0.15m等。灯具的垂吊高

49、度等。灯具的垂吊高度应根据室内层高和建筑照明要求来确定，一般情应根据室内层高和建筑照明要求来确定，一般情况下，可在况下，可在01.5m之间取值。之间取值。 灯具间距灯具间距L的确定的确定灯具均匀布置常用的形式有：正方形、长方灯具均匀布置常用的形式有：正方形、长方形、菱形等。形、菱形等。如图所示如图所示。当灯具布置为正方形时当灯具布置为正方形时，如图（，如图（a），灯间），灯间的距离为：的距离为：L=La=Lb当灯具布置为长方形时当灯具布置为长方形时，如图（，如图（b），灯间），灯间的距离为：的距离为： abLL L当灯具布置为菱形时当灯具布置为菱形时，如图（，如图（c），灯间的），灯间的距离为

50、：距离为： 墙边有工作面时，灯具与墙边的距离为：墙边有工作面时，灯具与墙边的距离为：l=(0.250.3)L墙边无工作面时，灯具与墙边的距离为：墙边无工作面时，灯具与墙边的距离为：l=（0.40.5）L 最边上灯具与墙的距离：最边上灯具与墙的距离： 22abLLL11()34A AlL灯具的选择布置大多采用：壁灯、花灯、落地灯、灯具的选择布置大多采用：壁灯、花灯、落地灯、台灯和脚灯等。台灯和脚灯等。 灯具容量及数量的确定方法：灯具容量及数量的确定方法： (一一) 单位容量法单位容量法在已知房间面积、灯具的悬挂高度、灯具的布置在已知房间面积、灯具的悬挂高度、灯具的布置（灯具数量）和室内要求达到的

51、照度，我们就能计算出（灯具数量）和室内要求达到的照度，我们就能计算出每盏灯的额定功率。这种计算方法，称为单位容量法。每盏灯的额定功率。这种计算方法，称为单位容量法。 单位容量法单位容量法是根据已编制好的单位面积安装功率来是根据已编制好的单位面积安装功率来确定灯具的电功率。下面五个表列出了部分常用灯具的确定灯具的电功率。下面五个表列出了部分常用灯具的单位面积安装功率。单位面积安装功率。 表表 带反射罩荧光灯的单位面积安装功率带反射罩荧光灯的单位面积安装功率 表表 不带反射罩荧光灯的单位面积安装功率不带反射罩荧光灯的单位面积安装功率 表表 乳白玻璃球型灯或乳白玻璃吸顶灯单位面积安装功率乳白玻璃球型

52、灯或乳白玻璃吸顶灯单位面积安装功率 表表 广照型防水防尘灯单位面积安装功率广照型防水防尘灯单位面积安装功率 表表 配照型灯具单位面积安装功率配照型灯具单位面积安装功率 根据建筑物特点、建筑物功能和照明要求确根据建筑物特点、建筑物功能和照明要求确定灯具型式；根据建筑物功能、房间照度标准、定灯具型式；根据建筑物功能、房间照度标准、房间面积、计算高度确定单位面积安装功率，并房间面积、计算高度确定单位面积安装功率，并按下式计算出房间内照明灯具（一般照明）的总按下式计算出房间内照明灯具（一般照明）的总功率：功率：P=SPS根据房间面积、房间使用功能及灯具的布置根据房间面积、房间使用功能及灯具的布置方式确

53、定合适的距高比，即确定计算高度、灯间方式确定合适的距高比，即确定计算高度、灯间距离、灯具与墙距离，这样房间的灯具数量距离、灯具与墙距离，这样房间的灯具数量N就就定下了。则每盏灯的电功率定下了。则每盏灯的电功率P为：为： PPN 1. 计算步骤 按照所布置的灯具计算房间的空间系数按照所布置的灯具计算房间的空间系数KRC(KRC由房间的形由房间的形状决定）；状决定）； 确定光通利用系数确定光通利用系数U； 确定最小照度系数确定最小照度系数Z和维护系数和维护系数K（或照度补偿系数（或照度补偿系数k）; 按规定的最小照度计算每盏灯具或光源应具有的光通量按规定的最小照度计算每盏灯具或光源应具有的光通量

54、，或由布灯方案确定或由布灯方案确定 ，并求出房间内光源的总光通量，并求出房间内光源的总光通量 ； 由由和和确定房间内的灯具数确定房间内的灯具数N，或由布灯方案确定，或由布灯方案确定N，由，由确定每盏灯具的光源功率。确定每盏灯具的光源功率。(二) 光通利用系数法（1）确定室空间比（或系数）KRC灯具开口平面： 通过灯具光中心的一个水平面；工作平面： 人们坐着工作时的平面是离地0.75m的水平面；当人站着工作时，把离地0.85m的水平面看作工作面。 房间的空间特征房间的空间特征2 计算方法顶棚空间： 灯具开口平面到顶棚之间的空间；地面空间：工作面到地面之间的空间；室空间： 灯具开口平面到工作面之间

55、的空间。 房间的空间特征房间的空间特征 室空间比是用来表示室内空间的比例关系lwwlhRCRrc 5室空间比室空间比(Room Coefficient Ratio)顶棚空间比顶棚空间比(Ceiling Coefficient Ratio)RCRhhlwwlhCCRrccccc 5地板空间比地板空间比(Floor Coefficient Ratio)RCRhhlwwlhFCRrcfcfc 5hrc-室空间高度室空间高度hcc-顶棚空间高度顶棚空间高度hfc-地板空间高度地板空间高度5RCRRI（2）确定光通利用系数（Utlization factor）表示照明光源光通量被利用的程度，它等于经照明

56、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)。NUjU利用系数利用系数j由灯具发出的最后落到工作面由灯具发出的最后落到工作面上的光通量，单位为上的光通量，单位为lm每个灯具中光源额定总光通每个灯具中光源额定总光通量，单位为量，单位为lm N 照明灯具数照明灯具数 利用系数与照明器的光强分布（配光特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、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房

57、间的大小及形状和室内各反射面的反射比等因素有关。比等因素有关。美国的美国的“带域空间法带域空间法”法国的法国的“实用照明计算法实用照明计算法”国际照明委员会的国际照明委员会的“CIE法法” 通常可利用房间的室形系数和反射系数，通常可利用房间的室形系数和反射系数，从照明设计手册或图表上的灯具利用系数表从照明设计手册或图表上的灯具利用系数表中用插值法查取某种类型灯具的利用系数中用插值法查取某种类型灯具的利用系数U。 部分灯具的利用系数参看表部分灯具的利用系数参看表13-17。 房间的反射系数是指墙面反射系数、顶棚反射系房间的反射系数是指墙面反射系数、顶棚反射系数和地面反射系数。这些反射系数与使用的

58、建筑材料数和地面反射系数。这些反射系数与使用的建筑材料和颜色有关。墙面和顶棚的反射系数地参考值参考和颜色有关。墙面和顶棚的反射系数地参考值参考电气设计规范电气设计规范。（3）平均照度的计算）平均照度的计算ANUKEavEav工作面平均照度，单位为lxN灯具数A工作面面积，单位为m2K维护系数，查表若已知房间特性、照明要求的情况下，若已知房间特性、照明要求的情况下，计算所需照明器数计算所需照明器数UKAENav或采用教材中的公式计算室内平均照度或采用教材中的公式计算室内平均照度kSNUEavEav工作面平均照度，单位为lxN灯具数S工作面面积，单位为m2k照度补偿系数，查表4-7若已知房间特性、

59、照明要求的情况下，若已知房间特性、照明要求的情况下，计算所需照明器数计算所需照明器数UKAENav 维护系数 表13-15、表13-16 灯具在使用过程中，因光通量的衰减、灯具和灯具在使用过程中，因光通量的衰减、灯具和房间的污染引起照度下降。房间的污染引起照度下降。 建筑照明设计标准：照明装置在使用一定周期后，在规定表面上的平均照度或平均亮度与该装置在相同条件下新装时在同一表面上所得到的平均照度或平均亮度之比。维护系数维护系数K（4）最小照度的计算）最小照度的计算 当照度标准为最低照度值时，必须将平均照度换算为当照度标准为最低照度值时，必须将平均照度换算为最低照度值。二者关系用最小照度系数表示

60、：最低照度值。二者关系用最小照度系数表示： Z=Eav/Emin因此，因此， Emin=Eav/Z=NU /SkZ 式中式中 Emin-标准照度的最低值或工作面上的最低照度值，标准照度的最低值或工作面上的最低照度值，lx； Z- 最小照度系数。最小照度系数。（5）计算每只灯具内光源的总光通量）计算每只灯具内光源的总光通量和房间内光源的总光通量和房间内光源的总光通量 当照明装置的当照明装置的U，Z等已知时，由上式即可求得等已知时，由上式即可求得和和 即即 = Emin SkZ /NU = N =EavSk/U=EminZSk /U 当已知每只灯具内光源的总光通量当已知每只灯具内光源的总光通量，由