照计算篇的教案

照计算篇的教案第1页/共56页学习目标

1、了解照明计算方法

2、了解照明设计软件类型3、掌握用照明软件计算一般室内场所照度第2页/共56页1、照明计算基本方法

2、照明设计软件3、照明工程设计软件相关知识

第3页/共56页第一部分照明术语和概念

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平均照度averageilluminance规定表面上各点的照度平均值。平均亮度averageluminance规定表面上各点的亮度平均值。最小照度minimumilluminance规定表面上的照度最小值。最大照度maximumilluminance规定表面上的照度最大值。第5页/共56页水平照度horizontalilluminance水平面上的照度。垂直照度verticalilluminance垂直面上的照度。维持平均照度maintainedaverageilluminance照明装置必须进行维护时，在规定表面上的平均照度值。初始平均照度initialaverageilluminance照明装置新装时在规定表面上的平均照度。初始平均照度由规定的维持平均照度值除以维护系数值求出。第6页/共56页照度均匀度uniformityratioofilluminance通常指规定表面上的最小照度与平均照度之比。有时也用最小照度与最大照度之比。平均柱面照度averagecylindericalilluminance光源在给定的空间一点上一个假想的很小圆柱面上产生的平均照度。圆柱体轴线通常是竖直的。该量的符号为Ec。平均半柱面照度averagesemi-cylindricalilluminance光源在给定的空间一点上一个假想的很小半个圆柱面上产生的平均照度。圆柱体轴线通常是竖直的。该量的符号为Esc。第7页/共56页

照明功率密度lightingpowerdensity（LPD）单位面积上的照明安装功率（包括光源、镇流器或变压器等），单位为瓦特每平方米（W/m2）。简称LPD。路面平均亮度averageroadsurfaceluminance

按照国际照明委员会（CIE）有关规定，在路面上预先设定的点上测得的或计算得到的各点亮度的平均值。该量的符号为Lav。路面亮度总均匀度overalluniformityofroadsurfaceluminance

路面上最小亮度与平均亮度比值。路面亮度纵向均匀度longitudinaluniformityofroadsurfaceluminance

同一条车道中心线上最小亮度与最大亮度的比值。第8页/共56页路面平均照度averageroadsurfaceilluminance按照国际照明委员会（CIE）有关规定，在路面预先设定的点上测得的或计算得到的各点照度的平均值。路面照度均匀度uniformityofroadsurfaceilluminance路面上最小照度与平均照度的比值。路面维持平均亮度（照度）maintainedaverageluminance(illuminence)ofroadsurface即路面平均亮度（照度）维持值，它是在计入光源计划更换时光通量的衰减以及灯具因污染造成效率下降等因素（即维护系数）后设计计算时所采用的平均亮度（照度）值。第9页/共56页阈值增量thresholdincrement失能眩光的度量。表示为存在眩光源时，为了达到同样看清物体的目的，在物体及背景之间的对比所需增加的百分比。该量的符号为TI。（道路照明）环境比surroundratioofroadlighting车行道外边5m宽的带状区域内的平均水平照度与相邻的5m宽的车行道上平均水平照度之比。该量的符号为SR。第10页/共56页光强分布；配光distributionofluminousintensity用曲线或表格表示光源或灯具在空间各方向上的发光强度值。对称光强分布symmetricalluminousintensitydistribution有对称轴线或至少有一个对称面时的光强分布。旋转对称光强分布rotationallysymmetricalluminousintensitydistribution平面上极坐标的光强分布曲线绕轴旋转所得的光强分布。

第11页/共56页总光通量totalluminousflux光源在4π球面立体角内的光通量总和。下射光通量downwardluminousflux光源或灯具在水平面以下的2π立体角内的总光通量。上射光通量upwardluminousflux光源或灯具在水平面以上的2π立体角内的总光通量直接光通量directluminousflux表面上直接得到来自照明装置的光通量。间接光通量indirectluminousflux表面上由其他表面反射之后所得到的光通量。第12页/共56页参考平面referencesurface测量或规定照度的平面。工作面workingplane在其表面上进行工作的平面。灯具计算高度calculatingheightofluminaire灯具的光中心到工作面的距离。利用系数utilizationfactor投射到参考平面上的光通量与照明装置中的光源的光通量之比。室空间比roomcavityratio表征房间几何形状的数值室形指数roomindex表征房间几何形状的数值，第13页/共56页维护系数maintenancefactor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规定表面上所得到的平均照度或平均亮度之比。点光源pointlightsource发光体的最大尺寸与它至被照面的距离相比较非常小的光源。线光源linelightsourec一个连续的带状发光体的总长度数倍于其到照度计算点之间距离的光源。面光源area(surface)lightsource发光体宽度与长度均大于发光面至受照面之间距离的光源。第14页/共56页（光源的或灯具的）光中心lightcenter

(ofalightsourceorluminaire)测定和计算时作为原点用的光点。灯具间距spacingofluminaire相邻灯具的中心线间的距离。灯具安装高度mountingheightofluminaire灯具底部至地面的距离。灯具距高比spacingheightratioofluminaire灯具的间距与灯具计算高度之比。灯具最大允许距高比maximumpermissablespacingheightratioofluminaire保证所需的照度均匀度时的灯具间距与灯具计算高度比的最大允许值。第15页/共56页利用系数法methodofutilizationfactor；流明法lumenmethod使用利用系数计算平均照度的计算方法。逐点法pointmethod使用灯具的光度数据，逐一算出各点直射光照度的计算方法。等光强曲线iso-luminousintensitycurve在以光源的光中心为球心的假想球面上，将发光强度相等的那些方向所对应的点连接成的曲线，或是该曲线的平面投影。等照度曲线iso-illuminancecurve连接一个面上等照度点的一组曲线。等亮度曲线iso-luminancecurve连接一个面上等亮度点的一组曲线。第16页/共56页仰角tilt，inclination灯具出光口平面自水平面向上倾斜的角度。悬挑长度overhang灯具的光中心至邻近一侧路缘石的水平距离。灯臂长度bracketprojection

从灯杆的垂直中心线至灯臂插入灯具那一点之间的水平距离。路面的有效宽度effectiveroadwidthofroadsurface用于道路照明设计的路面理论宽度。它与道路的实际宽度，灯具的悬挑长度和灯具的布置方式等有关。该量的符号为Weff。第17页/共56页（道路照明）亮度系数luminancecoefficientofroadlighting

路面上某一点的亮度（L）和该点的水平照度（E）之比。该量的符号为q，即q=L/E。用它来表示路面的反光性能。亮度系数除了和路面材料有关外，还取决于观察者和光源相对于路面所考察的那一点的位置，即q=q(β,γ),其中β为光的入射平面和观察平面之间的角度,γ为入射光线的垂直角度。第18页/共56页

（道路照明）简化亮度系数reducedluminancecoefficientofroadlighting为便于计算路面亮度而导出的一个系数。该量的符号为r，定义为某一类路面的简化亮度系数值通常以表格形式给出，并将该表称为r表。第19页/共56页第二部分照明照度计算

第20页/共56页照明计算照度计算亮度计算眩光计算第21页/共56页一、平均照度计算——利用系数法

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。第22页/共56页2、室内平均照度计算(利用系数法)N:灯具数

A:工作面积Ф:每个灯具中光源额定总光通量(lm)K:维护系数

U:利用系数:工作面平均照度(lx)第23页/共56页维护系数K第24页/共56页表明了灯具的效率室空指数表面反射系数在设计师用光通量方法计算灯具数量时非常重要利用系数表第25页/共56页3、利用系数的概念第26页/共56页（1）空间系数

1）室空间系数

2）顶棚空间系数

3）地板空间系数—室长，m；—室宽，m；—室空间高，m；

—顶棚空间高，m—地板空间高，m；第27页/共56页（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。

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（3）确定利用系数的步骤

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）确定地板空间有效反射比；

5）确定利用系数。在求出室空间比、顶棚有效反射比，墙面平均反射比以后，按所选用的灯具从计算图表可查得其利用系数。

第29页/共56页举例：某房间长6m，宽4m，高3.0m。室内表面反射比分别为：顶棚0.7，墙面0.5，地面0.2。采用MENLOC155型灯具照明，光源为环形T5-1x55W，灯具利用系数见表1。顶棚上均匀布置2个灯具，灯具吸顶安装，求距地面0.8m高的工作面上的平均照度。解：1.填写原始数据灯具类型MENLOC155、光源光通量φ=4000lm、安装灯数N=2、室长l=6m、室宽b=4m、顶棚空间高hc=0m、顶棚反射比ρc=0.7、室空间高hτ=2.2m、墙面反射比ρw=0.5、地板空间高hf=0.8m、地板反射比ρf=0.2。2．计算空间比

第30页/共56页3．求有效反射比要求精度不高时，ρcc=ρc=0.7ρw=0.5ρfc=0.24．查灯具维护系数查得K=0.8。5．查利用系数表查得数值后，RCR=4，U=0.41RCR=5，U=0.37经内插

RCR=4.58，U=0.396．计算平均照度该房间工作面的平均照度为104lx。第31页/共56页二、概算曲线与单位容量法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。第32页/共56页灯数概算曲线第33页/共56页灯数概算曲线第34页/共56页某房间长10m，宽6m，工作面高0.8m，灯具距工作面3m，顶棚反射比ρc=0.7，墙面反射比ρc=0.5，地板反射比ρf=0.3，选用MENLOC155型灯具照明，工作面照度要求达到150lx，用灯数概算曲线计算所需灯数。根据照明现场实际情况，N应选取整数，故N=6。解：MENLOC155型灯数概算曲线如表所示。工作面面积Ａ＝lb＝10×6＝60(m2)根据反射率和工作面面积，由灯数概算曲线查出在照度为100lx时所需灯数为4.2，故照度为150lx时所需灯数为第35页/共56页三、点光源直射照度计算倾斜面上的照度点光源在垂直上的照度点光源在水平面上的照度第36页/共56页照度计算--平方反比定律

平方反比定律当光源为点光源，距离大于光源最大尺寸的十倍时，此定理成立。100lux11lux25lux1m2m3m第37页/共56页1、点光源水平照度计算

点光源在水平面上产生的照度符合平方反比定律。如图所示，该面单元面积上的光通量为：

其中，为光源投向面积元的立体角。按立体角的定义

第38页/共56页光源在指向平面上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；

第39页/共56页2、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，α、β、θ分别为P点法线照度矢量与x、y、z轴之间的夹角。第40页/共56页

任意倾斜面上照度完整的计算表达式为式中—A点的水平照度，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δ角进入arccos(P/h)范围内时，上式右边第二项取负号。第41页/共56页3、实用计算图表（1）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ｅ”。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第42页/共56页（2）平面相对等照度曲线对非对称配光的灯具可利用“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１ｍ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，ｍ。第43页/共56页四、线光源直射照度计算1、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，