电气照明技术谢秀颖第一章

电气照明技术谢秀颖第一章第一页，共57页。照明工程第一章照明技术的基本知识绪论第二章照明电光源第三章照明灯具第五章照明光照设计第四章照度计算第六章照明电气设计第七章电气照明施工图设计第二页，共57页。绪论主要内容:二、照明工程课程简介一、电气照明的发展三、教学环节及考核方法四、主要参考书及教学资源照明工程第三页，共57页。目的：以照明为主特点：采用单一种类光源，照明质量较差1、电气照明的发展——大致经历三个阶段一、电气照明的发展（1-1）绪论第一阶段传统照明第二阶段混光照明第三阶段绿色照明目的：节能、提高照明质量特点：用两种及以上种类的光源，照明质量高且节能目的：节能、环保、提高照明质量特点：推广使用高效、寿命长、安全和性能稳定的照明电器产品,充分利用天然光,以改善提高人们工作学习生活条件和质量,从而创造一个高效、舒适、安全、经济、有效的环境并充分体现现代文明第四页，共57页。★课程性质：电气工程与自动化等专业的专业技术课

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建筑类院校的特色课程★基本内容：建筑照明的基本知识基本计算设计方法★基本要求：二、照明工程课程简介（1-1）绪论光、视觉、颜色等概念电光源、灯具特性照明方式、种类及质量照度计算和电气计算光照设计的基本原则电气设计的基本原则1、掌握电气照明工程的基本理论及基本知识

2、掌握电气照明工程的计算方法

3、熟悉建筑照明工程设计原则(国家设计标准及设计规范)

掌握建筑照明的一般设计方法

熟悉建筑照明工程的施工知识，提高工程意识第五页，共57页。1、教学环节★理论教学：32学时（2-8周）★实践教学：课程设计1周（18周）2、考核方法★课程考核：平时成绩(作业、测验、考勤等)占20%

考试成绩(开卷笔试)占80%★课设考核：课程设计说明书占50%，设计图纸占50%三、教学环节及考核方法（1-1）绪论第六页，共57页。★电气照明技术（第二版）,中国电力出版社,2008★建筑照明设计标准,中国建筑工业出版社,2004★绿色照明工程实施手册,中国建筑工业出版社,2003★实用照明工程设计,天津大学出版社,2003★网络资源：

课程教学大纲、电子教案、教学进度表综合练习课程设计教学大纲、指导书四、主要参考书及教学资源（1-1）绪论第七页，共57页。第一章照明技术的基本知识第一节

光第二节

光与视觉第三节光源的颜色第四节

绿色照明照明工程第八页，共57页。主要介绍:一、光和光谱二、常用的光度量三、光的辐射小结第一节光四、物质的光学性质第一章第九页，共57页。一、光和光谱（6-1）1、光的概念物理概念：

光泛指能产生视觉的辐射能★能量的一种形式

★本质是电磁波——电磁辐射

照明工程中的概念：

1-1可见光电磁波谱及可见光谱第十页，共57页。

可见光电磁波谱及可见光谱:一、光和光谱（6-2）1-1波长范围：380nm～780nm特点:波长不同具有不同的颜色感觉红←橙←黄←绿←青←蓝←紫第十一页，共57页。2、光谱辐射通量及其能量分布★光谱辐射通量定义：物体单位时间内发射或接收的辐射能量,瓦特(W)注意：照明工程中,强调辐射通量为辐射源在给定波长无限小范围内产生的辐射通量与该波长之比,瓦特/米（W/m）

一、光和光谱（6-3）1-1种类：连续光谱

线光谱定义：光源的辐射能量随波长变化的规律

★光谱能量分布能量分布只出现在有限几个波长上在宽广的波长范围内有不间断能量分布第十二页，共57页。光谱能量分布曲线：连续光谱线光谱一、光和光谱（6-4）1-1第十三页，共57页。3、光谱光效率★定义：不同波长的可见光的视觉灵敏度

★明视觉光谱光效率：

λm＝555nm时，V(λ)＝1，λ≠555nm时，V(λ)＜1★暗视觉光谱光效率：

λ’m＝507nm时，V’(λ)＝1，λ’

≠507nm时，V’(λ)＜1一、光和光谱（6-5）1-1第十四页，共57页。★光谱光效率曲线:一、光和光谱（6-6）1-1第十五页，共57页。1、光通量

定义：单位时间内光辐射能量的大小符号：Φ单位：流明（lm）意义：从视觉感受出发描述光源的发光能力二、常用的光度量（4-1）1-1第十六页，共57页。2、发光强度(光强)

定义：单位立体角的光通量符号：I

单位：坎德拉（cd）

意义：从视觉感受出发描述光源光通量在空间的分布情况

二、常用的光度量（4-2）1-1第十七页，共57页。3、照度定义：被照物体表面上每单位面积所接收的光通量

符号：E单位：勒克斯（lx）意义：照明设计的依据——建筑照明设计标准二、常用的光度量（4-3）1-1第十八页，共57页。4、亮度定义：单位投影面积上的发光强度

符号：L单位：坎德拉/平方米（cd/m2）意义：描述发光面或反光面亮度分布情况，与照明舒适性密切相关二、常用的光度量（4-4）1-1第十九页，共57页。1、辐射的产生★基态：离原子核最近的电子所处的最稳定的状态★激发态：电子被激发迁移到与其能量相当的能级所处的状态★去激发跃迁：被激发的电子由激发态迁移到基态，或由高能级的激发态迁移到低能级的激发态★光的辐射：在去激发跃迁时电子释放能量所形成的辐射1）相关概念三、光的辐射（5-1）1-1第二十页，共57页。2）辐射举例3）人工光源的辐射热辐射常用形式气体放电电致发光基态激发态去激发跃迁三、光的辐射（5-2）1-1当物体被加热到高温时，组成它的原子因大量的相互作用而被激发所产生的光辐射在电场作用下,载流子在气体或蒸汽中产生运动而使电流通过气体或蒸汽的过程电流通过固体物质(半导体)所产生的发光现象第二十一页，共57页。2、热辐射——其能量分布为具有连续光谱成分的复合光

1）黑体辐射辐射特点:

温度↑→总能量迅速增加温度↑→最大值偏向短波

5000K时最大值接近可见光三、光的辐射（5-3）1-12）钨丝辐射辐射特点:

分布曲线形状与黑体辐射相似温度↑→可见光增加速度快同温度下功率峰值更偏向可见光吸收比为1的物质地球上熔点最高的金属3655K钨丝在可见光区域内的选择辐射率较黑体高第二十二页，共57页。弧光放电3、气体放电低压弧光放电种类高压弧光放电三、光的辐射（5-4）1-1辉光放电能量主要以线光谱为主能量由强的线光谱和弱的连续光谱组成第二十三页，共57页。4、电致发光半导体的能带(能级)：满带:电子的能量为基态水平导带:电子的能量为激发态水平禁带:满带和导带之间的间隙局部能级:掺杂后产生的特殊能级辐射特点：线光谱，或一定波长范围内密集的线光谱，或连续光谱

激发态非滞留正常态掺杂三、光的辐射（5-5）1-1第二十四页，共57页。1、光的吸收★光在介质中传播时，其强度越来越弱的现象★吸收比：被介质吸收的光通量Φα与入射光通量Φi之比符号：α

公式：

四、物质的光学性质（7-1）1-1第二十五页，共57页。2、光的折射和透射1）光的折射

注意：光疏→光密:γ＜i

光密→光疏:γ＞i折射定律：

入射角与折射角正弦之比是一个常数：入射角折射角iiγγ四、物质的光学性质（7-2）1-1★光射向透明或半透明材料表面时,部分光线透过该材料的现象★透射比：透过材料的光通量Φτ与入射光通量Φi之比2）光的透射

公式：

符号：τ第二十六页，共57页。定向透射扩散及混合透射四、物质的光学性质（7-3）1-1★透射种类：定向透射、扩散透射散透射漫透射混合透射定向透射漫透射第二十七页，共57页。3、光的反射★光射向非透明物体表面时,部分光射回原介质的现象★反射比：被物体反射的光通量Φρ与入射光通量Φi之比★反射种类：定向反射、扩散反射、混合反射、全反射符号：ρ公式：

★常用材料反射比：表1-3，设计时可查四、物质的光学性质（7-4）1-1第二十八页，共57页。定向和扩散反射:混合反射:定向+漫定向扩散+漫定向+定向扩散四、物质的光学性质（7-5）1-1定向定向扩散均匀漫散第二十九页，共57页。全反射：注意：临界入射角A：

使γ＝90°的入射角从光密介质射向光疏介质时才有可能产生全反射现象四、物质的光学性质（7-6）1-1第三十页，共57页。4、物质的光谱选择性

彩色表面在与它色彩相同的光谱区域内，光谱反射系数最大结论：四、物质的光学性质（7-7）1-1即:有色彩表面对与它色彩相同波长的光的反射能力最强

第三十一页，共57页。本节小结:第一节

光一、光和光谱可见光、光谱能量分布、光谱光效率等基本概念二、常用的光度量光通量、光强、照度及亮度的含义、符号、单位及应用三、光的辐射人工光源的辐射原理：热辐射、气体放电、电致发光四、物质的光学性质物体对光的吸收、反射、透射等现象物质的光学性质对照明的影响第一章第三十二页，共57页。主要介绍:一、视觉过程第二节光与视觉二、视觉特性三、视觉功效（自学）小结第一章第三十三页，共57页。1、产生视觉的条件光在眼中的路径：角膜→前房→晶状体→玻璃体→视网膜的感光细胞2、视觉产生的过程

光线→成像、调节系统→视网膜→分解视紫质→刺激神经末梢→生物电流→大脑→视觉一、视觉过程（1-1）1-2柱状:能感受暗光刺激,但不能分辨颜色锥状:能感受强光刺激,且能分辨颜色第三十四页，共57页。1、暗视觉、明视觉和中介视觉★暗视觉(杆状视觉)：当视场亮度在10－6～10－2cd/m2时，杆状细胞工作，锥状细胞不工作的视觉状态★明视觉(锥状视觉)：视场亮度超过10cd/m2时，锥状细胞工作为主的视觉状态★中介视觉：视场亮度在10－2～10cd/m2时，杆状细胞和锥状细胞同时起作用的视觉状态二、视觉特性（5-1）1-2第三十五页，共57页。2、视觉阈限含义：★能引起光觉的最低限度的光量★用亮度来度量——又称为亮度阈限实验证明:★绝对视觉阈限约为10－6cd/m2★但人只能忍受不超过106cd/m2的亮度二、视觉特性（5-2）1-2第三十六页，共57页。★明适应：视野亮度由低向高变化时的视觉适应过程★暗适应：视野亮度由高向低变化时的视觉适应过程注意：当视场内明暗急剧变化时，人眼不能很快适应而视力下降工程实践中的某些场合，应考虑明暗适应的过渡照明，以保证一定的视力要求3、明适应和暗适应二、视觉特性（5-3）1-2第三十七页，共57页。定义：

视野内由于亮度分布或亮度范围不适宜，或存在极端的对比，以致引起不舒适感觉或降低观察细部或目标的能力的视觉现象眩光分类方法和种类:

光幕反射:由视觉对象的规则反射引起其对比的降低评价方法不舒适眩光:产生不舒适感,但不一定降低视觉可见度失能眩光:降低视觉对象可见度产生特点直接眩光:由视野中存在的发光体所产生的眩光反射眩光:由视野中的反射引起的眩光4、眩光二、视觉特性（5-4）1-2第三十八页，共57页。★对于视觉特性，人与人的感觉是不同的5、个人差别★引起个人差别的主要原因是年龄二、视觉特性（5-5）1-2第三十九页，共57页。本节小结:一、视觉过程：产生视觉的条件和视觉产生的过程二、视觉特性：视觉特性与照明的关系第二节光与视觉第一章第四十页，共57页。主要介绍:一、颜色的形成二、颜色的基本特性三、表色系统（自学）四、光源的颜色小结第三节光与颜色第一章第四十一页，共57页。含义：发光体发出的光所形成的颜色

1、光源色2、物体表面色含义：物体(非发光体)表面的颜色

——由被该表面的反射光所呈现的知觉色通常分单色光：颜色取决于单色光的波长——光谱色复合光：颜色取决于复合光的光谱能量分布入射光的光谱能量分布物体色取决于物体表面的反射比一、颜色的形成（1-1）1-3第四十二页，共57页。彩色：黑白系列以外的各种颜色

非彩色：黑、白及介于两者间深浅不同的灰色1、色调（色相）

颜色分可见光谱不同波长的光在视觉上的表现2、彩度

颜色的深浅程度

3、明度

颜色的明暗程度

注意：彩色系列：具有完整的三个特性黑白系列：只有明度彩度为0

没有色调

二、颜色的基本特性（1-1）1-3黑白系列:黑、深灰、中灰、浅灰、白彩色系列:紫、蓝、绿、黄、橙、红第四十三页，共57页。1、常用光源的光谱能量分布★热辐射光源白炽灯、卤物灯具有连续的光谱

★气体放电光源荧光灯、HID灯具有强的线光谱弱的连续光谱四、光源的颜色（4-1）1-3第四十四页，共57页。2、光源的色温★色温当某一种光源的色品与某一温度下的完全辐射体(黑体)的色品完全相同时，完全辐射体(黑体)的温度即为这种光源的色温度，简称色温。符号为Tc，单位为开(K)★相关色温当某一种光源的色品与某一温度下的完全辐射体(黑体)的色品最接近时，完全辐射体(黑体)的温度即为这种光源的相关色温。符号为Tcp，单位为开(K)

四、光源的颜色（4-2）1-3第四十五页，共57页。3、光源的色表★色表含义：光源的表观颜色★光源的颜色分类（CIE）：光源颜色分类色表相关色温（K）Ⅰ暖＜3300Ⅱ中间3300～5300Ⅲ冷＞5300四、光源的颜色（4-3）1-3与光源的色温有关第四十六页，共57页。4、显色性★显色性：照明光源对物体色表的影响，该影响是由于观察者有意识或无意识地将它与标准光源下的色表相比较而产生的★显色指数：在具有合理允差的色适应状态下,被测光源照明物体的心理物理色与标准光源照明同一色样的心理物理色符合程度的度量四、光源的颜色（4-4）1-3取决于光谱能量分布，用显色指数来描述特殊显色指数Ri

一般显色指数Ra规定：

标准光源显色指数为100显色指数分工程上多用第四十七页，共57页。本节小结:一、颜色特性色调、彩度、明度彩色系列与黑白系列的区别二、光源的颜色特性光源的色表(色温)和显色性(显色指数)

光源的颜色特性对照明质量的影响第三节光与颜色第一章第四十八页，共57页。主要介绍:一、实施绿色照明的目的二、绿色照明计划三、绿色照明与照明节能的关系第四节绿色照明第一章第四十九页，共57页。我国一、实施绿色照明的目的（3-1）1-4★伴随人们对工作和生活居住环境的要求越来越高，照明的数量和质量将不断提高，能源的消耗必然会不断增加是节约能源、保护环境，有益于提高人们生产、工作、学习效率和生活质量，保护身心健康的照明1、节约能源★我国能源供应特点：总量丰富,人均贫乏分布不均,耗能量大污染严重,效率低下★实施绿色照明对节约能源将起到非常重要的作用

水能资源：世界第一煤炭探明可采储量：世界第三

02年电力装机容量：世界第二人均能源消费量＜50%世界均值

能源消费量世界排序：一次能源消费量第2、煤炭产量第1、发电量第2、原油消费量第2CO2排放量：世界第2能源利用效率与国际平均值相比：加工、运输到终端利用效率低10%，发电用煤低30%～40%，单位产值能耗为3.38倍★我国能耗现状：工业能耗、交通能耗、建筑能耗呈“三足鼎立”之势占能源消耗总量的27.8%以电耗为主(空调、照明)照明用电量正以每年近15%的速度不断递增照明用电约占总发电量的11%～14%左右,且基本以低效照明为主第五十页，共57页。一、实施绿色照明的目的（3-2）1-42、保护环境★建筑照明主要来源于电能转换的光能

电能主要来源于石化燃料的燃烧★石化燃料的燃烧所产生CO2等温室气体会破坏地球的臭氧层、严重污染人类的居住环境★实施绿色照明,节约照明用电①我国生产的电力有75%是以燃煤为基础②山东省4422万kW装机总容量中的99%以上是火电机组我国尤为严重：——我国处在工业化和城镇化快速发展阶段,要在2020年内保持GDP

年均增长7%以上,将面临巨大的资源约束瓶颈和环境恶化压力注意：建筑用能排放的CO2占到全球排放总量的1/3——温室气体排放量居世界第2，占世界温室气体排放总量的14%清醒地看到能源短缺和环境恶化是人类社会面临的两大问题发电容量投资↓→重要的经济效益CO2的排放量↓→重要的环保意义第五十一页，共57页。一、实施绿色照明的目的（3-3）1-43、提高照明质量★绿色照明是节约能源、保护环境，有益于提高人们的生产、工作、学习效率和生活质量，并且保护身心健康的照明★绿色照明不是以取消或减少照明来节约能源、保护环境，而是要以尽可能小的能量来营造所需要的视觉环境或照明效果★绿色照明是通过推广高效节能、寿命长、安全和性能稳定的电光源、灯具、电器附件以及调光控制附件组成高效照明系统，确保照明质量，实现终端节电——伴随人们对工作和生活居住环境的要求越来越高照明的数量和质量将不断提高第五十二页，共57页。★组织：吸收部分企业和国家单位为成员单位，实现了政府与私营企业之间的相互合作二、绿色照明计划（3-1）1-41、美国绿色照明计划简介★目标：提高照明效率→减少50%照明用电量及5%的环境污染1991年由美国环保署首先提出必须与国家环保署签订实施备忘录，并承担照明设施现状调查及照明设施改造任务①2000多个成员单位的5亿万m2的场所安装高效节能产品②每年节电23亿kWh③每年减少160万t温室气体的排放④节省电费1.9亿美元，回收了改造费用美国的绿色照明计划在第1个5年间取得了显著的成果★第1个5