电工技术基础（第5版）（微课版）（AR H5交互版）课件 项目9 认识照明电路

项目9认识照明电路任务9.1认识电气照明和电光源任务9.2工厂照明

在能源日益短缺的形势下，高效节能绿色照明电光源及其绿色照明工程成为当前照明电路的最大改革课题。“绿色照明”旨在发展和推广高效照明产品，节约用电、保护环境的节能环保行动，是国际社会实施可持续发展战略普遍推行并取得成功的范例。

伴随我国经济的高速发展，各地工厂如雨后春笋发展起来，作为工业生产的基地，也在不断的向前发展，现代化的厂房、现代化的照明设施都被应用到现阶段的工厂建设中。做为生产既定工业产品的场所，由于工业产品的千差万别，对厂房的照明系统要求也各不相同。例如正常环境下生产的厂房、特殊生产要求的厂房、有辐射性物质的生产厂房以及处在恶劣环境下的厂房，它们对照明的要求以及灯具的选择当然具有相当大的差别和不同。项目导入

工厂的室内照明包含了厂房内部以及办公区域的照明；户外照明主要是为户外各种装置而采取的照明措施；地下照明包含了各种用于储存的地下室、隧道、坑道；道路照明主要是工厂厂区的公路以及宿舍的公共区域；警卫照明主要用于沿厂区周边的警卫区域所设置的照明措施，障碍照明主要针对厂区特高的建筑、构筑物以及烟囱。“绿色照明”采用什么样的电光源？电光源采用什么样的照明电路？照明电路又如何提高照明质量和减少对电源及环境的污染？工厂各种场合的照明方案根据什么做出正确选择，这些应是本项目的核心内容。项目导入

通过本项目的学习以及对“绿色明明”理念的认识，读者应建立一些有关当今照明的新概念和新认识，尤其在了解当今工厂照明需求的基础上，能够明确工厂各种场合的适用照明方案，并能对其进行正确的选择。知识目标

了解当前电气照明发展的情况以及发展趋势，理解和掌握关于照明技术的有关概念，熟悉家庭中常用的照明灯具，了解工厂常用的照明电光源及灯具；理解工厂照明的目的和必要条件，熟悉工厂常用的照明方式，了解工厂照明中的常用灯具；理解照明电路对环境的影响。技能目标

具有护套线照明线路板的安装技能和调试能力；具有自动空气开关箱的安装技能和调试能力；具有日光灯线路的安装技能及调试能力。任务9.1

认识电气照明和电光源提出问题

什么是电气照明？你了解电气照明的发展概况吗？什么是绿色照明？绿色照明的发展对灯具、照明设置有何新的要求？你理解照明技术中的光和光通量、发光强度和发光效率、照度和亮度、光源的色温和显色性的概念吗？你了解家庭照明的要求以及常用家用照明灯具有哪些？

电气照明是指利用电能转变为光能进行人工照明的技术。电气照明技术的发展已经超越了单纯照明的观念，逐步上升到一种文化和艺术的境界，并且与光学、美学、电学、建筑学、生理学及园林艺术溶为一体，成为一门综合性技术和综合性的设计工艺。知识准备9.1.1电气照明的发展概况

随着社会文明的发展，人类的照明从火把油灯

蜡烛

汽油灯

电光源

目前，随着世界倡导“绿色照明”工程的进展，电光源逐渐由固定不变的“刚性”照明方式向“柔性”照明方式转变。研究适合“柔性”照明的电气照明设备已成为当前人们研究和设计的主题，“柔性”照明的高效、节能、美观、价廉、方便等特点，必然得到越来越广泛的应用。

照明工具的发展是人类文明历史的见证，也是一部追寻光明的历史，相关照明技术则是推动社会发展的重要因素之一，同时也是社会文明状态的一种标志。1.电气照明的发展方向

以人的行为、视觉功效、视觉生理心理研究为基础，开发更具有科学含量的、以人为本的高效、舒适、健康的智能化照明产品，应是各国未来照明产品的技术发展方向。照明行业当今的4个发展趋势品牌集成：将不同品牌产品集中到一个平台上，有利于更好地完善家居智能化。智能化照明：从纯粹智能功能的发展转向更注重人的行为的智能照明，是未来智能化照明的发展方向。个性化照明：将智能技术与照明技术相结合，可更多地满足不同个体、不同层次群体的照明需求。技术融合：智能技术和电子镇流器等新照明光源和照明技术相融合，可构筑崭新的照明技术平台。2.绿色照明的理念

绿色照明的内涵包含：高效节能、环保、安全、舒适等4项指标。

中国是较早接受“绿色照明”概念、并全面推广绿色照明工程的国家之一。我国实行的绿色照明工程，要求人们脱离仅限于节能的认识，要提高到节约能源、保护环境的高度。

绿色照明的理念，让人们意识到节能不单是节省有限的自然资源，还可以减少因耗能而引起的环境污染，高效节能成为当今照明光源开发的主题。为此，一种新型“柔性”照明应运而生。“柔性”的光照符合我们中华民族传统的处世哲学：谦恭、内敛、中庸，也迎合我们千百年来生活、养生的理念：安逸、放松、平和、宁静。另外“柔性”照明的高效、节能、美观、价廉、方便等特点，也必然得到越来越广泛的应用。3.“绿色照明”对灯具及电能效率的要求（1）绿色照明对灯具的要求①选择使用电子镇流器的节能型灯具设备。②选用的照明灯具要易于进行清扫灰尘和更换光源等维护，同时考虑照明设备的设置场所和设置方法对维护保养的方便性。③对灯具的选择不仅要考虑光源的发光效率，还要考虑包含照明电路和灯具的效率、照射到照明场所的照射效率等综合照明效率。3.“绿色照明”对灯具及电能效率的要求（2）绿色照明对电能效率的要求①照明设备要求使用高频点灯方式的荧光灯管和氙气灯（HID）等高发光效率的光源。发展“绿色照明”需要研究最佳照明设备，要有包含利用系数的综合照明效率。该利用系数除了包含光源的发光效率外，还要由照明灯具及其场所的大小以及室墙面的装修（光的反射率）来决定。②根据节能要求，“绿色照明”既要采用能调光的照明灯具，又要进一步研制出用户需求的各种照明自动控制装置。③在有时不需要照明以及在某个时间要熄灭光源或减光的场所，需要使用带有人体感应传感器和定时器的照明灯具。

根据绿色照明的上述要求，我国现阶段使用的照明灯具，白炽灯已经逐渐退出市场，在公共建筑中常用的室内公共照明，包括办公室照明、地下车库照明、道路照明等等广泛使用的荧光日光灯也正在被LED灯一步步替代，LED灯成为灯具主流已是当今不争的事实。

LED照明灯具大规模应用推广的今天，并不能说是一枝独秀，OLED新型照明技术又被提出。

OLED的柔性照明和柔性显示，虽然是它最迷人的地方，但OLED还有诸多无可替代的特性，比如在平板显示领域，与传统的液晶显示屏相比，OLED显示屏可由涂层替代实现原先电子元器件的功能，可以让屏幕变薄、色彩更鲜艳，且没有视觉死角。OLED作为新型照明技术，必然会得到越来越多的推广应用。4.“绿色照明”发展中的建筑电气

建筑电气主体设计需要结构、设备和电气等诸方面的配合，结构可实现可靠的硬件设施和搭架；设备和电气方面完成软件设施，赋予钢筋混凝土“人情味”。建筑电气的任务是以现代电工学和电子学为理论和技术基础，人为地创造和改善并合理保持建筑物内外的电、光、热、声的环境。

随着人们对建筑现代化要求的不断提高，包括通信、有线广播、有线电视、防盗保安以及火灾自动报警装置在内的弱电，还有计算机多媒体以及网络技术的发展和应用，都增强了现代电气照明设计的适用性、安全性、现代性和可拓展性，向着符合以人为本的宗旨稳步发展。9.1.2

照明技术的有关概念1.光和光通量（1）光：光是物质的一种形态，是一种波长比毫米无线电波短，但比X射线长的电磁波，具有辐射能。在电磁波的辐射谱中，光谱的大致范围包括：①红外线：波长为780nm~1mm；

②可见光：波长为380nm~780nm；③紫外线：波长为1~380nm。可见光又可分为红、橙、黄、绿、青、蓝和紫七种单色光。人眼对各种波长的可见光，具有不同的敏感性。实验证明：正常人眼对于波长为555nm的黄绿色光最敏感，也就是说这种黄绿色光的辐射能引起人眼的最大视觉。因此，波长越偏离555nm的光辐射，可见度越小。（2）光通量：或以用光通量来度量。光源在单位时间内向周围空间辐射出的使人眼产生光感的能量，称为光通量。符号为“Φ”，单位为“流明”[lm]。通俗地讲，光通量是人眼能够感觉到的光亮。举例手电筒小灯泡：6［lm］100W白炽灯：1038［lm］（1）发光强度：光源在给定方向上的辐射强度简称光强。对于向各个方向均匀辐射光通量的光源，其各个方向的发光强度均等。（2）发光效率：光源消耗1W电功率发出的光通量。举例白炽灯：1020lm/W；荧光灯：5060lm/W；高压汞灯：4060lm/W；高压钠灯：80140lm/W。显然，高压纳灯的发光效率最高。2.发光强度和发光效率3.照度和亮度（1）照度：指受照物体表面单位面积上接收到的光通量，通常用字母E表示。照度的单位是勒克斯［lx］。（2）亮度：指直接对人眼引起感觉的光量之一，与被视物的发光或反光面积以及反光强度有关。亮度通常用L表示，单位是尼特［nt］。4.光源的色温和显色性（1）光源的色温：指可见光在摄影、录像、出版等领域具有重要应用的特征。光源的色温是通过对比它的色彩和理论的热黑体辐射体来确定的。

（2）光源的显色性：指颜色的逼真程度显色性高的光源对颜色的再现较好，比较接近自然颜色；显色性低的光源的再现较差。举例白炽灯一般显色指数为97%~99%;荧光灯的显色指数通常为75%~90%。9.1.3

家庭常用的照明灯具

吸顶灯朴实无华，价格比较便宜，照明范围大，相对样式简朴一些，适合于客厅、卧室、厨房、卫生间等处的照明。吸顶灯常用的有方罩吸顶灯、圆球吸顶灯、半圆球吸顶灯、半扁球吸顶灯、小长方形罩吸顶灯等。9.1.3

家庭常用的照明灯具

花灯样式繁多，视觉效果好，亮度也较高，缺点是自身价格较高，由于通常功率都很高，因此比较浪费电能，而且一些大型花灯不适合用于层高较矮的房间。但是，随着技术的不断创新，近年来LED花灯大量问世，与传统的花灯相比，LED花灯可节能80％以上。LED花灯在布局上改变亮灯的做法，刻意减少灯泡的数量，营造密集而分散的视觉效果，同时达到酷炫的光影效果，充分体现了绿色、低碳、环保及节能的现代灯的理念。9.1.3

家庭常用的照明灯具

吊灯适用于跃层的户型，灯的高度可以根据实际条件调节，比较灵活，通常也比较费电。吊灯的最低安装高度应该离地面不小于2.2m。目前人们对吊灯的首选也是节能环保的LED吊灯。9.1.3

家庭常用的照明灯具

壁灯是安装在室内墙壁上的辅助照明装饰灯具，一般多配用乳白色的玻璃灯罩。灯泡功率多在15-40瓦左右，光线淡雅和谐，可把环境点缀得优雅、富丽，尤以新婚居室特别适合。壁灯一般作为家庭中的辅助照明，常用在客厅、卧室、走廊等场所，以营造氛围，以造型美观为首要要求，不需要太亮。壁灯的灯泡高度离地面应大于1.8m。9.1.3

家庭常用的照明灯具

射灯是典型的无主灯、无定规模的现代流派照明，能营造室内照明气氛，若将一排小射灯组合起来，光线能变幻奇妙的图案。由于小射灯可自由变换角度，组合照明的效果也千变万化。射灯很适合于做室内吊顶的用户，功率不高，但由于属于点光源，所以显得比较明亮。射灯的直径一般在15～17.5cm，嵌入深度为10cm左右。射灯可配置彩色灯泡，普通灯泡不宜超过40W，彩色灯泡不宜超过25W。如果采用LED射灯，瓦数可减小至少一半。9.1.3

家庭常用的照明灯具

台灯指放在桌子上用的有底座的电灯，随着科技的进步，台灯的外观、造型也在不断地发展，并逐渐出现了能够吸附在任意位置的磁吸式台灯，其小巧精致，方便携带。台灯的作用主要是照明，便于阅读、学习、工作等，台灯可用来作为书房或卧室中的照明灯具，选用时应找光线柔和的LED电光源台灯，能够保护使用者的视力为最佳。9.1.3

家庭常用的照明灯具

落地灯常用作局部照明，不讲全面性，而强调移动的便利，对于角落气氛的营造十分实用。落地灯的采光方式若是直接向下投射，适合阅读等需要精神集中的活动，多在客厅及书房中使用，方便阅读报纸杂志。若是间接照明，可以调整整体的光线变化。落地灯的灯罩下边应离地面1.8米以上。勇于创新的大城工匠拓展阅读

勇于创新的大城工匠袁毅凯一直走在LED领域的前沿，截止到目前袁毅凯共获得了各级政府科研项目17项之多，其中有2项是国家级别的，有9项是省级的，而收获到的荣誉和奖章更是不计其数。

半导体照明技术出现在我国时存在着很多问题，比如电光转化的效率较低，长期工作不够稳定，且半导体照明没有具体的标准等等。针对这些问题袁毅凯带领团队针对高光、高效以及可靠性技术开始了他的创新研发。

经历了5～6年的时间，通过无数次的反复实验和调整，袁毅凯带领他的团队终于突破了一系列的技术难关，让LED在使用3万小时后光衰减依然小于6％。至此，袁毅凯的团队不断引领我国相关产业将白光LED广泛应用在日常照明、汽车照明、液晶电视的LED背光以及哈尔滨冰雪大世界等，这一核心技术突破，不但证明了LED芯片技术的产业化，且让LED照明技术实现了真正的“中国制造。此项成果使得半导体照明共节电1800亿度、二氧化碳排放量减少了1.4亿吨，对环境对资源都证明了它的绿色环保价值。

匠人精神最重要的一点就是传承，虽然袁毅凯带领的团队一直在科研创新上有所成就，但袁毅凯更愿意把机会留给年轻人，放手让年轻人去闯、去尝试，不断的激发潜能。创新研究过程中，袁毅凯经常引导刚刚入职的博士、硕士开展项目，把自己多年的科研经验积极与年轻人交流，帮忙他们避开弯路。袁毅凯一直强调：一个人强不算强，整个团队都能发挥自己的特长，才是最强。这是袁毅凯对年轻人最大的鼓励。相信有这样的团队带头人，未来LED行业的发展会越来越好。

因为心有所系，所以敬岗乐业。在国网重庆南岸供电公司工作了30个年头的张毅，以其丰富的检修经验和对10千伏线路带电作业的深入研究，一步一个脚印，成为我国带电作业领域的领军人物，当选为重庆2019年“巴渝大工匠”任务9.2

认识工厂照明提出问题

你了解工厂照明都有哪些特点吗？你对工厂照明的注意点了解多少？工厂常用的照明灯具都有哪些？照明电路对工厂环境的影响有哪些？如何应对？

工厂是生产既定产品的场所，一般由厂房、办公及其他附属用房以及各类户外装置、场、站及道路等组成。因此工厂照明包括室内照明、户外装置照明、站场照明以及道路照明等。另外工厂的厂房跨度一般为6、9、12、15、18、21、24、27、30、36m……等；厂房的长度少则几十米，多则数百米；厂房的高度低的一般5～6m，高的可达30～40m，甚至更高。厂房的跨度和高度是厂房照明设计中考虑的主要因素。知识准备9.2.1

工厂照明概述

工厂电气照明对提高生产效率和产品质量、减少事故和保护工人视力等有着密切关系，因此研究工厂照明问题具有十分重要的现实意义。1.工厂厂房的分类

工厂厂房根据产品生产的特点可分为以下三类：（1）一般性生产厂房（2）爆炸和火灾危险性生产厂房（3）处在恶劣环境下的生产厂房

根据上述厂房的分类，应严格遵照生产条件的不同来进行工厂厂房的照明设计。2.工厂常用的照明方式指直接安装在接近工作面的部位、保证能够清楚地观察工作面情况的电光源设置。例如机床照明灯。局部照明一般照明工厂常用照明方式在一般照明中，为了使强烈的光源发射出来的光线不直接射入人眼，让光线能在各个方向均匀散射，成为柔和的照明。通常把光源安装在足够高的地方或是用磨砂灯罩或乳白灯罩罩上。3.工厂照明方式的选择（1）对于照度要求较高，工作位置密度不大，单独采用一般照明不合理的场所宜采用混合照明。（2）对作业的照度要求不高，或当受生产技术条件限制，不适合装设局部照明，或采用混合照明不合理时，宜单独采用一般照明。（3）当某一工作区需要高于一般照明照度时可采用分区一般照明。（4）当分区一般照明不能满足照度要求时应增设局部照明。（5）在工作区内不应只装设局部照明。4.工厂照明的照度标准

工厂照明设计的照度值应根据国家标准GB50034--2004《建筑照明设计标准》的规定选取。该标准规定了十六大类工业建筑的一般照明的照度值。各类工厂更为具体的工作场所的照度标准还应按相关行业的规定。5.工厂照明的照度质量照明质量是衡量工厂照明设计优劣的标志。主要包括以下内容：（1）选用效率高和配光曲线合适的灯具。根据灯具在厂房房架上悬挂高度按室形指数尺，值选取不同配光的灯具。当RI=0.5～0.8时，宜选用窄配光灯具；当RI=0.8～1.65时，宜选用中配光灯具；当RI=1.65～5时，宜选用宽配光灯具。（2）选用色温适当和显色指数符合生产要求的照明光源。（3）达到规定的照度均匀度：作业区域内一般照明照度均匀度不应小于0.7，作业区邻近周围的照度均匀度不应小于0.5。（4）满足照明直接眩光限制的质量要求：统一眩光值(UGR)按GB50034-2004之规定。即一般允许值为22，精细加工值为19。（5）采取措施减小电压波动、电压闪变对照明的影响和防止频闪效应。（6）照明装置应在允许的工作电压下工作，在采用金属卤化物灯和高压钠灯的场所应采用补偿电容器，以提高其功率因数。6.工厂常用的照明电光源白炽灯主要由灯丝、支架、泡壳、灯头四部分组成。白炽灯的灯泡里面被抽成真空或充入其它惰性气体，利用钨材料熔点高的特点，将钨制造成丝状作为白炽灯的灯丝，当电流通过灯泡中的钨丝时，灯丝高温到白炽程度而发光。（1）热幅射光源目前，工厂使用较多的是线光源管式照明卤钨灯。卤钨灯和白炽灯相比优点很多，主要有：①体种小、是同功率白炽灯体积的0.5～3%；②由于很好地克服了泡壳发黑，所以最终的光通量仍为开始时的85～98%，而白炽灯只为初始时的60%，故卤钨灯光通量稳定，常称之为恒流明光源；③发光效率是白炽灯的3～4倍；④寿命长。

（2）气体放电光源

日光灯是一种典型的热阴极弧光放电型低压汞灯。日光灯有着较高的发光效率，寿命长，光线柔和，光色好，品种规格多，使用方便等优点，因此广泛应用在家庭和工矿企业中做为照明光源。高压汞灯属第二代光源。它是道路照明、工厂照明的主要电光源，特点是具有较高的光效和较长的寿命，且价格也较低。缺点是启动时间长而且显色性较差。为使灯泡能有较长的寿命，放电管的工作电压要选得高些，以利控制高压汞灯灯泡的工作电流值。常用自镇流高压汞灯有160W、250W、450W。（2）气体放电光源

无极灯具有无灯丝、无电极、寿命长达6～10万小时以上的突出特点，另外发光效率高，显色指数达80以上，宽电压工作，基本上没有频闪效应，启动快且启动温度低，功率可高达0.95以上，其安全可靠性高、且绿色环保，基本上可实现免维护、免更换。但由于受灯泡体积限制，通常功率只能做到200W。7.工厂用电光源类型的选择局部照明场所一般需要经常开关、移动和调节，因此用白炽灯比较适合。

防止电磁波干