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第 四 章 电 气 照 明4.1 照 明 的 基 本 知 识4.2 照 明 电 光 源 和 灯 具4.3 照 明 设 计 及 计 算4.4 照 明 电 气 设 计 4.1 照 明 的 基 本 知 识 辞 海 对 “ 照 明 ” 的 解 释 是 ： 利 用 各 种 光 源 照 亮 工 作 和 生 活 场 所或 个 别 物 体 的 措 施 。 一 .光 与 人 类 西 汉 长 信 宫 灯 ， 1968年 于河 北 省 满 城 县 中 山 靖 王 刘 胜 妻窦 绾 墓 中 出 土 。 宫 灯 灯 体 为 一 通 体 鎏 金 、双 手 执 灯 跽 坐 的 宫 女 ， 神 态 恬静 优 雅 。 灯 体 通 高 48厘 米 ， 重15.85公 斤 。 长 信 宫 灯 设 计 十 分巧 妙 ， 宫 女 一 手 执 灯 ， 另 一 手袖 似 在 挡 风 ， 实 为 虹 管 ， 用 以吸 收 油 烟 ， 既 防 止 了 空 气 污 染 ，又 有 审 美 价 值 。 此 宫 灯 因 曾 放置 于 窦 太 后 （ 刘 胜 祖 母 ） 的 长信 宫 内 而 得 名 ， 现 藏 河 北 省 博物 馆 。 最 初 的 煤 气 灯 诞 生 于 18世 纪 的 英 国 ， 它 曾 取 代 油 灯 ， 被 广泛 用 于 城 市 的 街 道 和 家 庭 照 明 。 在 电 灯 问 世 之 前 ， 伫 立 在 街 头的 煤 气 灯 柱 曾 是 近 代 城 市 的 一 种 标 识 。 南 京 路 於 1865年 安 装 煤 气 灯 。 1808年 英 国 化 学 家 戴 维 制 成了 第 一 盏 电 弧 灯 。 电 弧 灯 的 问 世 后 ， 其 安 全 便 捷 、 光 照 明 亮 优点 明 显 胜 过 煤 气 灯 。 1878年 爱 迪 生 开 始 研 究 电 灯 。电 弧 灯 由 于 燃 烧 时 发 出 嘶 嘶 声 且光 亮 过 于 耀 眼 ， 不 宜 用 于 室 内 。 1879年 ， 爱 迪 生 和 他 的 发 明小 组 ， 花 费 了 5万 美 元 ， 历 时 1年 ，试 验 了 1600种 材 料 ， 终 于 发 明 出寿 命 达 170个 小 时 的 碳 丝 灯 。 二 .照 明 设 计 的 主 要 内 容 照 明 设 计 可 以 分 为 功 能 照 明 设 计 和 景 观 照 明 设 计 ， 其 中 功能 照 明 设 计 主 要 是 满 足 人 们 从 事 各 种 活 动 所 需 要 的 基 本 照 度 要求 。 景 观 照 明 设 计 是 通 过 光 的 照 明 手 段 把 各 种 景 观 进 行 视 觉 的再 创 造 。 建 筑 的 发 展 与 光 有 着 密 不可 分 的 关 系 。 万 神 庙 （ Pantheon） 於 公元 前 27年 至 25年 建 造 ， 是 用 来供 奉 宇 宙 主 要 神 祗 的 神 殿 ， 也是 古 罗 马 时 期 重 要 的 建 筑 成 就之 一 。 它 的 穹 顶 直 径 达 43米 ， 顶端 高 度 也 是 43米 。 穹 顶 中 央 有一 个 直 径 8.9米 的 园 洞 ， 也 是 万神 庙 唯 一 的 采 光 点 。 Complete spectrum of electromagnetic radiation and the spectrum of visible light 四 . 光 的 特 性 无 论 是 天 然 光 还 是 人 造 光 源 ， 实 际 上 只 是 人 眼 能 够 感 知 到的 电 磁 辐 射 的 一 部 分 ， 其 波 长 范 围 大 约 在 380 nm至 780 nm， 我们 称 之 为 可 见 光 。 电 磁 辐 射 的 全 光 谱 范 围 很 广 ， 涵 盖 了 能 量 较 高 的 短 波 、 X射 线 以 及 能 量 较 低 的 长 波 无 线 电 波 。 Spectral sensitivity curves V (l) and V (l) for the human eye 为 了 能 够 感 知 到 光 ， 人 眼 中 包 含 了 两 种 感 光 器 ： 锥 状 细 胞 和 杆状 细 胞 。 锥 状 细 胞 使 我 们 能 够 看 到 各 种 颜 色 （ “ 明 视 觉 ” ） ， 在 波 长555 nm的 黄 绿 光 谱 区 域 ， 其 灵 敏 度 最 高 （ 天 然 光 曲 线 V (l)） 。 灵 敏 度 极 高 的 杆 状 细 胞 使 我 们 看 到 的 是 黑 白 的 画 面 （ “ 夜 间 视觉 ” ） ， 在 波 长 l = 507 nm的 绿 光 光 谱 区 域 ， 其 灵 敏 度 最 高 （ 夜 间 视觉 曲 线 V (l)） 。 反 映 光 的 物 理 量 很 多 , 这 里 主 要 介 绍 一 些 与 照 明 有 关 的 术 语 。 1.光 通 量 （ 或 F） （ luminous flux） 光 源 在 单 位 时 间 辐 射 的 能 量 即 为 光 通 量 。 单 位 为 流 明 ， 即 lm。 光 通 量 实 际 上 是 人 眼 视 觉 系 统 对 所 能 感 受 到 的 那 部 分 辐 射 能 量的 一 种 度 量 。 光 源 的 光 通 量 越 大 ， 则 发 出 的 光 线 越 多 。 太 阳 发 出 的 光 通 量 就要 比 萤 火 虫 高 很 多 。 常 见 光 源 的 光 通 量 如 下 ： 光 源 种 类 光 通 量 （ lm） 太 阳 3.9E28 月 亮 8E16 蜡 烛 11.3 100瓦 白 炽 灯 1000 100瓦 荧 光 灯 5000 100瓦 节 能 灯 7000 2. 光 强 度 I （ luminous intensity） 光 源 在 给 定 方 向 上 单 位 立 体 角 所 辐 射 的 光 通 量 。 是 点 光 源 的固 有 属 性 ， 表 征 光 线 的 汇 聚 能 力 。 单 位 为 坎 德 拉 ， 即 cd。 要 想 被 照 点 看 起 来 更 亮 ， 不 仅 要 提 高 光 通 量 ， 而 且 要 增 大 汇聚 的 手 段 ， 实 际 上 就 是 要 减 少 光 通 量 的 面 积 ， 才 能 得 到 更 大 的 强度 。 对 于 各 向 同 性 的 光 ， 则 光 通 量 = 4I。 也 就 是 说 ， 若 光 源的 强 度 I为 1cd， 则 总 光 通 量 为 4 =12.56 lm 。 常 见 光 源 发 光 强 度 （ cd） 光 源 种 类 光 通 量 （ cd） 太 阳 2.8E27 高 亮 手 电 10000 5mm高 亮 LED 15 3.光 照 度 E (illuminance) 光 通 量 与 被 照 射 面 积 之 比 。 单 位 为 勒 克 斯 ， 即 lx。 1lx是 指1lm的 光 通 量 均 匀 分 布 在 1平 方 米 的 被 照 面 上 。 照 度 用 照 度 表 ， 又 称 勒 克 斯 表 测 量 。 事 实 上 ， 相 对 于 其 它三 个 量 ， 照 度 是 最 容 易 测 量 的 ， 照 度 表 也 很 便 宜 。 40瓦 白 炽 灯 下 1米 处 的 照 度 为30lx， 室 外 阴 天 照 度 为 8000-12000lx， 室 外 晴 天 照 度 约 为80000-90000lx。 为 了 保 护 眼 睛 便于 生 活 和 工 作 ， 在 不 同 场 所 下 到底 要 多 大 的 照 度 都 有 规 定 ， 例 如机 房 不 得 低 于 200 lx。 4.光 亮 度 L (luminance） 亮 度 是 单 位 光 源 面 积 在 法 线 方 向 上 ， 单 位 立 体 角 内 所 发 出 的光 通 量 ， 即 一 个 表 面 的 明 亮 程 度 。 单 位 为 坎 德 拉 /平 方 米 （ cd/m,又 称 尼 特 ， 即 nt） 。 不 同 物 体 对 光 有 不 同 的 反 射 系 数 。 一 般 白 纸 大 约 吸 收 入 射 光量 的 20%， 反 射 光 量 为 80%； 黑 纸 只 反 射 入 射 光 量 的 3%。 所 以 ，白 纸 和 黑 纸 在 亮 度 上 差 异 很 大 。 亮 度 与 照 度 的 关 系 是 ： 亮 度 =反 射 率 *照 度 / 一 个 普 通 40瓦 的 白 炽 灯 泡 ， 其 发 光 效 率 大 约 是 每 瓦 10流 明 ，因 此 可 以 发 出 400流 明 的 光 。 我 们 可 以 认 为 灯 泡 在 空 间 上 发 光 是均 匀 的 ， 那 么 距 离 该 灯 泡 1米 处 ， 其 照 度 为 400/12.56=32lx。 其 中12.56 = 4， 就 是 半 径 1米 的 球 体 的 表 面 积 （ 已 经 假 设 400流 明 的 光是 均 匀 分 布 在 这 个 球 体 上 的 ） 。 再 假 设 被 照 射 物 体 是 某 种 绿 色 漫反 射 的 ， 反 射 率 是 15%， 那 么 ， 这 个 绿 色 物 体 被 照 射 后 就 成 为 被动 发 光 的 ， 其 表 面 亮 度 是 15% * 32 / = 1.5尼 特 。 4.2 照 明 电 光 源 和 灯 具4.2.1 电 光 源 的 分 类 和 特 性 光 源 是 指 能 够 发 光 的 发 光 体 。 一 .电 光 源 的 分 类 1. 热 辐 射 光 源 ： 电 流 流 过 灯 泡 的 灯 丝 产 生 热 辐 射 的 光 源 。 包 括 白 炽 灯 和 卤 钨 灯 。 2.气 体 放 电 光 源 ： 在 适 当 的 条 件 下 ， 例 如 强 电 场 、 光 辐 射 、 粒 子 轰 击 和 高 温 加 热 等 ，气 体 的 分 子 可 能 发 生 电 离 ， 产 生 可 自 由 移 动 的 带 电 粒 子 ， 并 在 电 场 作用 下 形 成 电 流 ， 称 为 气 体 放 电 。 基 于 气 体 放 电 发 光 原 理 的 光 源 称 为 气体 放 电 光 源 。 1） 弧 光 放 电 灯 (1) 低 强 度 气 体 放 电 灯 ： 荧 光 灯 和 低 压 钠 灯 。 (2) 高 强 度 气 体 放 电 灯 ： 高 压 汞 灯 ， 高 压 钠 灯 和 金 卤 灯 ， 氙 灯 。 2） 辉 光 放 电 灯 ： 主 要 是 霓 红 灯 和 氖 灯 。 3. 固 体 发 光 光 源 ： 某 种 固 体 材 料 与 电 场 相 互 作 用 而 发 光 ， 如 LED灯 (Light Emitting Diode ) 。 二 . 电 光 源 的 特 性 1.白 炽 灯 (incandescent lamp) 1879年 爱 迪 生 发 明 了 炭 丝 白 炽 灯 ， 1907年 贾 斯 脱 发 明 了 钨 丝白 炽 灯 。 白 炽 灯 靠 灯 丝 通 电 加 热 产 生 辐 射 来 发 光 。 白 炽 灯 发 出 的光 中 ， 可 见 光 占 10%， 红 外 线 占 83%， 大 部 分 电 能 转 化 为 热 能 ，因 此 它 的 光 效 不 高 ， 一 般 在 15lm/w。 另 外 白 炽 灯 寿 命 不 长 ， 约 为1000多 个 小 时 。 白 炽 灯 的 钨 丝 是 电 阻 性 阻 抗 ， 它 的 功 率 因 数 Cos=1， 白 炽 灯可 以 即 开 即 关 ， 调 光 范 围 宽 。 色 温 在27002900k , 灯 的 显 色 性 很 好 ， 显 色指 数 Ra可 达 95-99。 目 前 北 美 ， 欧 洲 和 澳 洲 都 已 开 始限 制 使 用 白 炽 灯 ， 随 着 照 明 科 技 的 发展 ， 寿 命 短 、 光 效 低 的 白 炽 灯 将 逐 渐被 节 能 灯 所 取 代 。 2.卤 钨 灯 (又 称 卤 素 灯 ， tungsten-halogen lamp) 普 通 白 炽 灯 灯 丝 的 高 温 会 造 成 钨 的 蒸 发 ， 蒸 发 的 钨 沉 淀 在 玻壳 上 ， 使 玻 壳 发 黑 。 1959年 发 明 了 卤 钨 灯 ， 利 用 卤 钨 循 环 的 原 理消 除 了 玻 壳 发 黑 的 现 象 。 灯 的 寿 命 可 达 2000小 时 。 为 确 保 卤 钨 循 环 的 正 常 进 行 ， 必 须 大 大 缩 小 玻 壳 尺 寸 ， 以 提高 玻 壳 温 度 。 因 此 卤 钨 灯 的 玻 壳 必 须 使 用 耐 高 温 和 机 械 强 度 高 的石 英 玻 璃 ， 卤 钨 灯 又 称 石 英 灯 。 卤 钨 灯 的 光 效 可 达 25lm/w， 且 有 效 防 止 了 灯 泡 发 黑 ， 显 色性 好 ， 寿 命 长 。 卤 钨 灯 的 电 源 电 压 有 220V， 也 有 12V。 其 中 反 射形 卤 钨 灯 因 带 有 反 射 杯 ， 又 常 称 杯 灯 ， MR型 卤 钨 灯 ， 在 射 灯 使用 较 多 。 广 泛 用 于 商 店 、 橱 窗 、 展 厅 、 家 庭 室 内 照 明 。 3.荧 光 灯 (日 光 灯 ， fluorescent lamp) 由 充 有 稀 薄 惰 性 气 体 和 水 银 蒸气 的 荧 光 灯 管 、 整 流 器 和 启 辉 器 组成 。 镇 流 器 是 带 铁 心 的 电 感 线 圈 。启 辉 器 由 辉 光 管 和 小 容 量 电 容 组 成 ，装 在 一 个 圆 柱 形 外 壳 内 。 荧 光 灯 的 光 效 可 达 60lm/w， 显色 性 好 ， 寿 命 可 达 8000小 时 。 荧 光 灯 有 直 管 、 环 形 和 紧 凑 型 三 种 ， 常 用 荧 光 灯 一 般 为 T8型（ 管 径 26mm） 和 T5 （ 管 径 16mm） 直 管 荧 光 灯 。 常 用 的 荧 光 粉 有 卤 粉 和 三 基 色 荧 光 粉 ， 后 者 光 效 高 ， 显 色 性 好 ，寿 命 长 ， 广 泛 用 于 细 管 径 荧 光 灯 中 。 荧 光 灯 的 管 径 越 细 ， 灯 管 越 长 ， 发 光 效 率 就 越 高 。 紧 凑 型 荧 光灯 又 称 节 能 灯 ， 通 过 接 桥 或 弯 管 的 方 式 将 玻 璃 管 折 叠 起 来 ， 既 提 高了 光 效 ， 又 保 证 了 发 光 长 度 。 荧 光 灯 的 缺 点 在 于 调 光 不 是 很 方 便 ， 必 须 使 用 调 光 电 子 整 流 器 。 4.高 压 钠 灯 1966年 高 压 钠 灯 正 式 投 入 市 场 ，标 准 400W高 压 钠 灯 的 光 效 125lm/w，寿 命 超 过 24000h， 但 显 色 性 较 低 。照 射 下 的 物 体 发 黄 。 高 压 钠 灯 具 有 发 光 效 率 高 、 耗 电少 、 寿 命 长 、 透 雾 能 力 强 和 不 诱 虫 等优 点 。 广 泛 应 用 于 道 路 、 机 场 、 车 站 、广 场 、 公 园 及 庭 院 照 明 。 高 显 色 高 压钠 灯 主 要 应 用 于 体 育 馆 、 商 场 和 宾 馆等 场 所 照 明 。 在 正 常 工 作 条 件 下 ， 整 个 启 动 过程 约 需 10 分 钟 左 右 。 5.金 卤 灯 (metal halide lamp) 金 卤 灯 是 最 优 秀 的 电 光 源 之 一 ， 它 具 有 高 光 效 (65 140lm/w)，长 寿 命 (5000 20000h)， 显 色 性 好 ， 兼 有 荧 光 灯 、 高 压 汞 灯 、 高 压钠 灯 的 优 点 。 金 卤 灯 高 显 色 性 使 之 可 以 取 代 白 炽 灯 和 卤 钨 灯 ， 彩 色金 卤 灯 多 用 于 景 观 照 明 和 泛 光 照 明 。 金 卤 灯 有 石 英 金 卤 灯 和 陶 瓷 金卤 灯 两 种 。 根 据 灯 管 的 形 状 ， 可 分为 双 端 金 卤 灯 ， 单 端 管 状 金 卤 灯 和单 端 泡 状 金 卤 灯 。 金 卤 灯 启 动 过 程约 需 10 分 钟 左 右 。 6.高 压 汞 灯 （ high pressure mercury lamp） 高 压 汞 灯 是 玻 壳 内 表 面 涂 有 荧 光 粉 的 高 压 汞 蒸 汽 放 电 灯 。 结 构 简单 、 成 本 低 ， 具 有 光 效 高 ， 寿 命 长 的 特 点 ， 适 用 于 工 业 照 明 、 街 道 照明 等 。 高 压 汞 灯 发 出 的 光 中 不 含 红 色 ， 它照 射 下 的 物 体 发 青 。 高 压 汞 灯 从 启 动 通常 需 要 4 10分 钟 。 7.霓 红 灯 (neon tube) 霓 虹 灯 是 由 玻 璃 管 制 成 ， 经 过 烧 制 ，玻 璃 管 能 弯 曲 成 任 意 形 状 ， 通 过 选 择 不同 类 型 的 管 子 并 充 入 不 同 的 惰 性 气 体 ，霓 虹 灯 能 得 到 五 彩 缤 纷 、 多 种 颜 色 的 光 。 霓 虹 灯 画 面 由 常 亮 的 灯 管 及 动 态 发光 的 扫 描 管 组 成 。 扫 描 管 按 编 好 的 程 序 亮 或 灭 ， 组 成 一 副 流 动 的 画 面 。霓 虹 灯 是 一 种 投 入 较 少 、 效 果 强 烈 、 经 济 实 用 的 广 告 形 式 。 7.半 导 体 发 光 二 极 管 灯 (LED lamp) 它 是 属 于 半 导 体 PN结 场 致 发 光 的 灯 。 不 同 的 PN结 材 料 ， 会有 不 同 的 颜 色 。 历 史 上 第 一 个 LED所 使 用 的 材 料 是 砷 化 镓 发 红 外光 谱 ， 磷 化 镓 LED发 出 的 光 线 为 绿 光 。 1998年 发 白 光 的 LED开 发成 功 。 LED优 点 ： 1） 耗 电 非 常 低 不 超 过 0.1W。 2） 将 晶 片 封 装 在 环 氧 树 脂 里 面 ， 体 积 小 ， 重 量 轻 ， 坚 固 耐 用 。 3） 使 用 寿 命 可 达 10万 小 时 。 4） 由 无 毒 的 材 料 作 成 ， 不 像 荧 光 灯 含 水 银 会 造 成 污 染 ， 安 全 环 保 。 5） 可 控 性 强 ， 可 以 实 现 各 种 颜 色 的 变 化 。 LED缺 点 ： 耐 热 性 差 ， 亮 度 低 ， 有 光 衰 ， 寿 命 瓶 颈 在 系 统 驱 动 板 。 1.各种电光源灯技术性能表光源/参数白炽灯卤钨灯荧光灯节能灯金卤灯高压钠灯高压汞灯LED灯功率范围W 10-1000 300-2000 6-100 5-40 150-1500 35-1000 50-1000 0.05-1光效lm/w 7.3-18.6 16.7-21 26.7-57 35-81.8 76.7-110 64-140 31.5-52.5 15亮度cd/m 2 107-108 107-108 104 5-10104 5-7106 6-8106 105 20-30相对色温k2400/2900 2800/3300 2500/6500 2700/6400 3600/4300 1900/2100 5500 3000/10000显色指数Ra 95-99 95-99 70-80 70-80 65-95 23-40 34 75启动时间/s瞬间瞬间1-4 10 10m 4-8m 8m 0.1us再启动时间/s平均寿命/h瞬间1000瞬间2000-3000 1-48000 108000- 12000 10-15m6000-20000 10-15m24000 5-10m6000 0.1us40000 白炽灯结构简单，成本低，显色性好，使用方便，无需附件，调光性能良好，适用日常生活照明，剧场、舞台和应急照明。卤钨灯体积小，功率集中，显色性好，使用方便，可以带有降压变压器附件，适用电视播放，绘图、摄影照明。荧光灯光效高，显色性好，寿命长，适用家庭，学校、办公室、商业场所、医院、图书馆等。节能灯集白炽灯和荧光灯的优点，适用家庭、宾馆照明。高压汞灯光效高、寿命长、耐震，适用街道、广场、车站、建筑室外照明。金卤灯光效高、寿命长、显色性好，适用体育场馆、展览中心、游乐场所、广场、街道、车站等。高压钠灯光效高、寿命长、透雾性强，适用道路、机场、车站、广场、体育场等。2.各 种 电 光 源 特 点 和 适 用 场 所 4.2.2 灯 具 的 分 类 和 特 性 灯 具 ( luminaries) 是 一 种 产 生 、 控 制 和 分 配 光 的 器 件 。 包 括 1.光 学 系 统 ： 反 射 器 （ 球 面 、 椭 球 面 和 抛 物 面 反 射 器 ） 折 射 器 （ 透 镜 ） 遮 光 器 件 （ 格 栅 等 ） 2.电 气 附 件 ： 镇 流 器 、 触 发 器 等 3.机 械 构 件 ： 灯 座 、 外 壳 、 支 架 、 调 节 调 焦 机 构 、 防 减 震 器 等 一 . 灯 具 的 分 类 1.按 光 通 量 在 上 下 空 间 分 布 的 比 例 1） 直 接 型 灯 具 ( direct luminaries) 光 直 接 从 灯 具 下 方 射 出 (向 上 光 0 10 ， 向 下 光 90 100 ) 。 顶 部 反 光 材 料 不 透 明 ， 通 常 由 金 属 、 搪 瓷 等 制 成 。 直 射 型 灯 具 效 率 高 ， 光 线 集 中 ， 方 向 性 强 ， 但 容 易 产 生 较 重 阴 影 ， 且 顶 部 几 乎 没 有 光 线 。 2） 半 直 接 型 灯 具 (semi-direct luminaries) 光 线 通 过 半 透 明 材 料 发 出 (向 上 光 10 40 ， 向 下 光 60 90 ) 。 能 将 较 多 的 光 线 照 射 到 工 作 面 ， 空 间 环 境 也 得 到 适 当 亮 度 ， 一 般 为 玻 璃 罩 型 。 3） 漫 射 型 灯 具 ( diffused luminaries) 能 向 灯 具 下 部 发 射 40% 60%直 接 光 通 量 的 灯 具 。 它 是 采 用 漫射 透 光 材 料 制 成 封 闭 式 的 灯 罩 ， 将 光 线 均 匀 地 投 向 四 面 八 方 ， 光 线柔 和 ， 但 光 通 利 用 率 较 低 。 乳 白 灯 泡 就 是 其 中 的 一 种 。 4） 半 间 接 型 灯 具 (semi-indirect luminaries) 能 向 灯 具 下 部 发 射 10% 40%直 接 光 通 量 的 灯 具 。 上 面 敞 口的 半 透 明 罩 属 于 这 一 类 。 它 们 主 要 作 为 建 筑 装 饰 照 明 ， 由 于 大 部 分光 线 投 向 顶 棚 和 上 部 墙 面 ， 增 加 了 室 内 的 间 接 光 ， 光 线 更 为 柔 和 宜人 。 5） 间 接 型 灯 具 (indirect luminaries) 能 向 灯 具 下 部 发 射 10%以 下 的 直 接 光 通 量 的 灯 具 。 由 于 光 线 向上 发 射 到 顶 棚 ， 使 环 境 光 线 均 匀 柔 和 ， 并 且 无 阴 影 ， 直 接 眩 光 与 反射 眩 光 都 很 小 。 此 类 灯 具 的 光 通 利 用 率 比 前 面 四 种 都 低 ， 且 灯 具顶 部 容 易 和 灰 尘 ， 影 响 发 光 效 率 ， 光 损 耗 大 。 2.根 据 灯 具 的 安 装 方 式 , 可 分 为 固 定 式 和 可 移 动 式 。 固 定 式 有 1） 悬 吊 式 灯 具 ( pendant luminaries) 用 吊 绳 、 吊 链 、 吊 管 等 悬 吊 在 顶 棚 上 或 墙 支 架 上 的 灯 具 。 2） 嵌 入 式 灯 具 (recessed luminaries) 完 全 或 部 分 地 嵌 入 安 装 表 面 内 的 灯 具 。 3） 吸 顶 灯 具 ( ceiling luminaries, surface mounted luminaries ) 直 接 安 装 在 顶 棚 表 面 上 的 灯 具 。 4） 壁 灯 (wall luminaries) 直 接 固 定 在 墙 上 或 柱 子 上 的 灯 具 。 可 移 动 式 有 1） 落 地 灯 ( floor lamp) 装 在 高 支 柱 上 并 立 于 地 面 上 的 可 移 式 灯 具 。 2） 台 灯 (table lamp) 放 在 桌 子 上 或 其 它 连 接 电 源 的 便 携 式 灯 具 。 3） 轨 道 灯 （ track light） 装 入 轨 道 ， 可 移 动 并 改 变 角 度 ， 用 于 局 部 照 明 ， 一 般 多 为 射 灯 。 3. 按 防 触 电 保 护 分 类 为 了 电 器 安 全 ， 灯 具 所 有 带 电 部 分 必 须 采 用 绝 缘 材 料 等 加 以 隔 离 。灯 具 的 这 种 保 护 人 身 安 全 的 措 施 称 为 防 触 电 保 护 。 根 据 国 家 防 触 电 保护 方 式 ， 灯 具 可 分 为 0， ， 和 4类 ， 每 一 类 灯 具 的 主 要 性 能 及 其应 用 情 况 在 表 中 有 详 细 的 说 明 。 灯 具 等 级 灯 具 主 要 性 能 应 用 说 明 0类 保 护 依 赖 基 本 绝 缘 ， 在 易 触 及 的部 分 及 外 壳 和 带 电 体 间 的 绝 缘 适 用 安 全 程 度 高 的 场 合 ,灯 具 安 装 、 维 护方 便 。 如 空 气 干 燥 、 尘 埃 少 、 木 地 板 等 条件 下 的 吊 灯 、 吸 顶 灯 类 除 基 本 绝 缘 外 ， 易 触 及 的 部 分 及外 壳 有 接 地 装 置 ， 一 旦 基 本 绝 缘失 效 时 ， 不 致 有 危 险 用 于 金 属 外 壳 灯 具 ,如 投 光 灯 、 路 灯 、 庭院 灯 等 ， 提 高 安 全 程 度 类 除 基 本 绝 缘 ， 还 有 补 充 绝 缘 ， 做成 双 重 绝 缘 或 加 强 绝 缘 ， 提 高 安全 性 绝 缘 性 好 ， 安 全 程 度 高 ， 适 用 与 环 境 差 、人 经 常 触 摸 的 灯 具 ， 如 台 灯 、 手 提 灯 等 类 采 用 特 低 安 全 电 压 （ 交 流 有 效 值90 极 好 对 色 彩 鉴 别 要 求 极 高 的 场 所 ， 如 美 术 馆 、 博 物 馆 及 印 刷等 行 业 及 场 所 8090 家 庭 、 饭 馆 、 高 级 纺 织 工 艺 及 相 近 行 业 6080 办 公 室 、 学 校 、 室 外 街 道 照 明 4060 重 工 业 工 厂 、 室 外 街 道 照 明 2040 室 外 道 路 照 明 及 一 些 要 求 不 高 的 地 方 6.色 温 （ color temperature） 色 温 是 指 将 物 体 加 热 ， 温 度 升 高 到 某 一 程 度 时 ， 颜 色 开 始 由深 红 浅 红 橙 黄 白 蓝 白 蓝 逐 渐 改 变 ， 当 某 光 源 的 光 色 与物 体 的 光 色 相 同 时 ， 以 物 体 当 时 的 绝 对 温 度 称 为 该 光 源 的 色 温 。 1） 低 色 温 ： 色 温 在 3300K以 下 ， 光 色 偏 红 给 以 温 暖 的 感 觉 ；当 采 用 低 色 温 光 源 照 射 时 ， 能 使 红 色 更 鲜 艳 。 2） 中 色 温 ： 色 温 在 30006000K为 中 间 ， 人 在 此 色 调 下 无 特别 明 显 的 视 觉 心 理 效 ， 称 为 “ 中 性 “ 色 温 。 当 采 用 中 色 温 光 源 照射 时 ， 使 蓝 色 具 有 清 凉 感 。 3） 高 色 温 ： 色 温 超 过 6000K， 光 色 偏 蓝 ， 给 人 以 清 冷 的 感 觉 ，当 采 用 高 色 温 光 源 照 时 ， 使 物 体 有 冷 的 感 觉 。 7.维 护 系 数 ( maintenance factor ) 照 明 设 备 使 用 一 定 时 期 后 ， 工 作 面 上 的 平 均 照 度 与 设 备 新 安 装 时的 平 均 照 度 之 比 。 8.灯 具 的 配 光 或 光 强 分 布 （ distribution of luminous intensity） 灯 具 在 空 间 各 方 向 的 光 强 度 分 布 称 为 灯 具 的 配 光 曲 线 。 光 强 度 是 指 光 源 在 给 定 方 向 上 单 位 立 体 角 所 辐 射 的 光 通 量 。 它 是表 明 光 源 在 空 间 发 射 的 汇 聚 能 力 。 单 位 为 坎 德 拉 ， 即 cd。 配 光 曲 线 按 照 其 对 称 性 质 通 常 可 分 为 ： 轴 向 对 称 、 对 称 和 非 对 称配 光 。 轴 向 对 称 是 指 各 个 方 向 上 的 配 光 曲 线 都 是 对 称 的 ， 如 筒 灯 、 工矿 灯 。 配 光 曲 线 常 用 两 种 种 表 示 方 法 ： 一 是 极 坐 标 法 ， 二 是 直 角 坐标 法 。 A、 极 坐 标 配 光 曲 线 在 通 过 光 源 中 心 的 测 光 平 面 上 ， 测 出 灯 具 在 不 同 角 度 的 光 强 值 。从 某 一 方 向 起 ， 以 角 度 为 函 数 ， 将 各 角 度 的 光 强 用 矢 量 标 注 出 来 ，连 接 矢 量 顶 端 的 连 接 就 是 照 明 灯 具 极 坐 标 配 光 曲 线 。 大 部 份 的 灯 具 的 形 状 是 轴 对 称 的 旋 转 体 ， 其 发 光 强 度 在 空 间 的分 布 也 是 轴 对 称 的 。 所 以 ， 通 过 灯 具 轴 线 取 任 一 平 面 ， 以 该 平 面 内的 光 强 分 布 曲 线 来 表 明 照 明 灯 具 在 整 个 空 间 的 分 布 就 够 了 。 如 果 照 明 灯 具 发 光 强 度 在 空 间 的 分 布 是 不 对 称 的 ， 例 如 长条 形 的 荧 光 灯 具 ， 则 需 要 用 若 干 测 光 平 面 的 光 强 度 分 布 曲 线 来说 明 空 间 光 分 布 。 取 同 灯 具 长 轴 相 垂 直 的 通 过 灯 具 中 心 下 垂 线的 平 面 为 C0平 面 ， 与 C0平 面 垂 直 且 通 过 灯 具 中 心 的 下 垂 线 的平 面 为 C90平 面 。 至 少 要 用 C0、 C90两 个 平 面 的 光 强 分 布 说 明非 对 称 灯 具 的 空 间 配 光 。 C0平 面 C90平 面光 强 分 布 3D模 拟 图 为 了 便 于 对 各种 照 明 灯 具 的 光 分布 特 性 进 行 比 较 ，统 一 规 定 以 光 通 量为 1000流 明 （ lm）的 假 想 光 源 来 提 供光 强 分 布 数 据 。 因此 ， 实 际 光 强 应 是测 光 资 料 提 供 的 光强 值 乘 以 光 源 实 际光 通 量 与 1000之 比 。 B： 直 角 坐 标 配 光曲 线 对 于 聚 光 型 灯 具 ，由 于 光 束 集 中 在 十 分狭 小 的 空 间 立 体 角 内 ，很 难 用 极 坐 标 来 表 达其 光 强 度 的 空 间 分 布状 况 ， 就 采 用 直 角 配光 曲 线 表 示 ， 以 竖 轴表 示 光 强 图 I， 以 横 轴表 示 光 束 的 投 角 。 9.光 束 角 （ beam angle） 指 在 垂 直 光 束 中 心 线 之 一 平 面 上 ， 光 强 等 于 最 大 光 强 一 半 的 二个 方 向 之 间 的 夹 角 。 同 样 的 光 源 在 不 同 角 度 的 反 射 器 中 ， 光 束 角 越大 ， 中 心 光 强 越 小 ， 光 斑 越 大 。 配 光 按 照 其 光 束 角 度 通 常 可 分 为 ： 窄 配 光 （ 40 ） 宽 配 光 （ 40 ） 照 明 灯 具 的 光 强 分 布 是 利 用 灯 具 的 反 射 罩 （ 器 ） 、 格 栅 等 控 制 灯 光实 现 的 。 阳 极 氧 化 或 抛 光 氧 化 铝 、 不 锈 钢 板 是 常 用 的 镜 面 反 射 器 材 料 。 2.3 照 明 设 计 及 计 算2.3.1 照 明 设 计 的 内 容 一 .照 明 设 计 的 对 象 室 外 照 明 包 括 1. 建 筑 物 照 明 (building lighting) ： 建 筑 ， 建 筑 小 品 等 。 2. 构 筑 物 照 明 (structure lighting) ： 塔 、 碑 、 桥 梁 等 。 3. 园 林 照 明 (garden lighting): 山 石 、 流 水 、 雕 塑 、 绿 地 、 花 草 等 。 室 内 照 明 包 括 1. 居 住 空 间 照 明 (residential space lighting) 2. 商 业 空 间 照 明 (business space lighting) 二 .照 明 设 计 的 步 骤 1. 概 念 设 计 ： 了 解 环 境 照 明 空 间 的 规 模 和 功 能 ， 投 资 需 求 ， 室 内 设 计 师 或 建 筑 师 设计 要 求 。 2. 方 案 设 计 ： 包 括 照 明 光 学 设 计 和 电 气 部 分 设 计 。 照 明 光 学 设 计 的 内 容 有 1） 确 定 照 明 标 准 ： 包 括 照 度 标 准 值 ， 显 色 指 数 2） 选 择 照 明 方 式 ： 一 般 照 明 ， 局 部 照 明 ， 混 合 照 明 3） 选 择 照 明 产 品 ： 光 源 选 择 ： 光 效 ， 显 色 性 ， 色 温 ， 寿 命 ， 价 格 灯 具 选 择 ： 安 全 ， 与 光 源 配 套 ， 高 效 ， 无 眩 光 ， 美 观 4） 确 定 灯 具 布 置 方 案 ： 功 能 照 明 一 般 采 用 均 匀 对 称 ， 按 规 律 布 灯 。 5） 照 明 计 算 ： 包 括 照 度 计 算 和 眩 光 计 算 等 3. 施 工 图 设 计 包 括 1） 绘 制 平 面 图 ： 确 定 灯 具 类 型 、 数 量 及 位 置 、 安 装 形 式 ， 光 源 类型 和 额 定 功 率 。 配 电 箱 型 号 ， 开 关 型 式 、 位 置 及 安 装 方 式 ， 配 电 干 线 和支 线 的 导 线 型 号 ， 根 数 、 截 面 ， 是 否 有 套 管 （ 相 应 管 材 ， 管 径 等 ） 。 2） 绘 制 剖 面 图 和 立 面 图 3） 绘 制 材 料 明 细 表 和 工 程 预 算 2.3.2 照 明 计 算 1.照 明 计 算 的 方 法 照 度 的 计 算 方 法 ， 有 利 用 系 数 法 、 单 位 容 量 法 等 。下 面 主 要 介 绍 一 下 利 用 系 数 法 。 1） 利 用 系 数 的 概 念 照 明 光 源 的 利 用 系 数 (utilization coefficient) 是 投 射 到 工 作 面 上的 光 通 量 （ 包 括 直 射 光 通 量 和 反 射 光 通 量 ） 与 光 源 发 出 的 全 部 光通 量 之 比 来 表 示 ， 即 U=e/。 空 间 利 用 系 数 与 灯 具 类 型 、 安 装 高 度 、 室 空 间 比 和 房 间 （ 顶 棚 ，墙 面 和 地 面 ） 反 射 率 有 关 。 可 将 房 间 划 分 三 部 分 空 间 ： 顶 棚 空 间 （ 灯 具 开 口 平 面 到 顶 棚之 间 的 空 间 ） 、 室 空 间 （ 灯 具 开 口 平 面 到 工 作 面 ） 和 地 板 （ 工 作面 到 地 面 ） 空 间 。 对 于 装 设 吸 顶 灯 或 嵌 入 式 灯 具 的 房 间 ， 没 有 顶棚 空 间 ； 而 工 作 面 为 地 面 的 房 间 ， 则 无 地 板 空 间 。 带 反 射 罩 式 多 管 荧 光 灯 利 用 系 数Pt 70 50 30Pq 50 30 10Pd 30 10 30 10RI 利 用 系 数 U%0.60.70.80.91.01.1 1.251.51.752.02.252.53.03.54.05.0 36404447505357616568707275788082 34384245475053576062646567697072 29333639424448525457596063656669 25293335384043475154565760626466 室 空 间 比 RCR (room cabin rate)定 义 为 RCR=5h(l+b)/lb 式 中 h-室 空 间 高 度 ； l -房 间 的 长 度 ； b-房 间 的 宽 度 。 室 空 间 比 与 室 形 指数 RI（ room index） 有关 ， 即 RCR=5/RI。 2） 按 利 用 系 数 法 计 算 工 作 面 上 的 平 均 照 度 Eav=（ N U K） A 式 中 ： Eav=平 均 照 度 =单 个 灯 具 的 光 通 量 U=利 用 系 数 K=维 护 系 数 N=灯 具 数 量 A=地 板 面 积 维 护 系 数 K是 指 随 着 照 明 灯 具 的 老 化 ， 灯 具 光 输 出 能 力 降 低 或 房 间 灰尘 的 积 累 ， 空 间 反 射 效 率 降 低 ， 使 照 度 降 低 。 （ 1） 较 清 洁 的 场 所 ， 如 住 宅 、 办 公 、 专 卖 店 等 ， 维 护 系 数 K取 0.8； （ 2） 一 般 性 的 商 店 、 超 市 、 影 剧 院 等 ， 维 护 系 数 K取 0.7； （ 3） 污 染 指 数 较 大 的 场 所 如 厨 房 等 ， 维 护 系 数 K则 可 取 到 0.6左 右 。 例 ： 某 机 械 加 工 生 产 车 间 长 为 58m、 宽 为 18m、 高 为 8m， 矩 形 ， 员工 工 作 业 台 面 为 0.8m。 顶 棚 混 合 水 泥 土 结 构 ， 墙 壁 刷 成 白 色 。 采 用悬 挂 灯 PAK-H01-250L-AP-LJ配 250W金 卤 光 源 作 为 照 明 使 用 ，400Lx照 度 即 可 达 到 照 明 需 求 。 试 计 算 需 多 少 套 灯 具 ？解 ： 根 据 照 度 计 算 公 式 ： EAV=( N U K)/(A B) 查 资 料 得 各 参 数 ： (1) 250W金 卤 光 源 的 总 光 通 量 为 ： =18500lm (2) U=0.65， K=0.7 (3) A=58， B=18 将 以 上 各 参 数 代 入 公 式 得 ： N=49(套 ) 例 :某 办 公 室 长 18.2米 ， 宽 10.8米 ， 顶 棚 高 2.8米 ， 桌 面 高 0.85米 ，灯 具 采 用 2X55W防 眩 日 光 灯 具 ， 光 通 量 为 3000Lm， 色 温 3000K，显 色 性 Ra90以 上 。 利 用 系 数 0.7， 维 护 系 数 0.8， 灯 具 数 量 33套 ，求 办 公 室 内 平 均 照 度 是 多 少 ？解 : 根 据 照 度 计 算 公 式 ， 求 得 ： Eav=（ 33套 6000Lm 0.7 0.8） （ 18.2米 10.8米 ） Eav=110880.00 196.56 m2 Eav=564.10Lx DIALux 是 由 包 括 Philips等 多 家 全 球 照 明 企 业 共 同 支 持 研 发 的专 业 照 明 软 件 ， 1995出 现 在 德 国 汉 诺 威 展 览 会 上 目 前 DIALux官 网 有免 费 版 本 可 以 下 载 。 十 年 来 ， 已 有 43家 灯 具 制 造 商 参 加 的 队 伍 在 管 理 赞 助 DIALux项目 。 这 些 持 有 DIALux许 可 证 的 厂 家 提 供 “ DIALux插 件 ” ， 即 电 子灯 具 目 录 。 该 目 录 与 DIALux相 配 ， 为 照 明 设 计 师 选 择 灯 具 产 品 提 供了 方 便 。 而 对 灯 具 厂 商 来 说 ， DIALux则 是 一 个 行 销 工 具 ， 即 他 们 灯具 的 展 示 平 台 。 从 DIALux 4.7.5.2开 始 ， DXF/DWG 图 库 纳 入 DIALux软 件 内 。现 在 也 能 读 取 AutoDesk AutoCAD 2010保 存 的 DWG/DXF文 件 。 http:/www.dial.de/DIAL/cn/home.html http:/ DIALux如 需 下 载 DIALux, 请 访 问 www.dial.de下 载 完 DIALux软 件 后 ， 请 返 回 本 页 下 载 飞 利 浦 -DIALux插 件 程 序 。 DIALux Plug-in+ 下 载 插 件 程 序 (12,276KB) ZIP目 前 已 有 雷 士 、 三 雄 及 亚 明 三 家 中 国 企 业 的 灯 具 插 件 可 以 使 用 。设 计 步 骤 如 下 ：1.编 辑 空 间 ： 插 入 新 的 空 间 ， 载 入 DWG文 件 ， 粘 贴 天 花 板 、 房 间 、 立 柱 及 门 窗 。2.粘 贴 装 备 ： 布 置 家 具 、 粘 贴 材 质 。3.照 明 设 计 ： 选 取 及 布 置 灯 具4.计 算 物 体5.分 析 结 果 ： 获 取 报 表 2.3.3 夜 景 照 明 设 计 照 明 应 该 充 分 反 映 出 建 筑 的 性 质 ， 结 构 ， 材 料 特 征 和 设 计 风 格 。 一 .建 筑 夜 景 照 明 1.建 筑 夜 景 照 明 方 式 1） 泛 光 照 明 （ flood lighting) 建 筑 立 面 的 泛 光 照 明 就 是 用 投 光 (泛 光 )灯 按 设 计 计 算 的 一 定 角度 直 接 照 射 建 筑 物 立 面 ， 不 仅 能 显 现 建 筑 物 的 全 貌 ， 还 能 将 建 筑 物的 造 型 ， 立 体 感 ， 饰 石 材 料 和 材 料 质 感 ， 重 塑 建 筑 物 的 夜 间 的 形 象 。 外 墙 泛 光 照 明 的 光 色 多 采 用 黄 、 白 两 种 光 色 ， 忌 讳 使 用 彩 色 光及 大 量 的 动 态 变 化 光 色 。 目 前 国 家 尚 无 制 定 夜 景 照 明 的 标 准 。 一 般 来 说 ， 照 度 值 宜 取50100lx左 右 估 算 用 电 负 荷 是 比 较 适 宜 的 。 泛 光 照 明 的 灯 具 可 采 用 投 光 灯 、 地 埋 灯 、 洗 墙 灯 ， 选 择 金 卤 灯 、高 压 钠 灯 、 LED作 为 光 源 。 金 卤 灯 ： 色 温 宽 （ 3000-5600K） ， 显 色 指 数 高 （ 65-92） ， 光 效 高 （ 75-95lm W） ， 寿 命 长 （ 9000-15000h） 市 场 上 的 金 卤 灯 有 洋 红 ， 蓝 色 ， 绿 色 ， 橙 色 和 柠 檬 黄 。 若 工 艺 控 制 不 严 ， 有 效 寿 命 期 间 光 色 容 易 漂 移 。 高 压 钠 灯 ： 色 温 低 （ 1700-2500K） ， 显 色 指 数 低 （ 23-25） ， 光 效 高 （ 80-130lm W） ， 寿 命 长 （ 大 于 20000h） LED： 色 温 宽 （ 3000-10000K） ， 显 色 指 数 80 光 效 高 （ 110-130lm W） ， 寿 命 可 达 10万 小 时 2） 轮 廓 照 明 (contour lighting) 建 筑 轮 廓 照 明 就 是 用 美 耐 灯 、 霓 虹 灯 、 节 能 灯 、 冷 阴 极 荧 光 灯 、LED轮 廓 灯 、 LED彩 虹 管 （ 灯 带 ） 等 灯 饰 直 接 勾 画 建 筑 轮 廓 。 用 窄光 束 光 照 射 建 筑 物 边 缘 也 可 勾 勒 轮 廓 。 当 光 源 损 坏 而 出 现 断 续 点 亮 时 ，会 影 响 景 观 照 明 效 果 。 如 湖 南 国 贸 大 酒 店 。 3） 内 透 光 照 明 (lighting from interior lights) 内 透 光 照 明 就 是 利用 室 内 光 或 装 置 在 特 殊位 置 的 灯 具 从 建 筑 物 内部 向 外 透 射 光 线 ， 形 成玲 珑 剔 透 的 夜 景 照 明 效果 。 适 合 于 多 窗 或 玻 璃幕 墙 的 建 筑 。 内 透 光 照 明 可 采 用 三 基 色 荧 光 灯 ： 色 温 宽 （ 2700-6500K） ， 显 色 指 数 高 （ 80-96） ， 光 效 高 （ 大 于 90lm W） ， 寿 命 长 大 于 12000h 冷 阴 极 荧 光 灯 ： 色 温 宽 （ 2700-10000K） ， 显 色 指 数 高 ， 光 效 一 般 （ 30-40lm W） ， 寿 命 长 大 于 20000h 2.建 筑 夜 景 照 明 原 则 1） 慎 用 彩 色 光 ： 彩 色 光 色 彩 强 烈 ， 在 增 强 某 种 颜 色 的 同 时 也 改 变 了 建 筑 立 面 上 其 它颜 色 的 色 调 ， 引 起 色 彩 失 衡 。 2） 节 约 能 源 ： 采 用 光 效 高 的 照 明 光 源 、 灯 具 和 配 套 的 电 气 设 备 。 夜 景 照 明 也 可 以通 过 灯 光 控 制 系 统 来 节 约 能 源 。 3） 避 免 光 污 染 ： 尽 量 做 到 灯 具 安 装 隐 蔽 ， 最 好 能 够 只 见 光 ， 不 见 灯 。 4） 便 于 维 修 ： 夜 景 照 明 设 备 要 安 全 可 靠 ， 并 且 要 便 于 维 修 。 3.照 明 计 算 CIE对 室 外 装 饰 照 明 的 照 度 建 议 值 表 面 材 料 照 度 环 境 明 暗 程 度 低 亮 度 中 亮 度 高 亮 度 淡 色 材 料 、 白 色 大 理 石 20 30 60中 等 颜 色 石 材 、 水 泥 、 浅 色 大 理 石 40 60 120 深 色 石 材 、 灰 色 花 岗 石 、 深 色 大 理 石 100 150 300浅 黄 砖 30 50 100 浅 棕 色 砖 40 60 120深 棕 色 砖 、 粉 红 色 花 岗 石 55 80 160 红 砖 100 150 300 深 色 砖 120 180 360 装 饰 混 凝 土 60 100 200油 漆 面 层 、 彩 色 挂 板 200 300 600 根 据 建 筑 物 的 投 射 面 积 及 期 望 达 到 的 照 度 值 ， 可 以 计 算 泛 光 照 明所 需 的 泛 光 灯 具 的 数 量 。 主 要 计 算 方 法 有 两 种 ， 即 利 用 系 数 法 和 发 光强 度 法 。 前 者 适 用 于 大 面 积 投 光 的 建 筑 物 立 面 泛 光 照 明 ； 后 者 适 用 于面 积 小 ， 高 度 高 或 圆 弧 形 建 筑 物 的 泛 光 照 明 。 利 用 系 数 法 如 下 ： =（ EA） /u 式 中 ： 使 被 照 立 面 达 到 要 求 的 照 度 值 所 需 要 的 光 通 量 ； A被 照 立 面 的 总 面 积 ； E被 照 立 面 上 所 要 求 的 照 度