第四章照度计算

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,照明工程,信电学院：谢秀颖,电话：,13853117665,邮箱：,xiexy,第一节,点光源的点照度计算,第二节,线光源的点照度计算,第三节,平均照度计算,第四章 照度计算,照明工程,主要介绍,:,一,、,指向平面照度,二、,水平面照度,三、,倾斜面和垂直面照度,五,、,实用计算图标,表,四、,实际照度计算公式,第一节 点光源的点照度计算,第四章,小 结,六,、,点光源直射照度计算举例,1.,含义,点源在,N,平面,P,点产生的,E,n,与光源射向被照点的光强,I,成正比,与光源至被照点距离,l,的平方成反比,一、指向平面照度,（,1-1,）,4-1,与入射光垂直的平面,用,N,表示,指向平面照度：光源在,N,平面上某点所产生的法线方向照度,E,n,2.,计算公式,3.,结论,点光源,N,平面上一点,含,P,点的,面元,光源对面元所,形成的立体角,入射光与光轴的夹角,点照度计算的距离平方反比定律,点源在,H,平面,P,点产生的,E,h,与光源射向被照点的光强,I,及被照,面与入射光线的夹角,的余弦成正比,与光源至被照点距离,l,的,平方成反比,1.,含义,二、水平面照度,（,1-1,）,4-1,水平面照度：光源在水平面,H,上某点所产生的法线方向照度,E,h,2.,计算公式,3.,结论,而 ，,则,或,H,平面与,N,平面的夹角，也是,E,h,与,E,n,之间的夹角,+,1.,点光源在不同平面上,P,点的照度比,三、倾斜面和垂直面照度,（,1-1,）,4-1,2.,倾斜面照度,E,i,3.,垂直面照度,E,v,则,得,将,90,代入下式,得,倾斜照度系数,倾斜角：倾斜面的背光面与水平面之间的夹角,点源在不同平面同一点的照度比为点源至该平面的垂线长度之比,四、实际照度计算公式,（,1-1,）,4-1,1.,点照度计算公式回顾,2.,实际照度计算公式,理论,推导,或,照度计算的实际问题,灯具配光特性的绘制条件是光源光通,量为,1000lm,若,I,从配光特性上查取,则需按实际光源光通量进行换算,实际应用中的减光问题：光源光通量,随点燃时间衰减、灯具老化积尘其效,率减少、房间积尘引起其反射光减少,考虑灯具的,维护系数,K,E,h,为水平面照度，,lx;,I,为灯具内光源总光通量为,1000lm,时,方向光强，,cd,;,为灯具内实际光源的总光通量，,lm;,K,为维护系数。,1.,空间等照度曲线,光源总光通量为,1000lm,h,1m,，,K,1,五、,实用计算图表,（,1-1,）,4-1,E,h,与,P,点坐标,(,h,d,),的关系曲线,2.,平面相对等照度曲线,绘制条件,计算公式,光源总光通量为,1000lm,维护系数,K,1,绘制条件,计算公式,E,h,与,P,点坐标,(,d/h,),的关系曲线,例,4-1,有一接待室长,6.6m,，,宽,4.4m,，,净高,3.0m,，,桌面高度为,0.8m,，,采用,6,只,JXDS-2,平圆吸顶灯照明。已知房间顶棚的反射比为,0.7,，墙面的,平均反射比为,0.5,。求房间内桌面上,A,点的照度。,六、点光源直射照度计算举例,(,1-1,),4-1,解,按点源水平照度计算公式计算,灯,1,(,或灯,4,),对,A,点产生的,E,1,4,灯,2,(,或灯,5,),对,A,点产生的,E,2,5,灯,3,(,或灯,6,),对,A,点产生的,E,3,6,A,点的实际照度,E,A,本节小结,:,一,、,指向平面照度,：,二、,水平面照度,：,五,、,实用计算图标,表：照度曲线,四、,实际照度计算公式,：,第一节 点光源的点照度计算,第四章,计算,举例,或,三、,倾斜面照度,：,垂直面照度,：,K,等于照明装置在使用一定周期后，规定表面上的平均照度,(,亮,度,),与该装置在相同条件下新安装时,在同一表面上所得到的平,均照度,(,亮度,),之比,K,小于,1,设计余量，其值可查表,(,表,4-1,),环境污,染特征,房间或场所举例,灯具最少,擦拭次数,维护,系数值,室,内,清洁,卧室、办公室、餐厅、阅览室、教室、病房、客房、仪器仪表装配间、电子器件装配间、检验室等,2,次,/,年,0.8,一般,商店营业厅、候车室、影剧院、机加工车间、机械装配车间、体育馆等,2,次,/,年,0.7,污染,严重,厨房、锻工车间、铸工车间、水泥车间等,3,次,/,年,0.6,室外,雨棚、站台,2,次,/,年,0.65,维护系数概念,主要介绍,:,一,、,线光源在水平面的点照度计算,二、,线光源在垂直面的点照度计算,三、,特殊情况下的照度计算,五,、,计算举例,四、,应用线光源等照度曲线计算,第二节 线光源的点照度计算,第四章,小 结,1.,公式推导思路,假设：,光源在,ABP,平面与横向平面,的交线方向的光强为,I,0,一、线光源在水平面的点照度计算,(,3-1,),4-2,则该方向上的单位光强为,取线元,dx,：,并设,dx,指向,P,点,方向与,横向平面之间的夹角为,则：,假设：,纵向平面的光强分布为,(,A,、,C,、,D,、,E,类,),纵向配光函数,f,(,),cos,n,则：,假设：,dx,在,P,点产生的指向,A,端的,法线照度为,假设：,点源,dx,在,P,点产生的法线照度为,一、线光源在水平面的点照度计算,(,3-2,),4-2,求：,线光源在,P,点产生的法线照度,水平方位系数,一、线光源在水平面的点照度计算,(,3-3,),4-2,整理,E,n,：,2.,实际计算公式,求水平照度,E,h,：,和,和,考虑实际光源总光通量和减光因素,二、线光源在垂直面的点照度计算,(,1-1,),4-2,1.,公式推导思路,线光源在,P,点产生的垂直面照,度,E,x,公式，可借助,线光源在,P,点产生的水平面照度,E,h,公,式的推导思路,2.,计算公式,(,A,、,C,、,D,、,E,类,),令,垂直方位系数,处理方法,将线光源分段或延长,计算各段光源在该点产生的照度,求各段光源在该点照度的代数和,三、特殊情况下的照度计算,(,2-1,),4-2,1.,计算点不在线光源端部垂直面,举例说明,使各段线光源都有一个端部与计算点在同一个垂直面内,将,AB,分段为,AC,和,CB,，,并延长至,AD,求各段照度：,E,hAD,、,E,hBD,、,E,hAC,、,E,hCB,求照度的代数和,:,三、特殊情况下的照度计算,(,2-2,),4-2,2.,不连续线光源,各段光源间的距离,s,h,/4cos,：,按连续线光源考虑,但光强或单位长度光强乘修正系数,C,各段光源间的距离,s,h,/4cos,：,先分段计算，后求代数和,各段光源特性相同,(,即灯具相同,),且并按同一轴线布置,式中,l,各段光源的长度，,m;,s,各段光源间的距离，,m,；,N,整列光源光源的段数,四、应用线光源等照度曲线计算,(,1-1,),4-2,1.,线光源等照度曲线,绘制条件,计算公式,光源总光通量为,1000lm,、,维护系数,K,1,、,计算高度,h,1,2.,应用线光源等照度曲线计算水平照度,线光源的总光通量，,lm,水平面相对照度,各线光源对计算点产生的相对照度算术和，,lx,h,灯具的计算高度，,m,K,维护系数,五、计算举例,(,2-1,),4-2,例,4-2,由四盏,YG701-3,三管荧光灯具,(,336W,),组成一条连续光带,如图,4-17,所示。已知,YG701-3,的光强分布如表,4-2,和表,4-3,所示，求,P,点的,水平照度。,解,按方位系数法的基本公式计算,计算配光函数值，确定灯具类型,计算方位角,1,和,2,查方位系数,F,x,值与理论配光函数之比较,C,类,五、计算举例,(,2-2,),4-2,计算垂直角,求,E,h,用直线内插法求得,求,光强,查表,4-2,得,本节小结,:,一,、,线光源在水平面的点照度计算,二、线光源在垂直面的点照度计算,三、,特殊,情况下的照度计算,五,、,计算举例,四、,应用,线光源等照度曲线计算,第二节 线光源的点照度计算,第四章,主要介绍,:,一,、,利用系数的有关概念,二、,平均照度计算,三、,平均照度计算举例,小 结,四、,平均照度的简化计算,第三节 平均照度计算,第四章,1.,灯具的利用系数,式中,f,由灯具发出的最后落到,工作面上的光通量,lm,每个灯具内光源额定总光通量,lm,注意,公式,f,直接光通量间接光通量，故,U,1,编制灯具在不同条件下的利用系数表，以便简化计算，但不,同灯具的利用系数表不能混用,灯具直射,经室内各表面反射,一、利用系数的有关概念,（,4-1,）,4-3,2.,室形指数和空间系数,矩形房间的三个空间,顶棚,：灯具平面到顶棚之空间,地板,：工作面与地板之空间,室空间,：灯具平面与工作面空间,一、利用系数的有关概念,（,4-2,）,4-3,顶棚空间高度,室空间高度,地板空间高度,室形指数,RI,l,房间长度，,m,w,房间宽度，,m,空间系数,室空间系数,顶棚空间系数,地板空间系数,宽而矮：,1,3,中等宽和高：,3,6,窄而高：,6,10,约,0.6,5.0,3.,有效空间反射比,有效顶棚空间反射比,cc,有效地板空间反射比,fc,式中,A,0,顶棚,(,或地板,),空间平面面积，,m,2,顶棚,(,或地板,),空间各表面的平均反射比,A,s,顶棚,(,或地板,),空间内所有表面的总面积，,m,2,一、利用系数的有关概念,（,4-3,）,4-3,4.,墙面平均反射比,w,A,i,第,i,块表面的面积，,m,2,i,第,i,块表面的反射比,5.,利用系数表举例,简式荧光灯的利用系数表（部分,fc,=20%,）,cc,0.70,0.50,0.30,0.10,w,0.70 0.50 0.30 0.10,0.70 0.50 0.30 0.10,0.70 0.50 0.30 0.10,0.70 0.50 0.30 0.10,RCR,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,0.75 0.71 0.67 0.63,0.68 0.61 0.55 0.50,0.61 0.53 0.46 0.41,0.56 0.46 0.39 0.34,0.51 0.41 0.34 0.29,0.47 0.37 0.30 0.25,0.43 0.33 0.26 0.21,0.40 0.29 0.23 0.18,0.37 0.27 0.20 0.16,0.34 0.24 0.17 0.13,0.67 0.63 0.60 0.57,0.60 0.54 0.50 0.46,0.54 0.47 0.42 0.38,0.49 0.41 0.36 0.31,0.45 0.37 0.31 0.26,0.41 0.33 0.27 0.23,0.38 0.30 0.24 0.20,0.35 0.27 0.21 0.17,0.33 0.24 0.19 0.15,0.30 0.21 0.16 0.12,0.59 0.26 0.54 0.52,0.53 0.48 0.45 0.41,0.47 0.42 0.38 0.34,0.43 0.37 0.32 0.28,0.39 0.33 0.28 0.24,0.36 0.29 0.25 0.21,0.33 0.26 0.22 0.18,0.31 0.24 0.19 0.16,0.29 0.22 0.17 0.14,0.26 0.19 0.15 0.11,0.52 0.50 0.48 0.16,0.46 0.43 0.40 0.37,0.41 0.37 0.34 0.31,0.37 0.33 0.29 0.26,0.34 0.29 0.25 0.22,0.32 0.26 0.22 0.19,0.29 0.24 0.20 0.16,0.27 0.21 0.17 0.14,0.25 0.19 0.15 0.12,0.23 0.17 0.13 0.10,一、利用系数的有关概念,（,4-4,）,4-3,1.,基本计算公式,式中,E,av,工作面平均照度，,lx,每只灯具内光源的总光通量，,lm,N,灯具数量,U,利用系数,A,工作面面积，,m,2,K,维护系数,二、平均照度计算,（,3-1,）,4-3,计算满足照度标准要求所需灯具数量,验算已知照,明系统照度,2.,平均照度计算步骤,确定房间的空间系数,RCR,计算有效空间反射比,cc,和,fc,以及墙面平均反射比,w,根据灯具的利用系数表，确定利用系数,U,根据房间的污染特征，确定维护系数,K,代入公式，计算平均照度,E,av,二、平均照度计算,（,3-2,）,4-3,3.,确定利用系数,U,时应注意的问题,不同灯具的利用系数表,不能混用,若,RCR,不是整数，可用,直线内插,法计算,若反射比不是,10,的整数倍，可,四舍五入,若,fc,与利用系数表编制条件不同,(,20%,),则应,修正,二、平均照度计算,（,3-3,）,4-3,例,4-3,：,有一教室长,6.6m,，宽,6.6m,，高,3.6m,。,在离顶棚,0.5m,的高度,内安装有,8,只,YG1-1,型,36W,荧光灯具，课桌高度为,0.8m,，,教室内各表,面的反射比见图,(,4-19,),所示。试计算课桌面上的平均照度,(,36W,荧光,灯光通量取,3350lm,),。,解：,采用利用系数法计算,求室空间系数,RCR,h,rc,3.6,0.5,0.8,2.3m,三、平均照度计算举例,（,7-1,）,4-3,三、平均照度计算举例,（,7-2,）,4-3,求各反射比,求,cc,A,0,6.66.643.6m,2,A,s,43.6 6.60.5 4 56.8m,2,70%,求,fc,A,0,43.6m,2,，,A,s,43.6 6.60.8 4 64.72m,2,10%,求,w,由图知：,w,50%,确定利用系数,U,查灯具的利用系数表（附录,1-2,）,RCR,3,cc,70%,w,50%时,U,0.53,RCR,4,cc,70%,w,50%时,U,0.46,用直线内插法求利用系数,RCR,3.48 ,cc,70%,w,50%时,U,0.5,修正,fc,20%,时对利用系数的影响（附录,1-4,）,fc,10% :,RCR,3,的系数为,0.957,RCR,4,的系数为,0.963,直线内插后,RCR,3.48,fc,10%,时的修正系数为,0.96,三、平均照度计算举例,（,7-3,）,4-3,求利用系数,U,RCR,3.48,cc,70%,w,50%,fc,10%,时,U,0.960.5,0.48,确定维护系数,K,查表,4-1,：,K,0.8,计算平均照度,E,av,三、平均照度计算举例,（,7-4,）,4-3,满足现行标准要求时本教室所需灯具数量：,不满足要求,原因：,取,N,12,盏,300lx,讨论,:,光源光效低、或灯具数量少、或灯具的利用系数低,解决方案：,选光效更高光源、或增加灯具数量、或提高利用系数,三、平均照度计算举例,（,7-5,）,4-3,布灯方案一,距高比：,A-A：1.7/2.30.74,B-B：2.2/2.30.96,三、平均照度计算举例,（,7-6,）,4-3,布灯方案二,距高比：,A-A：3.3/2.31.44,B-B：2.2/2.30.96,三、平均照度计算举例,（,7-7,）,4-3,编制条件：,假定照度是,100lx,，,将利用系数法的计算结果绘制成曲线,1.,灯具概算曲线法,灯具概算曲线：,房间面积与所用灯具数量的关系曲线,概算曲线的应用：,已知灯具类型、光源光通量、计算高度、房间面积、房间各面的反射比和维护系数,从概算曲线上查得所需灯具的数量,N,四、平均照度的简化计算,（,9-1,）,4-3,灯具概算曲线举例,(,CDG101-NC400,),四、平均照度的简化计算,（,9-2,）,4-3,使用概算曲线应注意的问题,不同型号的灯具，其概算曲线不能混用,若实际情况与绘制条件不同，应修正,式中,n,实际应采用的灯具数量，个,N,由概算曲线上查得的灯具数量，个,K,实际采用的维护系数,K,概算曲线上假设的维护系数,E,设计所要求的平均照度，,lx,实际灯具的光源总光通量，,lm,绘制概算曲线所用灯具的光源总光通量，,lm,四、平均照度的简化计算,（,9-3,）,4-3,概算曲线法应用举例,某车间长,48m,宽,18m,工作面高,0.8m,灯具距工作面,10m,;,有,效顶棚反射比,cc,0.5,墙面平均反射比,w,0.3,有效地板反,射比,fc,0.2,；,选用,CDG101-NG400,型灯具照明,。,若工作面照,度要求达到,50lx,试用灯具概算曲线计算所需灯数。,解：用灯具的概算曲线计算,由曲线得,cc,0.5,w,0.3,fc,0.2,h,10m,时，,N,5.5,工作面面积,A,4818,864 m,2,计算高度,h,10m,根据实际照明现场情况，取,n,3,个,当照度为,50lx,时所需灯数：,四、平均照度的简化计算,（,9-4,）,4-3,2.,单位容量法,依据利用系数计算法，在一定假设条件下编制而成单位容,量计算表,单位容量计算表分为：,单位功率,计算表：达到设计照度时,1m,2,的面积上需要,安装的电功率,W/m,2,单位光通量,计算表：达到设计照度时,1m,2,的面积上需,要的光通量,lm/m,2,注意,:,编制条件,不同时,单位容量计算表有不同形式,四、平均照度的简化计算,（,9-5,）,4-3,单位容量计算表举例（部分）,RCR,（,RI,）,直接型配光灯具,半直接型,配光灯具,均匀漫设型,配光灯具,半间接型,配光灯具,间接型,配光灯具,s,0.9,h,s,1.3,h,8.33,（0.6）,0.4308,0.0897,5.3846,0.4000,0.0833,5.000,0.4308,0.0897,5.3846,0.4308,0.0897,5.3846,0.6335,0.1292,7.7783,0.7001,0.1454,7.7506,6.25,（0.8）,0.3500,0.0729,4.3750,0.3111,0.6480,3.8889,0.3500,0.0729,4.3750,0.3394,0.0707,4.2424,0.5094,0.1055,6.3641,0.5600,0.1163,7.0005,5.0,（1.0）,0.3111,0.0648,3.8889,0.2732,0.0569,3.4146,0.2947,0.0614,3.6842,0.2876,0.0598,3.5897,0.4308,0.0894,5.3850,0.4868,0.1012,6.0874,4.0,（1.25）,0.2732,0.0569,3.4146,0.2383,0.0496,2.9787,0.2667,0.0556,3.3333,0.2489,0.0519,3.1111,0.3694,0.0808,4.8580,0.3996,0.0829,5.0004,四、平均照度的简化计算,（,9-6,）,4-3,上述单位容量计算表的编制条件,室内顶棚反射比为,70%,；墙面平均反射比为,50%,；地板反,射比为,20%,计算平均照度为,1lx,，,维护系数为,0.7,白炽灯的光效为,12.5lm/W,(,220V,，,100W,);,荧光灯的光效,为,60lm/W,(,220V,，,40W,),灯具效率,70%,；遮光格栅灯具的效率,55%,灯具配光分类符合国际照明委员会的规定,四、平均照度的简化计算,（,9-7,）,4-3,单位电功率,单位容量法计算公式,P,、,设计照度下房间需要的最低电功率、光通量,(,W,、,lm,),P,0,、,0,照度为,1lx,时的单位电功率,、,光通量,(,W/m,2,.lx,、,lm/m,2,.lx,),A,工作面的面积,m,2,E,设计照度,lx,N,达到设计照度时所需灯具的数量,P,、,每个灯具的光源总功率、光通量,(,W,、,lm,),C,1,、,C,2,、,C,3,修正系数,四、平均照度的简化计算,（,9-8,）,4-3,单位光通量,C,1,对反射比的修正、,C,2,对灯具中光源的修正、,C,3,对灯具效率的修正,所选灯具为半直接型配光灯具，查表得,有一房间面积,A,为,9,6,54,(,m,2,),，,房间高度为,3.6m,。,已知室内顶棚,反射比为,70%,、,墙面反射比为,50%,、,地板反射比为,20%,，,K,0.7,，,拟,选用,40W,(,含电子镇流器的功率损耗,),普通单管荧光吊链灯具,(,简式荧光,灯具,),，,h,cc,0.6m,，,如要求设计照度为,100lx,，,试确定灯具数量。,单位容量法计算举例,解：,h,rc,3.6,h,cc,3.6,0.6,3.0 m,四、平均照度的简化计算,（,9-9,）,4-3,直线内插：,P,0,0.0565,RCR,5.0，,P,0,0.0614,RCR,4.0，,P,0,0.0556,则：,P,P,0,AE,0.056554100,305.1 W,故灯具数量,:,选用,8,盏,40W,荧光灯具,本节小结,:,一、利用系数法,精确计算法,考虑直射光和反射光,关键：利用系数,(,室空间系数、反射比）,要求：,正确使用,计算公式,二,、,概算曲线法和单位容量法,简化计算法,概算达到设计照度时所需灯具数量,要求：,熟练使用,基本公式进行计算,第三节 平均照度计算,第四章,