第三节点光源直射照度的计算课件

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,*,第七章 照明计算,第三节,电光源直射照度计算（平方反比法）,张巍,名词解释,：,点光源：,当光源的尺寸与它至被照面的距离相比较非常小，在计算和测量时其大小可以忽略不计的光源。,直射（直接）照度：,由光源直接入射到受照点所在的面元上的光通量所产生的照度。,反射照度：,由顶棚和墙壁等室内表面的反射光所产生的照度。,逐点法：,利用灯具的光度数据，算出被照面上各点的照度。,距离平方反比法：,电光源,S,在与照射方向垂直的平面,N,上产生的照度,En,与光源的光强 成正比，与光源至被照面的距离,R,的平方成反比,一、点光源水平照度计算,点光源在水平面上产生的照度应符合平方反比定律。,如图,7-7,所示光源（灯具）,S,投射到包括,P,点的指向平面（与入射方向垂直的平面）上某很小的面积（面元）,dAn,上的光通量为：,其中,d,为面元,dAn,对光源,S,所张的立体角。按立体角的定义可知：,故光源在指向平面上,P,点产生的照度,En,（又称为法线方向照度）为：,光源在水平面上,P,点产生的照度 为：,或,式中,：水平面照度，,lx;,：,光源（灯具）照射方向的光强。,Cd,；,L,：光源（灯具）与计算点之间的距离，,m,；,h,：光源（灯具）离工作面的高度，,m,；,cos,：光线入射角,。,由于灯具的配光曲线是按光源光通量为,1000lm,给出的，并考虑维护系数,K,，则上式可写成,：,或,式中 ：灯具配光曲线上,方向的光强，,cd,；,：实际所采用灯具的光源光通量，,lm,；,若将长度为,L,的线状光源直径为,d,的盘形光源当作点光源计算，此时它们与计算点的距离,h,应满足下述要求：,l/h0.6,，,d/h,0.4,，则其计算误差能满足工程要求（,5%,以下）。,二、任意倾斜面照度计算,在实际工程中，工作面不一定都是水平面，往往是任意倾斜面（包括垂直面）上的照度,任意点,P,的照度值，随,P,点所在平面位置的不同而有不同的数值，根据照度平方反比定律式（,725,）可知：任意两个平面上同一点的照度之比为光源至该平面的垂线长度之比。,若,En,为,p,点的法线照度（即与入射光线垂直的平面上,p,点的照度），根据矢量运算法则，,En,在,x,、,y,、,z,三个坐标轴（三维空间）上的分量分别为,式中，,、,、,分别为,En,矢量与,x,、,y,、,z,轴之间的夹角，见图,7-8,。,反之，若已知照度矢量的分量（,Ex,、,Ey,、,Ez,），根据矢量运算法则，其合成矢量,En,等于各照度矢量在这个方向上的投影的代数和，可用下式表示：,图,7-9,所示的倾斜面与水平面成,角，则倾斜面照度,Ei,与水平面照度,En,间的夹角亦为,，即：,=,，,=90,，根据式（,7-28,）可得：,（,7-28,）,（,7-29,）,经分析可知：当,角增大，且继续变化超过,A,点与光源的连线方位时，原来的受光面变为背光面，原来的背光面成了受光面，所以,角进入,arccot(P,/h),范围内时，式（,7-29,）括号中两项之和应为两项之差。,任意倾斜面上照度,Ei,完整的计算表达式为：,式中,E,h,：,A,点的水平照度，,lx,；,：倾斜面（背光的一面）与水平面的夹角（,图,7-9,）；,P,：灯具在水平面上的投影点至倾斜面与水平面的交线的垂直距离；,h,：灯具至水平面的距离。,当,角进入,arccot(p,/h),范围内时，式（,7-30,）右边第二项取负号。,当,=90,时，求得的是垂直面照度,E,v,：,令：,有时为了使用方便将,作成,曲线，在有关设计手册上给,出这组曲线，可查用,称,为,倾斜照度系数,（,7-30,）,三、实用计算表图,在实际计算中为了减少计算工作量，往往预先编制各种图表供设计人员使用，现介绍如下。,1,、空间等照度曲线,在采用旋转对称配光灯具的场所，可利用“空间等照度曲线”进行水平面照度计算。,已知计算高度,h,和计算点到灯具间的水平距离,d,，就可以直接从“空间等照度曲线”图上查得该点的水平面照度值。但由于曲线是按光源的光通量为,1000lm,绘制的，因此查得的照度值是,“,假设水平照度,e”,，还必须按实际光通量进行换算。,当灯具内的光源总光通量为,，且计算点是由若干个灯具共同照射时，则被照点的照度应为,式中,E,h,：水平面照度，,lx,；,：每个灯具中光源的总光通量，,lm,；,K,：维护系数,e,：各灯具对计算点所产生的假设水平照度的总和，,lx,。,图,7-10,给出了,CDG101-NG400,型龟板灯具的等空间照度曲线，一般常用灯具的空间照度曲线可查阅有关手册。,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。,根据计算点的,d/h,值及各灯具对计算点的平面位置角,（作一灯具的对称平面，或作任一平面，将它定为起始平面，该平面与被照面的交线与光线投影线长度（,d,）间的夹角即为,角，见图,7-11,），从“平面相对等照度曲线”是假设计算高度为,1m,而绘制的，所以球计算面上的实际照度时，应按下式计算：,（,7-32,）,式中,E,h,：水平面照度，,lx,；,：每个灯具中光源的总光通量，,lm,；,：各灯具中所产生的相对照度的总和，,lx,；,h,：计算高度，,m,；,K,：维护系数。,图,7-12,给出了,CDHP-209,型混光灯具（,KNG250+NG250,）平面相对等照度曲线，一般灯具的平面相对等照度曲线可查阅有关手册,四、逐点计算法举例,例,2,有一接待室,6.6m,，宽,4.4m,，净高,3.0m,，采用,JXDS-2,平圆吸顶灯,6,只，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,A,点的桌面上的照度（图,7-13,）。,解法一：,利用基本公式,式（,7-25,）,（,1,）,灯,1,，灯,6,对,A,点产生的照度：,查,附录,7-1,得：,（,2,）灯,2,、灯,5,对,A,点产生的照度,查,附录,7-1,得,（,3,）,灯,3,、灯,4,对,A,点产生的照度：,查,附录,7-1,得,（,4,）,A,点的实际照度：,解法二：,查等照度曲线求解,按,d=1.1m,h=2.2m,查,附录中,7-1,中的空间等照度曲线图得：,查,附录,7-1,中的空间等照度曲线得：,查,附录,7-1,中的空间等照度曲线得：,两种解法结果差,1.05lx,，误差,3.2%,在工程允许范围内，在求 时笔者采用的是线性内插，若采用抛物线内插误差会更小些。从解题中可以看出：,在有等照度曲线的情况下，利用等照度曲线还是比较方便的,如图：某车间装有,8,只,RJ-GC888-D8-B(400W),型工矿灯具，内装,400W,金卤灯，灯具的计算高度,h=10m,，光源光通量,=32000lm,，光源光强分布（,1000lm,）如下表所示：,灯具维护系数,K=0.7,，求,A,点的水平照度值。,0,2.5,7.5,12.5,17.5,22.5,27.5,32.5,37.5,42.5,I,243.5,235.0,235.6,239.1,240.3,250.5,233.4,224.5,215.1,205,47.5,52.5,57.5,62.5,67.5,72.5,77.5,82.5,87.5,I,197.6,187.9,176.7,162.1,112.6,48.9,22.5,11.6,3.3,3,2,5,4,D1=9.6m,6,1,8,A,7,D1=9.6m,D2=4.3m,D2=4.3m,D3=4.3m,D3=4.3m,D4=9.6m,D4=9.6m,Thank you!,