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1第3章建筑照明系统l电气照明在人们的生活和工作中是不可缺少的，良好的照明度对提高工作效率、保证安全生产和保护人们的视力等方面都有重要的作用。l照明设计，特别是现代高层建筑的电气照明设计，与装饰工程有着密切的关系，它不仅应用光学和电学方面的知识，还涉及建筑学、生理学和美学等方面，是一门综合性的技术。3．1建筑照明系统的分类l按照在建筑中所起主要作用的不同，可将建筑照明系统分为视觉照明系统和气氛照明系统两大类。u（一）视觉照明系统是指在自然采光不足之处或夜间，提供必要的照度，满足人们的视觉要求(属生理要求)，以保证所从事的生产生活正常进行而采用的照明系统。2根据视觉照明具体的工作条件，又可分为工作照明、事故照明和障碍照明三种。Ø（1）工作照明是保证人们的工作和生活正常进行所采用的照明。工作照明是电气照明中的基本类型。在建筑内，正常情况下需要照明的全部空间所采用照明都是工作照明。警卫照明和检修设备而使用的移动照明等均为工作照明。Ø（2）事故照明是当工作照明因事故而中断时，供暂时继续工作或人员疏散用的照明。事故照明又包括备用照明和应急照明*备用照明是供人们暂时继续工作用的事故照明，应在下列场所采用：当工作照明故障，由于工作中断或误操作将引起火灾、爆炸、人员中毒等严重危险的场所。如锅炉房、烘气站；可能引起生产过程长期破坏的场所，如电子计算机房；重要的生产车间，如水泵房等。3*应急照明是供人员安全疏散用的事故照明。应在下列场所采用：l工作人数超过60人的生产车间l当工作照明熄灭后由于生产继续进行或人员通行容易发生事故的地方l工作人数超过50人的生产车间或影剧院、大礼堂等公共场所l供人员往外疏散的通行房间、楼梯、太平门等处。l应急灯应涂成红色或注上箭头，文字说明等标记。l事故照明应采用能瞬时可靠点燃的白炽灯或卤钨灯。若事故照明平时作为工作照明的一部份经常点燃，而且当发生事故时不需要切换事故照明电源的情况下，也可采用其它电光源。4Ø（3）障碍照明装设于高大建筑物的顶部，作为飞行障碍标志的照明。l凡高于50m的建筑物均应装设障碍灯，高于100m的烟囱除在顶部装设外，还应在其二分之一高处安装障碍灯，灯下应设平台以便维护。l一般高层建筑物只在顶端装设。水平面积较大的高层建筑物或集群高层建筑物，尚应在外侧转角的顶端装障碍灯，灯下也应设维修平台。每盏灯不应小于100W。最高端的障碍灯不得少于两盏。u（二）气氛照明系统是指创造和渲染某种气氛和人们所从事的活动相适应(即满足人们的心理要求)而采用的照明系统。包括建筑彩灯和专用彩灯。5Ø（1）建筑彩灯节假日夜晚用于装饰整幢建筑物的照明系统。节日彩灯用来显示建筑物的艺术造型，以增添节日之夜的欢乐气氛。泛光照明是以高强度气体放电灯作为泛光灯，装在邻近的房屋和装置上，从不同角度照射主建筑。光线均匀，有层次，可达到理想的艺术效果。Ø（2）专用彩灯是满足各种专门需要的气氛照明。如喷泉照明、舞池照明等3．2光的度量及特征u3．2．1光的度量人眼所感觉到的光是电磁波谱中很窄的一部分，它的波长范围约在380—760nm之间，这段波长的电磁波称为可见光；波长在10—380nm之间的光称紫外光；波长在780—34000nm之间的光称为红外线，也称红外光。6Ø（1）光通量l是指光源在单位时间内向周围空间辐射出去的、能引起光感的电磁能量。单位为光瓦或流明l1光瓦=683流明（lm）Ø（2）发光强度（简称光度）l是指光源在某一特定方向上单位立体角（单位球面度）内的光通量。l单位为坎德拉（cd）1cd=1lm/1sr7Ø（3）照度l是指被照面积上所接受的光通量。即是光通量的表面密度。l单位为勒克斯（lx）1lx=1lm/1m2Ø（4）亮度l被视物体在视线方向单位投影面上的发光强度称为该被视物表面的亮度。单位是坎德拉每平方米(cd／m2)83．2．2光与视觉l光对人眼的视觉有3个最重要的功能：识别物体形态(形态感觉)、颜色(色觉)和亮度(光觉)。l人眼能辨别颜色，是由于人眼的视网膜上有两种感光细胞，称为圆柱细胞和圆锥细胞，它们都能接受光的刺激产生明亮的感觉。但是，这两种细胞的感光性能并不相同，圆锥细胞对光的感受性较低，只在明亮条件下起作用，圆柱细胞对光的感受性较高，但只在昏暗的条件下才起作用。555nm－锥状细胞最大灵敏度波长507nm－柱状细胞最大灵敏度波长V(λ)为明视觉的光谱光视效率曲线V’(λ)为暗视觉的光谱光视效率曲线图2-3CIE光度标准观察者光谱光效率注：CIE为法文缩写，国际照明委员会9l这两种细胞对光感的光谱灵敏度也不同，圆锥细胞最大灵敏度在频率为f=5.4x1014Hz处，而圆柱细胞最大灵敏度在频率f＝5.9x1014Hz处。这就形成了明暗两种视觉的“工作制”。黄昏，暗视觉圆柱细胞工作时，冷色光显得明亮，而在白天亮度较高，即明视觉圆锥细胞工作时，暖色光显得明亮。l圆柱细胞虽然对光感受性很高，但它却不能分辨颜色；而圆锥细胞感受光刺激时，才有颜色感觉，即只有在照度较高比较明亮的条件下，才有好的色感。在低照度的暗视觉中，色感则很差，此时，各种颜色的物体都给人以灰色之感。l此外，由于人眼对光变化的感觉大致与亮度的对数成正比。故在较高照度下，增减10多个勒克斯并无明显的感觉，若非突变，则不会察觉。因此，一般并不要求精确地将照度控制在某一数值上，只要求控制到一个合理的范围10l电光源有钨丝白炽灯、卤钨灯、荧光高压汞灯、高压钠灯和金属卤化物灯等，种类很多，但按发光原理可以分为热辐射电光源和气体放电光源两大类。3．3常用电光源3．3．1电光源的种类l第一代电光源从发光原理来说属于热辐射光源，即普通的白炽灯，它是通过钨丝白炽体高温辐射来发光的。其中可见光部分仅占很小的比率，紫外线很少，绝大部分是红外线，可见光部分约占2～3％左右，白炽灯的光视效能很低，仅为10～181m／W，寿命比较短，约为1000小时。11l第二代电光源是气体放电光源。气体放电光源是利用蒸气的弧光放电或非金属电离激发而发出可见光，如荧光灯、氙灯等。它们的共同特点是光效高、寿命长。荧光灯的光视效能为25～671m／W，平均寿命为2000—3000小时，高压汞灯的光视效能为30～501m／W，寿命为2500～5000小时，氙灯的光视效能为20～371m／W，寿命稍短，约为500～1000小时。l第三代电光源仍属气体放电光源，但为高效的气体放电，它的光视效能达1001m／W，寿命较长，达2000～3000小时。金属卤化物和高压钠灯、低压钠灯均属第三代电光源。123．3．2电光源的主要参数及选择l（1）额定电压和额定电流指电光源在规定的工作电压下，流过电光源的工作电流。在额定状态下工作时，电光源的光视效能最高，相应的电压称额定电压。l（2）额定功率这是指灯泡或灯管在额定状态下所消耗的功率。l（3）发射光通量和光视效能电光源的发射光通量(即光通量输出)是指其在额定状态下工作时发出的光通量；光视效能是电光源每消耗1W电功率所发出的光通量。发射光通量和光视效能都是随着使用时间的延长而逐渐降低的，它们是表征电光源经济效果的参量。13l（4）寿命电光源的寿命有全寿命、有效寿命和平均寿命之分。全寿命是指光源不能再启燃发光的使用时间；有效寿命是指电光源的发光强度(或光通量)下降到初始值的70％时的使用时间；平均寿命是每批抽样试品有效寿命的平均值。一般所指的寿命是指平均寿命。l（5）显色性人眼观察光源所发出光的颜色，称为光源的色表。光源照射到物体上所显现的颜色的性能，称为光源的显色性。色表和显色性构成了光源的光色，光源的色表和显色性之间没有必然的联系。显色指数Ra=100－80显色性优良；Ra=79－50显色性一般；Ra50显色性差。14l（6）色温当光源发光的颜色与黑体(能吸收全部光能的物体)加热到某一温度所发出光的颜色相同(对于气体放电光源为相似)时，该温度称为光源的颜色温度，简称色温。色温能够恰当地表示黑体热辐射光源的颜色，对于非黑体的热辐射光源和气体放电光源则只是粗略地表示它的颜色，因此常称为相关色温。l色温3000K，暖（带红的白色〕，稳重的气氛；3000～5000K，中间，（白色〕，爽快的气氛；5300K，冷（带蓝的白色〕，冷的气氛。15l（7）频闪效应频闪效应是指电光源采用交流电源供电时，其发出的光通量随交流电压做周期性变化，使人眼产生闪烁感觉，气体放电灯频闪效应比较明显。频闪效应会使人对转动的物体的运动状态发生错觉，当转动的物体的转动频率与频闪效应频率相同时，感觉转动的物体是不动的，可能会造成事故。常见电光源种类1.白炽灯l结构简单，成本低。l可频繁操作，对寿命无影响，使用方便。l显色性好（99－100〕l无闪烁l寿命短（1000h〕l光效低（10～20lm/w）l受电压影响162.卤钨灯l寿命提高（1500～2000h〕l光效提高（20～30lm/w)l体积小l显色性好l色温较高l不适于易燃易爆及多尘的场所l水平安装l耐震差3.荧光灯荧光灯主要由灯管、镇流器和启动器配套组成：工作原理：当开关合上时，启动器辉光放电，其U形双金属片受热弯曲变形，使其动静触点接通，当接通后停止辉光放电而冷却复位切断灯丝预热电路，镇流器电流线圈产生很高自感电压，使灯管内汞蒸汽电光粉发出可见光，此时镇流器起限制灯光电流的作用。173.荧光灯l寿命长（3000h)l光效高（25～85lm/w)l光谱成分好l表面亮度低l不能频繁开闭（2h/次〕l点燃迟l有闪烁和频闪效应l电压影响寿命（±≤10％〕l受温湿度影响（75~80%,18~250C)4.高压汞灯l光效高（40～60lm/w〕l寿命长（2500～5000h,国外：24000h)l耐震、耐热l起动稳定时间4～8minl寿命与起动次数关系：5h/次18l电压影响大（±≤5％〕l色温5500K，Ra：30～40l点燃位置无特殊要求不适于频繁开关或比较重要的场所，以及电压波动的线路。适于街道、广场大面积照明，室内使用最好与白炽灯混合使用。5.金属卤化物灯l与汞灯相比，光效更高（70～100lm/w)l显色性良好(Ra：60～90),光色好l受环境影响较小，耐震好l起动稳定时间4～10minl再起动稳定时间10～15minl电压波动影响大l点燃位置要求高19例：(1)钠铊铟灯NTY－色温5500K，光效80lm/w，寿命1000～2000h,Ra：60～70广泛用于室内照明。(2)镝灯DDG－色温6000K，光效80lm/w，寿命500hRa85适于舞台，体育馆，大厅摄影棚照明。(3)钪钠灯KNG－色温3800K，Ra：65～706.高压钠灯l光效最高(150lm/w)l寿命长（5000h,国外12000～20000h)l受环境条件影响小l透雾性好，色温2300Kl显色性差(Ra：20～25)l起动稳定时间4～8minl再起动稳定时间10～20minl电压波动影响大(HID中最大5%〕20例：新产品NGX改进显色型Ra：65NGG高显色型Ra：80适于道路、机场、车站、码头等照明。室内多以混光形式出现，常与汞灯混光；与镝灯混光，可获得高光效，照度与光色改善的好处。7.低压钠灯l光效最高（200lm/w)l寿命长(2000~6000h)l视觉敏感高，透雾性好l起动稳定时间10minl再起动稳定时间1minl水平点燃l光色、显色性差l受环境影响小用于隧道、道路、厂区等多雾地区照明。21照明电光源性能比较和选用（一）性能比较l光效高高压钠灯、金属卤化物灯和荧光灯l显色性好白炽灯、卤钨灯和荧光灯l寿命长高压汞灯、高压钠灯l能瞬时起动，再起动白炽灯、卤钨灯l受电压影响大：高压钠灯小：荧光灯22l3．5照明的质量照明质量包括许多方面。质量不是一个简单的数值，也不是一个客观的照明条件，而是人们对照明的主观评价。l（1）照度的均匀性通常总是希望被照场所内的照度均匀或比较均匀。照度的均匀度是按在给定的工作面的最低照度与其平均照度的比值来衡量的，即：式中Uni——照度均匀度；Emin——最低照度，1x；Eav——平均照度，1x。avniEEUm