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电气照明技术1.电气照明概述2.常用照明电光源3.照明灯具4.建筑物照明配电设计小结主要内容5.住宅楼电气照明施工图【知识目标】◆了解照明的基本概念，理解照度标准，掌握照明种类；◆掌握常用电光源选择方法；◆掌握灯具选择、布置方法和照度计算；◆掌握建筑物内照明配电设计的基本内容：负荷计算、供电电源选择、配电系统设计、照明设备选择；◆了解建筑物外照明配电设计：供电电源、电光源、照明方式设计；◆能够识读住宅楼、办公楼电气配电设计施工图。【能力目标】◆具备照明的基本知识；◆具备选择常用电光源、灯具的能力；◆具备进行灯具的布置方法、照度能力的计算；◆具备进行建筑物内照明配电设计的初步能力；◆具备分析建筑物外照明配电设计所采用的供电电源、电光源、照明方式的能力；◆具备识读住宅楼、办公楼电气配电设计施工图的能力。一、电气照明概述工厂电气照明分为自然照明（天然采光）和人工照明两大类，而电气照明是人工照明中应用范围最广的一种照明方式。（一）照明技术的有关概念1.光、光谱和光通量（1）光：是物质的一种形态，是一种辐射能，是在空间以电磁波的形式传播。（2）光谱：把光线中不同强度的单色光，按波长长短依次排列，称为光源的光谱。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1nm~380nm。提示人眼对于波长为555nm的黄绿色光最敏感！2.光强及其分布特性（1）光强：即发光强度，是表示向空间某一方向辐射的光通密度。用符号I表示，单位为坎德拉（cd）。光源在单位时间内向周围空间辐射并引起视觉的能量，称为光通量，用符号Φ表示，单位为流明（lm）。每消耗1W功率所发出的光通量，称为发光效率，简称光效。这是评价各种光源的一个重要数据。（3）光通量（光通）（2）光强分布曲线：也叫配光曲线，它是在通过光源对称轴的一个平面上绘出的灯具光强与对称轴之间角度α的函数曲线。配光曲线是用来进行电气计算的一种基本技术资料。对于一般灯具来说，配光曲线是绘在极坐标上的，如图所示。绘在极坐标上的配光曲线(D-1型配照灯)电磁辐射波谱分布用波长表示用频率表示3．照度和亮度（1）照度受照物体表面的光通密度称为照度，用符号E表示，单位为勒克司（lx）。SE式中Φ光通量，lm；S面积，m²朔日：农历每月初一那天望日：农历每月十五那天（2）亮度发光体（受照物体对人眼可看作是间接发光体）在视线方向单位投影面上的发光强度称为亮度，用符号L表示，单位为cd/m2。4．物体的光照性能、光源的显色性色调和色温（1）物体的光照性能当光通量Φ投射到物体上时，一部分光通从物体反射回去，一部分光通被物体吸收，而余下一部分光通则透过物体，如图所示。光通量投射到物体上的情况为了表征物体的光照性能，引入了以下三个参数：①反射比是指反射光的光通量与总投射光通量之比，即ρ＝Φρ/Φ②吸收比是吸收光的光通量Φα与总投射光的光通量Φ之比，即α＝Φα/Φ③透射比是透射光的光通量Φτ与总透射光的光通量Φ之比，即τ＝Φτ/Φ这三个参数存在如下关系：ρ+α+τ＝1一般特别重视反射比这个参数，因为它与照明设计直接相关。（2）光源的显色性能同一颜色的物体在具有不同光谱的光源照射下，能显出不同的颜色。光源对被照物体颜色显现的性质，叫做光源的显色性。（4）光源的色温是指光源辐射的光的颜色与“黑体”（全部吸收，而无反射的理想体）所辐射的光的颜色相同时黑体的温度。符号Tc，单位为开尔文（K）。完全辐射体（黑体）是特殊形式的热辐射体，它即不反射，也不透射，能把投射在它上面的任何波长的能量全部吸收。色温图展示由下至上分别为2700K，4000K，6500K三种荧光灯的光谱。色温越高，蓝光区域所占比重越大。（3）光源的色调指的是人眼观看光源所发出光的颜色（灯光的表观颜色）。常用色温来定量描述光源色调。色温约3000K色温为6500K5．眩光由于视野中的亮度分布或亮度范围的不适宜，或存在极端的对比，以致引起人眼的不舒适感觉或者降低观察细部（或目标）的能力，这种视觉现象称为眩光。眩光分：①直接眩光是由发光体直接引起的；②反射眩光是由灯具或其他反射面反射发光所形成的。shmaxL眩光区maxγ45γγγ（二）照度标准一般显色指数统一眩光值（二）照明方式和种类1．照明方式照明方式可分为一般照明、局部照明和混合照明。（1）一般照明照度要求基本上均匀的场所的照明。（2）局部照明仅供工作地点（固定式或便携式）使用的照明。（3）混合照明一般照明和局部照明组成的照明。2．照明的种类照明按其用途可分为工作照明、事故照明、值班照明、警卫照明和障碍照明等。（1）工作照明正常工作时的室内外照明。（2）事故照明正常照明熄灭后供工作人员暂时继续作业和疏散人员使用的照明。（3）值班照明非生产时间内供值班人员使用的照明（4）警卫照明警卫地区周界的照明（5）障碍照明在高层建筑上或基建施工、开挖路段时，作为障碍标志用的照明。（三）照明质量照明质量主要考虑照度要求、显色性要求和眩光限制等。1.照度要求常见民用建筑照度标准见下表，在进行照明设计时应严格遵守。2.显色性要求我国规定直接眩光限制的质量等级为三级，其相应的眩光程度和应用场所见下表：3.眩光限制质量等级眩光程度适应场所举例Ⅰ高质量无眩光感有特殊要求的高质量照明房间，如制图室等Ⅱ中等质量有轻微眩光照明质量要求一般的房间，如办公室，候车室等Ⅲ低质量有眩光感照明质量要求不高的房间，如仓库、厨房等照明电光源就是将电能转换成光学辐射能的器件。（一）电光源的分类在照明工程中使用的各种光源可以根据其工作原理、构造等特点加以分类。根据光源的工作原理主要分有三大类：一类是热辐射光源，如白炽灯、卤钨灯等；二类是气体放电光源，如氙灯、钠灯等。气体放电光源按放电形式又可分为辉光放电（如霓虹灯）和弧光放电（如荧光灯、钠灯）；三类是LED光源，是半导体固体发光器件，如发光二极管等。1．热辐射光源利用物体加热时辐射发光的原理所制成的光源称为热辐射光源。目前常用的热辐射光有：（1）白炽灯结构如图，其发光原理为灯丝通过电流加热到白炽状态从而引起热辐射发光。二、常用照明电光源白炽灯（a）白炽灯结构（b）接线●优点结构简单、价格低廉、使用方便、显色性好，应用广泛。●缺点发光效率低、使用寿命短、耐震性较差。●用途广泛适用于居室、客厅、餐厅、商店、会议室、走廊、庭院等各类场所的照明。（2）卤钨灯结构如图。卤钨灯是在灯泡中充入微量的卤化物，利用卤钨循环的作用，使灯丝蒸发的一部分钨重新附着在灯丝上，以达到既提高光效又延长寿命的目的。为了使灯管温度分布均匀，防止出现低温区，以保持卤钨循环的正常进行，卤钨灯要求水平安装，其偏差不大于40。卤钨灯结构图1-灯脚2-钼箔3-灯丝（钨丝）4-支架5-石英玻管（内充微量卤素）卤钨灯实物图2．气体放电光源利用气体放电时发光的原理所做成的光源称为气体放电光源。目前常用的气体放电光源有5种。（1）荧光灯荧光灯的结构如图所示。它是利用汞蒸气在外加电压作用下产生电弧放电，发出少许可见光和大量紫外线，紫外线又激励管内壁涂覆的荧光粉，使之再发出大量的可见光。二者混合光色接近白色。荧光灯（a）灯管结构（b）接线圈荧光灯的工作线路图如图10-8所示。由起辉器S、镇流器L和电容器C等组成。当荧光灯接上电源后，S首先产生辉光放电，使U形双金属片加热伸开，接通灯丝回路，灯丝加热后发射电子，并使管内的少量汞汽化。此时S的辉光放电停止，双金属片冷却收缩，突然断开灯丝加热回路，这就使L两端感生很高的电动势，连同电源电压加在灯管两端，使充满汞蒸气的灯管击穿，产生弧光放电，点燃灯管。荧光灯的工作线路图●优点发光效率高、寿命长、应用广泛。●缺点需要附件较多、不适宜安装在频繁启动的场合。●用途用于各类建筑物的室内照明以及进行精细工作、照度高和长时间进行紧张视力工作的场所的照明。（2）高压汞灯高压汞灯的结构图如右图所示。它是低压荧光灯的改进产品，属于高气压的汞蒸汽放电光源。高压汞灯的外玻壳内壁涂有荧光粉，它能将汞蒸汽放电时辐射的紫外线转变为可见光，以改善光色，提高光效。下图是一种需外接镇流器的高压汞灯的工作线路图。另外一种是自镇流高压汞灯，它利用钨丝作镇流器，并将钨丝装入高压汞灯的外玻壳内，工作时镇流钨丝一方面限制放电管电流，同时也发出可见光。高压汞灯结构图1-支架及引线2-启动电阻3-启动电源4-工作电源5-放电管6-内不应光负涂层7-外玻壳需外接镇流器的高压汞灯的工作线路图●优点发光效率高、寿命长、耐震动、应用广。●缺点启动时间较长、显色性差。●用途：适用于道路、桥梁、车站、码头、广场、运动场、等大面积室内、外照明。高压汞灯实物图3.LED（发光二极管）光源●发光原理发光二极管，是一种半导体固体发光器件。它是利用固体半导体芯片作为发光材料，在半导体中通过载流子发生复合放出过剩的能量而引起光子发射，直接发出红、黄、蓝、绿、青、橙、紫、白色的光。●结构主要由支架、银胶、晶片、金线、环氧树脂五种物料所组成。见下图：结构及外形图●特点体积小、重量轻、耗电量小、寿命长、亮度高、响应快。●应用由于可以得到高亮度的红、黄、绿发光二极管，还能制造蓝色、白色发光二极管，用LED代替普通光源。用于广告显示屏、计算机、数字化仪表的显示器件。常用照明光源的主要技术特性比较（二）电光源的选择1.基本原则①满足照明场所的使用条件如：照度、显色性、色温、启动和再启动时间等；②优先选新型、节能型；③环境条件符合要求如：安装位置、艺术效果灯；④降低投资与运行费用。2.选择（1）按照明设施的目的和用途选择电光源①对显色性要求较高的场所，应选择平均显色指数≥80的电光源，如美术馆、印染车间等选择日光灯、金属卤化物灯等。②对照度要求较低时（＜100lx）宜适用低色温光源。③对照度要求较高时（＞200lx）宜采用高色温光源。④在下列场所可选用白炽灯⑴局部照明场所；⑵无电磁波干扰的照明场所，如电子、无线电工作室；⑶照度要求不高，且经常开、关灯的场所，如地下室；⑷应急照明⑸要求有温暖、华丽的艺术照明的场所，如大厅、会议室、卧室等。由于高压钠灯光效高、光色偏黄色，在下列场所可选用：⑴显色性要求不高的照明场所，如仓库等；⑵多尘、多雾的照明场所，如码头、车站等；⑶城市道路照明。（2）按环境要求选择电光源⑴在低温场所，不宜选用带有电感镇流器的荧光灯和卤钨灯，以免启动困难；⑵在空调房间，不宜选用发热量大的白炽灯、卤钨灯等，以减少空调用电量；⑶在转动的工作台，不宜采用气体放电灯作为局部照明，以免产生频闪效应；⑷在有振动的场所，不宜采用卤钨灯（灯丝长而脆）等；⑸有爆炸危险地场所，应选择防爆灯；⑹在多灰尘的房间应选择防尘灯；⑺在使用有压力的水冲洗作业的场所，应选防溅型灯；⑻在有腐蚀性气体的场所，宜采用密闭灯具。（3）按投资与年运行费选择电光源选择时，应在满足照明质量和使用功能的前提下，应重点考虑灯具的效率和经济性，并进行初始投资、年运行费和维修费的综合计算。初始投资费：电光源的购置费、配套设备、材料费、安装费；年运行费：电费、管理费；维修费：检修和更换费。常用电光源的特点和应用场所见P40表2-10汞灯钨丝白炽灯卤钨灯标准型高显色型三基色窄带光谱紧凑型荧光高压汞灯标准型高顶棚高Ⅳ/Ⅲ①/②○○○○低顶棚中Ⅲ/Ⅱ①/②☆○○中Ⅲ/Ⅱ/ⅠB①/②☆☆○○一般照明高/中Ⅱ/ⅠB①/②○○○☆☆○陈列照明中/小ⅠB/ⅠA①/②☆☆☆☆中/小ⅠB/ⅠA①/②☆☆○○☆☆中/小ⅠB/ⅠA①/②○☆☆○诊断中/小ⅠB/ⅠA①/②☆○☆一般中/小Ⅱ/ⅠB①/②○○○☆小Ⅱ/ⅠB/ⅠA①/②☆○☆☆中Ⅲ/Ⅱ①/②○○☆体育馆饭店与旅馆博物馆医院住宅工业建筑使用场所办公室、教室商店白炽灯荧光灯金卤灯推荐的灯：优先选用☆可用○光输出显色性色温要求的灯性能各种场所对灯性能的要求及推荐的灯说明：光输出高低：高－＞10000lm，中－3000~10000lm，小－＜3000lm显色指数：ⅠA－Ra≥90，ⅠB－90＞Ra≥80,Ⅱ－80＞Ra≥60,Ⅲ－60＞