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5建筑照明系统5.1照明基本知识5.2常用照明电光源和灯具5.3照度计算5.4照明设计5.1照明基本知识(1)与所有物质一样，光也是一种物质，是物质的一种存在形式，是能引起视觉的辐射能，它以电磁波的形式在空间传播。可见光的波长在380~780纳米(nm)范围内，不同波长的光给人的颜色感觉不同，如图5.1所示。(2)光谱光源辐射的光往往由许多波长的单色光组成，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。5.1.1照明技术的基本概念(3)光通量光源在单位时间内，向周围空间辐射出的、使人眼产生光感觉的能量，称为光通量，用符号Φ表示，单位为流［明］(lm)。人们通常以电光源消耗1W电功率所发出的流明数(lm／W)来表征电光源的特性，称为发光效率，简称光效。电光源的光效越高越好。人眼对可见光中波长为555nm的黄绿色光最灵敏，波长离555nm越远(如波长较长的红光和波长较短的紫光)灵敏度越低，所以光通量与光辐射的强弱及其波长都有关系。(4)发光强度发光强度是表征光源(物体)发光能力大小的物理量。光源在某一特定方向上单位立体角内(每球面度，球的面积为4πR2所张球面度为4π）辐射的光通量，称为光源在该方向上的发光强度(简称光强)，用符号I表示，单位为坎［德拉］(cd)。如图5.2所示，对于向各方向均匀辐射光通量的光源，各方向的光强相等，其值为：I(5)照度对被照物体表面而言，它单位面积上所接受的光通量，称为该被照面的照度，照度用符号E表示，单位为勒［克斯］（lx）被光均匀照射的平面照度为：表5.1给出了一些情况下的照度。ES(6)亮度某一物体(或发光体)的表面亮度是该物体单位面积向视线方向发出的发光强度。亮度用符号L表示，其单位为坎［德拉］每平方米(cd/m2)。由于物体在各个方向的亮度不一定相同，因此常在符号L的右下角注明角度，用以表示与物体表面法线成α角方向的亮度。物体的亮度越大，人们就会感到它越亮。cosILS(7)色温色温是电光源的技术参数之一。当光源的发光颜色与黑体(能吸收全部光能的物体）加热到某一个温度所发出的光的颜色相同时，称该温度为光源的颜色温度，简称色温。光源色温/K光源色温/K太阳(大气外)6500钨丝白炽灯(1000W)2920太阳(在地表面)4000～5000荧光灯(日光色)6500蓝色天空18000～22000荧光灯(冷白色)4300月亮4125荧光灯(暖白色)2900蜡烛1925金属卤化物灯煤油灯1920钠铊铟灯4200～5000钨丝白炽灯(10W)2400镝钬灯6000钨丝白炽灯(100W)2740钪钠灯3800～4200弧光灯3780高压钠灯2100各种光源的色温(8)显色性和显色指数同一物体在不同的光源照射下，显示出不同的颜色，光源对被照物体颜色呈现的真实程度称为光源的显色性。对同一物体，在被测光源的光照射下呈现的颜色，与在标准光源的光照射下呈现的颜色的一致程度愈高，Ra则愈大，显色性愈好。表5.2所列是常用电光源的一般显色指数Ra。显色指数定量表征光源显色的优劣。用被测光源下物体的颜色与参照光源下物体的颜色相符程度来衡量。一般显色指数Ra特殊显色指数Ri显色指数等级Ra=100~80,显色性优良Ra=79~50,显色性一般Ra50,显色性较差(9)反射率当光通量投射到被照面后，一部分被反射，一部分透过被照面，一部分则为被照面所吸收。这就是在相同照度下，不同物体有不同亮度的原因。被物体反射的光通量中Φ′与射向物体的光通量Φ之比，叫做反射率或称反射系数ρ，即建筑物内墙壁及顶棚、地面的反射率的近似值如表5.3所示。图5.1电磁波谱图5.2发光强度的定义表5.1一些情况下照度值被照物体表面照度值（lx）无月夜晚的地面上0.002月夜里的地面上0.2中午太阳光下的地面上100000晴天室外太阳散射光(非直射)下的地面上1000白天采光良好的室内100～500表5.2常用电光源的一般显色指数Ra光源显色指数Ra光源显色指数Ra白炽灯97高压汞灯22～51日光色荧光灯80～94高压钠灯20～30白色荧光灯75～85金属卤化物灯60～65暖白色荧光灯80～9060～65卤钨灯95～99镝灯85以上表5.3墙壁及顶棚、地面的反射率的近似值反射面性质反射率(%)反射面性质反射率(%)抹灰并大白粉刷的顶棚和墙面70～80混凝土地面10～25砖墙或混凝土面(石灰、大白)喷白50～60钢板地面10～30墙、顶棚为水泥砂浆抹面30沥青地面11～12混凝土屋面板30无色透明玻璃8～10红砖墙30(1)照度标准照度标准就是指工作面应有合适的最低照度值。在民用建筑照明设计中，应根据建筑性质、建筑规模、等级标准、功能要求和使用条件等选定照度值。（2）照明质量良好、舒适的光环境，是靠高质量的照明效果达到的，而高质量的照明效果又必须是对受照环境中的照度、亮度、眩光、阴影、显色性、稳定性等因素全面正确的处理才能实现。5.1.2电气照明的基本要求在确定被照环境所需照度水平时，必须在考虑被观察物的大小尺寸,要使电气照明达到良好的质量，必须处理好影响照明质量的几个主要因素。①照度均匀与稳定性②适当的亮度分布③限制眩光和减弱阴影④光源的显色性(3)照明的经济性在照明设计中既要保证足够的照度，又要注意节约电能。一、评价指标(一)照度水平照度是决定物体明亮程度的直接指标。请参看《民用建筑电气设计规范》(JGJ/T16-92)中各场所的照度标准和《建筑照明设计标准》(GB50034-2004)中的照明标准。“照度标准”中给出的照度值是指各种工作场所参考平面的评价照度值。5.1.3照明质量及其评价《建筑照明设计标准》(GB50034-2004)适用于新建、改建和扩建的居住、公共和工业建筑的照明设计。标准针对不同场所规定的照度标准值，为照明设计提供了可遵循的依据。该标准也给出了照度标准值的选择原则。《建筑照明设计标准》规定的常见民用建筑的照度标准请参见教材表6-1。(二)照度均匀度为了减轻人眼对因照度的极不相同的频繁适用所造成的视觉疲劳，室内照度的分布应该具有一定的均匀度。包括两方面：工作面上照明的均匀性工作面与周围环境(墙、顶棚、地板等)的亮度差别。照明均匀度常用给定工作面上的最低照度与平均照度之比来衡量，即Emin/Eav。最低照度是参考面上某一点最低照度，平均照度是整个参考面上的平均照度。工作区域内一般照明的均匀度应不低于0.7，作业面邻近周围的照度均匀度不应小于0.5；房间或场所内的通道和其他非作业面区域的一般照明的照度值不宜低于工作面照度的1/3。为了获得满意的照度均匀度，一般照明方式中的灯具应均匀布置，并且其实际布灯的距高比不应大于所选灯具的允许距高比。当照度均匀度要求较高时，可采用间接、半间接型灯具或光带等方式；当采用多种光源照明时，还应考虑光源光电参数的差异对照明质量的影响。(三)亮度分布亮度分布是照度设计的补充，是舒适视觉的必要条件。CIE推荐被观察物的亮度为它相近环境的3倍时,视觉清晰度较好,即相近环境与被观察物本身的反射比之比最好控制在0.3~0.5的范围内。为避免顶棚显得太暗，顶棚照度不应低于工作面照度的1/10；工作房间内的墙壁或隔断的反射比最好在50%~70%之间；地板的反射比在20%~40%。适当增加作业对象与作业背景的亮度之比。《建筑照明设计标准》规定了长时间工作的房间表面反射比的选取。对于具有严格工作性质的照明设计来说，进行详细的亮度计算是应该的，但对于普通光环境和要求达到特殊艺术效果的光环境来说，遵守某些简单的，旨在避免出现不舒适的极端对比的规则就够了！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。夜里汽车开着大灯，感到刺眼。因为晚上，周围很暗，车灯亮度与周围背景亮度形成大的亮度对比。夏日晴天的太空，仰望晴空感到刺眼。冬日阳光下的白雪会刺眼。因为视野内出现了太亮的发光体。(四)眩光限制眩光是由光源和灯具等直接引起的，也可能是光源通过反射比高的表面，特别是像抛光金属那样的镜面反射引起的。被视物与背景的亮度比超过1:100就容易产生眩光；当被视物亮度超过16cd/m2时，在任何条件下都会产生眩光。我国规定民用建筑照明对直接眩光限制的质量等级分为三级。眩光等级标准：眩光等级眩光强度适宜场所Ⅰ无眩光感有特殊要求的高质量照明房间，如计算机房、制图室等Ⅱ轻微眩光照明质量要求一般的房间，如办公室、候车室等Ⅲ有眩光感照明质量要求不高的场所，如停车场、仓库等根据其造成的后果分为：不舒适眩光产生不舒适感觉，但不一定降低视觉对象的可见度的眩光。失能眩光降低视觉对象的可见度，但不一定产生不舒适感觉的眩光。眩光的分类B.根据其形式分类：直接眩光由发光体的直接照射引起的。反射眩光由反射面反射发光体发出的光而形成的眩光。影响眩光的因素①周围环境较暗时，眼睛的适应亮度很低，即使是亮度较低的光，也会有明显的眩光。②光源表面或灯具反射面的亮度越高，眩光越明显。③光源的大小抑制眩光的措施：降低光源的亮度，降低灯具的表面亮度。采用磨砂玻璃、漫射玻璃或格栅。局部照明的灯具采用不透明的反射罩，且灯具的保护角γ≥30°；若灯具的安装高度低于工作者的水平视线时，γ应限制在10°~30°之间。选择好灯具的悬挂高度。玻璃水晶灯，可以大大减少眩光。1000W金属卤化物灯有紫外线防护措施时，悬挂高度可适当降低。灯具安装选用合适的距高比。多行布置单行布置乳白玻璃圆球灯防水防尘、天棚灯2.3～3.21.9～2.51.3h无漫射罩的配照型灯1.8～2.51.8～2.01.2h搪瓷深照型灯1.6～1.81.5～1.81.0h镜面深照型灯1.2～1.41.2～1.40.75h有反射罩的荧光灯1.4～1.5——有反射罩的荧光灯，带隔栅1.2～1.4——距高比L/h灯具型式宜采用单行布置的房间高度/m灯具间最有利的距高比适当利用眩光，以烘托独特的气氛。如迪斯科舞厅的灯光设计荧光灯的最大允许距高比A-AB-B1×40WYG1-1811.621.224001×40WYG2-1881.461.2824002×40WYG2-2971.331.282×2400YG4-1841.521.272400YG4-2801.411.262×2400YG6-2861.481.222×2400YG6-3861.51.263×2400YG15-3451.071.053×2400YG15-2631.251.22×2400吸顶式荧光灯2×40W吸顶式荧光灯3×40W嵌入式格栅荧光灯(塑料格栅)3×40W嵌入式格栅荧光灯(铝格栅)2×40W最大允许距高比光通量/lm密闭型荧光灯1×40W密闭型荧光灯2×40W简式荧光灯名称型号效率(%)AABB光源种类灯具形式灯具遮光角最低悬挂高度白炽灯有反射罩100~3002.5~3.5乳白玻璃漫射罩2.0~3.0荧光灯无反射罩2.0~3.0有反射罩2.0荧光高压汞灯有反射罩100~3003.5~6.0有格栅反射罩3003.0~5.0金卤灯、高压钠灯有反射罩100~3004.5~7.5有格栅反射罩3004.0~6.5一般照明灯具的最低悬挂高度(五)光源的颜色和显色性在需要正确辨色的场所(如某些实验室、生产车间和珠宝金饰商店)应采用显色指数较高的光源，如白炽灯、日光色荧光灯、日光色镝灯等。请参看教材P84。(六)照度稳定性提高照明稳定性，采取以下措施照明供电线路与负荷经常变化大的电力供电线路分开，以减少负荷变化引起的电压波动。或采取稳压措施。灯具安装注意避开工业气流或自然气流引起的摆动。被照物体处于转动状态的场合，避免使用有频闪效应的交流气体放电灯。电光源在采用交流电源供电时，由于交流电做周期性的变化，因而电光源所发出的光通量也随之做周期性的变化。这就会使人眼产生闪烁的感觉。在采用气体放电灯作为照明光源时，若被照物体处于转动状态，且转动频率刚好是电源频率的整倍数时，则转动的物体看上去就如没有转动一样。这种在以