建筑照明(1)

建筑电气照明•电气照明设计的首要任务是在缺乏自然光的工作场所或工作区域内，创造一个适宜于进行视觉工作的环境。合理的电气照明是保证安全生产、改善劳动条件、提高劳动生产率、减少事故、保护工作人员视力健康以及美化环境的必要措施。适用、经济和美观，是照明设计的一般原则。第一节照明的基本知识•光是人眼可以感觉到的、波长在一定范围内的电磁辐射,即电磁波。波长在380~780nm(1nm=10-9m)范围内的电磁波能使人眼产生光感，这部分电磁波称为可见光。与其相邻波长长的部分称为红外线(780~34000nm)，波长短的部分称为紫外线(10~380nm)。一、基本物理量•光作为电磁能量的一部分，当然是可以量度的。•光的基本度量单位有以下几个：1.光通量（）•光源在单位时间内向周围空间辐射出去的，并使人眼产生光感的能量，称为光通量。光通量的符号为φ，单位为流明(lm)。举例•手电筒小灯泡：6lm；•100W白炽灯：1038lm；•1000W白炽灯：15870lm电光源的发光效率：光源消耗1W电功率发出的光通量。•白炽灯：1020lm/W•荧光灯：5060lm/W•高压汞灯：4060lm/W•高压钠灯：80140lm/W发光效率是研究光源和选择光源的重要标志之一。2.发光强度（I）光源在某一特定方向上单位立体角(每球面度)辐射的光通量，称为光源在该方向的发光强度。发光强度的符号为I，单位为坎德拉(cd)，1坎德拉表示在1球面度立体角内，均匀发出1流明的光通量，用公式表示为：lcd=1lm/sr是表征光源发光能力的物理量。3.照度（E）是指单位被照射面积上所接受的光通量。照度的符号为E，单位为勒克斯（lx）1lx＝1lm/ｍ２lx14.亮度（L）物体被照射后，将照射来的光线一部分吸收，其余反射或透射出去。被反射或透射的光在眼睛视网膜上产生一定照度时，才可以形成人们对该物体的视觉。被视物体在视线方向单位投影面上所发出的发光强度称为亮度。亮度的符号为L，单位为熙提（sb）。二、照明的基本要求•良好的视觉不是单纯地依靠充足的光通量，还需要一定的照明质量的要求。影响照明质量的因素很多,在进行照明设计时，应从以下几个方面考虑照明质量：1.合适的照度•照度是决定物体明亮度的间接指标。•在一定范围内增加照度，可使视觉功能提高。合适的照度有利于保护视力，提高工作和学习效率。•选用的照度值应符合有关标准的规定。见522页附录。2.照明的均匀度在工作环境中，人们希望被照场所的照度均匀或比较均匀。如果有彼此照度极不相同的表面，将会导致视觉疲劳。因此，应合理布置灯具，力求工作面上的照度均匀。3.合适的亮度分布•当物体发出可见光(或反光)，人才能感知物体的存在，它愈亮，看得就愈清楚。若亮度过大，人眼会感觉不舒适，超出眼睛的适应范围，则灵敏度下降，反而看不清楚。照明环境不但应使人能清楚地观看物体，而且要给人以舒适的感觉，所以在整个视场(如房间)内各个表面都应有合适的亮度分布。4.光源的显色性在需要正确辨色的场所，应采用显色指数高的光源。如白炽灯、日光色荧光灯等。5.照度的稳定性•照度变化引起照明的忽明忽暗，不但会分散人们的注意力，给工作和学习带来不便，而且会导致视觉疲劳，尤其是5~10次／秒到1次/分的周期性严重波动，对眼睛极为有害。因此，照度的稳定性应予以保证。•照度的不稳定主要是由于光通量的变化所致，而光源光通量的变化主要由于电源电压的波动所致。因此,必须采取措施保证照明供电电压的质量。如将照明和动力电源分开，或用调压器等。•另外，光源的摆动也会影响视觉，而且影响光源本身的寿命。所以，灯具应设置在没有气流冲击的地方或采取牢固的吊装方式。6.限制眩光•眩光是由于光源的高亮度，或有强烈的亮度对比，对人眼产生刺激作用。•限制眩光：限制光源的亮度，降低灯具表面的亮度，正确选择灯具，合理布置，并选择适当的悬挂高度。7、消除频闪效应•频闪效应：气体放电光源在交流电源供电下，其光通量随电流一同做周期性变化。在其光照下观察到的物体运动显示出不同于实际运动的现象。•措施：对气体放电光源可采用二灯分接二相电路或三灯分接三相电路的方法。三、照明的种类和方式照明的种类按用途分为：正常照明、应急照明、值班照明、警卫照明、景观照明和障碍照明。1.正常照明在正常情况下使用的室内外照明。所有居住房间、工作场所、运输场地、人行车道以及室内外小区和场地等，都应设置正常照明。2.应急照明因正常照明的电源失效而启动的照明。它包括备用照明、安全照明和疏散照明。所有应急照明必须采用能瞬时可靠点燃的照明光源，一般采用白炽灯和卤钨灯。(1)备用照明用于确保正常活动继续进行的照明。在由于工作中断或误操作容易引起爆炸、火灾和人身伤亡或造成严重政治后果和经济损失的场所，均应设有备用照明。例如医院的手术室和急救室、商场、体育馆、剧院、变配电室、消防控制中心等,都应设置备用照明。(2)安全照明用于确保处于潜在危险之中的人员安全的照明。如使用圆形锯、处理热金属作业和手术室等处应装设安全照明。(3)疏散照明用于确保疏散通道被有效地辨认和使用的照明。对于一旦正常照明熄灭或发生火灾,将引起混乱的人员密集的场所，如宾馆、影剧院、展览馆、大型百货商场、体育馆、高层建筑的疏散通道等，均应设置疏散照明。照度不低于正常照度的10%，最低不低于15lx。3.值班照明非工作时间为值班所设置的照明。值班照明宜利用正常照明中能单独控制的一部分或应急照明的一部分或全部。4.警卫照明为加强对人员、财产、建筑物、材料和设备的保卫而采用的照明，如用于警戒以及配合闭路电视监控而配备的照明。5.障碍照明在建筑物上装设的作为障碍标志的照明,称为障碍照明。例如为保障航空飞行安全，在高大建筑物和构筑物上安装的障碍标志灯。障碍标志灯的电源应按主体建筑中最高负荷等级要求供电。6.景观照明•用于室内外特定建筑物、景观而设置的带艺术装饰性的照明，包括装饰建筑外观照明、喷泉水下照明、用彩灯勾画建筑物的轮廓、给室内景观投光以及广告照明灯等。四、照明方式由于建筑物的功能和要求不同，对照度和照明方式的要求也不相同。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•一般照明是为照亮整个场所而设置的均匀照明。•一般照明由若干个灯具均匀排列而成，可获得较均匀的水平照度。•对于工作位置密度很大而对光照明方向无特殊要求或受条件限制不适宜装设局部照明的场所，可只单独装设一般照明，如办公室、体育馆和教室等。2.局部照明•局部照明是为特定视觉工作用的、为照亮某个局部而设置的照明。•其优点是开、关方便，并能有效地突出对象。3.混合照明由一般照明和局部照明组成的照明，称为混合照明。对于工作位置需要有较高照度并对照射方向有特殊要求的场合，应采用混合照明。混合照明的优点是，可以在工作面(平面、垂直面或倾斜面)表面上获得较高的照度，并易于改善光色，减少照明装置功率和节约运行费用。第二节电光源的种类和选择一、电光源的种类•随着社会的发展，人类从利用火把照明，逐渐发展到油灯、蜡灯、煤气灯，直至现在使用的电光源。电光源由于它们的发光条件不同，其光电特性也有所不同。电光源按照其发光原理主要有两类：（一）热辐射光源•任何物体的温度高于绝对零度时，都在周围空间发射电磁波。当物体的温度达到５０００Ｃ以上时，所发射的电磁波位于可见光区。热辐射光源就是利用电流将物体加热到白炽程度所产生的可见光来照明的光源。•属于热辐射光远的灯有：白炽灯、卤钨灯等。（二）气体放电光源•放电是指在电场作用下，载流子在气体（或蒸气）中产生和运动，而使电流通过气体（或蒸气）的过程。这个过程导致光的发射，成为放电光源。这种光源具有发光效率高、使用寿命长等特点。如荧光灯、高压汞灯、高压钠灯、金属卤化物灯等。二、电光源的主要参数•电光源的性能与特点用各种参数反映，这些参数是选择光源的依据。•电光源的主要参数如下：１、额定电压和额定电流•光源在预定要求下工作所需要的电压和电流分别叫做额定电压和额定电流。2、额定功率•灯泡（管）在额定条件下所消耗的功率叫额定功率。3、光通量输出•光源的灯泡（或管）在工作时所发出的光通量叫做光通量输出。它与点燃时间等因素有关，一般来说，灯点燃时间越长，其光通量输出越低。4、发光效率•灯泡（管）所发出的光通量与消耗的功率之比叫做发光效率。发光效率时值电光源消耗１W电功率所发出的光通量。5、寿命•光源的寿命是指光源从初次通电工作的时候起到其完全丧失、或部分丧失使用价值的时候止的全部点燃时间。寿命又分3种：•全寿命：是指灯泡从使用时起，到其不能再工作时为止的全部点燃时间；•有效寿命：是从开始点燃起，到其光通量降低到初始值的70%时的点燃时间；•平均寿命：每批抽样试品有效寿命的平均值。•通常所指的寿命都是指平均寿命。6.光谱能量分布•光谱能量分布通常以曲线形式给出。它表明光源辐射的光谱成分和相对强度是常用电光源的相对光谱能量分布曲线。。5.光源显色指数显色性是照明光源对物体色表的影响。人类长期在日光下生活，有意识或无意识地以日光为基准来分辨颜色。显色指数是在被测光源或标准光源照射下，在考虑色适应状态下物体的心理物理色符合程度的度量。日光和标准光源的显色指数R定为100，光源的显色指数越大，显色性越好。三、常用电光源1、白炽灯白炽灯光谱能量为连续分布型，故显色性好。白炽灯具有结构简单、使用灵活、可调光、能瞬间点燃、无频闪现象、价格便宜等优点，是目前广泛使用的光源之一。但因其绝大部分热辐射为红外线，故光效很低。•①当电压突然大幅度下降时，虽然白炽灯的光通量也大幅度地降低，但是却不至于突然熄灭。熄灭后，也可以迅速点燃，这对保证连续照明很有益处。•②用于交流电网的白炽灯的光通量的波动不大，其闪烁指数一般是2%~13%。•③灯丝加热过程迅速，加热到输出90%光通量所需要的时间只有0.07~0.08s(40~500W的灯泡)。•④光通量的输出随着点燃时间的增加而降低，这一现象在真空管灯泡中严重，在充气灯泡中则较轻。•⑤钨丝白炽灯的发光效率为7.3~18.61m/W。•⑥白炽灯的使用寿命是因灯丝断裂而告终，一般白炽灯的平均寿命为1000小时。白炽灯的特性:2、荧光灯•原理：利用低压汞蒸气放电辐射紫外线，紫外线在激发管壁的荧光粉层使它发出可见光。•基本构造：由灯管、镇流器和启动器。•荧光灯在额定电流下所消耗的功率为额定功率。线路功率是镇流器功率与荧光管功率之和。•寿命：荧光灯的光通量输出衰减到额定输出的70%时，所点燃的整个时间为荧光灯的寿命。该时间被称为有效时间。灯管的寿命可达3000h以上，平均寿命约比白炽灯大2倍。•荧光灯以交流电供电时，光通量输出随交流电变化而变化，发生频闪现象。特点及使用注意事项•1、发光效率约为白炽灯的4倍，寿命长于白炽灯，但cosФ低；•2、适宜的环境温度为18~25º，过高或过低都会造成启动困难和光效降低；•3、不宜频繁启动，电源电压波动不宜超过5%，否则将影响光效和寿命；•4、破损的灯管要妥善处理以防汞害；•5、不宜在机修车间使用。(3)卤钨灯•卤钨灯是在灯泡内充入惰性气体和少量的卤族元素(氟、氯、碘)，防止钨沉积在管壁上，防止玻壳黑化。•在卤钨灯中，有的是充入卤素碘，叫做碘钨灯。此外还有溴钨灯、氟钨灯等。碘钨灯的发光效率为10~30lm/W，寿命一般为2000小时。特点及使用注意事项•1、体积小，光效高，寿命长，但价格较贵；•2、没有小功率，故主要用于大面积场所或投光灯；•3、安装必须水平放置，倾角小于4º，耐振性差；•4、工作温度高（600ºC），不得接近易燃物，不允许采用人工冷却措施。(4)高压汞灯•在高压贡灯的外管上加有反射膜，形成反射型的照明高压灯，使光通量集中投射，作为简便的投光灯使用。在外管内将钨丝与放电管串联者为自镇式高压贡灯，不必再配用镇流器，否则需配用镇流器。•高压灯的光谱能量分布不连续，集中在几个窄区段上，因而其显色性能较差。•特点：功率大、光效高、耐震、耐热、寿命长。•常用于空间高大的建筑物中，悬挂高度一般在5m以上。•由于它的光色差，故适用于不需要分辨颜