建筑照明设计

第7章建筑照明设计7.1照明的基础知识7.1.1基本概念一概述•照明分自然照明和人工照明两大类。•照明的目的就是给周围各对象以适宜的光分布，使人们的明视觉功能发挥效力，同时还造成舒适，高兴，心情舒畅的气氛。•照明技术也为光的运用技术。二、光的实质光是一种电磁波•红外线，波长为340μm～780nm。•可见光，波长为780nm～380nm。•紫外线，波长为380nm～10nm。三、光源的度量与单位(1)光通量：按人眼对光的感觉量为基准来衡量光源在单位时间内向周围空间辐射并引起光感的能量的大小。符号：Φ单位：流明(lm)。光通量的关系式如下：式中：Φλ－波长为λ的光通量，lm；V(λ)－波长为λ的光谱光效率函数；Pλ－波长为λ的光辐射功率，w。PV)(680单一波长的光称为单色光，当光源含有多种波长的光时称为多色光。多色光源的光通量为各单色光的总和，即λPV(λ680)321(2)发光强度：光源在某一个特定方向上的单位立体角内(单位球面度内)所发出的光通量，是用来反映发光强弱程度的一个物理量，符号：Iα单位：坎德拉(cd)adId式中：Iα－某一特定方向角度上的发光强度,下标α表示某一特定方向角度数,cd；dΩ－给定方向的立体角元，sr(球面度)；dΦ－在立体角元内传播的光通量，lm。对于向各方向发射光通量为均匀的发光体，在各个方向上的发光强度是相等的。实际上，发光强度就是向一定方向辐射的光的角密度。(3)照度：能否看清一个物体，是与这个物体所得的光通量有关的。为研究物体被照面照明的程度，工程上常用照度这个物理量。照度以被照场所光通的面积密度来表示。单位：勒克斯(lx)取微小面积dA，入射的光通为dΦ,则照度为：当光通量Φ均匀分布在被照表面A上，则被照表面的照度为：dAdEAE(4)亮度：亮度是直接对人眼引起感觉的光亮之一。对在同一照度下，并排放着的白色、黑色物体，人眼看起来有不同的效果，总觉得白色物体要亮的多，这是由于物体表面反光程度不同造成的。亮度与被视物的发光或反光面积以及反光程度有关。(4)亮度：通常把被视物表面在某一视线方向或给定方向的单位投影面上所发出或反射的发光强度，称为该物体表面在该方向上的亮度。αSα＝Acosα(眼睛)I0AαcosAISILLα－表示某方向上的亮度，cd/m2（nt（尼特））；Sα－被视物体沿某一视线方向或给定方向的投影发光或反光面积Iα－在某一视线方向或给定方向的发光强度，cd。综述：•光通量和光强主要用来表征光源或发光体发射光的强弱•照度是用来表征被照面上接受光的强弱•亮度是用来表征发光面发光强度的物理量。7.1.2光与视角一、视觉和视觉过程•视觉形成过程：•①光源发出光辐射；•②外界景物在光照射下产生颜色、明暗和形体的差异，相当于产生二次光源；•③二次光源发出不同强度、颜色的光信号进入人眼瞳孔，借助于眼球调视，在视网膜上成像；•④视网膜上接受的光刺激(即物像)变为脉冲信号，经视神经传给大脑，通过大脑的解释、分析、判断而产生视觉。二、影响视觉功能的因素•物体亮度和环境亮度•亮度对比和颜色对比•曝光时间•物体大小或物体的运动•眩光•眩光是照明质量的重要特征，它对视觉有不利的影响，故现代照明对眩光的限制非常重视。所谓眩光是指由于亮度分布或亮度范围不合适，或在短时间内相继出现的亮度相差过大，造成观看物体时的感觉不舒适。在视野内不仅同时出现大的亮度差异能引起眩光，而且亮度数值过大也会引起眩光。7.1.3建筑照明的分类一、按照明范围分类(按照明范围来区别)•一般照明•局部照明•混合照明。在整个场所或场所的某个特定区域照度基本上均匀的照明。对于工作位置密度很大而对光照方向又无特殊要求，或工艺上不适宜装设局部照明装置的场所，宜单独使用一般照明。例如办公室、体育馆及教室等。7.1.3建筑照明的分类一、按照明范围分类(按照明范围来区别)•一般照明•局部照明•混合照明。局限于工作部位的特殊要求的固定的或移动的照明。这些部位对高照度和照射方向有一定要求。对于局部地点需要高照度并对照射方向有要求时，宜采用局部照明，但在整个场所不应只设局部照明而无一般照明。7.1.3建筑照明的分类一、按照明范围分类(按照明范围来区别)•一般照明•局部照明•混合照明。一般照明与局部照明共同组成的照明。对于工作面需要较高照度并对照射方向有特殊要求的场所，宜采用混合照明。此时，一般照明照度宜按不低于混合照明总照度的5％～10％选取，且最低不低于20lx。例如金属机械加工机床、精密电子电工器件加工安装工作桌及办公室的办公桌等。二、按功能分类•正常照明•应急照明•值班照明•警卫照明•障碍照明•装饰照明在正常情况下，使用的室内外照明都属于正常照明。《建筑电气设计技术规程》（JGJ16－83）规定：所有使用房间和供工作、运输、人行的屋顶、室外庭院和场地，皆应设置正常照明。二、按功能分类•正常照明•应急照明•值班照明•警卫照明•障碍照明•装饰照明在正常照明因故障熄灭的情况下，供继续工作或人员疏散用的照明在正常照明因故障熄灭，将造成爆炸、火灾和人身伤亡等严重事故的场所，应装设供暂时继续工作用的应急照明。在正常照明因故障熄灭后，在易引起工伤事故或通行时易发生危险的场所，应装设人员疏散用的事故照明。二、按功能分类•正常照明•应急照明•值班照明•警卫照明•障碍照明•装饰照明应设置应急照明的场所：•高层建筑的疏散楼梯、•消防电梯及其前室、配电室、消防控制室、消防水泵房、•自备发电机房•建筑高度超过24m的公共建筑内的疏散走道；•观众厅、展览厅、餐厅和商业营业厅等人员密集的场所；•医院手术室、急救室等。二、按功能分类•正常照明•应急照明•值班照明•警卫照明•障碍照明•装饰照明•应急照明应采用能瞬时点燃的电光源（一般采用白炽灯或卤钨灯）。•不允许使用高压泵灯、金属卤化物灯、高低压钠灯作为应急照明的电光源。二、按功能分类•正常照明•应急照明•值班照明•警卫照明•障碍照明•装饰照明在非生产时间内供值班人员使用的照明。例如对于三班制生产的重要车间、有重要设备的车间及重要仓库，通常宜设置值班照明。可利用常用照明中能单独控制的一部分，或利用事故照明的一部分或全部作为值班照明。二、按功能分类•正常照明•应急照明•值班照明•警卫照明•障碍照明•装饰照明用于警卫地区周边附近的照明。二、按功能分类•正常照明•应急照明•值班照明•警卫照明•障碍照明•装饰照明装设在建筑物上作为障碍标志用的照明。在飞机场周围较高的建筑上，或有船舶通行的航道两侧的建筑上，应按民航和交通部门的有关规定装设障碍照明。二、按功能分类•正常照明•应急照明•值班照明•警卫照明•障碍照明•装饰照明用于装饰室内、室外等的照明。7.2常见电光源7.2.1常见电光源一、电光源的分类1.热辐射光源白炽灯、卤钨灯2.气体放电光源•高压气体放电灯•低压气体放电灯二、电光源的选择评价指标•光的数量指标（光通量、亮度、光强、紫外线、热辐射等〕•光的质量指标（色温、显色性光谱分布和频闪效应等〕所谓色温，是指光源发出光的颜色与黑体(能吸收全部光辐射而不发射、不透光的理想物体)在某一温度下辐射的光色相同时的温度，用绝对温标K来表示。色温：光源的发光是与温度有关的：当温度不同时，光源发出光的颜色是不同的。如白炽灯，当灯丝温度低时，发出的光以红光为主；当温度高时，发出的光由红变白。显色性：当某种光源的光照射到物体上时，该物体的色彩与阳光照射时的色彩是不完全一样的，有一定的失真度。所谓光源的显色性，就是指不同光谱的光源照射在同一颜色的物体上时，所呈现不同颜色的特性。通常用显色指数来表示光源的显色性。同一物体用不同颜色的光照在上面，对人们视觉产生的效果是不同的，红、橙、黄、棕色光给人以温暖的感觉，称为暖色光；蓝、青、绿、紫色光给人以寒冷的感觉，称为冷色光。光源的这种视觉颜色特性称为色调。光源发出的光的颜色直接影响人的情趣，它可以影响人们的工作效率和精神状态等。光源的色调•电气指标（额定电压、额定电流、额定功率、起动特性和对空间电磁干扰〕•经济指标（发光效率、寿命、设备费用等〕•机械特性•心理性指标装饰性、美观性舒适性等•与使用有关的指标普通性、互换性、光照稳定性与调光性等三、电光源1.白炽灯白炽灯特点•结构简单，成本低。•有高度集光性，便于光的在分配。•可频繁操作，对寿命无影响，使用方便。•显色性好（99－100〕•无闪烁•寿命短（1000h〕•光效低（10～20lm/w）•受电压影响2.卤钨灯•（1）原理•白炽灯的钨丝在热辐射过程中蒸发并附着在灯泡内壁，使灯泡射出伪光通愈来愈低。为了减缓这种进程，通常在灯泡内充以惰性气体以抑制钨丝的蒸发。卤钨灯特点•寿命提高（1500～2000h〕•光效提高（20～30lm/w)•体积小•显色性好•色温较高•不适于易燃易爆及多尘的场所•水平安装•耐震差3.荧光灯•荧光灯是所谓第二代光源，它是一种低压汞蒸气放电灯。荧光灯特点•寿命长（3000h)•光效高（25～85lm/w)•光谱成分好•表面亮度低•不能频繁开闭（2h/次〕•点燃迟•有闪烁和频闪效应•电压影响寿命（±≤10％〕•受温湿度影响（75~80%,18~250C)4.高压汞灯高压汞灯特点•光效高（40～60lm/w〕•寿命长（2500～5000h,国外：24000h)•耐震、耐热•起动稳定时间4～8min•再起动稳定时间5～10min•寿命与起动次数关系：5h/次•电压影响大（±≤5％〕•色温5500K，Ra：30～40•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•金属卤化物灯是近年发展起来的所谓第三代光源，它与高压汞灯类似，但在放电管中除了充有汞和氢气外，还加充发光的金属卤化物（以碘化物为主）。金属卤化物灯特点•与汞灯相比，光效更高（70～100lm/w)•显色性良好(Ra：60～90),光色好•受环境影响较小，耐震好•起动稳定时间4～10min•再起动稳定时间10～15min•电压波动影响大•点燃位置要求高6.高压钠灯•在放电管中除了充有汞和惰性气体外，并加以足够的钠，使其放电管内以钠的放电发光为主。高压钠灯特点•光效最高(150lm/w)•寿命长（5000h,国外12000～20000h)•受环境条件影响小•透雾性好，色温2300K•显色性差(Ra：20～25)•起动稳定时间4～8min•再起动稳定时间10～20min•电压波动影响大(HID中最大5%〕7.低压钠灯•光效最高（200lm/w)•寿命长(2000~6000h)•视觉敏感高，透雾性好•起动稳定时间10min•再起动稳定时间1min•水平点燃•光色、显色性差•受环境影响小用于隧道、道路、厂区等多雾地区照明。7.2.2常见光源的部分特性参数主要参数：色温、显色指数、色调、发光效率等。•①常用光源的色调，见表7－2•②常见电光源发光效率，见表7－3•③光源光色的照明效果，见表7－4二、性能比较•光效高：高压钠灯、金属卤化物灯和荧光灯•显色性好：白炽灯、卤钨灯和荧光灯•寿命长：高压汞灯、高压钠灯•能瞬时起动，再起动：白炽灯、卤钨灯•受电压影响：大：高压钠灯；小：荧光灯7.2.3光源选择•按照明设施目的和用途选择光源•按环境要求选择光源•按投资和年运行费选择光源•①室内照明光源室内照明一般采用白炽灯、荧光灯或其他气体放电光源。在需要防止电磁波干扰和频闪效应的场所，不宜选用气体放电光源。•②有振动的场所光源对于振动较大的场所，宜选用高压汞灯或高压钠灯，对于需要大面积照明且有高挂条件的，宜采用金属卤化物灯、高压钠灯或长弧氙灯。•③对显色要求高的场所对于识别颜色要求高的场所，宜采用显色指数高的日光色荧光灯、白炽灯和卤钨灯。7.3照明灯具分类及特性7.3.1照明灯具由光源、控照器（灯罩〕和附件组成。一、作用•重新分配光源的光通量•限制光源的眩光作用•减少和防止光源的污染•保护光源免遭机械破坏•安装和固定光源•起