建筑电气照明

第六章建筑电气照明2020年4月15日星期三4时47分0秒1建设工程教学部第六章建筑电气照明第六章建筑电气照明主要内容照明的基本概念（介绍照明的发展）照明术语与灯具（介绍常用的灯具以及基本照明术语）照明计算（照明的简单计算）照明线路（线路的布置与敷设）2020年4月15日星期三4时47分0秒建设工程教学部2第六章建筑电气照明第一节照明基本概念一、照明的概念合理运用光线以达到满意的视觉效果，它归根结底是一种光线的应用技术，是光的控制与分配技术。二、照明的分类分为天然照明和人工照明两种，天然照明的光源有太阳光和生物光；人工照明主要是电光源（灯具），也就是电气照明。2020年4月15日星期三4时47分0秒建设工程教学部3第六章建筑电气照明三、照明的任务电气照明的首要任务是在缺乏自然光的情况下，创造一个适宜于进行视觉工作的环境。合理的照明是保证安全、改善劳动条件、提高劳动生产力、减少生产事故、保护工作人员视力健康以及美化环境的必要措施。今天的人工照明己不是单一的灯光，而是多种电器照明媒体与环境装饰紧密结合，形成了一门电气装饰综合艺术。他是应用光学、电学、建筑学和生理卫生学的综合科学技术。2020年4月15日星期三4时47分0秒建设工程教学部4第六章建筑电气照明四、照明的发展历史早在1802年英国科学家就揭示了白炽现象，从那时开始直到有了电以后，美国科学家爱迪生发明了第一只白炽灯，开始了人类利用电能照明的新天地。在这之后，GE、PHILIPS等国际知名大公司垄断了照明技术，一直到现在，光源的核心技术都掌握在这几家大公司之中，之后的许多新光源产品也都出自他们手中。自从1879年托马斯.爱迪生发明了世界上第一只实用型白炽灯泡以来，已经走过了一百多年的历史，电光源已经有了长足的进步。回顾历史，我们看到：2020年4月15日星期三4时47分0秒建设工程教学部5第六章建筑电气照明1931年成功研制高压汞灯；1936年荧光灯问世，引入了荧光灯；1949年白炽灯采用了柔白涂层技术；1958年引入了卤钨灯；1962年发明了高压钠灯；1974年引入了节能型荧光灯；1975年引入了冷光杯，之后引入了小功率金卤灯；1987年引入了40W节能灯，之后引入高效节能灯；1994年发明了无极荧光灯；2020年4月15日星期三4时47分0秒建设工程教学部6第六章建筑电气照明五、照明技术的基本概念1、光的知识（1）电磁波谱与所有物质一样，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。光源是能被人们的眼睛所感受到的电磁波，其波长范围380ｎｍ－780ｎｍ，长于780ｎｍ的为红外线、无线电等，短于380ｎｍ的为紫外线、X射线、宇宙射线等。可见光部分又分为解成红光、黄光、橙光、绿光、青光、蓝光、紫光等七种基本单色光。不同波长的光给人的颜色感觉不同，如图所示。2020年4月15日星期三4时47分0秒建设工程教学部7第六章建筑电气照明2020年4月15日星期三4时47分0秒建设工程教学部8第六章建筑电气照明（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。炽热的固体、液体和高压气体的发射光谱是连续光谱。例如电灯丝发出的光、炽热的钢水发出的光都形成连续光谱2、光的量度单位（1）光通量定义：光源在单位时间内发出的光量称为光通量。表示：用符号Φ表示。单位：流明(lm)。光效：电光源消耗1W电功率所发出的流明数(lm／W)，表征电光源的特性。电光源的光效越高越好它是评价光源的重要依据。2020年4月15日星期三4时47分0秒建设工程教学部9第六章建筑电气照明（2）发光强度定义：发光物体在某一个约定方向上单位立体角内（每球面内）的光通量，称为光源在该方向上的发光强度，称为光强。它是表征光源(物体)发光能力大小的物理量。表示：用符号I表示。单位：坎德拉(cd)。表达式：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：，ф是光源在立体角内所辐射出的总光通量。ω光源发光范围内的立体角。•例：100W普通白帜灯输出的光通量为1250lm，假设光源向四周是均匀发射其光通量的，求光源某方向上的光强。•解：由=1250/4Л=99.5cd2020年4月15日星期三4时47分0秒建设工程教学部10I第六章建筑电气照明（3）照度定义：被照物体表面单位面积上所接受的光通量，称为该被照面的照度。表示：用符号E表示。单位：勒克斯（lx）表达式：被光均匀照射的平面照度为：，1lx=1lm/1m2.物理意义：表示1m2面积上均匀分布1lm的光通量的照度值。例：100W普通白帜灯输出的光通量为1250lm，假设光源向四周是均匀发射其光通量的，求灯下2m处的照度值。解：在40W白炽灯下1m处的照度为30lx；加搪瓷灯罩后为73lx；阴天中午室外为8000-20000lx；晴天中午在阳光下室外80000-120000lx。2020年4月15日星期三4时47分0秒建设工程教学部11SElxrSE9.24241250422第六章建筑电气照明（4）亮度定义：发光体在视线方向上单位面积发出的发光强度。表达式：，亮度用符号L表示。单位：坎德拉每平方米(cd/m2)。其中：Ia为光源表面在视线方向上的发光强度；a为视线方向与表面S法线的夹角。单位：nt尼特。物体的亮度越大，人们就会感到它越亮。2020年4月15日星期三4时47分0秒建设工程教学部12aSILaacos第六章建筑电气照明（5）色温定义：物理学上，铁、钨等标准黑体以它的绝对零度（-273℃）作为起点，当加热到一定温度时，就能呈现出有颜色的可见光，而且光的颜色是随着温度的升高而变化的，这种温度就称为光源的色温。它是电光源的技术参数之一。放射光能强的，光波短，紫蓝色光成分多，色温高；放射光能弱的，光波长，红橙色光成分多，色温低。单位：开尔文（K）（图见PPT）分类：（1）暖色光：色温在3300K以下，它与白炽灯光色相近，红光成分较多，给人以温暖、健康、舒适的感觉，适用于家庭、住宅、宿舍、医院、宾馆等场所，或温度比较低的地方。（2）暖白光：色温在3300K－5300K之间。其光线柔和，使人有愉快、舒适、安祥的感觉，适用于商店、医院、办公室、饭店、餐厅、候车室等场所。（3）冷色光：又叫日光色，色温在5300K以上，光源接近自然光，有明亮的感觉，使人精力集中，适用于办公室、会议室、教室、绘图室、设计室、图书馆的阅览室、展览橱窗等场所。2020年4月15日星期三4时47分0秒建设工程教学部13第六章建筑电气照明（6）显色性和显色指数光源对物体本身颜色呈现的程度称为显色性，也就是颜色逼真的程度，显色性高的光源对颜色表现较好，我们所见到的颜色也就接近自然色，显色性低的光源对颜色再现较差，我们所见到的颜色偏差也较大，用显色指数（Ra）表示。国际照明委员会CIE把太阳的显色指数定为100，各类光源的显色指数各不相同，如：高压钠灯的显色指数为Ra=23，荧光灯管显色指数Ra=60-90。显色指数越接近100，显色性就越好。2020年4月15日星期三4时47分0秒建设工程教学部14第六章建筑电气照明（7）频闪效应定义：当气体放电灯由交流50赫电源供电时，随着交流电压和电流的周期性变化，气体放电灯的光通量和工作面上的照度也产生频率为100赫的脉动，这种现象称为频闪效应（或闪烁现象）。频闪效应对照明的危害：1）人眼对物体的分辩能力下降，尤其当物体处于转动或晃动状态时，会使人产生错觉，影响生产和工作。（2）当脉动闪烁频率与灯下旋转物体的转速（或转动频率）一致或成整数倍时，人眼会误将旋转物体看成没有转动一样。易使人产生错觉而造成事故。2020年4月15日星期三4时47分0秒建设工程教学部15第六章建筑电气照明第二节照明电光源与灯具一、光源的分类按发光原理可分为热辐射光源和气体放电光源两类。1、热辐射光源：利用物体加热时辐射发光的原理所制造的光源。如白炽灯、卤钨灯等。2、气体放电光源：利用电场作用下气体放电发光的原理所制造的光源。如荧光灯、高压汞灯、高（低）压钠灯、金属卤化物灯和氙灯等。2020年4月15日星期三4时47分0秒建设工程教学部16第六章建筑电气照明二、常用电光源1、白炽灯白炽灯是靠电流加热钨丝到白炽程度引起热辐射发光的,结构见图P181较宽的工作电压范围，从电池提供的几伏电压到市电电压，价格低廉，不需要附加电路。其主要应用是家庭照明及需要密集的低工作电压灯的地方，如手电筒、控制台照明等。仅有10%的输入能量转化为可见光能，典型的寿命从几十小时到几千小时不等。2020年4月15日星期三4时47分0秒建设工程教学部17第六章建筑电气照明使用通电的方式加热玻璃泡壳内的灯丝，导致灯丝产生热辐射而发光的光源，灯头是白炽灯电连接和机械连接部分，按形式和用途主要可分为螺口式灯头，聚焦灯头及特种灯头。最常用的螺口式灯头为E14、E27；最常用的插口灯头为B15、B22。常用于住宅基本照明及装饰照明，具有安装容易，立即启动，成本低廉等优点。主要部件：灯丝、支架、泡壳、填充气体、灯架。特点发光效率：8~20lm/W显色性Ra：98~100色温范围：Tc=2500K~2800K平均寿命：1000Hr2020年4月15日星期三4时47分0秒建设工程教学部18第六章建筑电气照明普通白炽灯属于老一代光源，光效低，寿命短，应予限制，但不能完全取消，因为普通白炽灯没有电磁干扰，便于调节，适合需要频繁开关场合。对于局部照明、投光照明、信号指示以及水电丰富的山区和边远农村是不可缺少的光源。2020年4月15日星期三4时47分0秒建设工程教学部19应用第六章建筑电气照明2、荧光灯其性能主要取决于灯管的几何尺寸即长度和直径，填充气体的种类和压强，涂敷荧光灯粉及制造工艺。常用的荧光灯主要分以下三类：（1）直管灯：一般使用的有T5、T8、T12，常用于办公室，商场、主宅等一般公用建筑，具有可选光色多，可达到高照度兼顾经济性等优点。“T”表示灯管直径一个“T”表示1/8英寸T5管直径15mmT8管直径25mmT12管直径38mm荧光灯都可调配出3000K3500K4000K6500K四种标准“白色”。2020年4月15日星期三4时47分0秒建设工程教学部20第六章建筑电气照明（2）高流明单端荧光灯高流明单端荧光灯又称为是为高级商业照明中代替直管荧光灯设计。这种灯管与直管型灯管相比，主要的优点有：结构紧凑、流明维护系数高，还有它这种单端的设计使得灯具中的布线简单得多。2020年4月15日星期三4时47分0秒建设工程教学部21第六章建筑电气照明（3）凑型荧光灯（CFLS）紧凑型荧光灯又称为节能灯，使用直径9-16mm细管弯曲或拼接成（U型、H型、螺旋型等），缩短了放电的线型长度。它的光效为白炽灯的五倍，寿命约8000—10000小时，常用于局部照明和紧急照明。2020年4月15日星期三4时47分0秒建设工程教学部22第六章建筑电气照明2020年4月15日星期三4时47分0秒建设工程教学部23第六章建筑电气照明3、卤钨灯利用卤钨循环的原理，在白炽灯中充入微量的卤化物，白炽灯灯丝蒸发出来的钨和卤元素结合，生成的卤化钨分子扩散到灯丝上重新分解，使钨又回到灯丝上，从而既提高了灯的光效又延长了使用寿命。2020年4月15日星期三4时47分0秒建设工程教学部24第六章建筑电气照明卤钨灯特点：同额定功率相同的无卤素白炽灯相比，卤钨灯的体积要小得多，并允许充入高气压的较重气体（较昂贵），这些改变可延长寿命或提高光效。卤钨灯和普通照明的白炽灯是同属白炽灯类产品，均系电流通过灯丝白炽发光，是普通白炽灯的升级换代产品。卤钨灯光效和寿命比普通白炽灯高一倍以上，因此，在许多照明场所如商业橱窗、展览厅（包括一般商业产品、文化艺术品以及历史文物品的展览展示等）以及摄影照明等，要求显色性高，高档冷光或聚光的场合，可采用各种结构形式不同的卤钨灯取代普通白炽灯，来达到节约能源，提高照明质量的