建筑電氣照明專業(yè)課件

1、第四章 照明器1、照明器的特性2、照明器的分類3、照明器的選用4、照明器輸出光通量的計算第四章照明器本章包括：照明器光學(xué)特性、分類、本章重點：照明器光強分布和照明器輸出 光通量計算方法。 第四章 照明器 照明器是由光源、照明燈具及其附件共同組成的。 照明器的作用: 固定光源和保護光源，使之與電源安全可靠地連接。美化環(huán)境對光源產(chǎn)生的光通量進行再分配、定向控制以及防止光源產(chǎn)生眩光。1 照明器的特性光強分布配光曲線遮光角保護角照明器效率一、照明器的配光曲線 配光曲線 照明器在空間各個方向上的光強的分布曲線稱配光曲線。 配光曲線是衡量照明器光學(xué)特性的重要指標，是進行照度計算和決定照明器布置方案的重要依

2、據(jù)。1 照明器的特性光軸：通過光中心的豎垂線稱為光軸。光中心：把一個有一定尺寸的光源（照明器）看作一個點，它的光認為就是從該點發(fā)出，該點所在 的位置就是光 中心。光中心 其實就是指的 出光口的中心。1 照明器的特性光軸光中心垂直面水平面圖4-1配光術(shù)語垂直(投光)角與垂直面： 觀察光中心的方向與光軸向下方向所形成夾角稱垂直角，用表示。 包含光軸的任何平面為垂直面。1 照明器的特性c光軸光中心垂直面水平面圖4-1配光術(shù)語水平角與水平面： 如果選某一垂直面為基準面，那么觀察方向所在的垂直面與基準面之間形成的夾角稱為水平角，常用C表示。 垂直于光軸的任意面為水平面。1 照明器的特性c光軸光中心垂直面

3、水平面圖4-1配光術(shù)語(一) 極坐標配光曲線 以極坐標原點為光中心，以極坐標角度表示燈具的垂直角，以極坐標矢量長度表示光強的大小，以一定比例的光強值為半徑作一系列同心圓表示等光強線。 通過光中心作該燈具在一個垂直平面內(nèi)不同垂直角的光強有向線段，把線段末端連接起來，得到該燈具的配光極坐標曲線。1 照明器的特性圖4-2 乳白玻璃水晶底吊燈的配光曲線1. 對稱配光曲線 適用于具有旋轉(zhuǎn)對稱配光特性的照明器。 旋轉(zhuǎn)對稱配光特性指照明器的光強空間分布相對于光軸呈旋轉(zhuǎn)對稱形式。 一般，只要照明器形狀具有旋轉(zhuǎn)對稱性，則燈具的配光就具有旋轉(zhuǎn)對稱性，如裝有普通白熾燈、高壓鈉燈、高壓汞燈及部分金屬鹵化物燈的照明器等

4、。1 照明器的特性圖4-2 乳白玻璃水晶底吊燈的配光曲線1 照明器的特性圖4-2 乳白玻璃水晶底吊燈的配光曲線要求45方向上的光強。在配光曲線上作45的射線，與配光曲線交于一點，從原點到交點的長度為該方向的光強，即75cd。2. 非對稱配光曲線 光源和照明器的形狀是非對稱的（如普通直管熒光燈、管形鹵鎢燈組成的照明器）。 就每個垂直面而言，其光強分布相當(dāng)于光軸是對稱的，但各個垂直面上的配光特性不同。采用多個不同測光垂直平面的配光曲線表示。 由直管熒光燈組成的照明器，其光強空間分布不再對光軸呈旋轉(zhuǎn)對稱。 1 照明器的特性A(C0平面)ABB(C90平面)CC(C45平面)資料不同，水平角有差異1

5、照明器的特性圖4-3 簡式單管熒光燈照明器的配光曲線 如取垂直于燈管軸線的垂直面為基準面，其水平角為0，標注。(A-A) 包含燈管軸線的垂直面，水平角為90 ,標注。(B-B) 水平角為45 的配光曲線。(C-C)1 照明器的特性圖4-3 簡式單管熒光燈照明器的配光曲線A(C0平面)ABB(C90平面)CB(C45平面) 配光曲線上的每一點表示照明器在該方向上的光強。如已知照明器計算點的垂直角，可在配光曲線上查到照明器在該點上對應(yīng)的光強I1 照明器的特性 在照明計算中，圖解法精確度不易保證，將極坐標曲線用列表方式表示，能獲得較為精確的光強值。 051525354555657585I(cd)75

6、76808286755745444395105115125135145155165175180I(cd)43444544423834292422 表中列出的垂直角下的光強值在表中直接查得，表中未列出的垂直角可根據(jù)前后相鄰的兩個垂直角下的光強值用內(nèi)插法求得。1 照明器的特性1 照明器的特性1 照明器的特性1 照明器的特性 若實際光源的光通量不是1000lm，光強可根據(jù)下面公式換算： 如果一個照明器安裝了兩只或更多光源，光強換算時s取它們的光通量之和。(二) 直角坐標配光曲線對于聚光型照明器，光束角很小（光束集中在狹小的立體角），用極坐標表示光強讀數(shù)困難。圖4-4 冷反射鹵鎢燈的配光曲線1 照明器

7、的特性圖4-5 直角坐標配光曲線1 照明器的特性(三) 等光強配光曲線對于光強分布不對稱的照明器，需要用許多平面上的配光曲線才能表示空間分布，可采用等光強配光曲線表示光強。1、圓形等光強圖：用極坐標表示1 照明器的特性圖4-6 等面積天頂投影等光強曲線1 照明器的特性 圍繞燈具的球表面上的一個平面內(nèi)，將等光強點連接成圓形等光強配光曲線，并以相等的投影面積表示相等的包圍燈具德威球面面積。1 照明器的特性圖4-7 道路燈中的光線坐標 在街道照明中應(yīng)用較多。 將照明器放在球的中間，極軸取上下方向。沿水平中心線(赤道)上的角度為水平角C，定義為路軸方位角。C=0表示與道路同方向， C=90表示與道路垂

8、直。沿周圍角度表示垂直角，=0 表示燈具垂直向下。 2、矩形等光強圖：用直角坐標表示在泛光燈應(yīng)用較多。泛光燈的光分布通常是窄光束，用矩形等光強圖表示。橫坐標表示水平角，縱坐標表示垂直角。1 照明器的特性1 照明器的特性圖4-8 泛光照明等光強與區(qū)域光通量左半部：在等光強圖中，可以計算出垂直和水平網(wǎng)格線所包圍的每個矩形內(nèi)的光通量右半部：功率為400W管形高壓鈉燈作泛光燈時球帶光通量曲線的一半，在小方格所確定的球帶里，可以計算出每千流明的光通量二遮光角照明器的保護角 用以衡量燈具保護人眼不受光源耀眼，又可保證工作面照度的一個指標，根據(jù)光源產(chǎn)生的眩光與人視線角度的關(guān)系而設(shè)計。 照明器的遮光角是指燈具

9、出光口遮蔽光源發(fā)光體使之完全看不見的方位與水平線的夾角。用表示。1 照明器的特性 1) 一般照明器，指的是發(fā)光體(燈絲)最邊緣點(最低)與燈具沿口的連線，與出光沿口水平線的夾角。 1 照明器的特性arctanh/rh 光源發(fā)光體中心至照明器出光沿口平面的垂直距離，單位為mmr照明器的出光沿口平面的半徑或?qū)挾鹊囊话?，單位為mm照明器的遮光角，單位為()圖4-9 一般型照明器的遮光角 工程實踐證明：對照明質(zhì)量產(chǎn)生影響的亮度值只要發(fā)生在垂直角45 85的范圍內(nèi)。 照明器的保護角越大，光分布就越窄，效率也越低。由于照明器保護角的實際意義在于限制光源的直射光，從而防止或限制直接眩光。一般照明器應(yīng)選取15

10、 30保護角 。1 照明器的特性圖4-9 一般型照明器的遮光角熒光燈，它本身的表面亮度低，不宜采用半透明的擴散材料做成燈罩來限制眩光，而采用鋁合金(或不銹鋼) 格柵來限制眩光。 格柵的遮光角： 定義為一個格片底 邊看到下一格片頂 部的連線與水平線 之間的夾角。1 照明器的特性圖4-10 格柵型照明器的遮光角1 照明器的特性a 格柵開口的長度，單位mmb格柵開口的寬度，單位為mmh格柵的高度，單位為mm圖4-10 格柵型照明器的遮光角長方形格柵三個遮光角1 照明器的特性圖4-10 格柵型照明器的遮光角 格柵的遮光角越大，光強分布越窄，效率越低；格柵的遮光角越小，光強分布越寬，效率越高，但防止眩光

11、的 作用變?nèi)酢?辦公室照明，格柵 遮光角的橫軸方向 (垂直燈管)為45， 縱軸方向(沿?zé)艄?方向)為30。 商店照明的格柵遮光 角橫軸方向成25， 縱軸方向成15。三、照明器效率1、定義： 從一個照明器輸出的光通量L與照明器內(nèi)含有的全部光源在無約束條件下點燃時輸出的總光通量S之比，稱為照明器效率。用L表示，也稱為光通量輸出比。1 照明器的特性2、上射輸出比、下射輸出比 上射輸出比 下射輸出比 1 照明器的特性L=D+ U3、照明器各部分對效率的影響 1 照明器的特性圖4-11 照明器各部分對效率的影響區(qū)域1：光線能從高壓經(jīng)玻璃板B 直接射出燈具的部分，稱為直接出射光。區(qū)域2：光線射向燈殼內(nèi)部殼

12、體產(chǎn)生的雜散光，無法起到有效照明作用。區(qū)域3：高壓光線射向反射器R，經(jīng)反射器反射后，通過前面玻璃板B再射出。4、提高照明器效率注意事項 1 照明器的特性圖4-11 照明器各部分對效率的影響 1) 盡量減少區(qū)域2，不使光線浪費在殼體上。2) 處理好玻璃板B與光線的相互位置，一般使光線對玻璃的入射角小于45，以增強光線的透過率。3) 增加區(qū)域1減少區(qū)域3，增加直接出射光部分。 4) 減少區(qū)域2至零時，區(qū)域3內(nèi)的光線全部反射向區(qū)域1中，當(dāng)反射出來光線的角度與區(qū)域1的直接出射光角度完全吻合時，可獲得高的效率。5、應(yīng)用 1) 敞口式照明器的照明效率較高。取決于三個因素: 敞口面積與燈具控照器(燈罩)內(nèi)表

13、面面積之比，比值越高，效率越高； 控照器內(nèi)表面反射比越大，效率越高； 燈具形狀造成光在照明器內(nèi)多次反射，效率降低。2) 格柵式燈具采用大網(wǎng)孔高格片的格柵，材料采用拋光的鋁合金或不銹鋼，效率可高于70%。 1 照明器的特性一、按照明器的用途分類(一) 功能性照明器 保護光源、提高光效、降低眩光 裝飾效果(二) 裝飾性照明器 美化環(huán)境、烘托氣氛，照明器造型和光線色澤照明器效率、限制眩光2 照明器的分類二、按照明器防觸電保護方式分類 照明器保護人身安全的措施稱防觸電保護2 照明器的分類照明器等級照明器主要性能應(yīng)用說明0類 依賴基本絕緣防止觸電，一旦絕緣失效，靠周圍環(huán)境提供保護，否則，易觸及部分和外殼

14、會帶電 安全程度不高，適用于安全程度好的場合，如空氣干燥、塵埃少、木地板等條件下的吊燈、吸頂燈類 除基本絕緣外，易觸及部分和外殼有接地裝置，一旦基本絕緣失效時，不致有危險 用于金屬外殼的照明器，如投光燈、路燈、家庭燈等類 采用雙重絕緣或加強絕緣作為安全防護，無保護導(dǎo)線(地線) 絕緣性好，安全程度高，適用于環(huán)境差、人經(jīng)常觸摸的照明器，如臺燈、手提燈等類 利用特低安全電壓（交流有效值不超過50V）,燈內(nèi)不會產(chǎn)生高于此值的電壓 安全程度最高，可用于惡劣環(huán)境，如機床工作燈、兒童用燈等照明器的防觸電保護分類三、按照明器的防塵、防水等分類 特征字母“IP”后面跟兩個數(shù)字表示 第一個數(shù)字表示對人、固體異物或

15、塵埃的防護能力； 第二個數(shù)字表示對水的防護能力。 在防塵能力和防水能力之間存在一定的依賴關(guān)系，有多種配合。2 照明器的分類四、按照明器光通量在空間的分布分類 又稱CIE配光分類2 照明器的分類按照明器光通量分類五、直接型照明器按距高比分類1、照明器的距高比 照明器的距高比是指相鄰照明器之間的距離s與照明器到工作面的距離h(即照明器計算高度)之比，用表示： s/h2、照明器的允許距高比 指照明器間距s與照明器計算高度h之比的最大允許值。 2 照明器的分類ShACB圖4-12 半照度角與距高比2 照明器的分類 布置照明器時使其距高比不大于允許距高比，工作面上的照度比較均勻。 距高比取決于照明器的配

16、光曲線。半照度角3、直接型照明器按最大允許距高比分類2 照明器的分類直接型照明器按最大允許距高比分類六、按照明器結(jié)構(gòu)特點分類2 照明器的分類結(jié)構(gòu)特點開啟型光源與外界空間直接接觸(無罩)閉合型透明罩將光源包合起來，但內(nèi)外空氣仍能自由流通密閉型透明罩固定處加嚴密封閉，與外界隔絕相當(dāng)可靠，內(nèi)外空氣不能自由流通防爆型符合防爆電氣設(shè)備制造檢驗規(guī)程的要求，能安全地在有爆炸危險性介質(zhì)的場所使用。有安全型和隔爆型。安全型在正常運行時不產(chǎn)生火化電弧；或把正常運行時產(chǎn)生的火化電弧的部件放在獨立的隔爆室內(nèi)隔爆型在照明器的內(nèi)部產(chǎn)生爆炸時，火焰通過一定間隙的防爆面后，不會引起外部的爆炸防震型照明器采取防震措施，安裝在有

17、震動的設(shè)施上按照明器結(jié)構(gòu)特點分類七、按照明器安裝方式分類 壁燈吸頂燈嵌入式半嵌入式吊燈地腳燈臺燈落地?zé)敉ピ簾舻缆窂V場燈移動式燈自動應(yīng)急照明燈2 照明器的分類一、按配光曲線選擇照明器二、按使用環(huán)境條件選擇照明器三、按經(jīng)濟效果選擇照明器3 照明器的選用 照明器的輸出光通量可根據(jù)照明器的配光特性求得。一、積分法 照明器各方向上的光強可以看作是垂直角和水平角 的函數(shù)，記作I(,) 4 照明器輸出光通量計算照明器射向點(,)的光強I,：4 照明器輸出光通量計算dA-面元的面積圖4-13 照明器光通量的計算4 照明器輸出光通量計算圖4-13 照明器光通量的計算4 照明器輸出光通量計算 若要計算12和12內(nèi)的光通量 當(dāng)照明器具有對稱配光特性時，光強由I,記成I()或I【例4-1】已知某照明器配光特性 ， 求照明器輸出光通量為1000lm時的光強值?！窘狻空彰髌骶哂袑ΨQ配光特性，該式的積分上下限取0/2，因為該照明器只有向下發(fā)射光通量，于是有： 因此：4 照明器輸出光通量計算【例4-2】某均勻漫反射表面的反射比為，求該表面的亮度與照度的關(guān)系【解】均勻漫反射表面的反射光強分布為 ，其光通量反射表面的照度：其中A為反射表面的面積，故根據(jù)以上各式可得：反射表面的亮度：4 照明器輸出光通量計算二、球帶系數(shù)法適用于對稱配光特性的照明器球帶的上下限