建筑電氣照明專業(yè)課件5

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(jì)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(diǎn)：照明器光強(qiáng)分布和照明器輸出光通量計(jì)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(hù)光源，使之與電源安全可靠地連接。美化環(huán)境對(duì)光源產(chǎn)生的光通量進(jìn)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(qiáng)分布－配光曲線遮光角－保護(hù)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(gè)方向上的光強(qiáng)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(biāo)，是進(jìn)行照度計(jì)算和決定照明器布置方案的重要依據(jù)。1照明器的特性光軸：通過(guò)光中心的豎垂線稱為光軸。光中心：把一個(gè)有一定尺寸的光源（照明器）看作一個(gè)點(diǎn)，它的光認(rèn)為就是從該點(diǎn)發(fā)出，該點(diǎn)所在的位置就是光中心。光中心其實(shí)就是指的出光口的中心。1照明器的特性?φ光軸光中心垂直面水平面圖4-1配光術(shù)語(yǔ)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θ表示。包含光軸的任何平面為垂直面。1照明器的特性θc光軸光中心垂直面水平面圖4-1配光術(shù)語(yǔ)水平角與水平面：如果選某一垂直面為基準(zhǔn)面，那么觀察方向所在的垂直面與基準(zhǔn)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θc光軸光中心垂直面水平面圖4-1配光術(shù)語(yǔ)(一)極坐標(biāo)配光曲線

以極坐標(biāo)原點(diǎn)為光中心，以極坐標(biāo)角度表示燈具的垂直角，以極坐標(biāo)矢量長(zhǎng)度表示光強(qiáng)的大小，以一定比例的光強(qiáng)值為半徑作一系列同心圓表示等光強(qiáng)線。通過(guò)光中心作該燈具在一個(gè)垂直平面內(nèi)不同垂直角的光強(qiáng)有向線段，把線段末端連接起來(lái)，得到該燈具的配光極坐標(biāo)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(duì)稱配光曲線適用于具有旋轉(zhuǎn)對(duì)稱配光特性的照明器。旋轉(zhuǎn)對(duì)稱配光特性指照明器的光強(qiáng)空間分布相對(duì)于光軸呈旋轉(zhuǎn)對(duì)稱形式。一般，只要照明器形狀具有旋轉(zhuǎn)對(duì)稱性，則燈具的配光就具有旋轉(zhuǎn)對(duì)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。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照明器器的特特性圖4-2乳白玻玻璃水水晶底底吊燈燈的配配光曲曲線要求45o方向上的光光強(qiáng)。。在配光光曲線線上作45oo的射線線，與與配光曲曲線交交于一一點(diǎn)，從從原點(diǎn)點(diǎn)到交交點(diǎn)的長(zhǎng)度度為該該方向向的光強(qiáng)，，即75cd。2.非對(duì)稱稱配光光曲線線光源和和照明明器的的形狀狀是非非對(duì)稱稱的（（如普普通直直管熒熒光燈燈、管管形鹵鹵鎢燈燈組成成的照照明器器）。。就每個(gè)個(gè)垂直直面而而言，，其光光強(qiáng)分分布相相當(dāng)于于光軸軸是對(duì)對(duì)稱的的，但但各個(gè)個(gè)垂直直面上上的配配光特特性不不同。。采用用多個(gè)個(gè)不同同測(cè)光光垂直直平面面的配配光曲曲線表表示。。由直管管熒光光燈組組成的的照明明器，，其光光強(qiáng)空空間分分布不不再對(duì)對(duì)光軸軸呈旋旋轉(zhuǎn)對(duì)對(duì)稱。。1照明器器的特特性A(C0平面)ABB(C90平面)CC(C45平面)資料不不同，，水平平角有有差異異1照明器器的特特性圖4-3簡(jiǎn)式單單管熒熒光燈燈照明明器的的配光光曲線線如取垂垂直于于燈管管軸線線的垂垂直面面為基基準(zhǔn)面面，其其水平平角為為0℃，標(biāo)注注⊥。。(A-A)包含燈燈管軸軸線的的垂直直面，，水平平角為為90℃℃,標(biāo)注∥∥。(B-B)水平角角為45℃℃的配光光曲線線。(C-C)1照明器器的特特性圖4-3簡(jiǎn)式單單管熒熒光燈燈照明明器的的配光光曲線線A(C0平面)ABB(C90平面)CB(C45平面)配光曲曲線上上的每每一點(diǎn)點(diǎn)表示示照明明器在在該方方向上上的光光強(qiáng)。。如已已知照照明器器計(jì)算算點(diǎn)的的垂直直角，，可在在配光光曲線線上查查到照照明器器在該該點(diǎn)上上對(duì)應(yīng)應(yīng)的光光強(qiáng)Iθ1照明器器的特特性在照明明計(jì)算算中，，圖解解法精精確度度不易易保證證，將將極坐坐標(biāo)曲曲線用用列表表方式式表示示，能能獲得得較為為精確確的光光強(qiáng)值值。θ0o5o15o25o35o45o55o65o75o85oIθ(cd)75768082867557454443θ95o105o115o125o135o145o155o165o175o180oIθ(cd)43444544423834292422表中列列出的的垂直直角下下的光光強(qiáng)值值在表表中直直接查查得，，表中中未列列出的的垂直直角可可根據(jù)據(jù)前后后相鄰鄰的兩兩個(gè)垂垂直角角下的的光強(qiáng)強(qiáng)值用用內(nèi)插插法求求得。。1照明器器的特特性1照明器器的特特性1照明器器的特特性1照明器器的特特性若實(shí)際際光源源的光光通量量不是是1000lm，光強(qiáng)強(qiáng)可根根據(jù)下下面公公式換換算：：如果一一個(gè)照照明器器安裝裝了兩兩只或或更多多光源源，光光強(qiáng)換換算時(shí)時(shí)Φs取它們們的光光通量量之和和。(二)直角坐坐標(biāo)配配光曲曲線對(duì)于聚聚光型型照明明器，，光束束角很很?。ǎü馐兄性讵M狹小的的立體體角）），用用極坐坐標(biāo)表表示光光強(qiáng)讀讀數(shù)困困難。。圖4-4冷反射射鹵鎢鎢燈的的配光光曲線線1照明器器的特特性圖4-5直角坐坐標(biāo)配配光曲曲線1照明器器的特特性(三)等光強(qiáng)強(qiáng)配光光曲線線對(duì)于光光強(qiáng)分分布不不對(duì)稱稱的照照明器器，需需要用用許多多平面面上的的配光光曲線線才能能表示示空間間分布布，可可采用用等光光強(qiáng)配配光曲曲線表表示光光強(qiáng)。。1、圓形形等光光強(qiáng)圖圖：用極坐坐標(biāo)表表示1照明器器的特特性圖4-6等面積積天頂頂投影影等光光強(qiáng)曲曲線1照明器器的特特性圍繞燈燈具的的球表表面上上的一一個(gè)平平面內(nèi)內(nèi)，將將等光光強(qiáng)點(diǎn)點(diǎn)連接接成圓圓形等等光強(qiáng)強(qiáng)配光光曲線線，并并以相相等的的投影影面積積表示示相等等的包包圍燈燈具德德威球球面面面積。1照明器器的特特性圖4-7道路燈燈中的的光線線坐標(biāo)標(biāo)在街道道照明明中應(yīng)應(yīng)用較較多。。將照明明器放放在球球的中中間，，極軸軸取上上下方方向。。沿水平平中心心線(赤道)上的角角度為為水平平角C，定義義為路路軸方方位角角。C=0°表示與與道路路同方方向，，C=90°°表示與與道路路垂直直。沿周圍圍角度度γ表示垂垂直角角，γ=0°°表示燈燈具垂垂直向向下。。2、矩形形等光光強(qiáng)圖圖：用直角角坐標(biāo)標(biāo)表示示在泛光光燈應(yīng)應(yīng)用較較多。。泛光光燈的的光分分布通通常是是窄光光束，，用矩矩形等等光強(qiáng)強(qiáng)圖表表示。。橫坐標(biāo)標(biāo)表示示水平平角，，縱坐坐標(biāo)表表示垂垂直角角。1照明器器的特特性1照明器器的特特性圖4-8泛光照照明等等光強(qiáng)強(qiáng)與區(qū)區(qū)域光光通量量左半部部：在在等光光強(qiáng)圖中中，可可以計(jì)計(jì)算出出垂直和水水平網(wǎng)網(wǎng)格線線所包包圍的每個(gè)個(gè)矩形形內(nèi)的的光通通量右半部部：功功率為為400W管形高高壓鈉鈉燈作作泛光燈燈時(shí)球球帶光光通量量曲線的一一半，，在小小方格格所確定的的球帶帶里，，可以以計(jì)算出每每千流流明的的光通通量二遮遮光角角——照明器器的保保護(hù)角角用以衡衡量燈燈具保保護(hù)人人眼不不受光光源耀耀眼，，又可可保證證工作作面照照度的的一個(gè)個(gè)指標(biāo)標(biāo)，根根據(jù)光光源產(chǎn)產(chǎn)生的的眩光光與人人視線線角度度的關(guān)關(guān)系而而設(shè)計(jì)計(jì)。照明器器的遮遮光角角是指燈燈具出出光口口遮蔽蔽光源源發(fā)光光體使使之完完全看看不見(jiàn)見(jiàn)的方方位與與水平平線的的夾角角。用用α表示。。1照明器器的特特性1)一般照照明器器，指指的是是發(fā)光光體(燈絲)最邊緣緣點(diǎn)(最低)與燈具具沿口口的連連線，，與出出光沿沿口水水平線線的夾夾角。。1照明器器的特特性α＝arctanh/rh－光源發(fā)發(fā)光體體中心心至照照明器器出光光沿口口平面面的垂垂直距距離，，單位位為mmr－照明器器的出出光沿沿口平平面的的半徑徑或?qū)拰挾鹊牡囊话氚?，單單位為為mmα－照明器器的遮遮光角角，單單位為為(°)圖4-9一般型型照明明器的的遮光光角工程實(shí)實(shí)踐證證明：：對(duì)照照明質(zhì)質(zhì)量產(chǎn)產(chǎn)生影影響的的亮度度值只只要發(fā)發(fā)生在在垂直直角45°°~85°°的范圍圍內(nèi)。。照明器器的保保護(hù)角角越大大，光光分布布就越越窄，，效率率也越越低。。由于于照明明器保保護(hù)角角的實(shí)實(shí)際意意義在在于限限制光光源的的直射射光，，從而而防止止或限限制直直接眩眩光。。一般般照明明器應(yīng)應(yīng)選取取15°°~30°保護(hù)角角。。1照明器器的特特性圖4-9一般型型照明明器的的遮光光角熒光燈燈，它它本身身的表表面亮亮度低低，不不宜采采用半半透明明的擴(kuò)擴(kuò)散材材料做做成燈燈罩來(lái)來(lái)限制制眩光光，而而采用用鋁合合金(或不銹銹鋼)格柵來(lái)來(lái)限制制眩光光。格柵的的遮光光角：：定義為為一個(gè)個(gè)格片片底邊看到到下一一格片片頂部的連連線與與水平平線之間的的夾角角。1照明器器的特特性圖4-10格柵型型照明明器的的遮光光角1照明器器的特特性a－格柵開(kāi)開(kāi)口的的長(zhǎng)度度，單單位mmb－格柵開(kāi)開(kāi)口的的寬度度，單單位為為mmh－格柵的的高度度，單單位為為mm圖4-10格柵型型照明明器的的遮光光角長(zhǎng)方形形格柵柵三個(gè)個(gè)遮光光角1照明器器的特特性圖4-10格柵型型照明明器的的遮光光角格柵的的遮光光角越越大，，光強(qiáng)強(qiáng)分布布越窄窄，效效率越越低；；格柵柵的遮遮光角角越小小，光光強(qiáng)分分布越越寬，，效率率越高高，但但防止止眩光光的作用變變?nèi)酢?。辦公室室照明明，格格柵遮光角角的橫橫軸方方向(垂直燈燈管)為45°°，縱軸方方向(沿?zé)艄芄芊较?為30°°。商店照照明的的格柵柵遮光光角橫軸軸方向向成25°°，縱軸方方向成成15°。三、照照明器器效率率1、定義義：從一個(gè)個(gè)照明明器輸輸出的的光通通量ΦL與照明明器內(nèi)內(nèi)含有有的全全部光光源在在無(wú)約約束條條件下下點(diǎn)燃燃時(shí)輸輸出的的總光光通量量ΦS之比，，稱為為照明明器效效率。。用ηL表示，，也稱稱為光光通量量輸出出比。。1照明器器的特特性2、上射射輸出出比、、下射射輸出出比上射輸輸出比比下射輸輸出比比1照明器的的特性ηL=ηD+ηU3、照明器器各部分分對(duì)效率率的影響響1照明器的的特性圖4-11照明器各各部分對(duì)對(duì)效率的的影響區(qū)域1：光線能能從高壓壓經(jīng)玻璃璃板B直接射出出燈具的的部分，，稱為直直接出射射光。區(qū)域2：光線射射向燈殼殼內(nèi)部殼殼體產(chǎn)生生的雜散散光，無(wú)無(wú)法起到到有效照照明作用用。區(qū)域3：高壓光光線射向向反射器器R，經(jīng)反射射器反射射后，通通過(guò)前面面玻璃板板B再射出。。4、提高照照明器效效率注意意事項(xiàng)1照明器的的特性圖4-11照明器各各部分對(duì)對(duì)效率的影影響1)盡量減少少區(qū)域2，不使光光線浪費(fèi)費(fèi)在殼體體上。2)處理好玻玻璃板B與光線的的相互位位置，一一般使光光線對(duì)玻玻璃的入入射角小小于45°，以增強(qiáng)強(qiáng)光線的的透過(guò)率率。3)增加區(qū)域域1減少區(qū)域域3，增加直直接出射射光部分分。4)減少區(qū)域域2至零時(shí)，，區(qū)域3內(nèi)的光線線全部反反射向區(qū)區(qū)域1中，當(dāng)反反射出來(lái)來(lái)光線的的角度與與區(qū)域1的直接出出射光角角度完全全吻合時(shí)時(shí)，可獲獲得高的的效率。。5、應(yīng)用1)敞口式照照明器的的照明效效率較高高。取決決于三個(gè)個(gè)因素:敞口面積積與燈具具控照器器(燈罩)內(nèi)表面面面積之比比，比值值越高，，效率越越高；控照器內(nèi)內(nèi)表面反反射比越越大，效效率越高高；燈具形狀狀造成光光在照明明器內(nèi)多多次反射射，效率率降低。。2)格柵式燈燈具采用用大網(wǎng)孔孔高格片片的格柵柵，材料料采用拋拋光的鋁鋁合金或或不銹鋼鋼，效率率可高于于70%。1照明器的的特性一、按照照明器的的用途分分類(一)功能性照照明器保護(hù)光源源、提高高光效、、降低眩眩光裝飾效果果(二)裝飾性照照明器美化環(huán)境境、烘托托氣氛，，照明器器造型和和光線色色澤照明器效效率、限限制眩光光2照明器的的分類二、按照照明器防防觸電保保護(hù)方式式分類照明器保保護(hù)人身身安全的的措施稱稱防觸電電保護(hù)2照明器的的分類照明器等級(jí)照明器主要性能應(yīng)用說(shuō)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(hù)，否則，易觸及部分和外殼會(huì)帶電

安全程度不高，適用于安全程度好的場(chǎng)合，如空氣干燥、塵埃少、木地板等條件下的吊燈、吸頂燈Ⅰ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(shí)，不致有危險(xiǎn)

用于金屬外殼的照明器，如投光燈、路燈、家庭燈等Ⅱ類采用雙重絕緣或加強(qiáng)絕緣作為安全防護(hù)，無(wú)保護(hù)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(tái)燈、手提燈等Ⅲ類利用特低安全電壓（交流有效值不超過(guò)50V）,燈內(nèi)不會(huì)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(jī)床工作燈、兒童用燈等照明器的的防觸電電保護(hù)分分類三、按照照明器的的防塵、、防水等等分類特征字母母“IP”后面跟兩兩個(gè)數(shù)字字表示第一個(gè)數(shù)數(shù)字表示示對(duì)人、、固體異異物或塵塵埃的防防護(hù)能力力；第二個(gè)數(shù)數(shù)字表示示對(duì)水的的防護(hù)能能力。在防塵能能力和防防水能力力之間存存在一定定的依賴賴關(guān)系，，有多種種配合。。2照明器的的分類四、按照照明器光光通量在在空間的的分布分分類又稱CIE配光分類類2照明器的的分類按照明器器光通量量分類五、直接接型照明明器按距距高比分分類1、照明器器的距高高比照明器的的距高比比是指相鄰鄰照明器器之間的的距離s與照明器器到工作作面的距距離h(即照明器器計(jì)算高高度)之比，用用λ表示：λ＝s/h2、照明器器的允許許距高比比指照明器器間距s與照明器器計(jì)算高高度h之比的最最大允許許值。2照明器的的分類ShACB圖4-12半照度角角與距高高比2照明器的的分類布置照明明器時(shí)使使其距高高比不大大于允許許距高比比，工作作面上的的照度比比較均勻勻。距高比取決決于照明器器的配光曲曲線。半照度角3、直接型照照明器按最最大允許距距高比分類類2照明器的分分類直接型照明明器按最大大允許距高高比分類六、按照明明器結(jié)構(gòu)特特點(diǎn)分類2照明器的分分類結(jié)構(gòu)特點(diǎn)開(kāi)啟型光源與外界空間直接接觸(無(wú)罩)閉合型透明罩將光源包合起來(lái)，但內(nèi)外空氣仍能自由流通密閉型透明罩固定處加嚴(yán)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(yàn)規(guī)程》的要求，能安全地在有爆炸危險(xiǎn)性介質(zhì)的場(chǎng)所使用。有安全型和隔爆型。安全型在正常運(yùn)行時(shí)不產(chǎn)生火化電??；或把正常運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的火化電弧的部件放在獨(dú)立的隔爆室內(nèi)隔爆型在照明器的內(nèi)部產(chǎn)生爆炸時(shí)，火焰通過(guò)一定間隙的防爆面后，不會(huì)引起外部的爆炸防震型照明器采取防震措施，安裝在有震動(dòng)的設(shè)施上按照明器結(jié)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分分類七、按照明明器安裝方方式分類壁燈吸頂燈嵌入式半嵌入式吊燈地腳燈臺(tái)燈落地?zé)敉ピ簾舻缆窂V場(chǎng)燈燈移動(dòng)式燈自動(dòng)應(yīng)急照照明燈2照明器的分分類一、按配光光曲線選擇擇照明器二、按使用用環(huán)境條件件選擇照明明器三、按經(jīng)濟(jì)濟(jì)效果選擇擇照明器3照明器的選選用照明器的輸輸出光通量量可根據(jù)照照明器的配配光特性求求得。一、積分法法照明器各方方向上的光光強(qiáng)可以看看作是垂直直角θ和水平角φ的函數(shù)，記記作I(θ,φ)4照明器輸出出光通量計(jì)計(jì)算照明器射向向點(diǎn)(θ,φ)的光強(qiáng)Iθ,φ：4照明器輸出出光通量計(jì)計(jì)算dA-面元的面積積圖4