第九章 建筑電氣工程照明

第九章

建筑電氣照明

建筑電氣照明系統(tǒng)：將電能轉(zhuǎn)變?yōu)楣饽?，以保證人們?cè)诮ㄖ飪?nèi)外正常從事生產(chǎn)和生活活動(dòng)，以及滿足其他特殊需要的照明設(shè)施；

電氣照明系統(tǒng)設(shè)計(jì)：光源選擇、照度計(jì)算、燈具布置、安裝方式、眩光控制、調(diào)光控制、線路截面、敷設(shè)方法。（一）電氣照明的基本知識(shí)（二）電光源與燈具（三）照度計(jì)算（一）電氣照明的基本知識(shí)1．光的概念物理概念：光泛指能產(chǎn)生視覺(jué)的輻射能

能量的一種形式

本質(zhì)是電磁波——電磁輻射照明工程中的概念：可見光可見光電磁波譜及可見光譜:波長(zhǎng)范圍：380nm～780nm特點(diǎn):波長(zhǎng)不同具有不同的顏色感覺(jué)紅

←

橙

←

黃

←

綠

←

青

←

藍(lán)

←

紫2．照明光學(xué)基本物理量光通量光強(qiáng)度

（Φ）：是指光源在單位時(shí)間內(nèi)，向周圍空間輻射出的使人眼產(chǎn)生光感的輻射能。

單位：流明（lm）

意義：從視覺(jué)感受出發(fā)描述光源的發(fā)光能力

（I）：指光源向周圍空間某一方向單位立體角內(nèi)輻射的光通量。

單位：坎德拉（cd）

意義：從視覺(jué)感受出發(fā)描述光源光通量在空間的分布情況

符號(hào)：IdΦd

I

立體角發(fā)光強(qiáng)度電光源的發(fā)光效率

光源發(fā)光效率是指一個(gè)光源所發(fā)出的光通量

φ

與該光源所消耗的電功率

P之比各類電光源發(fā)光效率與壽命對(duì)照表序號(hào)

1

2

3

4

5

6

7

8

91011

燈種

節(jié)能燈細(xì)管徑熒光燈

無(wú)極熒光燈

高壓鈉燈金屬鹵化物燈陶瓷金屬鹵化

物燈

LED光源

白熾燈粗管徑熒光燈

鹵鎢燈

高壓汞燈功率（瓦）

3～60

4～60

15～300

35～1000

20～2000

20～400

0.06～10

15～200

20～120

5～3000

50～1500光效率（流明/

瓦）

50～90

60～108

80～140

80～150

70～120

80～110

50～120

5～15

50～70

12～34

35～70壽命（小時(shí)）

6000

5000～

16000

60000

16000～

32000

5000～

20000

15000

35000

1000

5000

1000～3000

6000顯色指數(shù)

（％）

60～90

60～95

80

20～80

60～95

60～95

70

100

50～80

100

30～502．照明光學(xué)基本物理量照度

（E）：受照物體單位面積上接受的光通量。

單位：勒克斯（lx）

意義：照明設(shè)計(jì)的依據(jù)——建筑照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)

符號(hào)：EdΦ

dAE

亮度

（L）：發(fā)光體在視線方向單位投影面上的發(fā)光強(qiáng)度；

單位：坎德拉/平方米（cd/m2）

意義：描述發(fā)光面或反光面亮度分布情況，與照明舒適性密切相關(guān)

符號(hào)：L

dIdAcos

Lθ

光通量、發(fā)光強(qiáng)度、照度、發(fā)光度、亮度的關(guān)系2．照明光學(xué)基本物理量光源的顯色性

同一顏色的物體在具有不同光譜的光源照射下，呈現(xiàn)不同的顏色。光源對(duì)被照物體的顯色性能，稱為“顯色性”。

顯色指數(shù)（Ra）：光源照明物體的顏色與標(biāo)準(zhǔn)光源照明同一色樣的心理物理色符合程度的度量

。

規(guī)定：標(biāo)準(zhǔn)光源顯色指數(shù)為100色溫光色氣氛效果

>5000K3300-5000K

<3300K

清涼(帶藍(lán)的白色)

中間

(白)

溫暖(帶紅的白色)

冷的氣氛爽快的氣氛穩(wěn)重的氣氛3．照明的目的與方式照明的目的明視照明

以滿足工作需要為目的的照明

要確保照明場(chǎng)所的視覺(jué)條件

主要涉及到照明生理學(xué)環(huán)境照明

以周圍環(huán)境為照明對(duì)象的照明

為了給照明場(chǎng)所造成一定的特殊氣氛

主要涉及照明心理學(xué)照明方式特點(diǎn)：①由對(duì)稱排列在頂棚上的燈具組成②在室內(nèi)可獲得較好的亮度分布和照度均勻度一般照明為照亮整個(gè)場(chǎng)所而設(shè)置的均勻照明對(duì)某一特定區(qū)域(如進(jìn)行工作的地點(diǎn))設(shè)計(jì)成不同照度來(lái)照亮該區(qū)域的一般照明特點(diǎn)：①將燈具集中或分區(qū)集中設(shè)置在工作區(qū)的上方②非工作區(qū)的照度可降低為工作區(qū)的1/3～1/5分區(qū)一般照明特定視覺(jué)工作用的、為照亮某個(gè)局部而設(shè)置的照明特點(diǎn)：①將燈具裝設(shè)在靠近工作臺(tái)面的上方②可在局部范圍以較小的光源功率獲得較高的照度③易于調(diào)整和改變光的方向局部照明由一般照明與局部照明組成的照明特點(diǎn)：①增加工作區(qū)的照度

②減少工作面的陰影和光斑

③減少照明設(shè)施總功率混合照明照明種類分類①正常照明：正常情況下使用的室內(nèi)外照明②應(yīng)急照明：因正常照明的電源失效而啟用的照明③值班照明：非工作時(shí)間,為值班所設(shè)置的照明④警衛(wèi)照明：用于警戒而安裝的照明⑤障礙照明：在可能危及航行安全的建筑物或構(gòu)筑物上安裝的標(biāo)志燈GB

50034-2004將照明種類劃分為:★疏散照明：

用于確保疏散通道被有效地辨認(rèn)或使用的照明★安全照明：

用于確保處于潛在危險(xiǎn)之中的人員安全的照明★備用照明：注意應(yīng)急照明分為：

疏散標(biāo)志燈疏散照明燈工業(yè)生產(chǎn)的危險(xiǎn)環(huán)境用于確保正?；顒?dòng)繼續(xù)進(jìn)行的照明

避免引發(fā)重大事故

避免造成很大影響或經(jīng)濟(jì)損失

保證消防正常進(jìn)行照明種類選擇——滿足GB

50034-2004的規(guī)定①所有工作場(chǎng)所均應(yīng)設(shè)置正常照明②工作場(chǎng)所的正常照明因故障熄滅后：★需確保正常工作或活動(dòng)繼續(xù)進(jìn)行，應(yīng)設(shè)備用照明★需確保處于潛在危險(xiǎn)之中的人員安全，應(yīng)設(shè)安全照明★需確保人員安全疏散的出口和通道，應(yīng)設(shè)疏散照明③在需要值班的車間、商店等大面積場(chǎng)所宜設(shè)值班照明④在重要的廠區(qū)、庫(kù)區(qū)等有警戒任務(wù)的場(chǎng)所,應(yīng)設(shè)警衛(wèi)照明⑤按民航部門、交通部門的有關(guān)規(guī)定，裝設(shè)障礙標(biāo)志燈電光源熱輻射光源（二）電光源與燈具

1．電光源

白熾燈（鎢絲燈）如普通照明燈泡鹵鎢燈氣體放電光源（按發(fā)光物質(zhì)分）惰性氣體金屬

氖燈，如霓虹燈金屬鹵化物燈

氙燈汞氙燈高壓汞燈，如熒光高壓汞燈

低壓鈉燈

高壓鈉燈汞燈鈉燈低壓汞燈，如熒光燈白熾燈構(gòu)造特點(diǎn)燈絲:發(fā)光體-

鎢絲玻殼：表面處理：彩色、磨砂或乳白、鍍反射鋁層或介質(zhì)膜反射面燈頭

作用：固定燈泡、接通電源種類：

螺口式E卡(插)口式B燈內(nèi)成分作用：氮?dú)怏w防止鎢絲蒸發(fā)，提高光效，延長(zhǎng)壽命普通照明用白熾燈用于民用建筑(住宅、賓館、餐廳、商店等場(chǎng)所)

裝飾用白熾燈與建筑燈具相配，形成多種藝術(shù)風(fēng)格(蠟燭形燈泡與節(jié)日彩泡)反射型燈泡用于商店櫥窗照明、物品展示照明等需要光線集中的場(chǎng)合主要類別光壽效：低，約為10～15

lm/W（8～21.5

lm/W）命：低，平均壽命約為1000

h啟燃時(shí)間：短，瞬時(shí)啟燃/再啟燃色表：暖，約2400～2900

K（2700～3000K）

顯

色

性：好，Ra達(dá)99～100（接近太陽(yáng)光）特性

電壓特性：端電壓＞額定值→壽命降低

端電壓＜額定值→光通量降低

調(diào)光特性：可在0～100%范圍內(nèi)即時(shí)連續(xù)均勻反復(fù)調(diào)光

開關(guān)性能：開啟瞬間產(chǎn)生很大的脈沖電流

但開關(guān)次數(shù)對(duì)壽命影響很小光電參數(shù)及特性

光電參數(shù)白熾燈的構(gòu)造鹵鎢燈鹵鎢循環(huán)反應(yīng)低溫時(shí)產(chǎn)生化合反應(yīng)高溫時(shí)產(chǎn)生分解反應(yīng)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)★充分的鹵鎢循環(huán)反應(yīng)要求玻殼

溫度高，因此燈內(nèi)氣體壓強(qiáng)高

玻殼采用耐高溫石英玻璃或低

堿硬質(zhì)玻璃——成本高★泡殼尺寸較小，機(jī)械強(qiáng)度高，一般為細(xì)管形或小球形燈的體積縮小到同功率白熾燈的0.5%～3%光電參數(shù)色溫：2700～3200K光效：15～30lm/W壽命：1500～2000h(雙端)、1000～3500h(低電壓冷光束)應(yīng)用

它與白熾燈比較，光效提高30％，壽命增長(zhǎng)50%。

鹵鎢燈具有體積小、功率大、能夠瞬時(shí)點(diǎn)燃、可調(diào)光、無(wú)頻閃效應(yīng)、顯色性好和光通維持性好等特點(diǎn)。

這種燈多用于較大空間、要求高照度的場(chǎng)所，其色溫特別適用于電視轉(zhuǎn)播攝象照明。熒光燈結(jié)構(gòu)及工作原理

玻管

熒光粉：將紫外輻射轉(zhuǎn)換成可見光

電極：發(fā)射電子

汞：汞：放電介質(zhì)

惰性氣體：抑制電極上電子發(fā)射材料的蒸發(fā)與濺散

鎮(zhèn)流器：防止電流失控、保證放電燈在正常電特性下工作

啟輝器：預(yù)熱燈的電極,并與串聯(lián)的鎮(zhèn)流器一起產(chǎn)生脈沖電壓使燈啟動(dòng)熒光燈典型線路

雙金屬片

靜觸頭

外殼電極啟輝器示意圖熒光燈典型線路類型

直管型熒光燈

環(huán)形熒光燈

緊湊型熒光燈參數(shù)及工作特性

顏色特性：熒光燈的顏色特性取決于熒光粉的配方

暖白光(2900K)、冷白光(4300K)、日光(6500K)

發(fā)光效率：一般在27～82lm/W

壽命：平均壽命：3000～5000h（國(guó)產(chǎn)）使用壽命與其啟動(dòng)的頻繁程度有關(guān)

頻閃效應(yīng)：頻閃效應(yīng)較明顯

電壓特性

：調(diào)光較困難頻閃效應(yīng)

當(dāng)氣體放電燈由交流電源供電時(shí)，隨著交流電壓和電流的周期性變化，氣體放電燈的光通量和工作面上的照度也產(chǎn)生頻率脈動(dòng)，這種現(xiàn)象稱為頻閃效應(yīng)（或閃爍現(xiàn)象）。人眼對(duì)物體的分辯能力下降，尤其當(dāng)物體處于轉(zhuǎn)動(dòng)或晃動(dòng)狀態(tài)時(shí)，會(huì)使人產(chǎn)生錯(cuò)覺(jué)，影響生產(chǎn)和工作。高壓汞燈

要求照度高，但對(duì)光色無(wú)特殊要求的場(chǎng)所

高壓汞燈具有光效高、耐震、耐熱、壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)。但啟動(dòng)時(shí)間較長(zhǎng)，不宜于作室內(nèi)照明光源，也不能單獨(dú)做為事故照明光源。多用于車間、禮堂、展覽館等室內(nèi)照明，或道路、廣場(chǎng)的室外照明。高壓鈉燈

照度要求高，但對(duì)光色不要求的場(chǎng)所多煙塵的場(chǎng)所

高壓鈉燈具有發(fā)光效率高、平均壽命長(zhǎng)、亮度高、顯色性差、啟動(dòng)時(shí)間較長(zhǎng)等特點(diǎn)。其光色以黃、紅光線為主，透霧性強(qiáng)。能在-40~100℃的環(huán)境下工作，耐震性強(qiáng)，適合在道路、機(jī)場(chǎng)、廣場(chǎng)等場(chǎng)所使用。照明電光源性能比較和選用基本因素

1額定電壓、電流、功率

2輻射光通量

3發(fā)光效率（lm/W）

4壽命

5光色（顯色性、色溫）

6頻閃效應(yīng)

7啟動(dòng)性

光源種類

普通照明

白熾燈

鹵鎢燈普通熒光燈三基色熒光

燈緊湊型熒光

燈

高壓汞燈金屬鹵化物

燈

高壓鈉燈

低壓鈉燈

光效

(lm/W)

15

25

70

93

60

50

75～95100～200

200顯色指數(shù)

(Ra)

100

100

70

80～98

85

45

65～9223/60/85

很差

色溫(K)

2800

3000

全系列

全系列

全系列

3300～43003000/4500/5

6001950/2200/2

500

1750平均壽命(h)

1000

2000～5000

10000

12000

8000

6000

6000～

20000

24000

28000各種光源的燈效率（二）電光源與燈具2．燈具燈具是將光源發(fā)出的光在空間重新分配的裝置。它包括光源、控制光線方向的光學(xué)器件、固定和防護(hù)燈泡以及連接電源所必需的組件，供裝飾、調(diào)整和安裝用的部件等。燈具的主要作用有下列幾點(diǎn)：

保護(hù)光源免受損傷，并為其供電；

控制光的照射方向，將光通重新分配，達(dá)到合理的應(yīng)用，或得到舒適的光環(huán)境；

裝飾美化建筑環(huán)境；

防止眩光。按光線的分布分類

——根據(jù)燈具發(fā)出光通量在上下兩個(gè)半球空間的分布情況分類部分幾乎沒(méi)有

適當(dāng)

線

安

，

裝可

★

使直

利用

★反射光照明，★燈的上半

★下射光通供作業(yè)照明

光通量

增加散射光照明效果，光

率最高

★上射光通供

接眩光最小，

更加柔和均勻

影和眩光★頂棚很暗

★減少了燈具與頂棚間的

光通損失更多，經(jīng)濟(jì)性差★光線集中且

使室內(nèi)環(huán)境亮度適宜、緩解陰影

塵而影響其效率環(huán)境照明

線

光

無(wú)陰，與明亮的燈

線

具

柔

易

和

形

均

成

勻

★強(qiáng)烈對(duì)比，

★光損失大，缺

對(duì)比眩光方向性強(qiáng)

★

，

光

易

通

產(chǎn)

量

生

損

較

失

★燈具易積

濃

較

重

多

乏立體感直接型半直接型

全漫射(直-間接)型

半間接型間接型按燈具的結(jié)構(gòu)和功能分類★開啟：光源與外界空間直接接觸,無(wú)透光罩包合★閉合：透光罩將光源包合起來(lái),燈內(nèi)外空氣能自由流通★封閉：透光罩固定處加一般封閉,燈內(nèi)外空氣仍能流通★密閉：透光罩固定處嚴(yán)格封閉,燈內(nèi)外空氣不能流通★防爆：透明罩及固定處和燈具外殼均能承受要求的壓力★防腐：外殼用耐腐蝕材料,且密封良好對(duì)燈內(nèi)易受腐蝕的部件實(shí)行密封隔離按燈具的安裝方式分類★吸頂燈：燈具直接安裝在頂棚上

——主要用于沒(méi)有吊頂?shù)姆块g內(nèi)★嵌入頂棚式(鑲嵌燈)：將燈具嵌入吊頂內(nèi)安裝——適用于有吊頂?shù)姆块g★壁燈：將燈具安裝在墻壁上、