灯具的基本知识新课件.ppt

1、J Shao1J Shao灯具的基本知识灯具的基本知识J Shao2J Shao -不亮灯时:点缀空间,美化环境 成为室内外重要的装饰物(器件)平衡重心,突出重点,协调环境 -亮灯时:创造环境(满足心理感觉)赏心悦目,表达意境 保持效率,提高效能 用心理量表达:亮暗,明快,朦胧等J Shao3J Shao 2.灯具的定义 由光源和照明附加组成的设备,主要用来重新分配光源光线和防止眼睛免受强光刺激.还包括固定和保护光源以及将其连接电源所必须的组件.以上为IEC的定义,我国常将光源除外 J Shao4J Shao 3.灯具发出的光线的功能 1)照明功能:光线照明被照面,眼睛观看被照面或被照明空间,

2、而不看灯的自身,亦称此类灯具为照明器 2)信号功能:发出的光线很弱,不能用来照明其他物体,眼睛直接观看光源和其发出的光线,用于传递信号(颜色和变化),亦称信号灯 3)效果功能:用光的强弱,色彩和运动表现和创造气氛,亦称影视舞台灯J Shao5J Shao 4.一个灯具的基本要求 安全要求:不伤及人生和环境安全的安全要求 性能要求:照明/信号/效果(光学性能)寿命-表面处理,材料,紧固件,元器件 维护和保养方便 美学要求:外观和造型 价格要求:性价比,物有所值J Shao6J Shao 5.灯具的安全要求 对有生命的(人/动植物):防触电,防辐照 在灯具的整个寿命期内,在它适合的环境和使用情况下

3、不会丧失功能(如水,尘,摇动和拉拔等),也不会跌落等 对眼睛,皮肤,植物产生危害 对环境不会产生不安全:在启动,运行和断开时都是安全的 不会过热,不会引爆外界气体 不会损坏珍品J Shao7J Shao 6.灯具的性能要求 光的要求:不同的场所有不同的光线(照明,信号或效果)要求,就有不同的灯具和相应的光强分布与之对应.如办公室,道路,建筑立面等 寿命:除易损件外,应有一定的工作周期,如工业灯的一代人,居室灯的室内装饰等.不老化,不变色,不丧失功能J Shao8J Shao 灯具维护和保养的方便 换光源,换电器附件,擦洗和清洁 7.灯具的美学 环境和风格结合,互相交融 白天和晚上的完美 个性和

4、共性的表现 8.价值和价格:价格和能耗/节能 好的性价比J Shao9J Shao按其用途来分类:有民用灯具、工矿灯具、舞台灯具、车船灯具、防 爆灯具和路灯灯具等倘若按其安装方式来分类:有嵌入式、吸顶式、悬挂式、落地式和移 动式等按防触电保护方式分类:为了电气安全,灯具所有带电部分必须采用绝缘材料等加以隔离,灯具的 这种保护人身安全的措施称为防触电保护,根据防触电保护方式，灯具可 分为0,I,和 4类 灯具的分类灯具的分类J Shao10J Shao灯具的防触电保护分类灯具的防触电保护分类 灯具等级 灯具主要性能应用说明0类保护依赖基本绝缘一在易触及的部分及外壳和带电体间的绝缘适用安全程度高的

5、场合,且灯具安装、维护方便.如空气干燥、尘埃少、木地板等条件下的吊灯、吸顶灯I类除基本绝缘外,易触及的部分及外壳有接地装置,一旦基本绝缘失效时,不致有危险用于金属外壳灯具,如投光灯、路灯、庭院灯等,提高安全程度类除基本绝缘,还有补充绝缘,做成双重绝缘或加强绝缘,提高安全性绝缘性好,安全程度高,适用于环境差、人经常触摸的灯具,如台灯、手提灯等类采用特低安全电压(交流有效值50V),且灯内不会产生高于此值的电压灯具安全程度最高,用于恶劣环境,如机床工作灯、儿童用灯等J Shao11J Shao目前采用特征字母“IP后面跟两个数字来表示灯具的防尘、防水等级;第1个数字表示对人、固体异物或尘埃的防护能

6、力,第二个数字表示对水 的防护能力;在防尘能力和防水能力之间存在一定的依赖关系，也就是说第一个数字 和第二个数宇间有一定的依存关系灯具的防尘、防水等级灯具的防尘、防水等级J Shao12J Shao防护等级特征字母防护等级特征字母IP后面数字的意义后面数字的意义第一位特征数字第一位特征数字第一位特征数字 说 明含 义标记0无防护没有特别的防护1防护大于50mm的固体异物人体某一大面积部分,如手(但不防护有意识的接近),直径大于50mm的固体异物2防护大于12mm的固体异物手指或类似物,长度不超过80mm、直径大于12mm的固体异物3防护大于2.5mm的固体异物直径或厚度大于2.5mm的工具、电

7、线等,直径大于2.5mm的固体异物4防护大于1mm的固体异物厚度大于1mm的线材或条片,直径大于1mm的固体异物5防尘不能完全防止灰尘进入,但进入量不能达到妨碍设备正常工作的程度6尘密无尘埃进入J Shao13J Shao防护等级特征字母防护等级特征字母IP后面数字的意义后面数字的意义第二位特征数字第二位特征数字第二位特征数字 说 明含 义标记0无防护没有特别的防护1防滴滴水(垂直滴水)应没有影响2150防滴当外壳从正常位置倾斜不大于150以内时,垂直滴水无有害影响3防淋水与垂直线成600范围内的淋水无影响4防飞溅水任何方向上的飞溅而来的水无有害影响5防喷射水任何方向上的喷射而来的水无有害影响

8、6防猛烈海浪经猛烈海浪或经猛烈喷水后,进入外壳的水量不致达到有害程度7防浸水浸入规定水压的水中,经规定时间后,进入外壳的水量不会达到有害程度8防潜水能按制造厂规定的要求长期潜水J Shao14J ShaoIP后两数字可能的配合后两数字可能的配合0123456780IP 00IP 01IP 021IP 10IP 11IP 122IP 20IP 21IP 22IP 233IP 30IP 31IP 32IP 33IP 344IP 40IP 41IP 42IP 43IP 445IP 50IP 54IP 556IP 60IP 65IP 66IP 67IP 68 第二位特征数字可能配合的组合第一位特征数字

9、J Shao15J Shao灯具按光通量分布分类灯具按光通量分布分类 根据灯具向上、下半个空间发出的光通量的比例来分类的方法;CIE 将一般室内照明的灯具分成5类:直接灯具、半直接灯具、全漫射(直接一间接)灯具、半间接灯具和间 接灯具 直接半直接漫射(直接-间接)半间接间接上0-1010-4040-6060-9090-100下100-9090-6060-4040-1010-90光通量分配()灯具类别光强分布J Shao16J Shao灯具按光束角分类灯具按光束角分类直接型灯具按光强分布分类直接型灯具按光强分布分类 针对带有反射器的直接型灯具;其光束的宽窄变化范围大,有的非常集中,向下直射,有的

10、散布在整 个半空间;按光束的宽窄,直接灯具又可分为特狭照型、狭照型、中照型(扩散 型或余弦型)、广照型和特广照型5种J Shao17J Shao灯具按光束角分类灯具按光束角分类投光灯按光束角分类投光灯按光束角分类 描写投光灯光强分布采用V-H系统;对投光灯的光束角的定义是:在V=00 或(和)在H=00的截面内,光强为峰 值光强1/10的光束的夹角,灯具在 水平方向和垂直方向上的光束角有 可能不同投光灯的光束角在本例中,光束角为600J Shao18J Shao美国电气制造联合会(NEMA,National Electrical Manufactures Association)根据光束角的大

11、小将投光灯分成9种,如果某一投光灯具,它的光束性能用 H5V4表示,则说明它在水平方向的光束角在7101000的范围内,而垂直方向 的光束角在470700的范围内;投光灯具的光束角越小,光投射的距离越远灯具按光束角分类灯具按光束角分类投光灯的投光灯的NEMA分类分类NEMA号光束角(0)光束特性NN130宽J Shao19J Shao 1965年CIE路灯灯具分类是基于灯具的截光特性;路灯灯具被分成截光型、半截光型和非截光型3种;非截光型灯具不限制水平光,故眩光较厉害;给出的光强值是指每1 000lm时的光强值,但不管光通量有多大,光强的最大值 不能超过1 000 cd灯具按光束角分类灯具按光

12、束角分类路灯灯具按截光性能分类路灯灯具按截光性能分类峰值光强角的上限800900(0)截光型301065半截光型1005076非截光型不限-灯具类型 在下列方向允许的最大光强(cd/1000lm)J Shao20J ShaoC-g坐标系统,适合于路灯及其室内灯具灯具光强的空间分布J Shao21J Shao灯具光强的空间分布V-H坐标系统,适合于室外灯具J Shao22J Shao空间坐标的平面描述直角坐标配光曲线极坐标配光曲线注:灯具两个方向的表示为水平方向2700-900,垂直方向为00-1800J Shao23J Shao配光曲线数据处理如果知道一灯具的配光曲线,在配光曲线上选择一点,即

13、知道这一灯具 在角度q时,相对于光源的光通量为1000lm情况下,灯具的光强值如有一套灯具总光通量为6000lm,300方向时,配光曲线上查出的光强 值为300cd/1000lm实际的光强值为=(300*6000)/1000=1800cdJ Shao24J Shao对不密封的灯具,尘埃积集会对光输出的程度有影响,有六中不同结构灯具按维护性能分类灯具按维护性能分类分类灯具的上半部分情况灯具的下半部分情况是否有上射光光衰退的相对比较图 例I敞开敞开有第三II敞开或用透明、半透明或不透明材料做成有开口部分,向上光通量15敞开或有格栅或格片有第一(最少)用透明、半透明或不透明材料做成的有开口部分,向上

14、光通量35有或没有第六VI用透明、半透明或不透明材料做成的有向上开口部分,向上光通量35敞开,或透明、半透明、漫射灯罩有第五J Shao25J Shao灯具按安装面材料分类灯具按安装面材料分类灯具安装的表面有可燃和不可燃两种材料,按此特性将灯具分为两类:只能安装在不可燃表面的灯具和安装在可燃表面的灯具,后者又称防燃灯具,标记FJ Shao26J Shao特殊区域的照明要求和灯具选择特殊区域的照明要求和灯具选择 爆炸和火灾危险(在此,我们仅针对爆炸性气体环境危险区域进行介绍:)爆炸性气体环境危险区域的照明要求 在许多工业中,存在着爆炸性危险区域.通常存在易燃物质、液体、蒸汽或烟雾的场所被定义为爆

15、炸危险区域.存在爆炸危险区域的工业有:化学品厂、药厂、炼油厂和电厂等.在选择灯具时,我们应该清楚以下概念:爆炸性气体环境危险区域分区 爆炸性气体混合物的分级 爆炸性气体混合物的温度分组 防爆形式 防爆标志J Shao27J Shao爆炸性气体环境危险区域分区 根据爆炸性物质出现的频繁程度和持续时间,爆炸性气体环境危险区域有不同的分区:这里所指的危险区域是指三维空间,不仅指水平面,还包括垂直面 IECCENELEC标准定义国家标准GB50058-92定义0区持续出现或长期出现易燃气体混合物的环境如:开放式储存区连续出现或长期出现爆炸性气体混合物的区域1区每年1000小时存在爆炸性气体混合物的区域

16、如油缸、海上平台在正常运行时可能出现爆炸性气体混合物的环境2区每年1-1000小时存在爆炸性气体混合物的区域如:仓库在正常运行时不可能出现爆炸性气体混合物的区域或即使出现也仅是短时存在的爆炸性气体混合物3区无易燃物质存在,正常运行时不会发生危险的环境 无易燃物质存在,正常运行时不会发生危险的环境J Shao28J Shao爆炸性物质的分类 爆炸性气体混合物的分级 类别I 类II类III类环境矿井甲烷爆炸性气体、蒸汽爆炸性粉尘、可燃性粉尘爆炸性气体环境的气体混合物可划分为两类:I类和II类I类指矿井甲烷,容许电气设备存在,一般不用多作考虑I 类:150o C(可能堆积粉尘时)450oC(防止堆积

17、粉尘时)J Shao29J ShaoII类根据最大试验安全间隙或最小点燃电流比又可分为IIA、IIB、IIC三个级别IIA指最低爆炸率,IIC指最高爆炸率最大试验安全间隙最小点燃电流比 MESG(mm)(MICR)IMESG=1.14MICR=1.0IA0.9=MESG 1.140.8 MICR 1.0IB0.5 MESG0.90.45=MICR=0.8ICMESG=0.5MICR 451T2t 300300t 450T3t 200200t 300T4t 135135t 200T5t 100100t 135T6t 8585 270T12200 T=270T13150 T 0.7色温自然色350

18、0-4500K显色性好Ra=80其它要求长寿命电子镇流器灰尘颗粒的数量1Class I 级2Class 10 级100Class 100级1000Class 1000 级10000Class 10000 级100000Class 100000级等级洁净厂房的照明要求洁净厂房的照明要求J Shao39J Shao使用灯具 1.按光线(照明功能)要求来选择 不同场所,有不同的照明要求,应选择不同的灯具,这样才能达到节能的效果.包括以下几点:配光曲线 使用光源的功率,色温和显色性 灯具的眩光 发光口面的大小和形状 J Shao40J Shao 相同照度及其分布可以用不同的光源和灯具加以组合后得到,原

19、因是一个照明场所往往由不止一个灯具的贡献,即每一个点上的照度大多由几个灯具提供.因此光源和灯具的选择显得十分重要:光源:选择发光效率高,发光体亮度和线度合适,光色和色温符合使用要求.灯具:选择配光符合要求,效率高,光源使用寿命长,表面亮度符合要求,灯具防护能力好和寿命长的产品.下举两例:J Shao41J Shao举例举例1:铁路站台铁路站台视觉作业内容:候车 交谈 安全 安保视觉作业要求:看清地面 行李 同行人和陌生人的衣着 动作和脸部表情看清人脸需要的照度:距离(m)4 5 6 8 10 12脸部照度(lx)0.8 1.0 1.2 1.9 2.7 4.0 脸部照度指脸部的垂直照度J Sha

20、o42J Shao作业需要的认知距离 关系 亲密 熟悉 一般 提防 距离(m)0.5 1.0 5 10 公共场所为保安需要,有安全感的距离在5m以上,因此 脸上的垂直照度需要4lx以上,按:垂直照度/平均照度1:2来看,需要的水平照度约 8-12lxJ Shao43J Shao 需要的照度:CIE推荐的站台水平照度 名称 Eh(lx)Eh min/Eh ave GR 敞开,小站台 10 0.25 50 敞开,中站台 20 0.40 45 敞开,大站台 50 0.40 45 有顶,小站台与楼梯 50 0.40 45 有顶,大站台与楼梯 100 0.50 45 J Shao44J Shao IES

21、NA推荐的站台照度:垂直照度:A级(30lx)水平照度:A级(30lx)CIE推荐室外居住区的照度(保安):半柱面照度5-10lx 约垂直照度8-15lx 由此可见,站台是公共场所,照度值自然高于室外 居住区的照度.J Shao45J Shao 站台的照明灯具的基本要求:1)光源要求:显色性好 Ra 80以上 色温(冷白光)Tc4000K 功率估算:若单灯照明面积10m10m 大站台:50lx10mX10m=5000lm 需5000/0.7/0.7/80=150W 其中两个0.7:维护系数和灯具效率;80:光源发光效率(lm/w)建议采用金属卤化物灯为光源J Shao46J Shao 2)配光

22、要求 a)光源安装方向:裸光源在垂直于灯管轴线的方向上的光强约1500cd,对于高度在4-4.5m的站台来说,地面的照度为70lx,因此光源应垂直于地面以减少光源直接光带来的照度不均匀.J Shao47J Shaob)考虑到受照面上需要垂直照度和水平照度接近的要求(主要是照亮任何物的垂直面),所以灯具的配光应是宽配光,即蝙蝠翼或更宽的配光.J Shao48J Shao 3)灯具的其它要求 a)外壳防护等级:为防止灰尘和小虫的侵入,需要密封的灯具,出光口面上有透明或棱镜的防护玻璃.外壳防护等级要求在IP54或以上,从而达到较好的维护系数.b)灯具的外壳必须接地,是1类灯具.保证灯具的电气安全.c

23、)灯具的换光源的结构必须简单和快捷,密封圈的材料必须耐用.耐压紧和耐老化.d)注意光源的直接光造成的眩光,建议使用有棱镜的防护玻璃,减少眩光.J Shao49J Shao 举例二举例二:编组站的投光灯编组站的投光灯 视觉作业内容:观察,了解和处理情况 视觉作业要求:看清在编组的车辆和轨道上 的障碍物和驾驶机插车车辆.看清轨道,车辆和障碍物的基本要求:1)障碍物或观察对象(包括对方车辆)的颜色较深,不易与背景分辩,但体积较大;2)环境空旷,周围反射不好;3)车辆在运动,有一定的速度;4)尽量减少来自灯具的眩光干扰.J Shao50J Shao 1).照明要求:(1)照度要求:CIE:平面和减速编

24、组站:10-15lx 驼峰编组站:20-50lx IESNA:平面和减速编组站:水平20,垂直 照度5lx 驼峰编组站:水平照度30,垂直照度100lx(2)眩光:CIE要求:GR45J Shao51J Shao 2).灯具的安装条件:安装高度:10-12m的龙门架上;两龙门的距离在100m以上;每条铁轨上面一个投光灯.3)灯具的光度要求:如只有一个灯具贡献,那么灯具中心光强:I=EH2/cos3=20X102/cos3 84.3=2X106cd.往往有左右两侧灯具共同贡献,一个灯具的中心光强约占2X106cd的0.5-0.7.J Shao52J Shao 4)灯具的光学设计要求:1)提供1X

25、106cd的光强;2)上射光线有较好的截光,过峰值后的光线很少(有锐截光);3)半峰边角在130左右.5)灯具的其它设计要求:1)外壳防护灯等级:IP55;2)外壳接地,I类灯具;3)维护方便;4)表面处理和密封圈有10年以上寿命.J Shao53J Shao 6)建议的灯具形式(应与传统的单端光源沿灯具轴线的安装方式不同,以提高效能和节能):反射器:旋转抛物面 反射器材质:高度镜面铝 光源:400W双端式金卤灯或单端横装 光源安置方式:水平 上射光的处理:采用水平挡光板安装于 光源的上方.J Shao54J ShaoJ Shao55J Shao 2.以能耗为要求进行选择 节能是重要的指标之一

26、,数量多更重要 选择高光效的光源 灯具效率 选择高LER(灯具效能指数)的灯具 LER=灯具的光输(L=lm)/灯具的电功率(w)J Shao56J Shao3.以安全性能来选择 防触电防护等级 户内和户外的IP等级 安装条件与环境符合(倒三角F标志)表面温度 外部和内部导线的连接 外壳的机械强度J Shao57J Shao 4.以不发光和发光时的感觉来选择 嵌入,吸顶和悬挂的三种基本形式 白天的效果与周围环境的协调(陪衬)晚上的效果:创造环境,气氛,表现自身(主角)J Shao58J Shao 5.以需要创造的照明效果选择 1)明亮空间:洗墙照明 2)立体和平面的感觉-接待和阅览 3)高光(重点/聚焦)照明-特别明亮,如立面照明中的光斑,壁画等 4)间接照明和直接照明-上亮下暗和上暗下亮 5)墙上要光斑和不要光斑