1、第第15章章 电气照明系统电气照明系统15.1照明的基础知识照明的基础知识15.2电光源电光源15.3照明器照明器15.4照明设计照明设计15.1照明的基础知识照明的基础知识15.1.1基本物理量基本物理量1.光通量 光是能量的一种形态,这种能量能从一个物体传播到另一个物体,在传播过程中无需任何物质作为媒介,这种能量的传递方式称为辐射。光源在单位时间内向周围空间辐射出使人眼产生光感觉的能量称为光通量,符号为,单位为流明(lm)。光源在单位时间内向四周空间辐射的能量称为辐射通量,它由各种波长的辐射通量组成,各种波长的辐射通量相加,即为总辐射通量。只有可见光区的辐射通量能转变为光通量。光通量的大小
2、取决于辐射功率的大小和光谱光效率。波长为555nm的辐射通量能够完全转变为光通量。2.发光强度 光源在给定方向上单位立体角内辐射的光通量称为光源在该方向上的发光强度,符号为I,单位为坎德拉(cd)。发光强度是表征光源(物体)发光能力大小的物理量。15.1照明的基础知识照明的基础知识图15-1发光强度的定义图示如图15-1所示,对于各方向均匀辐射光通量的光源,各方向的发光强度相等,其值为I=(15-1)式中光源在立体角内所辐射出的光通量(lm);光源发光范围的立体角(sr)。=(15-2)式中R球的半径(cm);S与立体角相对应的球表面积(cm2)。2SR15.1照明的基础知识照明的基础知识3.
3、照度 照度表示被照物体表面单位面积接收到的光通量,用符号E表示,单位为勒克斯(lx)。如果光通量(lm)均匀地投射在面积为S(m2)的表面上,则该平面的照度值为E=(15-3)当采用某方向发光强度为I的点状光源照明时,被照表面上某点的照度与它至光源的距离(R)的平方成反比,与入射角的余弦(cos)成正比。三者的关系如图15-2所示。E=(15-4)由于照度不考虑被照物体表面的性质(反射、透射和吸收),也不考虑观察者在哪个方向,因此它只能表明光度的强弱,并不表示被照物体的明暗程度。4.亮度 如图15-3所示,光源在给定方向单位投影面积上的发光强度,称为光源在该方向上的亮度,符号为L,单位为cd/
4、m2。S2cosIR15.1照明的基础知识照明的基础知识L=(15-5)人眼对明暗的感觉不是取决于物体上的照度,而是取决于物体在眼睛视网膜上成像的照度。这是由两个因素决定的,一是物体在垂直于观察方向上的投影面积决定了像的大小;二是物体(被照物体可以看作是间接发光体)在指定方向上的发光强度决定了像接收的光通量,故引入“亮度”的概念,它是衡量照明质量的一个重要依据。上述四个物理量的关系如图15-4所示。cosIS图15-2入射角与照度的关系图15-3亮度的定义图15-4四个物理量的关系15.1照明的基础知识照明的基础知识15.1.2光源颜色光源颜色1.色温 色温是电光源的技术参数之一。当光源的发光
5、颜色与黑体(能吸收全部光能的物体)加热到某一温度所发出的光的颜色相同(与气体放电光源相似)时,称该温度为光源的颜色温度,简称色温(对于气体放电光源称为相关色温)。色温以热力学温标来表示,单位为K,即将一标准黑体加热,温度升高到一定程度时,光源的颜色开始由深红浅红橙红白蓝,逐步改变。色温在3000K下,光色偏红,给人以温暖感觉;色温超过6000K,光色偏蓝,给人以清冷的感觉,如图15-5所示。当光源的色品点不在黑体轨迹上,且光源的色品与某一温度下的黑体的色品最接近时,该黑体的热力学温度为此光源的相关色温。相关色温符号为Tcp,单位为开(K)。15.1照明的基础知识照明的基础知识图15-5色温2.
6、显色性 同一颜色的物体在具有不同光谱功率分布的光源照射下,显出不同的颜色,光源对被照物体颜色显现的性质,称为光源的显色性。光源的显色指数是指在待测光源照射下的物体的颜色,与在另一相近色温的黑体或日光参照光源照射下相比,物体颜色相符合的程度。一般显色指数是光源对国际照明委员会(CIE)规定的第18种标准15.1照明的基础知识照明的基础知识颜色样品显色指数的平均值,符号是Ra。颜色失真越少,显色指数越高,光源的显色性越好。国际上规定参照光源的显色指数为100。特殊显色指数是光源对国际照明委员会(CIE)选定的第915种标准颜色样品的显色指数,符号是Ri。3.色品 用国际照明委员会(CIE)标准色度
7、系统所表示的颜色性质称为色品。由色品坐标定义的色刺激性质。色品图是表示颜色色品坐标的平面图,如图15-6所示。图15-6色品图 色品坐标是每个三刺激值与其总和之比。在X、Y、Z色度系统中,由三刺激值可算出色品坐标x、y、z。15.1照明的基础知识照明的基础知识15.1.3眩光眩光1.眩光的概念 眩光是由于视野中的亮度分布或亮度范围的不适宜,或存在极端的对比,以致引起不舒适感觉或降低观察细部或目标的能力的视觉现象,如图15-7所示。直射眩光是由视野中,特别是在靠近视线方向存在的发光体所产生的眩光。不舒适眩光指产生不舒适感觉,但并不一定降低视觉对象的可见度的眩光。反射眩光是由视野中的反射引起的眩光
8、,特别是在靠近视线方向看见反射像所产生的眩光。光幕反射是由视觉对象产生的镜面反射,它使视觉对象的对比降低,以致部分或全部难以看清细部。15.1照明的基础知识照明的基础知识图15-7眩光2.眩光值 统一眩光值是国际照明委员会(CIE)用于度量处于室内视觉环境中的照明装置发出的光对人眼引起不舒适感主观反应的心理参量。眩光值是国际照明委员会(CIE)用于度量体育场馆和其他室外场地照明装置对人眼引起不舒适感主观反应的心理参量。15.1照明的基础知识照明的基础知识光源位置的眩光效应如图15-8所示。图15-8光源位置的眩光效应15.1.4光源特性光源特性1.频闪效应 在以一定频率变化的光照射下,人们观察
9、到物体运动显现出不同于其实际运动的现象称为频闪效应。电感式荧光灯随着电压、电流周期性变化,光通量也周期性地发生强弱变化,使人眼观察静止物体时产生转动的错觉,即为频闪。频闪会使人产生不舒服的感觉,降低工作效率。15.1照明的基础知识照明的基础知识2.光源的发光效能 光源的发光效能是光源发出的光通量除以光源功率所得之商,简称光源的光效,单位为流明每瓦特(lm/W)。15.1.5灯具灯具1.灯具的作用 灯具的作用是固定和保护电光源,并使之与电源安全可靠地连接,合理分配光通量,装饰、美化环境。2.灯具效率 在规定的使用条件下,灯具发出的总光通量与灯具内所有光源发出的总光通量之比称为灯具效率,也称灯具光
10、输出比。3.灯具效能 在规定的使用条件下,灯具发出的总光通量与其所输入的功率之比称为灯具效能,单位为流明每瓦特(lm/W)。15.2电光源电光源15.2.1电光源的分类电光源的分类 按照电光源的发光机理来分有以下几种:():将物体加热到白炽程度而发白炽灯光的光源热辐射光源卤钨灯低压汞灯汞灯高压汞灯金属低压钠灯钠灯高压钠灯利用气体或蒸气体放电灯 金属卤化物 如镝灯、钪钠灯、钠钪锢灯气的放电而发氙灯光的光源惰性气体汞氙灯特殊光源 发光二极管电致发光15.2电光源电光源15.2.2热辐射光源热辐射光源1.白炽灯 白炽灯是利用电流的热效应制成的。当电流通过灯丝,灯丝热到白炽状态(物体温度达到1700以
11、上就发白光,这种状态称为白炽状态)时,就会发出很亮的光,可供照明。白炽电灯的灯丝是用熔点高的钨制成的,发光时温度在2000以上。为了防止钨在高温下氧化,小功率的灯泡都抽成真空,60W以上的灯泡充入氮、氩等气体。充气灯泡里的气体可以阻碍钨丝在高温下升华,灯丝温度可以提高到24002700。灯丝的温度越高,消耗的电能中转化成的光能越多。白炽灯是靠钨丝白炽体的高温热辐射发光,结构简单,使用方便,显色性好。但因热辐射中只有2%3%为可见光,光效低,抗振性较差。灯丝发热蒸发出的钨分子在玻璃灯泡上有黑化现象,平均寿命一般达1000h。电源电压变化会直接影响白炽灯的使用寿命和光效。白炽灯经常用在建筑物室内照
12、明和施工工地的临时照明,聚光灯的额定电压有220V和36V(安全电压),可用于地下室施工照明或手持临时15.2电光源电光源照明。2.卤钨灯 卤钨灯是白炽光源的一种,因灯内充入卤化物而得名,如图15-9所示。图15-9卤钨灯 由于“卤钨循环”的作用,使得这种灯的玻璃壁不易发黑,光的衰退很小,它同普通白炽灯泡相比,在同样寿命情况下有更高的光效,而且体积大为缩小,光通量维持率好,因此已广泛应用于宾馆、商场、柜台、舞厅及家庭中作为装饰照明,在交通运输、电视及仪器方面也已大量使用。卤钨灯包括碘钨灯、溴钨灯。在白炽灯泡中充入微量的卤化物,利用卤钨循环提高光效,光效比白炽灯高30%。15.2电光源电光源 为
13、了使卤钨循环顺利进行,卤钨灯必须水平安装,倾斜角不得大于4,不允许采用人工冷却措施(如电风扇冷却),工作时的管壁温度可高达600,不能与易燃物接近,灯脚的引入线采用耐高温的导线。卤钨灯的抗振性、耐电压波动性都比白炽灯差,但显色性很好,经常用于电视转播等场合。15.2.3气体放电灯气体放电灯1.低压气体放电灯 低压气体放电灯内气体的总压强约为1%大气压,如低压钠灯、荧光灯、紫外线灯、感应无极灯等。荧光灯是利用汞蒸气在外加电源作用下产生弧光放电,可以发出少量的可见光和大量的紫外线,紫外线再激励管内壁的荧光粉使之发出大量的可见光。荧光灯由镇流器、灯管、启辉器和灯座组成。荧光灯的特点是光效高,使用寿命
14、长,光谱接近日光,显色性好。缺点是功率因数低,有频闪效应,不宜频繁开启。目前多使用电子镇流器的荧光灯,其功率因数可以达到0.9以上。15.2电光源电光源 荧光灯比白炽灯节电70%,适用于办公室、宿舍及顶棚高度低于5m的车间等室内照明。紧凑型荧光灯光效比普通荧光灯高5%,细管型荧光灯比普通荧光灯节电10%,因此,紧凑型和细管型荧光灯是当今“绿色照明工程”实施方案中推出的高效节能电光源。荧光灯一般用在图书馆、教室、隧道、地铁、商场等对显色性要求较高的场所。低压钠灯是利用低压钠蒸气放电发光的电光源,在它的玻璃外壳内涂以红外线反射膜,是光衰较小和光效最高的电光源。低压钠灯发出的是单色黄光,用于对光色没
15、有要求的场所,但它的“透雾性”表现得非常出色,特别适合于高速公路、交通道路、市政道路、公园、庭院照明,能使人清晰地看到色差比较小的物体。低压钠灯也是替代高压汞灯节约用电的一种高效灯种,应用场所也在不断扩大。2.高压气体放电灯(HID灯)高压气体放电灯内气体的总压强在110个大气压,如高压汞灯、高压钠灯、金属卤化物灯、微波硫灯、长弧氙灯等。15.2电光源电光源 图15-10高压气体放电灯(HID灯)a)荧光高压汞灯b)金属卤素灯c)高压钠灯 高压气体放电灯的工作原理在某种程度上类似于荧光灯的工作原理。在两个电极之间是充满气体的弧管,这样引发出一个金属粒子蒸气,从而产生辐射能,电极之间仅相距几英寸
16、,在管内的气体处在高压之下。这样就使得弧管产生极高的温度,从而引起金属元素在气体的压力之下聚集并且释放出大量的可见光。高压气体放电灯(HID灯)主要有汞灯、金属卤素灯、钠灯。这些灯在弧管里输入了气体,从而引起每一种灯都有不同的颜色,提高整体灯的光效,如图15-10所示。荧光高压汞灯(水银灯)的外玻璃壳内壁涂有荧光粉,它能将汞蒸气15.2电光源电光源放电时辐射的紫外线转变为可见光,以改善光色,提高光效。荧光高压汞灯光效高(3050lm/W),寿命长(5000h),应用于庭院、街道、广场、工业厂房、车站、施工现场等场所的照明。金属卤素灯的结构与高压汞灯相似,在其发光管内添加金属卤(以碘为主)化物,
17、利用金属卤化物在高温下分解产生金属蒸气和汞蒸气的混合物,激发放电辐射出特征光谱。选择适当的金属卤化物并控制它们的比例,就可得到白光。金属卤化物灯具有较高的光效(76110lm/W),寿命长(10 000h),显色性极好,适用于繁华街道、美术馆、展览馆、体育馆、商场、体育场、广场及高大厂房等。高压钠灯利用高压钠蒸气放电,其辐射光的波长集中在人眼感受较灵敏的区域内,故其光效高,寿命长,但显色性差。高压钠灯的光效(60125lm/W)之高为各种电光源之首,它是用于交通和广场照明的光源。近几年研制成功的高显色性高压钠灯,其色温与白炽灯相近,提高了显色性,在不少场所可以代替白炽灯,从而节省了电能。15.
18、2电光源电光源3.超高压放电灯 超高压放电灯内的气体总压强大于10个大气压,如超高压氙灯、超高压汞灯等。超高压放电灯发光体较小,近似高亮度点光源,便于控光。15.2.4电致发光光源电致发光光源1.电致发光的概念 电致发光是固体发光材料在电场激发下产生的发光现象,是将电能直接转换为光能的过程。利用这种现象制成的器件称为电致发光器件,如发光二极管、半导体激光器、液晶显示器、阴极射线管、等离子显示器等。2.LED光源 LED光源实质是PN结二极管,如图15-11所示。电流从阳极流向阴极自由电子与空穴复合引起光子发射。不同的半导体材料发出不同的单色光,发光的强弱与正向电流有关。LED光源采用624V低
19、压电源或电流源供电,光效达到1550lm/W,红色表面亮度可达3000cd/m2,使用100 000h后,15.2电光源电光源图15-11LED光源光衰为初始的50%,有黄、橙、红、蓝、绿和白光系列颜色,显色指数大于70,色温在360011 000K。15.2.5光源的选择光源的选择1.选择原则 当选择光源时,应满足显色性、启动时间等要求,并应根据光源、灯具及镇流器等的效率或效能、寿命等在进行综合技术经济分析比较后确定。15.2电光源电光源2.选择光源的方法照明设计应按下列条件选择光源:1)灯具安装高度较低的房间宜采用细管直管形三基色荧光灯。2)商店营业厅的一般照明宜采用细管直管形三基色荧光灯
20、、小功率陶瓷金属卤化物灯;重点照明宜采用小功率陶瓷金属卤化物灯、发光二极管灯。3)灯具安装高度较高的场所,应按使用要求,采用金属卤化物灯、高压钠灯或高频大功率细管直管形荧光灯。4)旅馆建筑的客房宜采用发光二极管灯或紧凑型荧光灯。5)照明设计不应采用普通照明白炽灯,对电磁干扰有严格要求,且其他光源无法满足的特殊场所除外。3.应急照明光源 应急照明应选用能快速点亮的光源。4.颜色相关参数的选择 照明设计应根据识别颜色要求和场所特点,选用相应显色指数的光源。15.2电光源电光源室内照明光源色表特征及适用场所宜符合表15-1所示的规定。表15-1室内照明光源色表特征及适用场所 长期工作或停留的房间或场
21、所,照明光源的显色指数(Ra)不应小于80。在灯具安装高度大于8m的工业建筑场所,Ra可低于80,但必须能够辨别安全色。选用同类光源的色容差不应大于5SDCM。当选用发光二极管灯光源时,其色度应满足下列要求:1)长期工作或停留的房间或场所,色温不宜高于4000K,特殊显色指数Ra应大于零。2)在寿命期内发光二极管灯的色品坐标与初始值的偏差在规定的CIE 1976均匀色度标尺图中,不应超过0.007。3)发光二极管灯具在不同方向上的色品坐标与其加权平均值偏差在规定的CIE 1976均匀色度标尺图中,不应超过0.004。相关色温/K色表特征适用场所5300冷热加工车间、高照度场所15.3照明器照明
22、器 照明器是灯具和电光源的总称。15.3.1配光曲线配光曲线 配光指的是照明器在空间各个方向上的光强分布。配光特性是指表示光源或照明器的光强在空间各个方向分布状态的解析式、表格或曲线。配光曲线表示灯具或光源发射出的光在空间的分布情况。1.对称性质 配光曲线的轴向对称是旋转对称,各个方向配光曲线基本对称,如图15-12所示。图15-12旋转对称15.3照明器照明器 配光曲线的对称是灯具C0和C180剖面配光对称,同时C90和C270剖面配光对称。配光曲线的非对称是C0-C180和C90-C270任意一个剖面配光不对称,如图15-13所示。图15-13非对称2.光束角度 灯具的光束角度分为窄配光(
23、40)。对应的配光曲线如图15-14所示。15.3照明器照明器图15-14不同光束角度的配光曲线15.3.2照明器的种类照明器的种类1.按用途分类照明器按照其用途不同分为功能性照明器和装饰性照明器。(1)功能性照明器选用时首先考虑保护光源、提高光效、降低眩光的影响,其次考虑装饰效果,如民用照明器、工矿照明器、舞台照明器、车船照明器、防爆照明器、标志照明器、水下照明器和路灯照明器等。15.3照明器照明器(2)装饰性照明器一般由装饰部件围绕光源组合而成,其作用主要是美化环境、烘托气氛,此类照明器首先考虑照明器的造型和光线的色泽,其次考虑照明器的效率和限制眩光。2.按光通量在空间的分布分类 当照明器
24、采用不同的照明器,其光通量在空间的分布状况是不同的。一般室内照明器按光通量在上、下半球空间分配比例不同分为直接型、半直接型、漫射型、半间接型和间接型。其不同类型照明器光通量的分类如表15-2所示。表15-2照明器按光通量分类类别光通量分布特性(%)特点图例上半球下半球直接型01010090光线集中,工作面上可获得充分照度半直接型10409060光线集中在工作面上,空间环境有适当照度,比直接型眩光小漫射型40606040空间各方向光通量基本一致,无眩光半间接型60904010增加反射光的作用,使光线比较均匀柔和间接型90100100扩散性好,光线柔和均匀,避免眩光,但光的利用率低15.3照明器照
25、明器3.按结构特点分类照明器按结构特点分类见表15-3。表15-3照明器按结构特点分类4.按安装方式分类照明器按安装方式分类及其特点见表15-4。结构型式特点图例开启型光源与外界空间直接接触(无罩)闭合型透明罩将光源包合起来,但内外空气仍能自由流通密闭型透明罩固定处封闭严密,与外界隔绝相当可靠,内外空气不能流通防爆型符合防爆电气设备制造检验规程的要求,能安全地在有爆炸危险性介质的场所使用。有安全型和隔爆型两种安全型在正常运行时不产生火花电弧;或把正常运行时产生的火花电弧的部件放在独立的隔爆室内隔爆型在照明器的内部产生爆炸时,火焰通过一定间隙的防爆面后,不会引起照明器外部的爆炸防振型照明器采取防
26、振措施,安装在有防振动的设施上15.3照明器照明器表15-4照明器按安装方式分类及其特点15.3.3照明器的选择照明器的选择1.认证 选择的照明灯具、镇流器应通过国家强制性产品认证。2.效率 在满足眩光限制和配光要求条件下,应选用效率或效能高的灯具,并安装方式特点壁灯安装在墙壁上、庭柱上,用于局部照明、装饰照明或没有顶棚的场所吸顶灯将照明器吸附在顶棚面上,主要用于没有吊顶的房间。吸顶式的光带适用于计算机房、变电站等嵌入式适用于有吊顶的房间,照明器是嵌入在吊顶内安装的,可以有效消除眩光。与吊顶结合能形成美观的装饰艺术效果半嵌入式将照明器的一半或一部分嵌入顶棚,其余部分露在顶棚外,介于吸顶式和嵌入
27、式之间。适用于顶棚吊顶深度不够的场所,在走廊处应用较多吊灯是最普通的一种照明器的安装形式,主要利用吊杆、吊链、吊管、吊灯线来吊装照明器地脚灯主要作用是照明走廊,便于人员行走。应用在医院病房、公共走廊、宾馆客房、卧室等台灯主要放在写字台上、工作台上、阅览桌上,作为书写阅读使用落地灯主要用于高级客房,宾馆,带茶几、沙发的房间以及家庭的床头或书架旁庭院灯灯头或灯罩多数向上安装,灯管和灯架多数安装在庭院地坪上,特别适用于公园、街心花园、宾馆以及机关学校的庭院内道路广场灯主要用于夜间的通行照明。广场灯用于车站前广场、机场前广场、港口、码头、公共汽车站广场、立交桥、停车场、集合广场、室外体育场等移动式灯用
28、于室内、外移动性的工作场所以及室外电视、电影的摄影等场所自动应急照明灯适用于宾馆、饭店、医院、影剧院、商场、银行、邮电局、地下室、会议室、动力站房、人防工程、隧道等公共场所。可以作为应急照明、紧急疏散照明、安全防灾照明等15.3照明器照明器并应符合下列规定:1)直管形荧光灯灯具的效率不应低于表15-5所示的规定。表15-5直管形荧光灯灯具的效率2)紧凑型荧光灯筒灯灯具的效率不应低于表15-6所示的规定。表15-6紧凑型荧光灯筒灯灯具的效率3)小功率金属卤化物灯筒灯灯具的效率不应低于表15-7所示的规定。表15-7小功率金属卤化物灯筒灯灯具的效率4)高压气体放电灯灯具的效率不应低于表15-8所示
29、的规定。表15-8高压气体放电灯灯具的效率灯具出光口形式开敞式保护罩(玻璃或塑料)格栅透明棱镜灯具效率(%)75705565灯具出光口形式开敞式保护罩格栅灯具效率(%)555045灯具出光口形式开敞式保护罩格栅灯具效率(%)605550灯具出光口形式开敞式保护罩或格栅灯具效率(%)756015.3照明器照明器5)发光二极管灯筒灯灯具的效率不应低于表15-9所示的规定。表15-9发光二极管灯筒灯灯具的效率6)发光二极管平面灯灯具的效率不应低于表15-10所示的规定。表15-10发光二极管平面灯灯具的效率3.防护类型 各种场所严禁采用触电防护的类别为0类的灯具。4.灯具的选择灯具的选择应符合下列规
30、定:1)特别潮湿的场所,应采用相应防护措施的灯具。2)有腐蚀性气体或蒸汽场所,应采用满足相应防腐蚀要求的灯具。3)高温场所,宜采用散热性能好、耐高温的灯具。4)多尘埃的场所,应采用防护等级不低于IP5X的灯具。色温2700K3000K4000K灯具出光口形式开敞式保护罩开敞式保护罩开敞式保护罩灯具效率(%)556060656570色温2700K3000K4000K灯具出光口形式开敞式保护罩开敞式保护罩开敞式保护罩灯具效率(%)60656570707515.3照明器照明器5)在室外的场所,应采用防护等级不低于IP54的灯具。6)装有锻锤、大型桥式起重机等振动、摆动较大的场所,应有防振和防脱落的措
31、施。7)易受机械损伤、光源自行脱落可能造成人员伤害或财物损失的场所,应有防护措施。8)有爆炸或火灾危险场所,应符合国家现行有关标准的规定。9)有洁净度要求的场所,应采用不易积尘、易于擦拭的洁净灯具,并应满足洁净场所的相关要求。10)需防止紫外线照射的场所,应采用隔紫外线灯具或无紫外线光源。直接安装在普通可燃材料表面的灯具,应符合现行国家标准GB 7000.12015灯具第1部分:一般要求与试验的有关规定。5.镇流器的选择镇流器的选择应符合下列规定:1)荧光灯应配用电子镇流器或节能电感镇流器。2)对频闪效应有限制的场合,应采用高频电子镇流器。3)镇流器的谐波、电磁兼容应符合现行国家标准GB 17
32、625.1201215.4照明设计照明设计电磁兼容限值谐波电流发射限值(设备每相输入电流16A)和GB 177432007电气照明和类似设备的无线电骚扰特性的限值和测量方法的有关规定。4)高压钠灯、金属卤化物灯应配用节能电感镇流器;在电压偏差较大的场所,宜配用恒功率镇流器;功率较小者可配用电子镇流器。5)高压气体放电灯的触发器与光源的安装距离应满足现场使用的要求。15.4.1照明设计的内容照明设计的内容照明设计的主要内容有以下几点:1)确定照明方式和照明种类。2)选择光源和灯具类型。3)进行照度计算,确定光源的安装功率。4)选择供电电压和供电方式。5)确定照明配电系统。6)选择导线和电缆的型号
33、和布线方式。7)选择配电装置、照明开关和其他电气设备。15.4照明设计照明设计8)绘制照明平面布置图,同时汇总安装容量,列出主要设备和材料清单。15.4.2照明方式和种类照明方式和种类1.照明方式照明方式的确定应符合下列规定:1)工作场所应设置一般照明(为照亮整个场所而设置的均匀照明)。2)当同一场所的不同区域有不同照度要求时,应采用分区一般照明(为照亮工作场所中某一特定区域,而设置的均匀照明)。3)在一个工作场所内不应只采用局部照明(特定视觉工作用的、为照亮某个局部而设置的照明)。4)对于作业面照度要求较高,只采用一般照明不合理的场所,宜采用混合照明(由一般照明与局部照明组成的照明)。5)当
34、需要提高特定区域或目标的照度时,宜采用重点照明(为提高指定区域或目标的照度,使其比周围区域突出的照明)。照明方式如图15-15所示。15.4照明设计照明设计图15-15照明方式2.照明种类照明种类的确定应符合下列规定:1)室内工作及相关辅助场所,均应设置正常照明(在正常情况下使用的照明)。2)当下列场所正常照明电源失效时,应设置应急照明(因正常照明的电源失效而启用的照明。应急照明包括疏散照明、安全照明、备用照明):15.4照明设计照明设计 需确保正常工作或活动继续进行的场所,应设置备用照明(用于确保正常活动继续或暂时继续进行的应急照明)。需确保处于潜在危险之中的人员安全的场所,应设置安全照明(
35、用于确保处于潜在危险之中的人员安全的应急照明)。需确保人员安全疏散的出口和通道,应设置疏散照明(用于确保疏散通道被有效地辨认和使用的应急照明)。3)需在夜间非工作时间值守或巡视的场所应设置值班照明(非工作时间为值班所设置的照明)。4)需警戒的场所,应根据警戒范围的要求设置警卫照明(用于警戒而安装的照明)。5)在危及航行安全的建筑物、构筑物上,应根据相关部门的规定设置障碍照明(在可能危及航行安全的建筑物或构筑物上安装的标识照明)。照明种类如图15-16所示。15.4照明设计照明设计图15-16照明种类15.4.3照度照度1.照度标准值照度标准值应按0.5lx、1lx、2lx、3lx、5lx、10
36、lx、15lx、20lx、30lx、50lx、75lx、100lx、150lx、200lx、300lx、500lx、750lx、1000lx、1500lx、2000lx、3000lx、5000lx分级。2.照度的调整符合下列一项或多项条件,作业面或参考平面的照度标准值可提高一级:15.4照明设计照明设计1)视觉要求高的精细作业场所,眼睛至识别对象的距离大于500mm。2)连续长时间紧张地视觉作业,对视觉器官有不良影响。3)识别移动对象,要求识别时间短促而辨认困难。4)视觉作业对操作安全有重要影响。5)识别对象与背景辨认困难。6)作业精度要求高,且产生差错会造成很大损失。7)视觉能力显著低于正常
37、能力。8)建筑等级和功能要求高。符合下列一项或多项条件,作业面或参考平面的照度标准值可降低一级:1)进行很短时间的作业。2)作用精度或速度无关紧要。3)建筑等级和功能要求较低。3.照度对比 作业面邻近周围照度可低于作业面照度,但不宜低于表15-11所示的数值。15.4照明设计照明设计表15-11作业面邻近周围照度(单位:lx)作业面背景区域一般照明的照度不宜低于作业面邻近周围照度的1/3。4.维护系数 维护系数是照明装置在使用一定周期后在规定表面上的平均照度或平均亮度,与该装置在相同条件下新装时在同一表面上所得到的平均照度或平均亮度之比。照明设计的维护系数应按表15-12所示选用。表15-12
38、照明设计的维护系数作业面照度作业面邻近周围照度750500500300300200200与作业面照度相同环境污染特征房间或场所举例灯具最少擦拭次数/(次/年)维护系数值室内清洁卧室、办公室、影院、剧场、餐厅、阅览室、教室、病房、客房、仪器仪表装配间、电子元器件装配间、检验室、商店营业厅、体育馆、体育场等20.8一般机场候机厅、候车室、机械加工车间、机械装配车间、农贸市场等20.7污染严重公用厨房、锻工车间、铸工车间、水泥车间等30.60开敞空间雨篷、站台20.6515.4照明设计照明设计5.照度偏差 设计照度与照度标准值的偏差不应超过10%。15.4.4眩光限制眩光限制1.遮光角 灯具遮光角是
39、灯具出光口平面与刚好看不见发光体的视线之间的夹角。长期工作或停留的房间或场所,选用的直接型灯具的遮光角不应小于表15-13所示的规定。表15-13直接型灯具的遮光角2.限制眩光措施防止或减少光幕反射和反射眩光应采取下列措施:1)应将灯具安装在不易形成眩光的区域内。2)可采用低光泽度的表面装饰材料。光源平均亮度/(cd/m2)遮光角/()1201020501550500205003015.4照明设计照明设计3)应限制灯具出光口表面发光亮度。4)墙面的平均照度不宜低于50lx,顶棚的平均照度不宜低于30lx。3.平均亮度限值 有视觉显示终端的工作场所,在与灯具中垂线呈6590范围内的灯具平均亮度限
40、值应符合表15-14所示的规定。表15-14灯具平均亮度限值(单位:cd/m2)15.4.5照明节能照明节能1.照明功率密度 照明功率密度是单位面积上一般照明的安装功率(包括光源、镇流器或变压器等附属用电器件),单位为瓦特每平方米(W/m2)。应在满足规定的照度和照明质量要求的前提下,进行照明节能评价。照明节能应采用一般照明的照明功率密度值(LPD)作为评价指标。照明设计的房间或场所的照明功率密度应满足规定要求。屏幕分类屏幕亮度200cd/m2屏幕亮度200cd/m2亮背景暗字体或图像30001500暗背景亮字体或图像1500100015.4照明设计照明设计2.照明节能措施 选用的照明光源、镇
41、流器的能效应符合相关能效标准的节能评价值。照明场所应以用户为单位计量和考核照明用电量。一般场所不应选用卤钨灯,对商场、博物馆显色要求高的重点照明可采用卤钨灯。一般照明不应采用荧光高压汞灯。一般照明在满足照度均匀度条件下,宜选择单灯功率较大、光效较高的光源。当公共建筑或工业建筑选用单灯功率小于或等于25W的气体放电灯时,除自镇流荧光灯外,其镇流器宜选用谐波含量低的产品。下列场所宜选用配用感应式自动控制的发光二极管灯:1)旅馆、居住建筑及其他公共建筑的走廊、楼梯间、厕所等场所。2)地下车库的行车道、停车位。3)无人长时间逗留,只进行检查、巡视和短时操作等的工作场所。15.4照明设计照明设计3.天然
42、光利用 房间的采光系数或采光窗地面积比应符合现行国家标准GB 500332013建筑采光设计标准的有关规定。当有条件时,宜利用各种导光和反光装置将天然光引入室内进行照明。宜利用太阳能作为照明能源。15.4.6照明配电及控制照明配电及控制1.照明电压 一般照明光源的电源电压应采用220V;1500W及以上的高压气体放电灯的电源电压宜采用380V。安装在水下的灯具应采用安全特低电压(SELV)供电,其交流电压值不应大于12V,无纹波直流供电不应大于30V。当移动式和手提式灯具采用类灯具时,应采用安全特低电压供电,其电压限值应符合下列规定:1)在干燥场所交流供电不大于50V,无纹波直流供电不大于12
43、0V。2)在潮湿场所交流供电不大于25V,无纹波直流供电不大于60V。15.4照明设计照明设计照明灯具的端电压不宜大于其额定电压的105%,且应符合下列规定:1)一般工作场所不宜低于其额定电压的95%。2)当远离变电所的一般小面积工作场所难以满足1)要求时,可为90%。3)应急照明和用安全特低电压供电的照明不宜低于其额定电压的90%。2.照明配电系统供照明用的配电变压器的设置应符合下列规定:1)当电力设备无大功率冲击性负荷时,照明和电力宜共用变压器。2)当电力设备有大功率冲击性负荷时,照明宜与冲击性负荷接自不同变压器;当需接自同一变压器时,照明应由专用馈电线供电。3)当照明安装功率较大或谐波含
44、量较大时,宜采用照明专用变压器。应急照明的供电应符合下列规定:1)疏散照明的应急电源宜采用蓄电池(或干电池)装置,或蓄电池(或干电池)与供电系统中有效地独立于正常照明电源的专用馈电线路的组合,或采用蓄电池(或干电池)装置与自备发电机组组合的方式。2)安全照明的应急电源应和该场所的供电线路分别接自不同变压器或15.4照明设计照明设计不同馈电干线,必要时可采用蓄电池组供电。3)备用照明的应急电源宜采用供电系统中有效地独立于正常照明电源的专用馈电线路或自备发电机组。三相配电干线的各相负荷宜平衡分配,最大相负荷不宜大于三相负荷平均值的115%,最小相负荷不宜小于三相负荷平均值的85%。正常照明单相分支
45、回路的电流不宜大于16A,所接光源数或发光二极管灯具数不宜超过25个;当连接建筑装饰性组合灯具时,回路电流不宜大于25A,光源数不宜超过60个;连接高压气体放电灯的单相分支回路的电流不宜大于25A。电源插座不宜和普通照明灯接在同一分支回路。在电压偏差较大的场所,宜设置稳压装置。使用电感镇流器的气体放电灯应在灯具内设置电容补偿,荧光灯功率因数不应低于0.9,高压气体放电灯功率因数不应低于0.85。在气体放电灯的频闪效应对视觉作业有影响的场所,应采用下列措施之一:1)采用高频电子镇流器。15.4照明设计照明设计2)相邻灯具分接在不同相序。当采用类灯具时,灯具的外露可导电部分应可靠接地。当照明装置采
46、用安全特低电压供电时,应采用安全隔离变压器,且二次侧不应接地。照明分支线路应采用铜芯绝缘电线,分支线截面面积不应小于1.5mm2。主要供给气体放电灯的三相配电线路,其中性线截面应满足不平衡电流及谐波电流的要求,且不应小于相线截面。当3次谐波电流超过基波电流的33%时,应按中性线电流选择线路截面,并应符合现行国家标准GB 500542011低压配电设计规范的有关规定。3.照明控制 公共建筑和工业建筑的走廊、楼梯间、门厅等公共场所的照明,宜按建筑使用条件和天然采光状况采取分区、分组控制措施。公共场所应采用集中控制,并按需要采取调光或降低照度的控制措施。旅馆的每间(套)客房应设置节能控制型总开关;楼
47、梯间、走道的照明,除应急疏散照明外,宜采用自动调节照度等节能措施。15.4照明设计照明设计 住宅建筑共用部位的照明,应采用延时自动熄灭或自动降低照度等节能措施。当应急疏散照明采用节能自熄开关时,应采取消防时强制点亮的措施。除设置单个灯具的房间外,每个房间照明控制开关不宜少于2个。当房间或场所装设两列或多列灯具时,宜按下列方式分组控制:1)生产场所宜按车间、工段或工序分组。2)在有可能分隔的场所,宜按每个有可能分隔的场所分组。3)电化教室、会议厅、多功能厅、报告厅等场所,宜按靠近或远离讲台分组。4)除上述场所外,所控灯列可与侧窗平行。有条件的场所,宜采用下列控制方式:1)可利用天然采光的场所,宜
48、随天然光照度变化自动调节照度。2)办公室的工作区域,公共建筑的楼梯间、走道等场所,可按使用需求自动开关灯或调光。3)地下车库宜按使用需求自动调节照度。4)门厅、大堂、电梯厅等场所,宜采用夜间定时降低照度的自动控制装置。15.4照明设计照明设计 大型公共建筑宜按使用需求采用适宜的自动(含智能控制)照明控制系统。其智能照明控制系统宜具备下列功能:1)宜具备信息采集功能和多种控制方式,并可设置不同场景的控制模式。2)当控制照明装置时,宜具备相适应的接口。3)可实时显示和记录所控照明系统的各种相关信息并可自动生成分析和统计报表。4)宜具备良好的中文人机交互界面。5)宜预留与其他系统的联动接口。思考题与习题思考题与习题1.光的度量有哪些主要参数?它们的物理意义及单位是什么?2.什么是眩光、不舒适眩光?如何克服眩光?3.光源有哪些分类?4.照明灯具的选择原则是什么?5.灯具选择有哪些规定?6.照度设计包括哪些内容?7.什么是照明方式?照明方式有哪几种?8.供照明用的配电变压器的设置有何规定?9.应急照明的供电应符合哪些规定?本章完本章完 谢谢谢谢！
