室內(nèi)燈和路燈和投光燈光學(xué)設(shè)計培訓(xùn)PPT學(xué)習(xí)教案

1、會計學(xué)1室內(nèi)燈和路燈和投光燈光學(xué)設(shè)計培訓(xùn)室內(nèi)燈和路燈和投光燈光學(xué)設(shè)計培訓(xùn)1. 了解和掌握光度學(xué)基本知識的基礎(chǔ)，學(xué)習(xí)光學(xué)的基本定律，為對照明計算和燈具的控光部件（主要是反射器）的研究作準(zhǔn)備。2. 能看懂三大類燈具（室內(nèi)燈、路燈和投光燈）的光度測試圖表，并且能從中了解燈具的光學(xué)性能并能利用圖表進(jìn)行簡單照明計算。3. 能夠根據(jù)燈具的配光曲線來設(shè)計燈具的光學(xué)部件,例如反射器等。第1頁/共84頁紫外線可見光紅外線射線射線電視、廣播 圖電磁波頻譜圖電磁波頻譜圖 常用380780nm表示可見光的范圍第2頁/共84頁 = 在光度學(xué)物理量的基本定義中都要引用到立體角這一概念，而且立體角在照明計算中也經(jīng)常用到 。

2、lAoB(a)sAAr(b)or光度學(xué)的幾個基本概念rl= 2rS第3頁/共84頁n對應(yīng)的光度量定義： 光能量（Qv）、光通量（v）、光強(qiáng)度（Iv）、光照度（Ev）、光亮度 （Lv ）；Km 最大光譜光效能= 683 lm/W第4頁/共84頁00.20.40.60.81.0400500600700nm（ ）第5頁/共84頁EI=ES=II=EL2第6頁/共84頁ddsnE= 2IlI 垂直于光線傳播方向的照度與光源在該方向的光強(qiáng)成正比，與光源到表面的距離的平方成反比。 注意：只有點光源才符合距離平方反比定律。(測試距離不應(yīng)少于燈具出光口面最大尺寸的10倍。) 第7頁/共84頁S1面：E1= =

3、 ；1Scos2SS2面：E2= ； 2S S1=S2 cos 顯而易見：E2= E1cos 將它與照度的平方反比定律結(jié)合起來就有 ：2dIE2S2E1S1d為光源到S1平面的垂直距離I第8頁/共84頁E= cos= cos3 2Il2hIO光源hDAIEl第9頁/共84頁屋邊路邊A。A（ ， ）（ ， ）90BBB。適合路燈的分布光度系統(tǒng)第10頁/共84頁國際照明學(xué)會推薦的分布光度國際照明學(xué)會推薦的分布光度C-C-坐標(biāo)系統(tǒng)坐標(biāo)系統(tǒng) 第11頁/共84頁VH適合投光燈的分布光度系統(tǒng)第12頁/共84頁國際照明學(xué)會推薦的分布光度國際照明學(xué)會推薦的分布光度 -坐標(biāo)系統(tǒng)坐標(biāo)系統(tǒng) 第13頁/共84頁光度學(xué)

4、中常用的坐標(biāo)空間光強(qiáng)分布，可以通過三種方式：1、極坐標(biāo)極坐標(biāo)室內(nèi)燈路燈2、直角坐標(biāo)直角坐標(biāo)投光燈3、等光強(qiáng)圖等光強(qiáng)圖 不對稱配光旋轉(zhuǎn)對稱二個對稱平面一個對稱平面第14頁/共84頁極坐標(biāo)第15頁/共84頁直角坐標(biāo)第16頁/共84頁等光強(qiáng)曲線示意第17頁/共84頁等光強(qiáng)曲線第18頁/共84頁燈具光度測試報告解讀燈具光度測試報告解讀和和在照明計算中的應(yīng)用在照明計算中的應(yīng)用第19頁/共84頁道路燈具道路燈具道路燈具道路燈具道路燈具道路燈具子午面配光曲線圓錐面配光曲線等光強(qiáng)曲線等照度曲線光通量利用系數(shù)曲線第20頁/共84頁子午面配光曲線圓錐面配光曲線光源：400WHPS第21頁/共84頁等光強(qiáng)曲線第22

5、頁/共84頁IESNA路燈分類圖第23頁/共84頁人行道邊線1.0MH2.25MH3.75MH6.0MH2.75MH1.75MH1.0MH馬路橫跨線用圓形網(wǎng)圖表示IESNA路燈分類第24頁/共84頁 燈具的縱向分布縱向分布分為三種（供參考）： 1、當(dāng)最大光強(qiáng)點最大光強(qiáng)點位于1.0和2.25MH TRL之間時，此燈具被歸類為Short(S)分布，最大的燈具間隔是安裝高度的4.5倍； 2、在2.25和3.75MHTRL之間的，此燈具被歸類為Medium(M)分布，最大的燈具間隔是安裝高度的7.5倍； 3、在3.75和6.0MH TRL之間稱為Long(L)分布，最大的燈具間隔是安裝高度的12倍。燈

6、具的橫向分布橫向分布分為四類： 1、當(dāng)燈具位于或接近于道路邊， 50%50%最大光強(qiáng)的曲線最大光強(qiáng)的曲線位于參考軸的兩邊且屋邊1.0M寬，路邊1.0-MH寬，這種燈具被稱作類； 2、50%最大光強(qiáng)的軌跡的橫向?qū)挾仍诼愤?.75MH LRL以內(nèi)，屬于類； 3、部分的或全部在路邊1.75MH和2.75MH LRL之間，屬于類； 4、部分的或全部的在路邊2.75MH LRL以外，屬于類。 第25頁/共84頁最大光強(qiáng)的垂直角度以上的光分布控制 IESNA眩光控制分類完全截光型完全截光型 離開燈下點90（r=90）以上的所有角度的光強(qiáng)值為0，而且在離燈下點80（r=80）的位置每1000流明的光強(qiáng)值不超

7、過100cd（10%）。圍繞燈具的所有橫向角度都要滿足這個要求。截光型截光型 離開燈下點90（r=90，水平）的位置的每1000流明的光強(qiáng)值不超過25cd（2.5%），而且在離燈下點80（r=80）的位置不超過100cd（10%）的燈具是達(dá)到截光水平的。同樣應(yīng)用到圍繞燈具的所有橫向角度。半截光型半截光型 離開燈下點90（r=90，水平）的位置的每1000流明的光強(qiáng)值不超過50cd（5%），而且在離燈下點80（r=80）的位置不超過200cd（20%）的燈具是達(dá)到截光水平的。同樣應(yīng)用到圍繞燈具的所有橫向角度。 第26頁/共84頁完全截光型完全截光型燈具燈具第27頁/共84頁安裝高度修正系數(shù) k5

8、4.0062.7872.0481.5691.23101.00110.83120.69130.59140.51150.44160.39Eh=kE10等照度曲線后面例題第28頁/共84頁當(dāng)燈具安裝在9米高，求在馬路上且垂直于馬路縱向的方向上，離燈下點的水平距離13.5米的地方的照度值是多少？第29頁/共84頁求照度均勻度光通量利用系數(shù)曲線路燈頭的仰角第30頁/共84頁光通量利用系數(shù)曲線示意第31頁/共84頁道路上照度均勻度=最小照度/平均照度平均照度=光源光通量利用系數(shù)維護(hù)系數(shù)燈間隔距離路寬例題：道路寬10米，燈具的安裝間隔是15米，燈的高度10米，求路面的平均照度是多少？用光通量利用曲線和等照度

9、曲線計算照度均勻度第32頁/共84頁維護(hù)系數(shù)（K）維護(hù)系數(shù)是考慮由于光源光通衰減、燈具污染及老化所引起的效率降低，以及被照場所建筑物內(nèi)墻表面、頂棚、地面的反射率下降等因素使照度降低所必須乘入的系數(shù)。建筑物特征分類維護(hù)系數(shù)（K）鹵鎢燈白熾燈、熒光燈、高壓氣體放電燈A生產(chǎn)中幾乎很少有塵埃、煙、煙灰及蒸氣排出或出外部進(jìn)入本房間0.8(0.85)0.75(0.8)B生產(chǎn)中排出或外界進(jìn)入少量的塵埃、煙、煙灰及蒸氣，比較明顯但不嚴(yán)重0.75(0.81)0.7(0.76)C生產(chǎn)中排出或外界進(jìn)入大量的塵埃、煙、煙灰及蒸氣，積累較快0.66(0.76)0.6(0.69)戶外露天廣場0.750.7第33頁/共84

10、頁室內(nèi)燈具室內(nèi)燈具室內(nèi)燈具室內(nèi)燈具室內(nèi)燈具室內(nèi)燈具光通比與距高比極坐標(biāo)配光曲線空間等照度曲線平面等照度曲線利用系數(shù) CU概算曲線第34頁/共84頁 最最 大大 距距 高高 比比: : A-A: 1.2A-A: 1.2 B-B: 1.7 B-B: 1.7 CIE CIE 分分 類類: : 直直 接接 向向 上上 光光 通通 比比: .0 %: .0 % 向向 下下 光光 通通 比比: 63.0 %: 63.0 % 燈燈 具具 效效 率率: 63.0 %: 63.0 % 光通比與距高比第35頁/共84頁 CIE CIE 分分 類類: : 直直 接接 向向 上上 光光 通通 比比: .0 %: .0

11、 % 向向 下下 光光 通通 比比: 63.0 %: 63.0 % 燈燈 具具 效效 率率: 63.0 %: 63.0 % 第36頁/共84頁1/2 照度角最最 大大 距距 高高 比比: : A-A: 1.2A-A: 1.2 B-B: 1.7 B-B: 1.7第37頁/共84頁距高比：1.2 距高比：1.7 距高比：2.1第38頁/共84頁燈具描述：燈具描述：70WHPS；光源被垂直裝在一個旋轉(zhuǎn)對稱反射器內(nèi)光源被垂直裝在一個旋轉(zhuǎn)對稱反射器內(nèi)極坐標(biāo)配光曲線第39頁/共84頁例：在燈下6米，距燈下點3米的地方的照度有多大？空間等照度曲線第40頁/共84頁燈具描述：燈具描述：支架燈具；支架燈具；36

12、W熒光燈管熒光燈管極坐標(biāo)配光曲線第41頁/共84頁極坐標(biāo)配光曲線示意第42頁/共84頁例：在燈下6米，c-0方向距燈下點3米的地方的照度有多大？平面等照度曲線第43頁/共84頁平面等照度曲線示意第44頁/共84頁流明法利用燈具的配光曲線或等照度曲線， 按照燈具的布置方式直接計算室內(nèi)各點的照度。逐點計算法利用燈具的配光曲線考慮到房間大小形狀房間大小形狀、房間中各個面的反射率反射率和燈具布置方式后計算燈具直接射到工作面上的光通量和射到室內(nèi)其它表面（包括墻、天花板、地板）后反射的光線再投到工作面上的光通量之和除以工作面的面積得到平均照度。照照 度度 計計 算算第45頁/共84頁室空間比室空間比RCR

13、=5hRC(L+W)/L*W室內(nèi)照明計算是把房間看作直六面體，能表征房間尺寸的表式就是室空間比（室指數(shù)）。越是低而寬敞的房子，可得到的光通利用率越高，越是狹而高的房間，光通利用率越低。第46頁/共84頁 利 用 系 數(shù) : CC 80 70 50 30 10 0W 50 30 10 50 30 10 50 30 10 50 30 10 50 30 10 0 WDRC RCR COEFFICIENTS OF UTILIZATION FOR FC=20 0 .75 .75 .75 .73 .73 .73 .70 .70 .70 .67 .67 .67 .64 .64 .64 .6363 1 .68

14、 .65 .63 .66 .64 .62 .63 .62 .60 .61 .60 .59 .59 .58 .57 .56 .182 2 .61 .57 .54 .59 .56 .54 .57 .55 .52 .55 .53 .51 .54 .52 .50 .49 .176 3 .54 .50 .47 .53 .49 .46 .52 .48 .46 .50 .47 .45 .49 .46 .44 .43 .168 4 .49 .44 .40 .48 .44 .40 .46 .43 .40 .45 .42 .39 .44 .41 .39 .37 .160 5 .43 .38 .35 .43 .38

15、 .34 .42 .37 .34 .40 .37 .34 .39 .36 .33 .32 .154 6 .39 .34 .30 .38 .34 .30 .37 .33 .30 .36 .32 .30 .35 .32 .29 .28 .145 7 .35 .30 .26 .35 .30 .26 .34 .29 .26 .33 .29 .26 .32 .28 .26 .24 .138 8 .31 .26 .23 .31 .26 .22 .30 .26 .22 .29 .25 .22 .29 .25 .22 .21 .131 9 .28 .23 .19 .28 .23 .19 .27 .22 .19

16、 .26 .22 .19 .25 .22 .19 .18 .125 10 .25 .20 .17 .25 .20 .17 .24 .20 .17 .24 .20 .17 .23 .19 .17 .16 .118利用系數(shù) CUcc頂棚空間的反射系數(shù);w墻面的反射系數(shù);fc地板空間的反射系數(shù);WDRC墻面直接輻射系數(shù) 第47頁/共84頁平均照度=光源光通量燈具數(shù)量CU 維護(hù)系數(shù) /長寬燈具數(shù)量=平均照度長寬/光源光通量 CU 維護(hù)系數(shù) 第48頁/共84頁維護(hù)系數(shù)（K）維護(hù)系數(shù)是考慮由于光源光通衰減、燈具污染及老化所引起的效率降低，以及被照場所建筑物內(nèi)墻表面、頂棚、地面的反射率下降等因素使照度降低所

17、必須乘入的系數(shù)。建筑物特征分類維護(hù)系數(shù)（K）鹵鎢燈白熾燈、熒光燈、高壓水銀熒光燈A生產(chǎn)中幾乎很少有塵埃、煙、煙灰及蒸氣排出或出外部進(jìn)入本房間0.8(0.85)0.75(0.8)B生產(chǎn)中排出或外界進(jìn)入少量的塵埃、煙、煙灰及蒸氣，比較明顯但不嚴(yán)重0.75(0.81)0.7(0.76)C生產(chǎn)中排出或外界進(jìn)入大量的塵埃、煙、煙灰及蒸氣，積累較快0.66(0.76)0.6(0.69)戶外露天廣場0.750.7第49頁/共84頁利用系數(shù)法及燈具概算曲線應(yīng)用例 某電機(jī)裝配車間，雙側(cè)開窗，采用鋼筋混凝土多邊形屋架，因此頂棚有效反射率cc是47%。下弦高度12M。屋內(nèi)墻及大型屋面板均噴白，因此墻面平均反射率w是

18、41.5%。地面為混凝土地坪水泥砂漿抹面，因此地面反射率f是20% 。車間跨度W=18M，長度L=54M，柱距6M。試確定照明方案和燈數(shù)。1.照度的確定和燈型選擇：設(shè)計要求該車間平均照度為90lx。擬選用D-16號GC5-B-4型深照型400W高壓水銀熒光燈，裝于屋架下弦，工作面高度距地面0.8M。2.求室空間比：燈的計算高度為 h=12-0.8=11.2MRCR=5 11.2 (54+ 18)/ 54 18=4.153.查D-16號燈具圖表，用內(nèi)插法求出利用系數(shù)u=0.371。該車間屬于B類，維護(hù)系數(shù)K=0.7，光源光通F=20000lm應(yīng)用公式N=9054 18/（20000 0.371

19、0.7）=16.8個第50頁/共84頁 利 用 系 數(shù) : CC 70 50 30 10 0W 50 30 10 50 30 10 50 30 10 50 30 10 0 RCR COEFFICIENTS OF UTILIZATION FOR FC=20 1 .69 .66 .64 .66 .64 .62 .63 .61 .60 .61 .59 .58 .57 2 .60 .56 .52 .58 .54 .51 .55 .52 .50 .53 .51 .49 .47 3 .52 .47 .43 .50 .46 .42 .48 .45 .41 .47 .43 .41 .39 4 .46 .40

20、.36 .44 .39 .36 .43 .39 .35 .41 .38 .35 .33 5 .40 .35 .30 .39 .34 .30 .38 .33 .30 .36 .32 .29 .28 6 .36 .30 .26 .34 .29 .25 .33 .29 .25 .32 .28 .25 .23 7 .32 .26 .22 .31 .25 .21 .30 .25 .21 .29 .24 .21 .20 8 .28 .23 .19 .28 .22 .19 .27 .22 .18 .26 .22 .18 .17 9 .26 .20 .16 .25 .20 .16 .24 .19 .16 .2

21、3 .19 .16 .15 10 .23 .18 .14 .22 .17 .14 .22 .17 .14 .21 .17 .14 .13D-16號燈具利用系數(shù)表：號燈具利用系數(shù)表：第51頁/共84頁概算曲線第52頁/共84頁投光燈具投光燈具投光燈具投光燈具投光燈具投光燈具直角坐標(biāo)配光曲線等光強(qiáng)曲線區(qū)域光通量第53頁/共84頁VH穿過反射器母線，且含有最大光強(qiáng)的截面上V角和H角的配光曲線直角坐標(biāo)配光曲線第54頁/共84頁半峰發(fā)散角在選定的通過最大光強(qiáng)的平面上，兩個為50%最大光強(qiáng)的光強(qiáng)之間的夾角半峰邊角在選定的通過最大光強(qiáng)的平面上，最大光強(qiáng)與50%最大光強(qiáng)之間的夾角燈的有效光束光強(qiáng)大于或等于10

22、%最大光強(qiáng)的所有光束稱燈具的有效 光束(IES定義)投光燈光度特性的三個定義第55頁/共84頁等光強(qiáng)曲線區(qū)域光通量第56頁/共84頁第57頁/共84頁旋轉(zhuǎn)反射器的設(shè)計和計算旋轉(zhuǎn)反射器的設(shè)計和計算第58頁/共84頁第59頁/共84頁母線母線側(cè)板第60頁/共84頁旋轉(zhuǎn)對稱反射器旋轉(zhuǎn)對稱光源的軸與反射器重合旋轉(zhuǎn)對稱等光強(qiáng)分布旋轉(zhuǎn)對稱反射器有兩個對稱面的光源軸線與反射器軸垂直有兩個對稱面的等光強(qiáng)分布第61頁/共84頁有兩個對稱面的光源軸線與反射器軸重合旋轉(zhuǎn)對稱反射器有兩個對稱面的等光強(qiáng)分布有二個對稱面的柱面反射器長條形的光源有兩個對稱平面的光強(qiáng)分布第62頁/共84頁有一個對稱面的柱面反射器有一個對稱平

23、面的等光強(qiáng)分布不對稱反射器旋轉(zhuǎn)對稱光源 有一個對稱平面的等光強(qiáng)分布長條形的光源第63頁/共84頁球面反射器主反射器M1-2FOR2RM第64頁/共84頁光源像點光源第65頁/共84頁F2F1FM1M2第66頁/共84頁第67頁/共84頁反射器輪廓上的斜線段光源光線增量間隔角度出射光線增量角第68頁/共84頁第69頁/共84頁第70頁/共84頁表1計算光束中各環(huán)帶的光通環(huán)帶（度）中間角度的光強(qiáng)（cd）環(huán)帶常數(shù)環(huán)帶內(nèi)光通0-107200.0956810-207550.28321320-308550.46339630-409300.62858440-507450.77457650-604500.89

24、740360-701500.99314970-80201.05821總和 2410（lm）第71頁/共84頁第72頁/共84頁表2計算光源各環(huán)帶內(nèi)的光通環(huán)帶環(huán)帶內(nèi)中間角上的光強(qiáng)（cd）環(huán)帶常數(shù)環(huán)帶內(nèi)光通F170-1802920.09528160-1702910.28382150-1602890.463134140-1502040.628185130-1403050.774236120-1303130.897281110-1203130.993311 946100-1103061.05832490-1002901.09131680-902751.09130070-802811.05829760-702960.99329450-603040.89727340-503060.77423730-402970.62818620-302920.46313510-202510.283710-101010.09510總和 3700（lm）第73頁/共84頁表3光束光通與光源能提供的光通二者計算表環(huán)帶（度）光束配光曲線修正后需要的光通由光源來的直接光通二者差值F0-1079285110-202498216720-3046313432930-4068318549840-5067323643750-6047028118960-70174*17470-8025*25總和28169461870第74頁/共