建筑設(shè)備：第十五章 建筑電氣照明

1、第十五章 建筑電氣照明照明的基本知識 15.1.1 照明系統(tǒng)的概念建筑室內(nèi)照明系統(tǒng)由照明裝置和電氣部分組成。照明裝置主要是燈具，電氣部分則包括了照明開關(guān)、照明線路及照明配電盤等。光 光是電磁波，波長范圍約在380-780nm。780nm：紅外線15.1.2 光學(xué)的基本物理1光通量光源在單位時間內(nèi)向周圍空間輻射并引起視覺的能量，稱為光通量，用符號表示，單位為流明（lm）。每消耗1W功率所發(fā)出的光通量，稱為發(fā)光效率，簡稱光效。這是評價各種光源的一個重要數(shù)據(jù)。2照度E 在受照射的平面上，在單位面積內(nèi)接收到的光通量稱為照度（即受光密度），用符號E表示，單位為勒克斯（lx）。 1勒克斯（lx） 等于1流

2、明（lm）的光通量在1平方米（) 的表面上均勻的分布。即1lx=1 lm/ (流明/平方米)3發(fā)光強(qiáng)度I光源在給定方向上，單位立體角內(nèi)的光通量稱為發(fā)光強(qiáng)度，用符號I表示，單位為坎德拉（cd）。發(fā)光強(qiáng)度是表示光源發(fā)光強(qiáng)弱程度的物理量。一只40W的白熾燈，光通量為370流明，則它平均發(fā)光強(qiáng)度為31坎德拉。改善燈罩（白色搪瓷平板燈罩），可提高發(fā)光強(qiáng)度。燈正下方發(fā)光強(qiáng)度可達(dá)80100坎德拉（見李祥平老師教材第2版P236）；若改用鏡面的，可高達(dá)數(shù)百坎德拉；若再改用拋物形鏡面（如車燈、探照燈等），發(fā)光強(qiáng)度會更高。4亮度L 發(fā)光體在給定方向上，在單位投影面積上發(fā)射的發(fā)光強(qiáng)度稱為亮度，用符號L表示，單位為尼

3、特（nt）坎德拉/米（cd/）。1熙提（sb）=10000尼特（nt）， 為坎德拉/(厘米)（cd/cm）5. 光通發(fā)散度光通發(fā)散度或稱光出射度，是用來表示物體表面被光源照射后反射或透射出光的量，用符號M表示，單位是勒克斯lx。其定義式為：M = F/S （F為反射或投射的光通量，lm；S為反射或投射的發(fā)光面積，）。6.顯色性和顯色指數(shù)（Ra）顯色性是同一顏色的物體在具有不同光譜功率分布的光源照射下，會顯出不同的顏色，光源顯現(xiàn)被找物體顏色的性能。某光源的顯色指數(shù)是物體在某光源照射下顯現(xiàn)顏色與日光照射下顯現(xiàn)顏色相符的程度，用符號Ra表示。日光顯色指數(shù)定為100。7 眩光值（GR）眩光是指視野中由

4、于不適宜亮度分布，或在空間或時間上存在極端的亮度對比，以致引起不舒適感覺和降低觀察細(xì)部或目標(biāo)的能力的視覺現(xiàn)象?？赡芤饏拹?、不舒服甚或散失明視度。在視野中某一局部地方出現(xiàn)過高的亮度或前后發(fā)生過大的亮度變化。眩光是引起視覺疲勞的重要原因之一。眩光值是度量室外體育場和其他室外場地照明裝置對人眼引起不舒適感主觀反應(yīng)的心理參數(shù)，代表符號為GR。8. 材料的光學(xué)性質(zhì)光線在傳播過程中遇到介質(zhì)時，一部分光通量被介質(zhì)反射，一部分透過介質(zhì)，還有一部分被吸收。各種材料的反光和透光能力對照明設(shè)計(jì)是很重要的。在光滑的材料表面上可看到定向反射和定向透射，如玻璃鏡面和磨光的金屬表面。半透明或表面粗糙的材料，可使入射光線發(fā)

5、生擴(kuò)散。15.1.3 照明的分類1 按照明功能分類（1） 正常照明 在正常情況下使用的室內(nèi)外照明稱為正常照明。它一般可以單獨(dú)使用， 也可與應(yīng)急照明同時使用，但控制線路必須分開。（2） 應(yīng)急照明 在正常照明因故障熄滅后，供事故情況下繼續(xù)工作或安全疏散通行的照明。（3） 值班照明 在非工作時間內(nèi)供值班人員使用的照明。通常設(shè)置在非三班制生產(chǎn)的重要車間和倉庫、商場等場所。（4） 警衛(wèi)照明 用于警衛(wèi)地區(qū)周圍的照明。警衛(wèi)照明應(yīng)盡量與區(qū)域照明合用。（5） 障礙照明 裝設(shè)在建筑物或構(gòu)筑物上作為障礙標(biāo)志用的照明。障礙燈應(yīng)為紅色，有條件的宜采用閃光照明，并且接入應(yīng)急電源回路。 2正常照明按照明范圍大小分類（1）

6、一般照明 整個場所或某個特定區(qū)域照度基本均勻的照明。對于工作位置密度很大而對光照方向無特殊要求，或受條件限制不適宜裝設(shè)局部照明裝置的場所，可以只采用一般照明。例如辦公室、體育館和教室等。（2） 局部照明 只局限于工作部位的特殊需要而設(shè)置的固定或移動的照明。這些部位對高照度和照射方向有一定要求。（3） 混合照明 一般照明與局部照明共同組成的照明。對于照度要求較高，工作位置密度不大，或?qū)φ丈浞较蛴刑厥庖蟮膱鏊?，宜采用混合照明。例如金屬機(jī)械加工機(jī)床、精密電子電工器件加工安裝工作桌和辦公室的辦公桌等。15.2 電光源和燈具15.2.1 電光源1.光源的分類：根據(jù)其由電能轉(zhuǎn)換光能的工作原理不同，可分為

7、熱輻射光源、氣體放電光源和半導(dǎo)體發(fā)光光源三大類。 熱輻射光源是利用物體通電加熱而輻射發(fā)光的原理制成的，如白熾燈、鹵鎢燈等。 氣體放電光源是利用氣體放電時發(fā)光的原理制成的，如熒光燈、熒光高壓汞燈、高壓鈉燈、霓虹燈、氙燈和金屬鹵化物燈等。半導(dǎo)體發(fā)光源，為發(fā)光二極管，簡稱LED，由鎵（Ga）和砷（AS）、磷（P）的化合物制成的二極管，當(dāng)電子與空穴復(fù)合時能輻射出可見光。2.常用電光源1白熾燈 它由燈頭、燈絲和玻璃外殼（書上還有支架和引線）組成。燈頭有螺紋口和插口兩種形式，可擰進(jìn)燈座中。對于螺口燈泡的燈座，相線應(yīng)接在燈座中心接點(diǎn)上，零線接到螺紋口端接點(diǎn)上。具有結(jié)構(gòu)簡單，體積小，使用方便，價格低廉，便于調(diào)

8、光，能瞬間點(diǎn)燃，無頻閃等優(yōu)點(diǎn)，是常用的電光源。燈絲由鎢絲制成，當(dāng)電流通過時加熱鎢絲，使其達(dá)到白熾狀態(tài)而發(fā)光。一般40W以下的小功率燈泡內(nèi)部抽成真空，60W以上的大功率燈泡先抽真空，再充以氬氣等惰性氣體，以減少鎢絲發(fā)熱時的蒸發(fā)損耗，提高使用壽命（白熾燈現(xiàn)已漸漸被淘汰）。 它適用于普通照明、近距離照明和事故照明。（a） 白熾燈構(gòu)造;（b） 接線2.熒光燈熒光燈又稱日光燈，是氣體放電光源。它由燈管、鎮(zhèn)流器和啟輝器三部分組成。燈管由燈頭、燈絲和玻璃管殼組成。燈管兩端分別裝有一組燈絲與燈腳相連。燈管內(nèi)抽成真空，再充以少量惰性氣體氬和微量的汞。玻璃管殼內(nèi)壁涂有熒光物質(zhì)，改變熒光粉成分可以獲得不同的可見光光

9、譜。目前熒光燈有日光色、冷白色、暖白色以及各種彩色等光色。燈管外形有直管形、U形、圓形、平板形和緊湊型（雙曲形、H形、雙D形和雙X形）。 （a） 燈管結(jié)構(gòu);（b） 接線圈熒光燈具有結(jié)構(gòu)簡單，制造容易，光色好，發(fā)光效率高，壽命長，光通分布均勻，表面溫度低和價格便宜等優(yōu)點(diǎn)。熒光燈的工作原理為：接通電源后，在電源電壓的作用下，啟輝器產(chǎn)生輝光放電，其動觸片受熱膨脹與靜觸點(diǎn)接觸形成通路，電流通過并加熱燈絲發(fā)射電子。但這時輝光放電停止，動觸片冷卻恢復(fù)原來形狀，在使觸點(diǎn)斷開的瞬間，電路突然切斷，鎮(zhèn)流器產(chǎn)生較高的自感電動勢，當(dāng)接線正確時，電動勢與電源電壓疊加，在燈管兩端形成高電壓。在高電壓作用下，燈絲通電、加

10、熱和發(fā)射電子流，電子撞擊汞原子，使其電離而放電。放電過程中發(fā)射出的紫外線又激發(fā)燈管內(nèi)壁的熒光粉，從而發(fā)出可見光。3.LED燈LED（Light-Emitting-Diode中文意思為發(fā)光二極管）是一種能夠?qū)㈦娔苻D(zhuǎn)化為可見光的半導(dǎo)體，它改變了白熾燈鎢絲發(fā)光與節(jié)能燈三基色粉發(fā)光的原理，而采用電場發(fā)光。據(jù)分析，LED的特點(diǎn)非常明顯，壽命長、光效高、無輻射與低功耗。LED的光譜幾乎全部集中于可見光頻段，其發(fā)光效率可達(dá)8090%。 將LED與普通白熾燈、螺旋節(jié)能燈及T5三基色熒光燈進(jìn)行對比，結(jié)果顯示：普通白熾燈的光效約為12lmW，壽命小于2000小時，螺旋節(jié)能燈的光效約為50lmW，壽命小于8000小

11、時，T5熒光燈則為96lmW，壽命大約為1萬小時，直徑為5毫米的白光LED燈的光效約為80lmW，壽命可大于10 萬小時?？茖W(xué)預(yù)測，未來LED燈的使用壽命將是無限的。 補(bǔ)充知識1：各電光源的工作原理日光燈的工作原理 HYPERLINK /view/5c333bdc5022aaea998f0f86.html t _parent /view/5c333bdc5022aaea998f0f86.html節(jié)能燈的工作原理 HYPERLINK /question/369350763.html t _parent /question/369350763.htmlLED燈的工作原理 /view/f237541

12、a6bd97f192279e93a.html補(bǔ)充知識2：雙控(雙聯(lián))的接線方法兩地控制（雙控或叫雙聯(lián)），必備兩個雙控開關(guān)K1、K2兩地控制開關(guān)接線：在K1扳到1位，K2扳到3位時，電路接通，電燈亮，此時，再扳棟任何一個開光，都將使電路斷開，電燈熄滅。 15.2.2 常用電光源的特性與選用 各種常用照明電光源選用范圍如下：（1） 白熾燈應(yīng)用在照度和光色要求不高、頻繁開關(guān)的室內(nèi)外照明。除普通照明燈泡外，還有636V的低壓燈泡以及用作機(jī)電設(shè)備局部安全照明的攜帶式照明。（2） 鹵鎢燈光效高，光色好，適合大面積、高空間場所照明。（3） 熒光燈光效高，光色好，適用于需要照度高、區(qū)別色彩的室內(nèi)場所，例如教室

13、、辦公室和輕工車間。但不適合有轉(zhuǎn)動機(jī)械的場所照明。（4） 熒光高壓汞燈光色差，常用于街道、廣場和施工工地大面積的照明。（5） 氙燈發(fā)出強(qiáng)白光，光色好，又稱“小太陽”，適合大面積、高大廠房、廣場、運(yùn)動場、港口和機(jī)場的照明。（6） 高壓鈉燈光色較差，適合城市街道、廣場的照明。（7） 低壓鈉燈發(fā)出黃綠色光，穿透煙霧性能好，多用于城市道路、戶外廣場的照明。（8） 金屬鹵化物燈光效高，光色好，室內(nèi)外照明均適用。（9） LED(發(fā)光二級管)用于照明、裝飾和指示照明。15.2.3 燈具 照明電光源（燈泡或燈管）、固定安裝用的燈座、控制光通量分面的燈罩及調(diào)節(jié)裝置等構(gòu)成了完整的電氣照明器具，通常稱為燈具。 燈具

14、的結(jié)構(gòu)應(yīng)滿足制造、安裝及維修方便，外形美觀和使用工作場所的照明要求。 燈具的分類1 按結(jié)構(gòu)分類(1) 開啟型 光源裸露在外，燈具是敞口的或無燈罩的。(2) 閉合型 透光罩將光源包圍起來的照明器。但透光罩內(nèi)外空氣能自由流通，塵埃易進(jìn)入罩內(nèi)，照明器的效率主要取決于透光罩的透射比。(3) 封閉型 透光罩固定處加以封閉，使塵埃不易進(jìn)入罩內(nèi)，但當(dāng)內(nèi)外氣壓不同時空氣仍能流通。(4) 密閉型 透光罩固定處加以密封，與外界可靠地隔離，內(nèi)外空氣不能流通。根據(jù)用途又分為防水防潮型和防水防塵型，適用于浴室、廚房、潮濕或有水蒸氣的車間、倉庫及隧道、露天堆場等場所。 (5) 防爆安全型 這種照明器適用于在不正常情況下可

15、能發(fā)生爆炸危險的場所。其功能主要使周圍環(huán)境中的爆炸性氣體進(jìn)不了照明器內(nèi)，可避免照明器正常工作中產(chǎn)生的火花而引起爆炸。(6) 隔爆型 這種照明器適用于在正常情況下可能發(fā)生爆炸的場所。其結(jié)構(gòu)特別堅(jiān)實(shí)，即使發(fā)生爆炸，也不易破裂。(7) 防腐型 這種照明器適用于含有腐蝕性氣體的場所。燈具外殼用耐腐蝕材料制成，且密封性好，腐蝕性氣體不能進(jìn)入照明器內(nèi)部。2按安裝方式分類(1) 吸頂式 照明器吸附在頂棚上,適用于頂棚比較光潔且房間不高的建筑內(nèi)。這種安裝方式常有一個較亮的頂棚，但易產(chǎn)生眩光，光通利用率不高。(2) 嵌入式 照明器的大部分或全部嵌入頂棚內(nèi)，只露出發(fā)光面。適用于低矮的房間。一般來說頂棚較暗，照明效

16、率不高。若頂棚反射比較高，則可以改善照明效果。(3) 懸吊式 照明器掛吊在頂棚上。根據(jù)掛吊的材料不同可分為線吊式、鏈吊式和管吊式。這種照明器離工作面近，常用于建筑物內(nèi)的一般照明。(4) 壁式 照明器吸附在墻壁上。壁燈不能作為一般照明的主要照明器，只能作為輔助照明，富有裝飾效果。由于安裝高度較低，易成為眩光源，故多采用小功率光源。(5) 枝形組合型 照明器由多枝形燈具組合成一定圖案，俗稱花燈。一般為吊式或吸頂式，以裝飾照明為主。大型花燈燈飾常用于大型建筑大廳內(nèi)，小型花燈也可用于賓館、會議廳等。(6) 嵌墻型 照明器的大部分或全部嵌入墻內(nèi)或底板面上，只露出很小的發(fā)光面。這種照明器常作為地?zé)?，用于?/p>

17、內(nèi)作起夜燈用，或作為走廊和樓梯的深夜照明燈，以避免影響他人的夜間休息。(7) 臺式 主要供局部照明用，如放置在辦公桌、工作臺上等。(8) 庭院式 主要用于公園、賓館花園等場所，與園林建筑結(jié)合，無論是白天或晚上都具有藝術(shù)效果。(9) 立式立燈 又稱落地?zé)?，常用于局部照明，擺設(shè)在沙發(fā)和茶幾附近。(10) 道路、廣場式 主要用于廣場和道路照明3按配光曲線分類(1) 直接型 上射光通量占010%，下射光通量占100%90%。(2) 半直接型 上射光通量占10%40%，下射光通量占90%60%。(3) 直接間接型（漫射型） 上射光通量占40%60%，下射光通量占60%40%。(4) 半間接型 上射光通量

18、占60%90%，下射光通量占40%10%。(5) 間接型 上射光通量占90%100%，下射光通量占10%0。4按配光的寬窄分類(1) 特深照配光型 光通量和最大發(fā)光強(qiáng)度值集中在015的狹小立體角內(nèi)。(2) 深照配光型 光通量和最大發(fā)光強(qiáng)度值集中在030的狹小立體角內(nèi)。(3) 配照配光型 又稱余弦配光型。發(fā)光強(qiáng)度I與角度的關(guān)系符合余弦規(guī)律 (4) 漫射配光型 又稱均勻配光型。光線在各個方向上發(fā)光強(qiáng)度基本相同。(5) 廣照配光型 光線的最大發(fā)光強(qiáng)度分布在較大角度上，可在較廣的面積上形成均勻的照度。15.3 燈具的布置和照度的計(jì)算燈具的布置主要就是確定燈在室內(nèi)的空間位置，直接決定工作面的亮度、光通量

19、的均勻性、眩光、光的投射方向、亮度分布、環(huán)境的陰影、初期的投資、后期的維修費(fèi)用、使用的安全性和耗電量等。 確定燈具的高度布置和平面布置兩部分。15.3.1燈具的高度布置燈具間距L與燈具的計(jì)算高度h的比值稱為距高比。燈具布置是否合理,主要取決于燈具的距高比是否恰當(dāng)。距高比值小,照明的均勻度好,但投資大;距高比值過大,則不能保證得到規(guī)定的均勻度。因此,燈間距離L實(shí)際上可以由最有利的距高比值來決定。 根據(jù)研究,各種燈具最有利的距高比列于下表中。這些距高比值保證了為減少電能消耗而應(yīng)具有的照明均勻度。確定燈具的懸吊高度應(yīng)考慮的因素：1）保證電氣安全 2）限制直接眩光；3）便于維護(hù)管理； 4）提高經(jīng)濟(jì)性。15.3.1燈具的平面布置(1)均勻布置 燈具之間的距離及行間距離均保持一定。均勻布置方式適用于要求照度均勻的場合。(2)選擇布置 選擇布置是指根據(jù)工作面的安排、設(shè)備的布置來確定。燈具離墻的距離一般取（1/31/2)L，當(dāng)靠墻有工作面時取（1/41/3)L，L為燈距。燈具的平面布置確定后，房間內(nèi)燈具的數(shù)目就可確定，由光源種類、燈具形式和布置等因素組成的照明系統(tǒng)也就可以確定。15.4 照度計(jì)算照度計(jì)算的基本方法，通常有利用系數(shù)法、逐點(diǎn)計(jì)算法和單位容量法三種。以“