建筑電氣照明專業(yè)課件

第四章照明器1、照明器的特性2、照明器的分類3、照明器的選用4、照明器輸出光通量的計算第四章照明器本章包括：照明器光學(xué)特性、分類、本章重點：照明器光強分布和照明器輸出光通量計算方法。

第四章照明器

照明器是由光源、照明燈具及其附件共同組成的。照明器的作用:固定光源和保護光源，使之與電源安全可靠地連接。美化環(huán)境對光源產(chǎn)生的光通量進行再分配、定向控制以及防止光源產(chǎn)生眩光。1照明器的特性光強分布－配光曲線遮光角－保護角照明器效率一、照明器的配光曲線

配光曲線照明器在空間各個方向上的光強的分布曲線稱配光曲線。配光曲線是衡量照明器光學(xué)特性的重要指標(biāo)，是進行照度計算和決定照明器布置方案的重要依據(jù)。1照明器的特性光軸：通過光中心的豎垂線稱為光軸。光中心：把一個有一定尺寸的光源（照明器）看作一個點，它的光認(rèn)為就是從該點發(fā)出，該點所在的位置就是光中心。光中心其實就是指的出光口的中心。1照明器的特性?φ光軸光中心垂直面水平面圖4-1配光術(shù)語垂直(投光)角與垂直面：觀察光中心的方向與光軸向下方向所形成夾角稱垂直角，用θ表示。包含光軸的任何平面為垂直面。1照明器的特性θc光軸光中心垂直面水平面圖4-1配光術(shù)語水平角與水平面：如果選某一垂直面為基準(zhǔn)面，那么觀察方向所在的垂直面與基準(zhǔn)面之間形成的夾角稱為水平角，常用C表示。垂直于光軸的任意面為水平面。1照明器的特性θc光軸光中心垂直面水平面圖4-1配光術(shù)語(一)極坐標(biāo)配光曲線

以極坐標(biāo)原點為光中心，以極坐標(biāo)角度表示燈具的垂直角，以極坐標(biāo)矢量長度表示光強的大小，以一定比例的光強值為半徑作一系列同心圓表示等光強線。通過光中心作該燈具在一個垂直平面內(nèi)不同垂直角的光強有向線段，把線段末端連接起來，得到該燈具的配光極坐標(biāo)曲線。1照明器的特性圖4-2乳白玻璃水晶底吊燈的配光曲線1.對稱配光曲線適用于具有旋轉(zhuǎn)對稱配光特性的照明器。旋轉(zhuǎn)對稱配光特性指照明器的光強空間分布相對于光軸呈旋轉(zhuǎn)對稱形式。一般，只要照明器形狀具有旋轉(zhuǎn)對稱性，則燈具的配光就具有旋轉(zhuǎn)對稱性，如裝有普通白熾燈、高壓鈉燈、高壓汞燈及部分金屬鹵化物燈的照明器等。1照明器的特性圖4-2乳白玻璃水晶底吊燈的配光曲線1照明器的特特性圖4-2乳白玻璃水水晶底吊燈燈的配光曲曲線要求45o方向上的光強。。在配光曲線線上作45o的射線，與與配光曲線交交于一點，從原點點到交點的長度為該該方向的光強，即75cd。2.非對稱配光光曲線光源和照明明器的形狀狀是非對稱稱的（如普普通直管熒熒光燈、管管形鹵鎢燈燈組成的照照明器）。。就每個垂直直面而言，，其光強分分布相當(dāng)于于光軸是對對稱的，但但各個垂直直面上的配配光特性不不同。采用用多個不同同測光垂直直平面的配配光曲線表表示。由直管熒光光燈組成的的照明器，，其光強空空間分布不不再對光軸軸呈旋轉(zhuǎn)對對稱。1照明器的特特性A(C0平面)ABB(C90平面)CC(C45平面面)資料料不不同同，，水水平平角角有有差差異異1照明明器器的的特特性性圖4-3簡式式單單管管熒熒光光燈燈照照明明器器的的配配光光曲曲線線如取取垂垂直直于于燈燈管管軸軸線線的的垂垂直直面面為為基基準(zhǔn)準(zhǔn)面面，，其其水水平平角角為為0℃℃，標(biāo)標(biāo)注注⊥⊥。。(A-A)包含含燈燈管管軸軸線線的的垂垂直直面面，，水水平平角角為為90℃℃,標(biāo)注注∥∥。。(B-B)水平平角角為為45℃℃的配配光光曲曲線線。。(C-C)1照明明器器的的特特性性圖4-3簡式式單單管管熒熒光光燈燈照照明明器器的的配配光光曲曲線線A(C0平面)ABB(C90平面)CB(C45平面)配光光曲曲線線上上的的每每一一點點表表示示照照明明器器在在該該方方向向上上的的光光強強。。如如已已知知照照明明器器計計算算點點的的垂垂直直角角，，可可在在配配光光曲曲線線上上查查到到照照明明器器在在該該點點上上對對應(yīng)應(yīng)的的光光強強Iθ1照明器的的特性在照明計計算中，，圖解法法精確度度不易保保證，將將極坐標(biāo)標(biāo)曲線用用列表方方式表示示，能獲獲得較為為精確的的光強值值。θ0o5o15o25o35o45o55o65o75o85oIθ(cd)75768082867557454443θ95o105o115o125o135o145o155o165o175o180oIθ(cd)43444544423834292422表中列出出的垂直直角下的的光強值值在表中中直接查查得，表表中未列列出的垂垂直角可可根據(jù)前前后相鄰鄰的兩個個垂直角角下的光光強值用用內(nèi)插法法求得。。1照明器的的特性1照明器的的特性1照明器的的特性1照明器的的特性若實際光光源的光光通量不不是1000lm，光強可可根據(jù)下下面公式式換算：：如果一個個照明器器安裝了了兩只或或更多光光源，光光強換算算時Φs取它們的的光通量量之和。。(二)直角坐標(biāo)標(biāo)配光曲曲線對于聚光光型照明明器，光光束角很很?。ü夤馐兄性讵M小小的立體體角），，用極坐坐標(biāo)表示示光強讀讀數(shù)困難難。圖4-4冷反射鹵鹵鎢燈的的配光曲曲線1照明器的的特性圖4-5直角坐標(biāo)標(biāo)配光曲曲線1照明器的的特性(三)等光強配配光曲線線對于光強強分布不不對稱的的照明器器，需要要用許多多平面上上的配光光曲線才才能表示示空間分分布，可可采用等等光強配配光曲線線表示光光強。1、圓形等等光強圖圖：用極坐標(biāo)標(biāo)表示1照明器的的特性圖4-6等面積天頂頂投影等光光強曲線1照明器的特特性圍繞燈具的的球表面上上的一個平平面內(nèi)，將將等光強點點連接成圓圓形等光強強配光曲線線，并以相相等的投影影面積表示示相等的包包圍燈具德德威球面面面積。1照明器的特特性圖4-7道路燈中的的光線坐標(biāo)標(biāo)在街道照明明中應(yīng)用較較多。將照明器放放在球的中中間，極軸軸取上下方方向。沿水平中心心線(赤道)上的角度為為水平角C，定義為路路軸方位角角。C=0°表示與道路路同方向，，C=90°°表示與道路路垂直。沿周圍角度度γ表示垂直角角，γ=0°表示燈具垂垂直向下。。2、矩形等光光強圖：用直角坐標(biāo)標(biāo)表示在泛光燈應(yīng)應(yīng)用較多。。泛光燈的的光分布通通常是窄光光束，用矩矩形等光強強圖表示。。橫坐標(biāo)表示示水平角，，縱坐標(biāo)表表示垂直角角。1照明器的特特性1照明器的特特性圖4-8泛光照明等等光強與區(qū)區(qū)域光通量量左半部：在在等光強圖中，可可以計算出出垂直和水平網(wǎng)網(wǎng)格線所包包圍的每個矩形形內(nèi)的光通通量右半部：功功率為400W管形高壓鈉鈉燈作泛光燈時球球帶光通量量曲線的一半，，在小方格格所確定的球帶帶里，可以以計算出每千流流明的光通通量二遮光角角——照明器的保保護角用以衡量燈燈具保護人人眼不受光光源耀眼，，又可保證證工作面照照度的一個個指標(biāo)，根根據(jù)光源產(chǎn)產(chǎn)生的眩光光與人視線線角度的關(guān)關(guān)系而設(shè)計計。照明器的遮遮光角是指燈具出出光口遮蔽蔽光源發(fā)光光體使之完完全看不見見的方位與與水平線的的夾角。用用α表示。1照明器的特特性1)一般照明器器，指的是是發(fā)光體(燈絲)最邊緣點(最低)與燈具沿口口的連線，，與出光沿沿口水平線線的夾角。。1照明器的特特性α＝arctanh/rh－光源發(fā)光體體中心至照照明器出光光沿口平面面的垂直距距離，單位位為mmr－照明器的出出光沿口平平面的半徑徑或?qū)挾鹊牡囊话?，單單位為mmα－照明器的遮遮光角，單單位為(°)圖4-9一般型照明明器的遮光光角工程實踐證證明：對照照明質(zhì)量產(chǎn)產(chǎn)生影響的的亮度值只只要發(fā)生在在垂直角45°~85°的范圍內(nèi)。。照明器的保保護角越大大，光分布布就越窄，，效率也越越低。由于于照明器保保護角的實實際意義在在于限制光光源的直射射光，從而而防止或限限制直接眩眩光。一般般照明器應(yīng)應(yīng)選取15°~30°保護角。。1照明器的特特性圖4-9一般型照明明器的遮光光角熒光燈，它它本身的表表面亮度低低，不宜采采用半透明明的擴散材材料做成燈燈罩來限制制眩光，而而采用鋁合合金(或不銹鋼)格柵來限制制眩光。格柵的遮光光角：定義為一個個格片底邊看到下一一格片頂部的連線與與水平線之間的夾角角。1照明器的的特性圖4-10格柵型照照明器的的遮光角角1照明器的的特性a－格柵開口口的長度度，單位位mmb－格柵開口口的寬度度，單位位為mmh－格柵的高高度，單單位為mm圖4-10格柵型照照明器的的遮光角角長方形格格柵三個個遮光角角1照明器的的特性圖4-10格柵型照照明器的的遮光角角格柵的遮遮光角越越大，光光強分布布越窄，，效率越越低；格格柵的遮遮光角越越小，光光強分布布越寬，，效率越越高，但但防止眩眩光的作用變?nèi)跞酢＾k公室照照明，格格柵遮光角的的橫軸方方向(垂直燈管管)為45°，縱軸方向向(沿?zé)艄芊较?為30°。商店照明明的格柵柵遮光角橫軸方方向成25°，縱軸方向向成15°。三、照明明器效率率1、定義：：從一個照照明器輸輸出的光光通量ΦL與照明器器內(nèi)含有有的全部部光源在在無約束束條件下下點燃時時輸出的的總光通通量ΦS之比，稱稱為照明明器效率率。用ηL表示，也也稱為光光通量輸輸出比。。1照明器的的特性2、上射輸輸出比、、下射輸輸出比上射輸出出比下射輸出出比1照明器的的特性ηL=ηD+ηU3、照明器器各部分分對效率率的影響響1照明器的的特性圖4-11照明器各各部分對對效率的的影響區(qū)域1：光線能能從高壓壓經(jīng)玻璃璃板B直接射出出燈具的的部分，，稱為直直接出射射光。區(qū)域2：光線射向燈燈殼內(nèi)部殼體體產(chǎn)生的雜散散光，無法起起到有效照明明作用。區(qū)域3：高壓光線射射向反射器R，經(jīng)反射器反反射后，通過過前面玻璃板板B再射出。4、提高照明器器效率注意事事項1照明器的特性性圖4-11照明器各部分分對效率的影響1)盡量減少區(qū)域域2，不使光線浪浪費在殼體上上。2)處理好玻璃板板B與光線的相互互位置，一般般使光線對玻玻璃的入射角角小于45°，以增強光線線的透過率。。3)增加區(qū)域1減少區(qū)域3，增加直接出出射光部分。。4)減少區(qū)域2至零時，區(qū)域域3內(nèi)的光線全部部反射向區(qū)域域1中，當(dāng)反射出出來光線的角角度與區(qū)域1的直接出射光光角度完全吻吻合時，可獲獲得高的效率率。5、應(yīng)用1)敞口式照明器器的照明效率率較高。取決決于三個因素素:敞口面積與燈燈具控照器(燈罩)內(nèi)表面面積之之比，比值越越高，效率越越高；控照器內(nèi)表面面反射比越大大，效率越高高；燈具形狀造成成光在照明器器內(nèi)多次反射射，效率降低低。2)格柵式燈具采采用大網(wǎng)孔高高格片的格柵柵，材料采用用拋光的鋁合合金或不銹鋼鋼，效率可高高于70%。1照明器的特性性一、按照明器器的用途分類類(一)功能性照明器器保護光源、提提高光效、降降低眩光裝飾效果(二)裝飾性照明器器美化環(huán)境、烘烘托氣氛，照照明器造型和和光線色澤照明器效率、、限制眩光2照明器的分類類二、按照明器器防觸電保護護方式分類照明器保護人人身安全的措措施稱防觸電電保護2照明器的分類類照明器等級照明器主要性能應(yīng)用說明0類依賴基本絕緣防止觸電，一旦絕緣失效，靠周圍環(huán)境提供保護，否則，易觸及部分和外殼會帶電

安全程度不高，適用于安全程度好的場合，如空氣干燥、塵埃少、木地板等條件下的吊燈、吸頂燈Ⅰ類除基本絕緣外，易觸及部分和外殼有接地裝置，一旦基本絕緣失效時，不致有危險

用于金屬外殼的照明器，如投光燈、路燈、家庭燈等Ⅱ類采用雙重絕緣或加強絕緣作為安全防護，無保護導(dǎo)線(地線)

絕緣性好，安全程度高，適用于環(huán)境差、人經(jīng)常觸摸的照明器，如臺燈、手提燈等Ⅲ類利用特低安全電壓（交流有效值不超過50V）,燈內(nèi)不會產(chǎn)生高于此值的電壓

安全程度最高，可用于惡劣環(huán)境，如機床工作燈、兒童用燈等照明器的防觸觸電保護分類類三、按照明器器的防塵、防防水等分類特征字母“IP”后面跟兩個數(shù)數(shù)字表示第一個數(shù)字表表示對人、固固體異物或塵塵埃的防護能能力；第二個數(shù)字表表示對水的防防護能力。在防塵能力和和防水能力之之間存在一定定的依賴關(guān)系系，有多種配配合。2照明器的分類類四、按照明器器光通量在空空間的分布分分類又稱CIE配光分類2照明器的分類類按照明器光通通量分類五、直接型照照明器按距高高比分類1、照明器的距距高比照明器的距高高比是指相鄰照明明器之間的距距離s與照明器到工工作面的距離離h(即照明器計算算高度)之比，用λ表示：λ＝s/h2、照明器的允允許距高比指照明器間距距s與照明器計算算高度h之比的最大允允許值。2照明器的分類類ShACB圖4-12半照度角與距距高比2照明器的分類類布置照明器時時使其距高比比不大于允許許距高比，工工作面上的照照度比較均勻勻。距高比取決于于照明器的配配光曲線。半照度角3、直接型照明明器按最大允允許距高比分分類2照明器的分類類直接型照明器器按最大允許許距高比分類類六、按照明器器結(jié)構(gòu)特點分分類2照明器的分類類結(jié)構(gòu)特點開啟型光源與外界空間直接接觸(無罩)閉合型透明罩將光源包合起來，但內(nèi)外空氣仍能自由流通密閉型透明罩固定處加嚴(yán)密封閉，與外界隔絕相當(dāng)可靠，內(nèi)外空氣不能自由流通防爆型符合《防爆電氣設(shè)備制造檢驗規(guī)程》的要求，能安全地在有爆炸危險性介質(zhì)的場所使用。有安全型和隔爆型。安全型在正常運行時不產(chǎn)生火化電??；或把正常運行時產(chǎn)生的火化電弧的部件放在獨立的隔爆室內(nèi)隔爆型在照明器的內(nèi)部產(chǎn)生爆炸時，火焰通過一定間隙的防爆面后，不會引起外部的爆炸防震型照明器采取防震措施，安裝在有震動的設(shè)施上按照明器結(jié)構(gòu)構(gòu)特點分類七、按照明器器安裝方式分分類壁燈吸頂燈嵌入式半嵌入式吊燈地腳燈臺燈落地?zé)敉ピ簾舻缆窂V場燈移動式燈自動應(yīng)急照明明燈2照明器的分類類一、按配光曲曲線選擇照明明器二、按使用環(huán)環(huán)境條件選擇擇照明器三、按經(jīng)濟效效果選擇照明明器3照明器的選用用照明器的輸出出光通量可根根據(jù)照明器的的配光特性求求得。一、積分法照明器各方向向上的光強可可以看作是垂垂直角θ和水平角φ的函數(shù)，記作作I(θ,φ)4照明器輸出光光通量計算照明器射向點點(θ,φ)的光強Iθ,φ：4照明器輸出光光通量計算dA-面元的面積圖4-13照明器光通量量的計算4照明器輸出光光通量計算圖4-13照明器光通量量的計算4照明器輸出光光通量計算若要計算θ1~θ2和φ1~φ2內(nèi)的光通量當(dāng)照明器具有有對稱配光特特性時，光強強由Iθ,φ記成I(θ)或Iθ【例4-1】已知某照明器器配光特性，，求照明器輸出出光通量為1000lm時的光強值。?！窘狻空彰髌骶哂袑ΨQ配光特性性，該式的積積分上下限取取0~π/2，因為該照明明器只有向下下發(fā)射光通量量，于是有：：因此此：：4照明明器器輸輸出出光光通通量量計計算算【例4-2】】某均均勻勻漫漫反反射射表表面面的的反反射射比比為為ρ，求求該該表表面面的的亮亮度度與與照照度度的的關(guān)關(guān)系系【解】均勻勻漫漫反反射射表表面面的的反反射射光光強強分分布布為為，，其其光光通通量量反射射表表面面的的照照度度：：其中中A為反反射射表表面面的的面面積積，，故故根據(jù)據(jù)以以上上各各式式可可得得：：反射射表表面面的的亮亮度度：：4照明明器器輸輸出出光光通通量量計計算算二、、球球帶帶系系數(shù)數(shù)法法適用用于于對對稱稱配配光光特特性性的的照照明明器器球帶帶的的上上下下限限θ