照明知識(shí)及工程照明設(shè)計(jì)

照明學(xué)問(wèn)和照明工程設(shè)計(jì)第一章光學(xué)和照明工程根本學(xué)問(wèn)介紹一、光學(xué)度量的幾個(gè)根本量光通量〔φv,φ〕光源每秒鐘發(fā)出的光的總量。lumen,lm11cd的均勻光源射入單位立體角中的光通量。光效某一光源發(fā)出的光通量與其消耗功率的比值。單位：流明/瓦亮度〔L〕光源在某一方向上的亮度是光源在該方向上的單位投影面積、單位立體角中放射的光通量。單位：cd/m2光強(qiáng)〔IvI〕光源在給定方向上的單位立體角中放射的光通量。同一燈具，在不同方向的光強(qiáng)是不同的。單位：坎德拉，cd照度(E)照耀到外表一點(diǎn)處的面元上的光通量除以該面元的面積。單位：lux，lx(勒克斯)照度的數(shù)量級(jí)概念照度環(huán)境狀況照度環(huán)境狀況無(wú)月夜天光在地面產(chǎn)生的照度照度(勒克斯)0.0003接近天頂?shù)臐M月在地面產(chǎn)生的照度0.2辦公室工作所必需的照度20--100晴朗夏天在采光良好的室內(nèi)照度100--500晴朗夏天太陽(yáng)不直射的露天地面照度1000--10000色溫(CCT)以確定溫度K〔Kelvin〕來(lái)表示。假設(shè)我們將一鐵塊加熱，鐵塊發(fā)光的顏色與鐵塊的溫度有固定的對(duì)應(yīng)關(guān)系。隨著溫度上升，鐵塊開(kāi)頭由暗紅→紅→淺紅→橙黃→白色，漸漸變化。試驗(yàn)證明，色溫與發(fā)光材質(zhì)無(wú)關(guān)，只與溫度有關(guān)。對(duì)應(yīng)某種溫度的顏色，我們稱為色溫。顯色指數(shù)(Ra)表征在特定條件下，經(jīng)某光源照耀的物體所產(chǎn)生的心理感官顏色與該物體在標(biāo)準(zhǔn)光源照耀下的心理顏色相符合的程度的參數(shù)。它表示的是用這個(gè)光源照耀物體，拍下彩照的顏色保真程度，顯色指數(shù)越高，顏色失真越小。日光無(wú)疑顯色指數(shù)最高，為100%；白熾燈、金鹵燈、鏑燈等一般顯色指數(shù)為85%～100%；70%～80%；節(jié)能型熒光燈、高壓汞燈顯色指數(shù)為40%～65%；高壓鈉燈由于是接近單色的燈，顯色指數(shù)很低，小于40%；二、照明設(shè)計(jì)有關(guān)的幾個(gè)概念眩光由于亮度分布或范圍的不合理安排或空間或時(shí)間上的猛烈反差，而引起的不舒適視覺(jué)條件或觀看力量的下降。以下圖中，工作者前方水平方向上下150范圍內(nèi)射向眼睛的光假設(shè)比背景光強(qiáng)時(shí)，就會(huì)感覺(jué)刺眼，這就是眩光。眩光的種類直接眩光：眼睛直視光源時(shí)感到的刺眼眩光，如直視太陽(yáng)或夜間對(duì)方來(lái)車車燈，閱讀時(shí)的直接眩光即看燈管時(shí)的刺眼眩光。反射眩光：光源投射對(duì)象后對(duì)象反射至眼睛的次驗(yàn)光線，一般常稱為反光，此種眩光對(duì)舒適影響最大。比照眩光：室內(nèi)主燈與桌燈明暗比過(guò)大時(shí)，即會(huì)有比照眩光，故不行只開(kāi)臺(tái)燈。眩光造成的損害降低工作效率，甚至造成眼睛酸痛，疲乏和緊急，頭痛的問(wèn)題，依據(jù)美國(guó)爭(zhēng)論報(bào)告指出，平均每五位上班族就有四位受到眼睛不適的困擾，而且大多數(shù)都有頭痛、疲乏、常常流淚的病癥。預(yù)防眩光的措施配光曲線

GF9400選擇適宜的布燈位置，以使工作者的眼睛不是處于入射光的鏡面反射方向上。從而削減工作面上的反射眩光和作業(yè)上的反射眩光。承受發(fā)光面積大、亮度低的燈具來(lái)照明。使用的工作面，如墻壁、紙張、操作臺(tái)面等應(yīng)當(dāng)是無(wú)光澤的，這也有幫助削減反射眩光。配光曲線的單位是cd/k.lm〔讀為：坎德拉每千流明，配光曲線是燈具的特有性質(zhì)，同一燈具，只要裝上同類型的電光源，無(wú)論是50W、100W、500W1000W，其配光曲線一樣。上圖為某一燈具的配光曲線，我們看到，此燈具發(fā)光為不對(duì)稱發(fā)光，左側(cè)的光強(qiáng)小于右側(cè)00560cd/k.lm8500lm00方向光強(qiáng)為56085001000

4760(cd)006米處的照度為476062

132(lux)的照度。距高比在固定照明設(shè)計(jì)中，燈具總要安裝肯定的高度，并且每?jī)芍粺艟咧g有肯定距離。當(dāng)高度肯定時(shí)，燈具之間距離越小，照度的均勻度越高，距離大了，照度就不均勻。這個(gè)均勻度只與107米；53.5米，這兩種安裝方式照度差異很大，但照度的均勻度是一樣的。0.8，被認(rèn)為是設(shè)計(jì)允許照度均勻度的最小值。燈具的距高比是燈具安裝時(shí)，照度的均勻度不小于0.8的燈具之間距離與燈具安裝高度之比。記為：L/H。其次章照明工程設(shè)計(jì)第一節(jié) 常見(jiàn)照明場(chǎng)所、特點(diǎn)和照度要求在工廠照明中，承受什么樣的燈具，也是由使用的環(huán)境來(lái)打算的，假設(shè)車間內(nèi)濕度較大，就需要承受防水性能好的燈具；而在多灰塵的廠房?jī)?nèi)，則必需承受防塵的燈具。在這些狀況下，IP等級(jí)進(jìn)展慎重的選擇。選用燈具時(shí)，還要考慮安全防護(hù)的要求。例如，對(duì)于人能觸及的燈具，應(yīng)當(dāng)有很好的防觸電保護(hù)性能。而對(duì)易燃和易爆場(chǎng)合，則應(yīng)承受防爆型的燈具。工廠照明要求工廠照明涉及的場(chǎng)所和作業(yè)的范圍很廣，既有在小型車間進(jìn)展的精細(xì)加工，又有在高大廠房中的重工業(yè)生產(chǎn)，還有在易燃易爆等危急場(chǎng)合的作業(yè)活動(dòng)，照明工作者必需依據(jù)不同的場(chǎng)所和作業(yè)性質(zhì)，進(jìn)展相應(yīng)的設(shè)計(jì)，為工作人員供給舒適、經(jīng)濟(jì)的照明，以利于最大限度地提高生產(chǎn)率、削減事故、保護(hù)工作人員的安康。照度值總體照度值〔也稱為照度水平〕是工廠照明中的最根本的要求。對(duì)局部工作場(chǎng)所的要求照度在相關(guān)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中己作了規(guī)定〔參照公司的照度表。照度的均勻度最小照度與平均照度之比不低于0.8。光源選擇在工廠照明中，承受什么樣的燈具，也是由使用的環(huán)境來(lái)打算的。假設(shè)室內(nèi)的環(huán)境溫度過(guò)低，如在冷凍食品加工廠和冷庫(kù)中，不宜承受熒光燈。由于在低溫時(shí)熒光燈不僅啟動(dòng)困難，而且光輸出也要降低很多。這時(shí)可承受高強(qiáng)度放電燈進(jìn)展照明，個(gè)別地方也可承受白熾燈。在那些環(huán)境溫度很高的工作場(chǎng)所，如煉鋼廠、鑄造車間，承受氣體放電燈時(shí)肯定要保證其鎮(zhèn)流器的工作溫度不超過(guò)其最高允許溫度。因此，必需選擇適宜的氣體放電光源和燈具。假設(shè)車間內(nèi)濕度較大，就需要承受防水性能好的燈具；而在多灰塵的廠房?jī)?nèi)，則必需承受防塵的燈具。在這些狀況下，都要對(duì)承受的燈具的IP等級(jí)進(jìn)展慎重的選擇。選用燈具時(shí)，還要考慮安全防護(hù)的要求。例如，對(duì)于人能觸及的燈具，應(yīng)當(dāng)有很好的防觸電保護(hù)性能。而對(duì)易燃和易爆場(chǎng)合，則應(yīng)承受防爆型的燈具。事故照明要求事故照明必是在正常條件下，能快速啟動(dòng)，完成緊急照明的功能，工廠必需設(shè)事故照明裝置和安全疏散指示。10％，下表為美國(guó)工廠照明標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的能保證人員安全行動(dòng)的最低照度。危急程度活動(dòng)的頻繁程度照度〔lx〕小低5.4高11大低22高54進(jìn)展工廠照明設(shè)計(jì)需了解的一般因素詢問(wèn)工作開(kāi)頭時(shí)，肯定要通過(guò)各種方式了解一些相關(guān)的狀況和數(shù)據(jù)，可以詢問(wèn)客戶〔經(jīng)辦人、負(fù)責(zé)照明治理的工程師、電工、車間主任、班組長(zhǎng)了解如下方面的因素：光色的光源〔冷色/暖色，從而有利于提高工作效率；作工的心理，例如在裝配車間安裝顯色指數(shù)太低的高壓汞燈會(huì)使現(xiàn)場(chǎng)氣氛比較冷清。此時(shí)就應(yīng)中選用顯色指數(shù)較高的光源。工廠的溫度環(huán)境：例如低溫的冷庫(kù)不宜選用熒光燈，由于不易啟動(dòng)，煉鋼廠肯定要保證鎮(zhèn)流器的工作溫度不超過(guò)其最高允許溫度；工廠的使用環(huán)境：濕度如何？是否多粉塵？從而打算燈具的IP等級(jí)；工廠的照明系統(tǒng)1〕.工廠照明系統(tǒng)的組成：一個(gè)完整的工廠照明系統(tǒng)由一般照明、區(qū)域化照明、局部照明、特別作業(yè)照明混合組成。2〕.一般照明：用來(lái)在所考慮區(qū)域的工作面上產(chǎn)生比較均勻的照度。一般照明的原則假設(shè)在任意給定的工作位置上最小照度與平均照度的比值在0.8以上，則其照度均勻度已足夠。應(yīng)使用熒光燈或高強(qiáng)度放電燈作為光源。到底是承受前者或后者，主要依據(jù)安裝高度來(lái)打算。燈具安裝高度在2.5-4m之間，可承受熒光燈具，與窗戶或視線方向平行，而與成排的工作臺(tái)和機(jī)器垂直。既可以避開(kāi)在視覺(jué)作業(yè)面上產(chǎn)生厭煩的陰影，又可以削減光線反射進(jìn)入工作者眼睛的時(shí)機(jī)。燈具安裝高度在4-7m之間，可承受懸掛式反射型熒光燈具，使其離地面約4m。6m以上，可選用HID〔高強(qiáng)度氣體放電燈〕燈具，由于功率和光通量大，燈具數(shù)量可以削減，使安裝、運(yùn)轉(zhuǎn)、維護(hù)更為經(jīng)濟(jì)。布燈原則燈具應(yīng)由中間向邊界開(kāi)放，當(dāng)燈具的行或列成奇數(shù)時(shí)，應(yīng)有一行或一列燈具位于中心線上，當(dāng)燈具的行或列是偶數(shù)時(shí)，靠中心線最近的燈具距中心線的距離應(yīng)是燈具間隔S0.5S，如以下圖所示：工廠的一般照明方式：參考下表表二、工廠的一般照明方式分類高度場(chǎng)所舉例

高頂棚7m以上煉鋼、煉鐵、大型機(jī)械廠房等

中頂棚4-7m中型金屬板加工廠，中型組裝工廠等

低頂棚<4m使用光源設(shè)計(jì)要點(diǎn)

250-1000w的高強(qiáng)度氣體放電燈〔高大功率熒光燈、熒光高壓汞燈、金屬鹵化物燈、高壓鈉燈〕壓汞燈、金屬鹵化物燈1.型配光燈具，這樣可提高光的利用率；較寬的房間可使用中照型、光照型配光燈具；在不過(guò)分考慮眩光的假設(shè)工作面上需要較高的水平照?qǐng)龊?，可考慮用反射型度，則不管房間的狹窄的程度如何，燈，由于反射型燈的反都應(yīng)使用狹照型配光燈具；射面不會(huì)受污染；假設(shè)工作場(chǎng)所不僅要考慮工作面2.可以將反射型燈安裝的水平照度，而且期望有肯定的垂在柱子頂，向下斜照。直照度，則承受廣照型或特廣照型燈具；20-30m的廠房可考慮使用投光照明燈具。

40w以上的熒光燈1.低頂棚的車間一般進(jìn)展較周密的作業(yè)，要求高照度，通常使用吸頂式、嵌入式熒光燈具規(guī)章排列來(lái)供給一般照明；2.低頂棚的房間通常有光滑而潔白的頂棚，可以將頂棚看作二級(jí)反射器產(chǎn)生漫反射照明，改善房間的亮度分布，降低整個(gè)環(huán)境的眩光效果；進(jìn)展照明設(shè)計(jì)時(shí)，要特別注意掌握眩光。3〕.區(qū)域化照明：也是為整個(gè)室內(nèi)供給照明，應(yīng)依據(jù)視覺(jué)作業(yè)或工作區(qū)域，將燈具功能性地進(jìn)展布置。如工作區(qū)、非工作區(qū)、通行區(qū)等，重點(diǎn)在工作區(qū)，而其余區(qū)域的照度一般只有工作區(qū)的一半。在某些大的廠房?jī)?nèi)，當(dāng)工作位置固定不變時(shí)，承受區(qū)域化照明比一般照明更好。由于燈具相對(duì)集中，能在工作面上產(chǎn)生較高的照度，不影響整個(gè)環(huán)境亮度，并且節(jié)約電能，削減維護(hù)費(fèi)用。實(shí)際上，區(qū)域化照明就是在相對(duì)小的區(qū)域內(nèi)的一般照明。4〕.局部照明：在照明水平和照明質(zhì)量要求格外嚴(yán)格的區(qū)域，用來(lái)照明視覺(jué)作業(yè)區(qū)域及其緊鄰區(qū)域。由于障礙物〔包括工作者本身〕的遮擋，一般照明不行能給工作位置供給很好的照明，因此承受局部照明來(lái)增加工作面的照度，局部照明是一般照明的補(bǔ)充，不能用它來(lái)完全取代一般照明。5〕.特別作業(yè)照明：對(duì)某些生產(chǎn)制造過(guò)程和某些產(chǎn)品的檢驗(yàn)，常常要求一些特別的視覺(jué)作業(yè)照明。例如：承受照明加放大鏡來(lái)檢驗(yàn)或裝配精細(xì)零件，投影照明測(cè)量等。工廠〔車間〕照明快速估算法詢問(wèn)效勞不是設(shè)計(jì)，正式設(shè)計(jì)時(shí)，必需進(jìn)展較準(zhǔn)確的室內(nèi)照明計(jì)算及布燈。而在詢問(wèn)效勞過(guò)程中，可承受如下的快速估算法，快速估算出各種燈具的大致用量。快速估算法通常是承受如下過(guò)程：先依據(jù)需要對(duì)一般照明〔或各區(qū)域化照明〕進(jìn)展估算；再對(duì)某些有需要的區(qū)域加上局部照明；最終，對(duì)某些特別作業(yè)安排適當(dāng)?shù)难a(bǔ)充照明。〔2〕和〔3〕是依據(jù)具體狀況安排，這里著重介紹一般照明〔或各區(qū)域化照明〕的快速估算法。將如下的假設(shè)作為計(jì)算前提：照耀在工作平面上的維持流明值是燈具中光源流明的一半；被照耀房間尺寸是一般的，房間外表的反射系數(shù)是常規(guī)的，房間內(nèi)的灰塵狀況是一般的〔一個(gè)一般尺寸的房間是指從工作平面到燈具底部的高度值小于房間最小尺寸的一半；對(duì)于給定房間只承受一種燈具；快速估算法：1〕.A；2〕.B;3〕.B0.5C；4〕.燈具數(shù) N房間面積A；C房間面積N5〕.燈具間隔L 房間面積N6〕.L與懸掛高度之比大于距高比時(shí)，則燈具間L過(guò)大，應(yīng)選用功率低一級(jí)別的光源，重復(fù)第三步，直到燈具間隔L滿足要求。7〕.選用一種適宜的高懸掛或低懸掛燈具。工廠〔車間〕照明系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)例：某一電架工廠照明改造設(shè)計(jì)1〕現(xiàn)場(chǎng)條件82802,如以下圖所示意；圖一：照明場(chǎng)地示意圖米米A部分〔4140m,27〕米B部分〔4140m,29.5米〕電架庫(kù)廠房是進(jìn)展設(shè)備維護(hù)和修理的場(chǎng)所，操作對(duì)象較大、較重，安全生產(chǎn)尤為重要；電架庫(kù)廠房是進(jìn)展設(shè)備修理等較精細(xì)的工作，故對(duì)光源的顯色性有較高要求，需要選用顯色指數(shù)較高的光源；電架庫(kù)的溫度環(huán)境：整體環(huán)境與當(dāng)?shù)氐臍夂颦h(huán)境一樣，車間內(nèi)部沒(méi)有特別的高溫或低溫設(shè)施，當(dāng)?shù)亍侧嵵荨扯咀畹蜏囟仍?20℃左右，夏季最高室內(nèi)溫度低于35℃。電架庫(kù)廠房灰塵及煙霧較大，油脂較多，須選用具有防護(hù)等級(jí)的密封式燈具；2.照明設(shè)計(jì)方案依據(jù)以上的幾條因素，確定如下的選燈和布燈方案：〔顯色指數(shù)僅為30-50〔色指數(shù)到達(dá)80-85；電架庫(kù)層高為7-9.5米，不適合選用熒光燈具，較適宜選用金鹵燈高棚燈具，亮度高，投射范圍大，而且環(huán)境溫度對(duì)燈具沒(méi)有影響；依據(jù)電架庫(kù)的工作性質(zhì)，其室內(nèi)的平均照度應(yīng)到達(dá)300lx，但實(shí)測(cè)現(xiàn)有照明系統(tǒng)環(huán)境照112-176lx250W400W性考慮，燈具可以削減一半；依據(jù)電架庫(kù)的工作性質(zhì)，照明系統(tǒng)分為三局部組成，頂部一般照明，側(cè)壁補(bǔ)充照明，地面移動(dòng)照明，燈具的分布如以下圖所示：此過(guò)程比較繁雜，此處臨時(shí)略過(guò)。假設(shè)用快速估算法來(lái)進(jìn)展粗略設(shè)計(jì)，計(jì)算過(guò)程如下：從表一查得電架庫(kù)照度推舉值應(yīng)為A=300lx;選擇GT9401投光燈做一般照明，GF9400