電氣照明11課件

第11章電氣照明

11.1概述

11.2常用照明光源與燈具

11.3照度計(jì)算

11.4

照明供電系統(tǒng)

11.5

電氣照明設(shè)計(jì)簡(jiǎn)介11.1概述基本概念1.光和光通量2.發(fā)光強(qiáng)度3.照度4.亮度5.光源的顯色性能6.色溫1.光和光通量

光是一種輻射能，其本質(zhì)是一種電磁波，可見(jiàn)光的波長(zhǎng)為380～780mm。

光通量（luminousflux），光源在單位時(shí)間內(nèi)，向周?chē)臻g輻射出的使人產(chǎn)生光感的能量,用符號(hào)Φ表示，其單位為流明（lm）。光通量與光輻射的強(qiáng)度及其波長(zhǎng)有關(guān)。光效（lm/W）,電光源每消耗1瓦功率所發(fā)出的流明數(shù)。光效是衡量電光源性能優(yōu)劣的重要指標(biāo)，光效越高越好。3.照度

照度（illuminance）是表征被照面上光的強(qiáng)弱的物理量，用受照物體單位面積上的光通量表示。照度的符號(hào)為E，單位是勒克斯（lx）。如果光通量均勻地投射到面積為S的表面上，則該表面的光通量為 （11.1.2）4.亮度

發(fā)光體在視線方向單位投影面上的發(fā)光強(qiáng)度稱(chēng)為亮度（luminace），用符號(hào)L表示，單位為cd/m2。圖11.1.1所示發(fā)光體在視線方向的亮度為:（11.1.3）5.光源的顯色性能

光源對(duì)被照物體顏色顯現(xiàn)的性質(zhì)稱(chēng)為光源的顯色性能。物體的顏色以日光或與日光相當(dāng)?shù)膮⒖脊庠凑丈湎碌念伾珵闇?zhǔn)。光源的顯色性能用被測(cè)光源照明時(shí)與由參考光源照明時(shí)物體顏色相符程度，顯色指數(shù)（）來(lái)衡量。日光的顯色指數(shù)為100，白熾燈的顯色指數(shù)為97～99，熒光燈的為75～90。照明質(zhì)量合適的照度照度分布的均勻性眩光的限制光源的顯色性照明的穩(wěn)定性和波動(dòng)深度的要求為了獲得良好的照明質(zhì)量，通常要考慮以下幾個(gè)因素：

照明方式和種類(lèi)

（1）照明方式

一般照明在整個(gè)場(chǎng)所或場(chǎng)所的某部分照度基本均勻的照明。局部照明為照亮某個(gè)局部而設(shè)置的照明稱(chēng)為局部照明?；旌险彰鲗?duì)于工作位置需要較高照度而對(duì)光照方向有特殊要求的場(chǎng)所宜采用混合照明。照明方式和種類(lèi)（2）照明種類(lèi)工作照明

正常工作時(shí)用來(lái)保證被照明場(chǎng)所正常工作時(shí)具有適合視力條件的照度。事故照明

用于在工作照明因故障失去后，維持暫時(shí)繼續(xù)工作或安全疏散人員。值班照明

在非生產(chǎn)時(shí)間供值班人員使用的照明稱(chēng)為值班照明。警衛(wèi)照明

用于警衛(wèi)地區(qū)周界的照明。障礙照明

裝設(shè)在建筑物上作為障礙標(biāo)志用的照明。照明光源光源的分類(lèi)

常用的電光源按發(fā)光原理可分為熱輻射光源和氣體放電光源兩類(lèi)。1.熱輻射光源：利用物體加熱時(shí)輻射發(fā)光的原理所制造的光源。如白熾燈、鹵鎢燈等。2.氣體放電光源：利用電場(chǎng)作用下氣體放電發(fā)光的原理所制造的光源。如熒光燈、高壓汞燈、高（低）壓鈉燈、金屬鹵化物燈和氙燈等。（1）白熾燈

白熾燈是靠電流加熱鎢絲到白熾程度引起熱輻射發(fā)光的,結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖10.2.1。其特點(diǎn)是構(gòu)造簡(jiǎn)單，價(jià)格低，顯色性好，有高度的集光性，便于光的再分配，使用方便，適于頻繁開(kāi)關(guān)。缺點(diǎn)是光效低，使用壽命短，耐振性差。

（2）鹵鎢燈

鹵鎢燈是利用鹵鎢循環(huán)的原理，在白熾燈中充入微量的鹵化物，結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖10.2.2，白熾燈燈絲蒸發(fā)出來(lái)的鎢和鹵元素結(jié)合，生成的鹵化鎢分子擴(kuò)散到燈絲上重新分解，使鎢又回到燈絲上，從而既提高了燈的光效又延長(zhǎng)了使用壽命。管形鹵鎢燈必須水平安裝，并且應(yīng)當(dāng)與易燃物保持一定距離。鹵鎢燈的耐震性也較差，不適于在振動(dòng)較大的場(chǎng)所使用，更不能作為移動(dòng)式光源來(lái)使用。（4）高壓汞燈

高壓汞燈是低壓熒光燈的改進(jìn)產(chǎn)品，如圖10.2.4所示，它的光效約比白熾燈高三倍，壽命也長(zhǎng)，啟動(dòng)時(shí)無(wú)需加熱燈絲，故只需鎮(zhèn)流器。缺點(diǎn)是顯色性差，啟動(dòng)慢，對(duì)電壓要求較高，也不宜頻繁啟動(dòng)。（5）高壓鈉燈結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖10.2.5，高壓鈉燈利用高壓鈉蒸氣放電發(fā)光，其輻射光的波長(zhǎng)集中在人眼較敏感的區(qū)域內(nèi)。具有照射范圍廣，壽命長(zhǎng)，紫外線輻射少，透霧性好等優(yōu)點(diǎn)。但顯色性差，對(duì)電壓波動(dòng)較敏感。

（6）金屬鹵化物燈

金屬鹵化物燈是在高壓汞燈的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，它克服了高壓汞燈顯色性差的缺點(diǎn)。在高壓汞燈內(nèi)添加了某些金屬鹵化物，通過(guò)金屬鹵化物的循環(huán)作用，不斷向電弧提供金屬蒸氣，金屬原子在電弧中受電弧激發(fā)而輻射發(fā)光。它具有光色好、光效高、受電壓影響小等優(yōu)點(diǎn)，是目前比較理想的光源。選擇適當(dāng)?shù)慕饘冫u化物并控制相對(duì)比例，便可制成各種不同光色的金屬鹵化物燈。（8）LED燈

LED燈為??燈，?。LED燈特別適合作??的照明。光源的性能及選擇

各種常用電光源的主要性能見(jiàn)表10.2.1。

光源的性能及選擇

選擇照明光源時(shí)，一般考慮如下因素。（1）對(duì)于一般性生產(chǎn)車(chē)間、輔助車(chē)間、倉(cāng)庫(kù)和站房，以及非生產(chǎn)性建筑物、辦公樓和宿舍、廠區(qū)道路等，優(yōu)先考慮選用投資低廉的白熾燈和簡(jiǎn)座日光燈。（2）照明開(kāi)閉頻繁，需要及時(shí)點(diǎn)亮、調(diào)光和要求顯色性好的場(chǎng)所，以及需要防止電磁波干擾的場(chǎng)所，宜采用白熾燈和鹵鎢燈。（3）對(duì)顯色性和照度要求較高，視看條件要求較好的場(chǎng)所，宜采用日光色熒光燈、白熾燈和鹵鎢燈。（4）熒光燈、高壓汞燈和高壓鈉燈的抗振性較好，可用于振動(dòng)較大的場(chǎng)所。（5）選用光源時(shí)還應(yīng)考慮到照明器的安裝高度。白熾燈適宜的懸掛高度為6～12m，熒光燈為2～4m，高壓汞燈為5～18m，鹵鎢燈為6～24m。對(duì)于燈具高掛并需要大面積照明的場(chǎng)所，宜采用金屬鹵化物燈和氙燈。（6）在同一場(chǎng)所，當(dāng)采用的一種光源的光色較差時(shí)，可考慮采用兩種或多種光源混合照明。光源的性能及選擇照明燈具燈具是燈泡和燈罩的總稱(chēng)。

1.燈具的光學(xué)特性

燈具的光學(xué)特性主要體現(xiàn)在光強(qiáng)分布（配光曲線）、遮光角（保護(hù)角）和燈具的效率等指標(biāo)上。照明燈具

（2）效率燈具射出的光通量與光源發(fā)出的光通量的比值稱(chēng)為燈具的效率。燈具的效率一般在0.5～0.9之間，其大小與燈罩材料與形狀、光源的中心位置有關(guān)。照明燈具

（3）遮光角遮光角又稱(chēng)為保護(hù)角，指的是燈具出光沿口遮蔽光源發(fā)光體使之完全看不見(jiàn)的方位與水平線的夾角，如圖10.2.7所示。其值一般在15?！?/p>

30。之間。2.燈具的結(jié)構(gòu)

結(jié)構(gòu)型式結(jié)構(gòu)特點(diǎn)開(kāi)啟型光源與外界空間直接接觸（無(wú)罩）閉合型燈罩將光源包起來(lái)，但內(nèi)外空氣仍能流通封閉型燈罩固定處加以一般封閉，內(nèi)外空氣仍可有限流通密閉型燈罩固定處加以嚴(yán)密封閉，內(nèi)外空氣不能流通防爆型燈罩及其固定處和燈具外殼均能承受要求的壓力，符合《防爆電氣設(shè)備制造檢驗(yàn)規(guī)程》的規(guī)定，可用于有爆炸危險(xiǎn)性介質(zhì)的場(chǎng)所照明燈具

照明燈具

3.燈具的選擇根據(jù)被照?qǐng)鏊鶎?duì)配光的要求、環(huán)境條件和使用特點(diǎn)，合理地選擇燈具的光強(qiáng)分布、效率、保護(hù)角、類(lèi)型及造型尺寸等，同時(shí)還應(yīng)考慮燈具的裝飾效果和經(jīng)濟(jì)性，優(yōu)先選用配光合理、光效髙、壽命長(zhǎng)的燈具。一般生產(chǎn)車(chē)間、辦公室和公共建筑，多采用半直接型或均勻漫射型燈具，從而獲得舒適的視覺(jué)效果。在正常工作環(huán)境中，宜選用開(kāi)啟型燈具。照明燈具

4.室內(nèi)燈具的懸掛高度室內(nèi)燈具的懸掛高度不宜過(guò)高也不宜過(guò)低。過(guò)高，不能滿足工作面上的照度要求且維修不便；過(guò)低，則容易碰撞，而且會(huì)產(chǎn)生眩光，降低人的視力。GB50034－1992規(guī)定了室內(nèi)一般照明燈具的最低懸掛高度，見(jiàn)表10.2.5。照明燈具

5.燈具的布置

燈具布置的要求：首先要保證照度要求，要使光線射向適當(dāng)、限制眩光陰影。還應(yīng)考慮方便、安全、美觀、經(jīng)濟(jì)等因素。燈具的布置方式均勻布置選擇布置

照明燈具5.燈具的布置11.3照度計(jì)算照度計(jì)算的目的照度計(jì)算的方法照度計(jì)算的目的根據(jù)所需照度和燈具的型式、懸掛高度及布置方案等條件來(lái)確定燈泡的容量和數(shù)量；或者是在燈具型式、數(shù)量、容量和布置都已確定的情況下，計(jì)算某點(diǎn)的照度,以校驗(yàn)是否符合規(guī)定的照度標(biāo)準(zhǔn)。GB50034-1992規(guī)定了一般生產(chǎn)車(chē)間和工作場(chǎng)所工作面上的照度標(biāo)準(zhǔn)，見(jiàn)附錄表33。

照度計(jì)算的方法利用系數(shù)法概算曲線法比功率法逐點(diǎn)計(jì)算法利用系數(shù)法

1.利用系數(shù)

用于計(jì)算均勻布置照明器的室內(nèi)一般照明。利用系數(shù)μ是指受照表面上的光通（包括直射光和反射光部分）與全部光源總光通之比?？捎孟率奖硎?

（10.3.1）式中——受照表面上的光通,lm；——每盞燈發(fā)出的光通量,lm；

n

——房間內(nèi)所布燈的個(gè)數(shù)。

利用系數(shù)與下列因素有關(guān)：（1）燈具的型式、光效和配光曲線;（2）燈具懸掛的高度;（3）房間的面積及形狀等;（4）墻壁、頂棚及地面的顏色和潔凈程度。利用系數(shù)法

2.利用系數(shù)的確定

根據(jù)以上分析可知，利用系數(shù)與墻壁和頂棚的反射系數(shù)及受照空間特征（即房間的室空間比）RCR有關(guān)，

GC1-A、B-1型配照燈的利用系數(shù)見(jiàn)表10.3.1。利用系數(shù)法

3.按利用系數(shù)法計(jì)算工作面上的平均照度

受照工作面上的平均照度可按下式計(jì)算

（10.3.4）式中S——受照工作面的面積?？紤]燈具使用的實(shí)際情況，在式（10.3.4）的基礎(chǔ)上引入一個(gè)小于1的減光系數(shù)K，則工作面上的實(shí)際平均照度為（10.3.5）利用系數(shù)法

如果已知工作面上的平均照度標(biāo)準(zhǔn)，并已確定燈具的型式和光源功率時(shí)，則可由下式確定燈具的盞數(shù)n。（10.3.5）利用系數(shù)法

概算曲線法

概算曲線法實(shí)際上是利用系數(shù)法的簡(jiǎn)化。假設(shè)被照水平工作面上的平均照度為100lx，利用式（10.3.5）繪出被照房間面積與燈具盞數(shù)之間的關(guān)系曲線，GC1-A、B-1型配照燈的概算曲線如圖10.3.1所示。因此，如果已知房間面積就可以利用曲線直接查出所需燈具盞數(shù)。但需要注意的是，由曲線查出的盞數(shù)要根據(jù)要求的平均照度Eav進(jìn)行換算，才能得到實(shí)際需要的盞數(shù)n，即

（10.3.6）比功率法

所謂比功率，就是單位水平面積上照明光源的安裝功率。如果已知不同燈具，在不同懸掛高度，不同房間面積和不同平均照度時(shí)的比功率W，則整個(gè)被照面積S上照明的總安裝功率P為

（10.3.7）

BACK11.4照明供電系統(tǒng)供電電壓的選擇照明線路供電方式照明方式照明種類(lèi)供電電壓的選擇

一般采用交流220V，少數(shù)情況下采用交流380V。對(duì)于以下特殊場(chǎng)所，應(yīng)根據(jù)情況選用適當(dāng)?shù)墓╇婋妷?。?）地溝、隧道或安裝高度低于地面2.4m且有觸電危險(xiǎn)的房間，采用36V或12V。（2）檢修照明亦采用36V或12V。（3）由蓄電池供電時(shí)，可根據(jù)不同情況分別選用220V、36V、24V或12V。（4）由儀用電壓互感器供電時(shí)，可采用100V。照明線路

照明線路一般由饋電線、總照明配電箱、干線、照明分配電箱、支線和用電設(shè)備（燈具、插座）組成，如圖10.4.1所示。供電方式

照明的供電方式與照明方式和照明種類(lèi)有關(guān)。照明方式一般照明局部照明混合照明1.工作照明

（1）一般工作照明

一般工作場(chǎng)所的照明負(fù)荷可與動(dòng)力負(fù)荷共用變壓器。

在“變壓器—干線”系統(tǒng)中，當(dāng)無(wú)低壓聯(lián)絡(luò)線時(shí)，照明電源宜接于變壓器低壓側(cè)總開(kāi)關(guān)前面，如圖所示；當(dāng)有低壓聯(lián)絡(luò)線時(shí)，照明電源宜接于總開(kāi)關(guān)后面。

照明種類(lèi)供電方式

（1）一般工作照明

當(dāng)變壓器低壓側(cè)線路采用放射式接線時(shí)，照明電源一般由變電所低壓配電屏引出專(zhuān)用回路,如圖所示。

照明種類(lèi)

對(duì)遠(yuǎn)離變電所的生產(chǎn)廠房和建筑物，電力負(fù)荷不大且較穩(wěn)定時(shí)，照明和動(dòng)力可以合用供電線路，但應(yīng)在電源進(jìn)戶(hù)處將動(dòng)力與照明線路分開(kāi)，如圖所示。（1）一般工作照明

照明種類(lèi)

（1）一般工作照明

一般工作場(chǎng)所的照明負(fù)荷可與動(dòng)力負(fù)荷共用變壓器。當(dāng)電力線路中的電壓波動(dòng)影響照明質(zhì)量和燈泡壽命時(shí)，照明負(fù)荷宜由單獨(dú)的變壓器供電。

照明種類(lèi)

（2）重要工作照明

重要場(chǎng)所照明要求由兩個(gè)獨(dú)立電源供電。這兩個(gè)獨(dú)立電源可以來(lái)自不同變電所，也可來(lái)自一個(gè)變電所的兩臺(tái)變壓器，這兩臺(tái)變壓器必須相互獨(dú)立。

照明種類(lèi)2.事故照明事故照明，應(yīng)區(qū)別于正常的工作照明，由獨(dú)立的備用電源供電。

當(dāng)裝有兩臺(tái)以上變壓器時(shí)，事故電源應(yīng)與正常工作照明分別接于不同的變壓器，見(jiàn)圖10.4.4。

照明種類(lèi)

如僅有一臺(tái)變壓器，事故照明（尤其是疏散用事故照明）和工作照明應(yīng)從變電所低壓配電屏或母線上分開(kāi)供電，如圖10.4.5所示。2.事故照明

照明種類(lèi)3．局部照明

機(jī)床和固定工作臺(tái)都帶有動(dòng)力線路，局部照明可與之共用