電氣照明技術(shù)謝秀穎第一章

電氣照明技術(shù)謝秀穎第一章第一頁，共57頁。照明工程第一章照明技術(shù)的基本知識(shí)緒論第二章照明電光源第三章照明燈具第五章照明光照設(shè)計(jì)第四章照度計(jì)算第六章照明電氣設(shè)計(jì)第七章電氣照明施工圖設(shè)計(jì)第二頁，共57頁。緒論主要內(nèi)容:二、照明工程課程簡介一、電氣照明的發(fā)展三、教學(xué)環(huán)節(jié)及考核方法四、主要參考書及教學(xué)資源照明工程第三頁，共57頁。目的：以照明為主特點(diǎn)：采用單一種類光源，照明質(zhì)量較差1、電氣照明的發(fā)展——大致經(jīng)歷三個(gè)階段一、電氣照明的發(fā)展（1-1）緒論第一階段傳統(tǒng)照明第二階段混光照明第三階段綠色照明目的：節(jié)能、提高照明質(zhì)量特點(diǎn)：用兩種及以上種類的光源，照明質(zhì)量高且節(jié)能目的：節(jié)能、環(huán)保、提高照明質(zhì)量特點(diǎn)：推廣使用高效、壽命長、安全和性能穩(wěn)定的照明電器產(chǎn)品,充分利用天然光,以改善提高人們工作學(xué)習(xí)生活條件和質(zhì)量,從而創(chuàng)造一個(gè)高效、舒適、安全、經(jīng)濟(jì)、有效的環(huán)境并充分體現(xiàn)現(xiàn)代文明第四頁，共57頁?！镎n程性質(zhì)：電氣工程與自動(dòng)化等專業(yè)的專業(yè)技術(shù)課

——

建筑類院校的特色課程★基本內(nèi)容：建筑照明的基本知識(shí)基本計(jì)算設(shè)計(jì)方法★基本要求：二、照明工程課程簡介（1-1）緒論光、視覺、顏色等概念電光源、燈具特性照明方式、種類及質(zhì)量照度計(jì)算和電氣計(jì)算光照設(shè)計(jì)的基本原則電氣設(shè)計(jì)的基本原則1、掌握電氣照明工程的基本理論及基本知識(shí)

2、掌握電氣照明工程的計(jì)算方法

3、熟悉建筑照明工程設(shè)計(jì)原則(國家設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)及設(shè)計(jì)規(guī)范)

掌握建筑照明的一般設(shè)計(jì)方法

熟悉建筑照明工程的施工知識(shí)，提高工程意識(shí)第五頁，共57頁。1、教學(xué)環(huán)節(jié)★理論教學(xué)：32學(xué)時(shí)（2-8周）★實(shí)踐教學(xué)：課程設(shè)計(jì)1周（18周）2、考核方法★課程考核：平時(shí)成績(作業(yè)、測(cè)驗(yàn)、考勤等)占20%

考試成績(開卷筆試)占80%★課設(shè)考核：課程設(shè)計(jì)說明書占50%，設(shè)計(jì)圖紙占50%三、教學(xué)環(huán)節(jié)及考核方法（1-1）緒論第六頁，共57頁?！镫姎庹彰骷夹g(shù)（第二版）,中國電力出版社,2008★建筑照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn),中國建筑工業(yè)出版社,2004★綠色照明工程實(shí)施手冊(cè),中國建筑工業(yè)出版社,2003★實(shí)用照明工程設(shè)計(jì),天津大學(xué)出版社,2003★網(wǎng)絡(luò)資源：

課程教學(xué)大綱、電子教案、教學(xué)進(jìn)度表綜合練習(xí)課程設(shè)計(jì)教學(xué)大綱、指導(dǎo)書四、主要參考書及教學(xué)資源（1-1）緒論第七頁，共57頁。第一章照明技術(shù)的基本知識(shí)第一節(jié)

光第二節(jié)

光與視覺第三節(jié)光源的顏色第四節(jié)

綠色照明照明工程第八頁，共57頁。主要介紹:一、光和光譜二、常用的光度量三、光的輻射小結(jié)第一節(jié)光四、物質(zhì)的光學(xué)性質(zhì)第一章第九頁，共57頁。一、光和光譜（6-1）1、光的概念物理概念：

光泛指能產(chǎn)生視覺的輻射能★能量的一種形式

★本質(zhì)是電磁波——電磁輻射

照明工程中的概念：

1-1可見光電磁波譜及可見光譜第十頁，共57頁。

可見光電磁波譜及可見光譜:一、光和光譜（6-2）1-1波長范圍：380nm～780nm特點(diǎn):波長不同具有不同的顏色感覺紅←橙←黃←綠←青←藍(lán)←紫第十一頁，共57頁。2、光譜輻射通量及其能量分布★光譜輻射通量定義：物體單位時(shí)間內(nèi)發(fā)射或接收的輻射能量,瓦特(W)注意：照明工程中,強(qiáng)調(diào)輻射通量為輻射源在給定波長無限小范圍內(nèi)產(chǎn)生的輻射通量與該波長之比,瓦特/米（W/m）

一、光和光譜（6-3）1-1種類：連續(xù)光譜

線光譜定義：光源的輻射能量隨波長變化的規(guī)律

★光譜能量分布能量分布只出現(xiàn)在有限幾個(gè)波長上在寬廣的波長范圍內(nèi)有不間斷能量分布第十二頁，共57頁。光譜能量分布曲線：連續(xù)光譜線光譜一、光和光譜（6-4）1-1第十三頁，共57頁。3、光譜光效率★定義：不同波長的可見光的視覺靈敏度

★明視覺光譜光效率：

λm＝555nm時(shí)，V(λ)＝1，λ≠555nm時(shí)，V(λ)＜1★暗視覺光譜光效率：

λ’m＝507nm時(shí)，V’(λ)＝1，λ’

≠507nm時(shí)，V’(λ)＜1一、光和光譜（6-5）1-1第十四頁，共57頁?！锕庾V光效率曲線:一、光和光譜（6-6）1-1第十五頁，共57頁。1、光通量

定義：單位時(shí)間內(nèi)光輻射能量的大小符號(hào)：Φ單位：流明（lm）意義：從視覺感受出發(fā)描述光源的發(fā)光能力二、常用的光度量（4-1）1-1第十六頁，共57頁。2、發(fā)光強(qiáng)度(光強(qiáng))

定義：單位立體角的光通量符號(hào)：I

單位：坎德拉（cd）

意義：從視覺感受出發(fā)描述光源光通量在空間的分布情況

二、常用的光度量（4-2）1-1第十七頁，共57頁。3、照度定義：被照物體表面上每單位面積所接收的光通量

符號(hào)：E單位：勒克斯（lx）意義：照明設(shè)計(jì)的依據(jù)——建筑照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)二、常用的光度量（4-3）1-1第十八頁，共57頁。4、亮度定義：單位投影面積上的發(fā)光強(qiáng)度

符號(hào)：L單位：坎德拉/平方米（cd/m2）意義：描述發(fā)光面或反光面亮度分布情況，與照明舒適性密切相關(guān)二、常用的光度量（4-4）1-1第十九頁，共57頁。1、輻射的產(chǎn)生★基態(tài)：離原子核最近的電子所處的最穩(wěn)定的狀態(tài)★激發(fā)態(tài)：電子被激發(fā)遷移到與其能量相當(dāng)?shù)哪芗?jí)所處的狀態(tài)★去激發(fā)躍遷：被激發(fā)的電子由激發(fā)態(tài)遷移到基態(tài)，或由高能級(jí)的激發(fā)態(tài)遷移到低能級(jí)的激發(fā)態(tài)★光的輻射：在去激發(fā)躍遷時(shí)電子釋放能量所形成的輻射1）相關(guān)概念三、光的輻射（5-1）1-1第二十頁，共57頁。2）輻射舉例3）人工光源的輻射熱輻射常用形式氣體放電電致發(fā)光基態(tài)激發(fā)態(tài)去激發(fā)躍遷三、光的輻射（5-2）1-1當(dāng)物體被加熱到高溫時(shí)，組成它的原子因大量的相互作用而被激發(fā)所產(chǎn)生的光輻射在電場作用下,載流子在氣體或蒸汽中產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)而使電流通過氣體或蒸汽的過程電流通過固體物質(zhì)(半導(dǎo)體)所產(chǎn)生的發(fā)光現(xiàn)象第二十一頁，共57頁。2、熱輻射——其能量分布為具有連續(xù)光譜成分的復(fù)合光

1）黑體輻射輻射特點(diǎn):

溫度↑→總能量迅速增加溫度↑→最大值偏向短波

5000K時(shí)最大值接近可見光三、光的輻射（5-3）1-12）鎢絲輻射輻射特點(diǎn):

分布曲線形狀與黑體輻射相似溫度↑→可見光增加速度快同溫度下功率峰值更偏向可見光吸收比為1的物質(zhì)地球上熔點(diǎn)最高的金屬3655K鎢絲在可見光區(qū)域內(nèi)的選擇輻射率較黑體高第二十二頁，共57頁?；」夥烹?、氣體放電低壓弧光放電種類高壓弧光放電三、光的輻射（5-4）1-1輝光放電能量主要以線光譜為主能量由強(qiáng)的線光譜和弱的連續(xù)光譜組成第二十三頁，共57頁。4、電致發(fā)光半導(dǎo)體的能帶(能級(jí))：滿帶:電子的能量為基態(tài)水平導(dǎo)帶:電子的能量為激發(fā)態(tài)水平禁帶:滿帶和導(dǎo)帶之間的間隙局部能級(jí):摻雜后產(chǎn)生的特殊能級(jí)輻射特點(diǎn)：線光譜，或一定波長范圍內(nèi)密集的線光譜，或連續(xù)光譜

激發(fā)態(tài)非滯留正常態(tài)摻雜三、光的輻射（5-5）1-1第二十四頁，共57頁。1、光的吸收★光在介質(zhì)中傳播時(shí)，其強(qiáng)度越來越弱的現(xiàn)象★吸收比：被介質(zhì)吸收的光通量Φα與入射光通量Φi之比符號(hào)：α

公式：

四、物質(zhì)的光學(xué)性質(zhì)（7-1）1-1第二十五頁，共57頁。2、光的折射和透射1）光的折射

注意：光疏→光密:γ＜i

光密→光疏:γ＞i折射定律：

入射角與折射角正弦之比是一個(gè)常數(shù)：入射角折射角iiγγ四、物質(zhì)的光學(xué)性質(zhì)（7-2）1-1★光射向透明或半透明材料表面時(shí),部分光線透過該材料的現(xiàn)象★透射比：透過材料的光通量Φτ與入射光通量Φi之比2）光的透射

公式：

符號(hào)：τ第二十六頁，共57頁。定向透射擴(kuò)散及混合透射四、物質(zhì)的光學(xué)性質(zhì)（7-3）1-1★透射種類：定向透射、擴(kuò)散透射散透射漫透射混合透射定向透射漫透射第二十七頁，共57頁。3、光的反射★光射向非透明物體表面時(shí),部分光射回原介質(zhì)的現(xiàn)象★反射比：被物體反射的光通量Φρ與入射光通量Φi之比★反射種類：定向反射、擴(kuò)散反射、混合反射、全反射符號(hào)：ρ公式：

★常用材料反射比：表1-3，設(shè)計(jì)時(shí)可查四、物質(zhì)的光學(xué)性質(zhì)（7-4）1-1第二十八頁，共57頁。定向和擴(kuò)散反射:混合反射:定向+漫定向擴(kuò)散+漫定向+定向擴(kuò)散四、物質(zhì)的光學(xué)性質(zhì)（7-5）1-1定向定向擴(kuò)散均勻漫散第二十九頁，共57頁。全反射：注意：臨界入射角A：

使γ＝90°的入射角從光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)時(shí)才有可能產(chǎn)生全反射現(xiàn)象四、物質(zhì)的光學(xué)性質(zhì)（7-6）1-1第三十頁，共57頁。4、物質(zhì)的光譜選擇性

彩色表面在與它色彩相同的光譜區(qū)域內(nèi)，光譜反射系數(shù)最大結(jié)論：四、物質(zhì)的光學(xué)性質(zhì)（7-7）1-1即:有色彩表面對(duì)與它色彩相同波長的光的反射能力最強(qiáng)

第三十一頁，共57頁。本節(jié)小結(jié):第一節(jié)

光一、光和光譜可見光、光譜能量分布、光譜光效率等基本概念二、常用的光度量光通量、光強(qiáng)、照度及亮度的含義、符號(hào)、單位及應(yīng)用三、光的輻射人工光源的輻射原理：熱輻射、氣體放電、電致發(fā)光四、物質(zhì)的光學(xué)性質(zhì)物體對(duì)光的吸收、反射、透射等現(xiàn)象物質(zhì)的光學(xué)性質(zhì)對(duì)照明的影響第一章第三十二頁，共57頁。主要介紹:一、視覺過程第二節(jié)光與視覺二、視覺特性三、視覺功效（自學(xué)）小結(jié)第一章第三十三頁，共57頁。1、產(chǎn)生視覺的條件光在眼中的路徑：角膜→前房→晶狀體→玻璃體→視網(wǎng)膜的感光細(xì)胞2、視覺產(chǎn)生的過程

光線→成像、調(diào)節(jié)系統(tǒng)→視網(wǎng)膜→分解視紫質(zhì)→刺激神經(jīng)末梢→生物電流→大腦→視覺一、視覺過程（1-1）1-2柱狀:能感受暗光刺激,但不能分辨顏色錐狀:能感受強(qiáng)光刺激,且能分辨顏色第三十四頁，共57頁。1、暗視覺、明視覺和中介視覺★暗視覺(桿狀視覺)：當(dāng)視場亮度在10－6～10－2cd/m2時(shí)，桿狀細(xì)胞工作，錐狀細(xì)胞不工作的視覺狀態(tài)★明視覺(錐狀視覺)：視場亮度超過10cd/m2時(shí)，錐狀細(xì)胞工作為主的視覺狀態(tài)★中介視覺：視場亮度在10－2～10cd/m2時(shí)，桿狀細(xì)胞和錐狀細(xì)胞同時(shí)起作用的視覺狀態(tài)二、視覺特性（5-1）1-2第三十五頁，共57頁。2、視覺閾限含義：★能引起光覺的最低限度的光量★用亮度來度量——又稱為亮度閾限實(shí)驗(yàn)證明:★絕對(duì)視覺閾限約為10－6cd/m2★但人只能忍受不超過106cd/m2的亮度二、視覺特性（5-2）1-2第三十六頁，共57頁?！锩鬟m應(yīng)：視野亮度由低向高變化時(shí)的視覺適應(yīng)過程★暗適應(yīng)：視野亮度由高向低變化時(shí)的視覺適應(yīng)過程注意：當(dāng)視場內(nèi)明暗急劇變化時(shí)，人眼不能很快適應(yīng)而視力下降工程實(shí)踐中的某些場合，應(yīng)考慮明暗適應(yīng)的過渡照明，以保證一定的視力要求3、明適應(yīng)和暗適應(yīng)二、視覺特性（5-3）1-2第三十七頁，共57頁。定義：

視野內(nèi)由于亮度分布或亮度范圍不適宜，或存在極端的對(duì)比，以致引起不舒適感覺或降低觀察細(xì)部或目標(biāo)的能力的視覺現(xiàn)象眩光分類方法和種類:

光幕反射:由視覺對(duì)象的規(guī)則反射引起其對(duì)比的降低評(píng)價(jià)方法不舒適眩光:產(chǎn)生不舒適感,但不一定降低視覺可見度失能眩光:降低視覺對(duì)象可見度產(chǎn)生特點(diǎn)直接眩光:由視野中存在的發(fā)光體所產(chǎn)生的眩光反射眩光:由視野中的反射引起的眩光4、眩光二、視覺特性（5-4）1-2第三十八頁，共57頁。★對(duì)于視覺特性，人與人的感覺是不同的5、個(gè)人差別★引起個(gè)人差別的主要原因是年齡二、視覺特性（5-5）1-2第三十九頁，共57頁。本節(jié)小結(jié):一、視覺過程：產(chǎn)生視覺的條件和視覺產(chǎn)生的過程二、視覺特性：視覺特性與照明的關(guān)系第二節(jié)光與視覺第一章第四十頁，共57頁。主要介紹:一、顏色的形成二、顏色的基本特性三、表色系統(tǒng)（自學(xué)）四、光源的顏色小結(jié)第三節(jié)光與顏色第一章第四十一頁，共57頁。含義：發(fā)光體發(fā)出的光所形成的顏色

1、光源色2、物體表面色含義：物體(非發(fā)光體)表面的顏色

——由被該表面的反射光所呈現(xiàn)的知覺色通常分單色光：顏色取決于單色光的波長——光譜色復(fù)合光：顏色取決于復(fù)合光的光譜能量分布入射光的光譜能量分布物體色取決于物體表面的反射比一、顏色的形成（1-1）1-3第四十二頁，共57頁。彩色：黑白系列以外的各種顏色

非彩色：黑、白及介于兩者間深淺不同的灰色1、色調(diào)（色相）

顏色分可見光譜不同波長的光在視覺上的表現(xiàn)2、彩度

顏色的深淺程度

3、明度

顏色的明暗程度

注意：彩色系列：具有完整的三個(gè)特性黑白系列：只有明度彩度為0

沒有色調(diào)

二、顏色的基本特性（1-1）1-3黑白系列:黑、深灰、中灰、淺灰、白彩色系列:紫、藍(lán)、綠、黃、橙、紅第四十三頁，共57頁。1、常用光源的光譜能量分布★熱輻射光源白熾燈、鹵物燈具有連續(xù)的光譜

★氣體放電光源熒光燈、HID燈具有強(qiáng)的線光譜弱的連續(xù)光譜四、光源的顏色（4-1）1-3第四十四頁，共57頁。2、光源的色溫★色溫當(dāng)某一種光源的色品與某一溫度下的完全輻射體(黑體)的色品完全相同時(shí)，完全輻射體(黑體)的溫度即為這種光源的色溫度，簡稱色溫。符號(hào)為Tc，單位為開(K)★相關(guān)色溫當(dāng)某一種光源的色品與某一溫度下的完全輻射體(黑體)的色品最接近時(shí)，完全輻射體(黑體)的溫度即為這種光源的相關(guān)色溫。符號(hào)為Tcp，單位為開(K)

四、光源的顏色（4-2）1-3第四十五頁，共57頁。3、光源的色表★色表含義：光源的表觀顏色★光源的顏色分類（CIE）：光源顏色分類色表相關(guān)色溫（K）Ⅰ暖＜3300Ⅱ中間3300～5300Ⅲ冷＞5300四、光源的顏色（4-3）1-3與光源的色溫有關(guān)第四十六頁，共57頁。4、顯色性★顯色性：照明光源對(duì)物體色表的影響，該影響是由于觀察者有意識(shí)或無意識(shí)地將它與標(biāo)準(zhǔn)光源下的色表相比較而產(chǎn)生的★顯色指數(shù)：在具有合理允差的色適應(yīng)狀態(tài)下,被測(cè)光源照明物體的心理物理色與標(biāo)準(zhǔn)光源照明同一色樣的心理物理色符合程度的度量四、光源的顏色（4-4）1-3取決于光譜能量分布，用顯色指數(shù)來描述特殊顯色指數(shù)Ri

一般顯色指數(shù)Ra規(guī)定：

標(biāo)準(zhǔn)光源顯色指數(shù)為100顯色指數(shù)分工程上多用第四十七頁，共57頁。本節(jié)小結(jié):一、顏色特性色調(diào)、彩度、明度彩色系列與黑白系列的區(qū)別二、光源的顏色特性光源的色表(色溫)和顯色性(顯色指數(shù))

光源的顏色特性對(duì)照明質(zhì)量的影響第三節(jié)光與顏色第一章第四十八頁，共57頁。主要介紹:一、實(shí)施綠色照明的目的二、綠色照明計(jì)劃三、綠色照明與照明節(jié)能的關(guān)系第四節(jié)綠色照明第一章第四十九頁，共57頁。我國一、實(shí)施綠色照明的目的（3-1）1-4★伴隨人們對(duì)工作和生活居住環(huán)境的要求越來越高，照明的數(shù)量和質(zhì)量將不斷提高，能源的消耗必然會(huì)不斷增加是節(jié)約能源、保護(hù)環(huán)境，有益于提高人們生產(chǎn)、工作、學(xué)習(xí)效率和生活質(zhì)量，保護(hù)身心健康的照明1、節(jié)約能源★我國能源供應(yīng)特點(diǎn)：總量豐富,人均貧乏分布不均,耗能量大污染嚴(yán)重,效率低下★實(shí)施綠色照明對(duì)節(jié)約能源將起到非常重要的作用

水能資源：世界第一煤炭探明可采儲(chǔ)量：世界第三

02年電力裝機(jī)容量：世界第二人均能源消費(fèi)量＜50%世界均值

能源消費(fèi)量世界排序：一次能源消費(fèi)量第2、煤炭產(chǎn)量第1、發(fā)電量第2、原油消費(fèi)量第2CO2排放量：世界第2能源利用效率與國際平均值相比：加工、運(yùn)輸?shù)浇K端利用效率低10%，發(fā)電用煤低30%～40%，單位產(chǎn)值能耗為3.38倍★我國能耗現(xiàn)狀：工業(yè)能耗、交通能耗、建筑能耗呈“三足鼎立”之勢(shì)占能源消耗總量的27.8%以電耗為主(空調(diào)、照明)照明用電量正以每年近15%的速度不斷遞增照明用電約占總發(fā)電量的11%～14%左右,且基本以低效照明為主第五十頁，共57頁。一、實(shí)施綠色照明的目的（3-2）1-42、保護(hù)環(huán)境★建筑照明主要來源于電能轉(zhuǎn)換的光能

電能主要來源于石化燃料的燃燒★石化燃料的燃燒所產(chǎn)生CO2等溫室氣體會(huì)破壞地球的臭氧層、嚴(yán)重污染人類的居住環(huán)境★實(shí)施綠色照明,節(jié)約照明用電①我國生產(chǎn)的電力有75%是以燃煤為基礎(chǔ)②山東省4422萬kW裝機(jī)總?cè)萘恐械?9%以上是火電機(jī)組我國尤為嚴(yán)重：——我國處在工業(yè)化和城鎮(zhèn)化快速發(fā)展階段,要在2020年內(nèi)保持GDP

年均增長7%以上,將面臨巨大的資源約束瓶頸和環(huán)境惡化壓力注意：建筑用能排放的CO2占到全球排放總量的1/3——溫室氣體排放量居世界第2，占世界溫室氣體排放總量的14%清醒地看到能源短缺和環(huán)境惡化是人類社會(huì)面臨的兩大問題發(fā)電容量投資↓→重要的經(jīng)濟(jì)效益CO2的排放量↓→重要的環(huán)保意義第五十一頁，共57頁。一、實(shí)施綠色照明的目的（3-3）1-43、提高照明質(zhì)量★綠色照明是節(jié)約能源、保護(hù)環(huán)境，有益于提高人們的生產(chǎn)、工作、學(xué)習(xí)效率和生活質(zhì)量，并且保護(hù)身心健康的照明★綠色照明不是以取消或減少照明來節(jié)約能源、保護(hù)環(huán)境，而是要以盡可能小的能量來營造所需要的視覺環(huán)境或照明效果★綠色照明是通過推廣高效節(jié)能、壽命長、安全和性能穩(wěn)定的電光源、燈具、電器附件以及調(diào)光控制附件組成高效照明系統(tǒng)，確保照明質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)終端節(jié)電——伴隨人們對(duì)工作和生活居住環(huán)境的要求越來越高照明的數(shù)量和質(zhì)量將不斷提高第五十二頁，共57頁。★組織：吸收部分企業(yè)和國家單位為成員單位，實(shí)現(xiàn)了政府與私營企業(yè)之間的相互合作二、綠色照明計(jì)劃（3-1）1-41、美國綠色照明計(jì)劃簡介★目標(biāo)：提高照明效率→減少50%照明用電量及5%的環(huán)境污染1991年由美國環(huán)保署首先提出必須與國家環(huán)保署簽訂實(shí)施備忘錄，并承擔(dān)照明設(shè)施現(xiàn)狀調(diào)查及照明設(shè)施改造任務(wù)①2000多個(gè)成員單位的5億萬m2的場所安裝高效節(jié)能產(chǎn)品②每年節(jié)電23億kWh③每年減少160萬t溫室氣體的排放④節(jié)省電費(fèi)1.9億美元，回收了改造費(fèi)用美國的綠色照明計(jì)劃在第1個(gè)5年間取得了顯著的成果★第1個(gè)5