第一章-基本知识-建筑照明技术建筑电气教学.ppt

单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,建筑照明技术,一、光与视觉,(1)光波及其波长；光是能引起视觉的一种辐射能，它以电磁波的形式在空间传播。可见光的波长一般在380780nm范围内。,(2)视觉；人们观看物体的明亮、形体、颜色、动静和立体的感觉，即光觉、形觉、色觉、动觉和立体觉(看见物体的远、近、深、浅)等的综合感觉，称为视觉。,第一章 基本知识,第一节 基本概念,(3)光谱及其分类；光源辐射的光是由许多不同波长的单色光组成，把不同强度的单色光按波长长短依次排列的序图称为光源的光谱图，简称光谱。光谱分连续光谱和线状或带状光谱。连续光,(4)光谱灵敏度；人的视觉光感与光的波长有关，视觉的这一特性称做光感的光谱灵敏度。人眼对可见光中波长为555nm的黄绿色光最敏感，波长离555nm越远(如波长较长的红光和波长较短的紫光)，灵敏度越低。,二、视功能及术语,(1)视力；表明眼睛能识别细小物体程度的度量称为视力，用视角的倒数定义，即视力为1。称为视角，它是指被视面上的两个点若处在刚刚能识别出来的时候，这两个点到眼睛的连线的夹角。人眼能否清楚地识别物体，与下列条件有关：,1)物体的大小和视距的视角大小；,2)物体的明亮程度及与其背景的亮度对比；,3)物体的颜色和色对比以及光的颜色；,4)观察时间的长短等。,(2)眩光及分类：,视力与亮度有关，在一般亮度情况下，视力随亮度的增加而提高。当观察对象周围的亮度与中心亮度相等或周围亮度稍暗时视力最好。若周围比中心亮，则视力显著下降，这种现象称为眩光。其原因是由于高亮度的刺激使瞳孔缩小；角膜或晶状体等眼内组织产生的光散射在眼内形成光幕；视网膜受到强亮度的刺激使眼的明暗适应状态变差，甚至被破坏。眩光分直接眩光和反射眩光两种。强亮度光源的光线直接进入眼内,所引起的眩光，称为直接眩光；而通过光泽表面反射入眼内引起的眩光，称为反射眩光,二、光度量及单位,(1)光通量()；光源在单位时间内，向周围空间辐射出使人眼产生感觉的能量，称为光通量。用符号表示，实用单位为流明(lm)，简称流单位电功率所发出的流明数(lmw)，称为发光效率。,(2)发光强度(I)；光源在某一特定方向上单位立体角(球面度sr)内辐射的光通量，称为光源在该方向上的发光强度，简称光强，用符号I 表示，单位为坎德拉(cd)，简称坎。坎德拉是国际单位制的基本单位(旧称“烛光，俗称“支光”)。1(cd)1(1in)l(sr)。,对于向各方向均匀辐射光通量的光源，各方向的光强相等，其值为：(1-1),式中：I 光强，cd；通量，lm；,立体角，或称球面角，它等于与之对应的球面面积占与球半径r的平方的比值，即：(1-2),(3)照度(E)；当光通量投射到物体表面时，可把物体表面照亮，而物体被照亮的程度，常用照度这个物理量来描述，其定义为,(1-3),式中：E 照度，lx(勒克斯，简称勒)；,S 受光面积，m2；光通量，lm。,1勒克斯相当于1平方米被照面上接收到的光通量为1流明时的照度，自然光的照度在不同光线情况下为:,晴天阳光直射地面照度约为100000 1x，,晴天背阴处照度约为10000 lx，,晴天室内北窗附近照度约为2000 lx，,晴天室内中央照度约为200 1x，,晴天室内角落照度约为20 lx，,晴朗月夜照度约为0.2 lx，,在40W白炽灯下1m远处的照度约为30 lx。,图1-1 发光强度示意 图1-2 发光面亮度示意,亮度的单位尼特等于1平方米表面积沿法线方向产生 l坎德拉的发光强度(即1nt=1 cd1 m,2,)，而亮度常用比尼特大的单位熙提(sb)计量(lsb=10000nt)，如晴朗无云的天空平均亮度为0.5sb，40W荧光灯表面亮度为0.7sb，白炽灯丝的亮度约为300500sb，而太阳亮度则高达20万sb。,(5)光通发散度(M)：,光通发散度或称光通射度，是用来表示物体表面被光源照射后反射或透射出的光通量。其定义式为,(15),式中：M光通发散度，rlx(辐射勒克斯)；,反射或透射的光通量，lm；,S反射或透射的光面积。,五、色彩是什么？,人的色彩识别依靠光、能够反射光的物体、观察者的眼和脑。,进入眼睛的光线转换成神经信号，通过视觉神经传输到脑。眼睛对三种基本颜色：红、绿、蓝产生反映，脑会接收到这三种信号的组合。接收的颜色随外部的环境而变化很大。同一种颜色在日光下或烛光下看起来是不同的。但是人的视觉会适应光源，使我们能在这两种环境下感觉到是同一种颜色。,色彩产生的艺术是通过三种基本颜色以不同的比例加在一起形成的，这种方法叫做相加法。这种原理被用在录像和计算机显示器生成的色彩上。,白色的光是由三基色100%混合成的。减掉红色生成青色（蓝色和绿色的混合）。减掉绿色生成洋红，减掉蓝色生成黄色。当一个物体吸收了红色，并且反射了蓝色和绿色，我们接受到的颜色是青色。,从白色光中减掉某种成分的色彩表达方法叫做相减法。,喷漆或染色是通过相减法来生成颜色的。当染料和颜料吸收了红色，并且反射了绿色和蓝色的光，我们看到的是青色；当它吸收了绿色，反射了红色和蓝色，我们看到的洋红；当它吸收了蓝色，反射了红色和绿色时，我们看到的是黄色。青色、洋红和黄色是用于相减法混合的三种基本颜色。,三种相减性的颜色，再加上黑色，便是我们采用的CMYK四色模式。,二、量色性和量色指数,光源发射光投到物体上，在被照物体上产生颜色效果，这是物体对所照射的光源光谱选择地吸收，即反射和透射的结果。光源显现被照物体颜色的性能称为光源的显色性。光源的显色性取决于它的光谱分布形式，连续型光谱的光源显色特性较好。光源显色性的优劣常用显色指数来定单描述，它表示在被测光源与基准光源照射下相比，物体颜色相符合的程度显色指数越高，颜色失真越小，光源显色性就越好。基准光源的选择原则上为：当被测光源的色温在,5000K,及以下时采用完全辐射体做为基准光源；,5000K,以上时采用,CIE(,国际照明学会的简称,),合成昼光做为基准光源取基准源的显色指数为,100,，于是被测光源的显色指数均小于,l,。,三、材料的光学特性,当光通量投射到被照面后，一部分被反射，一部分透过被照面，一部分则为被照面所吸收。这就是在相同照度下不同物体有不同亮度的原因。各种材料的反光和透光能力对照明设计是很重要的。被物体反射、透射和吸收的光通量与射向物体的光通量之比，分别叫做反射率(系数)、透射率(系数)，和吸收率(系数)。而反射率与被照面的颜色和光洁度有关，若枝照面的颜色深暗，表面粗糙或有灰尘，贝0反射的光通量便少，反射率就小。建筑物内墙壁、顶棚及地面反射率的近似值如表11所示。,反射面性质,反射率（%）,反射面性质,反射率（%）,白顶棚和白墙壁,混凝土屋面板,红砖墙,墙、顶棚水泥抹面,混凝土地面,7080,30,30,30,1020,大理石,艾叶青,灰白螺丝转,绿灰云彩,芝麻白,雪花,3235,2127,3032,243l,6062,瓷釉面砖,白色,粉色,黄绿色,绿色,浅黄色,浅咖啡色,7683,6072,62,4766,79,32,塑料墙纸,黄白色,浅粉白色,塑料贴面板,浅黄色木纹,中黄色木纹,深棕色本纹,红 松,72,65,36,293l,12,6267,表,l,1,墙壁、顶棚、地面反射率的近似值,四、光源的色调,同一物体用不同颜色的光照在上面时，对人们视觉产生的效果是不同的。,红、橙、黄、棕色光给人以温暖的感觉，称为暖色光；蓝、青、绿、紫色光给人以寒冷的感觉，称为冷色光。,光源的这种视觉颜色特性称为色调光源发出光的颜色直接影响人的情趣，它可以影响人们的工作效率和精神状态等。,第三节 照明种类和方式,一、照明种类,照明按用途可分为：正常照明，应急照明，警卫值班照明，障碍照明，节日彩灯和装饰照明等。,(1)正常照明 在正常情况下，为能顺利地完成工作、保证安全通行和能看清周围的物体而设置的照明，称为正常照明所有居住房间和工作、运输、人行走道以及室内外庭院和场地等，都应设置正常照明。,3)疏散照明：它是用以确保安全出口和通道能被有效地辨认和应用，使人们安全撤离建筑物而设置的照明。对于一旦正常照明熄灭将引起混乱的人员密集的切所，如旅馆、礼堂、影剧院、展览厅、大型百货商场、体育馆的疏散走道、楼梯间、太平门；高层建筑的疏散楼梯(包括消防楼梯间前室)、消防电梯及其前室、配电室、消防控制室、消防水泵房和自备发电机房，以及建筑高度超过24h的公共建筑内的疏散走道、观众厅、餐厅等人员密集的场所，均应设置疏散照明。其照度不应低于0.51x所有应急照明必须采用能瞬时可靠点燃的照明光源，一般采用白炽灯和卤钨灯。,(3)警卫值班照明：在重要的场所，如值班室、警卫室、门房等地方，所设置的照明 叫警卫值班照明值班照明宜利用正常照明中能单独控制的一部分或利用应急照明的一部分或全部。,(4),障碍照明：在建筑物上装设的作为障碍标志的照明，称为障碍照明如装设在高层建筑物顶端作为飞机飞行障碍标志用的照明，装在水上航道两侧建筑上作为障碍标志的照明等这些照明应按交通部门有关规定装设。障碍照明应用能透雾的红光灯具，有条件的宜采用闪光照明灯。,(5),彩灯和装饰照明：由于建筑规划或市容美化的要求，以及节日装饰或室内的需要而设置的照明，叫彩灯照明和装饰照明。一般用功率为,15w,左右的彩色白炽灯作此类照明的光源。,二、照明方式,对正常照明来讲，由于建筑物的功能和生产工艺流程的要求不同，对照度的要求也不同，于是对照明方式的要求亦不同。照明方式可分为下列三种：,(1)一般照明：为在整个场地或场地的特殊局部的需要所设置的照度基本上均匀的照明，称为一般照明，而后者又常称为分区一般熙明。一般照明由若干灯具对称均匀排列而成，它可获得较均匀的水平照度对于工作位置密度很大而对光照方向无特殊要求或受条件限制不适宜装设局部照明的场所，可只单独装设一般照明，如办公室、体育馆和教室等。它的优点是在工作表面和整个视界范围中，具有较佳的亮度对比；可采用高效大功率的灯泡，因而照明装置数量少，投资费用较小。,(3)混合照明：,由一般照明和局部照明组成的照明方式，称为混合照明。对于工作位置需要有较高照度并对照射方向有特殊要求的场所，应采用混合照明。混合照明的优点是，可以在工作面(平面、垂直面或倾斜表面)上，甚至在工作的内腔里获得较高的照度，并易于改善光色，减少装置功率和节约运行费用。,混合照明中的一般照明照度，应按该等级混合照明照度的,5,10,选取，但不宜低于,30 1x,。,第四节 照明的基本要求,一、照明质量,照明质量是衡量照明设计优劣的主要指标。要使电气照明达到良好的质量，必须处理好影响质量的几个主要因素。,(1)照度的均匀性：照度的均匀性，用给定工作面上的最低照度与平均照度之比来衡量，其值称做均匀度，记作D,e,。当照明均匀度在0.7以上时，主观感觉比较均匀，低于0.55时不均匀性十分显著，并有不快感和导致视觉疲劳。因此，国家照明标准规定为：工作区域内一般照明的均匀度不宜小于0.7。为了获得较满意的照明均匀度，灯具布置距高比不应大于所选用灯具的最大允许距高比。当对照明均匀度要求较高时，可采用间接型、半间接型或光带等照明灯具。,亮度比的位置,办公室,工厂,反射面,推荐值%,工作对象与周围之间,工作对象与离开它的表面之间(如O与墙壁间),灯具或窗与其附近之间,在普通视野内,3:1,5:1,3:1,10:1,20:1,40:1,顶 棚,墙 壁,桌子、工作台、机械,地 面,80 90,40 60,25 45,20 40,表,1-2,亮度比的推荐值,表,1-3,室内反射系数推荐值,(3),眩光的限制与利用：在照明设计中，若采用了过大的采光面和过亮的电光源时，会使在所视环境中超过合适的亮度比，其结果很容易形成眩光源，产生眩光效应，而使眼睛失去视功能限制眩光的方法有：,限制光源的亮度；,灯具用适当的悬挂高度和必要的保护角；,合理分布光源；,适当提高环境亮度，以减少亮度对比。,但视其眩光类型不同，而控制的措施也不同对直接眩光，主要采取控制光源在,角为,45,90,范围内的亮度，如图,1,3,阴影部分所示因为当,角小于,45,时，不论灯具亮度多大，对人眼不会有直接眩光作用。控制反射眩光最有效的方法是正确安排工作人员与光源的位置，使光源的反射光不直接射向人眼。,灯具的眩光效应与光源亮度、背景亮度、保护角以及悬挂高度有关为了限制直射眩光，规定了灯具悬挂高度及其保护角的值，如表1-4所示，应用时不应小于表中值。,在多数情况下，眩光是被限制的对象，但在有些情况下，眩光却被用来创造某种必要的气氛，例如一定数量的小功率白炽灯泡组成花灯、串灯，用它来衬托富丽堂皇的环境，或者用投光灯把光投射在装饰物上，以产生金碧辉煌的感觉,表,1-4,室内一般照明灯具的最低悬挂高度,光源种类,灯具形式,灯具保护角,光源功率W,悬挂高度m,白炽灯,有反射罩,10 30,100,150 200,300 500,2.5,3.0,3.5,乳白玻璃漫射罩,100,150 200,300 500,2.0,2.5,3.0,卤素灯,有反射罩,10 30,500,1000 2000,6.0,7.0,有反射罩带格栅,30,500,1000 2000,5.5,6.5,荧光灯,无反射罩,40,40,2.0,3.0,有反射罩,40,40,2.0,2.0,(4)颜色对比：在亮度对比较差时，颜色对比能大大改善视觉工作条件。颜色效果的评价，除了关于光源的显色性外，还与环境及人们对色彩的爱好有关。在相同的照度下，显色性好的光源比显色性差的光源在感觉上要明亮。一般暖色调的灯光(色温小于3300k)在较低的照度下亦可达到舒适感。而冷色调的灯光(色温大于5300k)在低照度下使人感到阴沉昏暗。而在高照度下才使人觉得愉快。因此，在决定照度时，应注意光源的显色性和色温，对色温较高而显色性差的光源，应适当提高照度标准。,在显色性差的光源照射下，被照物的颜色将出现失真。因此，对于需要正确辨别色彩的场所，需要采用有较高显色指数的光源，如白炽灯、金属卤化物灯、三基色荧光灯等。为了改善光色，还可以采用两种光源混合使用的办法。如为考虑灯光与建筑物色彩的和谐性，利用光源冷暖两种截然不同的光色，来调节人们对室内光色的感觉。,(5)阴影的处理：阴影是由于照明灯具布置不当，或只采用局部照明而引起的。为了避免产生阴影，需要注意合理地布置灯具。特别是指向性很强的灯具应避免在离开很远的地方分散布置。对要求无阴影的场合，可采用宽配光的灯具密集布置，以获得适当的漫射照明。但有些场合又要利用阴影。如在需要表现物体立体感和实体感的场合。这可在一般照明系统附加指向性的特殊灯具(如射灯)来解决。若方向性照明过强，阴影过分显著，则会使造型生硬。,(6),照度的稳定性：电源电压波动将引起照度的不稳定，它将会使人的视觉疲劳，进而影响工作。因此必须采取措施，保证照明电压的质量，如将照明电源与动力电源分开或采用照明专用变压器，甚至局部采用调压器等。,荧光灯及其它气体放电灯点燃后，由于交流电频率的影响，会使发出的光产生相应频率的变化，当此光照射运动物体时，将使人们观察到显现出的物体运动不同于其实际的运动，这种给人视觉的错觉现象称为频闪效应。这在观察运动物体时可能产生错觉而出事故，因此在采用气体放电灯时需采取措施降低频闪效应。通常采用将气体放电灯分相接入电源的方法。根据实验表明，当光通量波动深度降低到25以下时，频闪效应就可以避免。部分光源 的光通量波动深度如表1-5所示。,光通量波动深度定义为：,(18),式中：,max,光通量最大值，lm；,min,光通量最小值，1m；,光通量平均值，lm。,光源类型,接入电路的方式,波动深度(%),日光色荧光灯,一灯接入单相电路,二灯接入两相电路,二灯移相接入电路,三灯不同相接入电路,55,23,23,5,冷白色荧光灯,一灯接入单相电路,二灯接入两相电路,二灯移相接入电路,三灯不同相接入电路,55,15,15,3.1,荧光高压汞灯,一灯接入单相电路,二灯接入两相电路,三灯不同相接入电路,65,31,5,白 炽 灯,40 W,100 W,13,5,二、照明安全与经济,(1)照明安全：照明安全与经济是矛盾的统一体，在照明设计中既要保证足够的亮度，又要注意节约电能。为了避免事故的发生，设计时应考虑到：,1)有危险的工作场所要有较高的照度，但必须避免眩光；,2)有些工作场所，除设置一般照明外，应按规定采用其它照明；,3)局部照明、移动照明灯具要采用安全电压。,(2)照明经济：合理而经济的照明设计应保证安全，而又力求最大限度地满足照明要求，而不是任意地采用高瓦数的灯泡来提高照度，而不顾经济的合理性，为此应考虑：,1)根据工作性质选择发光效率高的灯具；,2)根据工作条件正确布置灯具；,3),正确进行照度计算，力求达到容量小、效果好，并使安装、维修费用少而便宜。,三、照度标准,照度是照明设计中的一个重要因素。为了保证工作、生产所必须的人工照明，使物件具有一定的亮度，必须对工作面规定某一照度标准。照度标准就是指工作面应有合适的最低照度值。,照度标准由国家规定，我国现行的工厂照度标准为国家试行标准工业企业照明设计标准，民用建筑照度标准为城乡建设环境保护部试行标准建筑电气设计技术规程，它们推荐了一般照明照度水平，前者规定的是最低照度值，而后者规定的是平均照度值，本书介绍后一种推荐值。我国照明的照度通常按,2500,、,1500,、,1000,、,750,、,500,、,300,、,200,、,150,、,100,、,75,、,50,、,30,、,20,、,10,、,5,、,2,、,1,、,0,51x,分级。常见建筑物及场所的照度标准值见表,1-6,表,1-11,。,视觉作业特性,识别对象的最小尺寸d(mm),视觉工作面,亮度对比,平 均 照 度 (1x),等,级,一般照明,混合照明,特别精细作业,d0.15,甲,乙,大,小,1500-2000-3000,1000-1500-2000,很精细作业,0.15d0.3,甲,乙,大,小,200-300-500,150-200-300,750-1000-1500,500-750-1000,精细作业,0.3d0.6,甲,乙,大,小,150-200-300,100-150-200,500-750-1000,300-500-750,一般精细作业,0.6d1.0,甲,乙,大,小,100-150-200,75-100-150,300-500750,200-300-500,一般作业,1.0d2.0,50-75-100,150-200-300,较粗糙作业,2.00.5,20-30-50,大件贮存,5-10-15,一般观察生产过程,10-15-20,有自发光材料的车间,30-50-75,表,1-6,