建筑照明設(shè)計解析PPT課件

1、第六章 建筑照明設(shè)計 1 1 基本概念 一、光通量、發(fā)光強度、亮度和照度的含義光通量光的特點： 光以一種能量的形式從一個物體直線傳播到另一個物體，光的傳播不需要任何媒介。 光通過物質(zhì)時將改變其傳播方向，光是粒子束，光線的方向也是波傳播的方向。 光的本質(zhì)是電磁波。 在波長寬闊的電磁波中，可見光僅占很小的一部分，光的顏色與相應(yīng)的波段：紫外線波譜的波長在1-380nm之間，可見光波長380-780nm之間，紅外線波譜的波長在780-105nm之間，1nm=10-9m。 紫外線和紅外線是人眼看不見的光線。 光通量是光源在單位時間內(nèi)向周圍空間輻射并引起光感能量大小。第1頁/共35頁第六章 建筑照明設(shè)計

2、光通量式： PV)(683式中 波長為 的光通量， （流明）； lm波長為 的光譜光效率函數(shù)，無量綱； )(V波長為 的光輻射功率， 。 PW多色光源的光通量： 21PV)(683（或任一波長： ；多色光源的光通量： 式中 光譜光視效能的最大值，為一常數(shù) ,對應(yīng)于 ； 光譜分布的光通量， ，積分上下限的變換是由于波長大于780nm，小于380nm的不可見光 ）。 dVKem780380)(mKedVKdem)(Wlm/683nm555nmW /0)(V 照明工程中，光通量是說明光源發(fā)光能力的基本量。例如，一只220V，40W的白熾燈發(fā)射的光通量為350 。 lm第2頁/共35頁第六章 建筑照明

3、設(shè)計 發(fā)光強度（光強） 在照明設(shè)計中，只知道光源所發(fā)出的總光通量是不夠的，還必須了解光通量在空間各個方向上的分布情況。 發(fā)光強度：光源在某一個特定方向的單位立體角內(nèi)（單位球面度內(nèi)）所發(fā)出的光通量，稱為光源在該方向的發(fā)光強度。 用符號表示： ddI 式中 發(fā)光強度， （坎德拉）； Icd 光通量， （流明）； dlm立體角， （球面度）。 dsr1坎德拉（ ）=1流明（ ）/球面度（ ） cdlmsr含義：發(fā)光強度就是向一定方向輻射的光通量的角密度。 對于向各方向發(fā)射光通量為均勻的發(fā)光體，在各個方向上的發(fā)光強度相等。此時， 。 I第3頁/共35頁第六章 建筑照明設(shè)計 照度 物體表面所得到的光通量

4、與這個物體表面積的比值，用 表示。 ESE式中 光通量， ； lm面積， ； S2m照度， （勒克斯）。 Elx照度為1 ，僅能辨別物體的輪廓。例如： lx40 白熾燈，1 遠處的照度30 ； Wmlx滿月晴空的月光下為0.2 ； lx晴朗的白天室內(nèi)為100-500 ； lx多云白天的室外為1000-10000 ； lx陽光直射的室外為10000 。 lx第4頁/共35頁第六章 建筑照明設(shè)計 亮度 對在同一個照度下，并排放著的白色和黑色物體，人眼看起來有著不同的視覺效果，總覺得白色物體要亮的多。 亮度：表面上一點給定方向上的亮度，是包含這點的面元在該方向上的發(fā)光強度 與面元在垂直于給定方向上的

5、正投影面積 之商。用符號 表示，其表達式為 dIcosdALcosdAdIL 亮度， （又稱尼特）； L2/mcd 發(fā)光強度， ； Icd面積， ； A2m表面法線與給定方向之間的夾角，（ ）。 0 光亮度考慮了光輻射的方向，從而可以表征發(fā)光表面在不同方向上的光學(xué)特性。第5頁/共35頁第六章 建筑照明設(shè)計 表 幾種發(fā)光體的亮度 2/mcd2/mcd91047. 17104 . 13106 . 53104 . 54103發(fā)光體名稱亮度（ ）發(fā)光體名稱亮度（ ）通過大氣觀測到的太陽表面鎢絲燈表面微陰時天空亮度熒光燈表面在太陽直射下的絕對白色表面電視屏幕170350人感覺舒適度的亮度小于 。 410

6、6 . 12/mcd為了增加感性認識，下表列出了幾種發(fā)光體的亮度。 第6頁/共35頁第六章 建筑照明設(shè)計 小結(jié)：小結(jié)： 四個常用的光度單位從不同的角度表達了物體的光學(xué)特性。四個常用的光度單位從不同的角度表達了物體的光學(xué)特性。 光通量發(fā)光體發(fā)出的光能數(shù)量； 發(fā)光強度發(fā)光體在某方向發(fā)出的光通密度，表征了光通量在空間的分布狀況； 照度被照面接受的光通量密度，用來鑒定被照面的照明情況； 亮度發(fā)光體單位表面積上的發(fā)光強度，表征了一個物體的照亮程度。 第7頁/共35頁第六章 建筑照明設(shè)計 二、光與視角，建筑照明的種類光與視角人眼識別物體的條件：a.物體的亮度程度及背景的亮度對比；b.物體的顏色、色對比和光

7、的顏色；c.物體的大小和視距的視角大??；d.觀察時間的長短等。視角：若剛剛能識別出來的兩個點，那么這兩點到眼睛連線的夾角。視力：視角的倒數(shù)，表明眼睛能識別細小物體程度的尺度。第8頁/共35頁第六章 建筑照明設(shè)計 明視照明的基本條件 良好的光環(huán)境使人具有舒適感，在惡劣的照明條件下會使人感到不適，長時間后還會引起視覺疲勞和全身疲勞。良好的明視照明具備的條件：a.合理的照度水平，并具有一定的均勻度；b.適度的亮度分布；c.必要的顯色性；d.限制眩目。照度是決定物體亮度程度的間接指標(biāo)（直接指標(biāo)為亮度）。 照明設(shè)計首先應(yīng)符合規(guī)定的照度標(biāo)準(zhǔn)，來滿足建筑及工藝的要求。第9頁/共35頁第六章 建筑照明設(shè)計 眩

8、光：過高的亮度或強烈的亮度對比，則會引起眼睛的不舒適或者降低觀察細部（或目標(biāo)）的能力，這種視覺現(xiàn)象。眩光分為：（根據(jù)評價方法）不舒適眩光、失能眩光。不舒適眩光：由于視野中的亮度分布或亮度范圍的不適宜（過高的亮度）引起人眼的不舒適。失能眩光：強烈的亮度對比降低了人眼觀察目標(biāo)的能力（如進入電影院由明變暗引起的眼觀察目標(biāo)能力的下降）。直射眩光：由視野內(nèi)未曾充分遮掩的高亮度光源所產(chǎn)生的眩光。反射發(fā)生在作業(yè)面上。反射眩光：由視野中的光澤表面反射所產(chǎn)生的眩光。發(fā)生在作業(yè)面以外。直射眩光、反射眩光應(yīng)歸入不舒適眩光。產(chǎn)生眩光的主要因素： 1) 周圍暗，此時眼睛能適應(yīng)的亮度低； 2) 光源的亮度?。?3) 光源

9、靠近視線； 4) 光源的大小。第10頁/共35頁第六章 建筑照明設(shè)計 光源的光色有兩個含義：光源的色表和光源的顯色性。 光源的色表：人眼觀看光源發(fā)光的顏色稱為光源的色表，（燈光的表觀顏色）用“色溫”表示。不同的光源有不同的色溫，不同的色溫給人以冷、中間、暖的外觀感覺。 色溫/K 外觀效果 5000 冷 3300-5000 中間 3300 暖當(dāng)光源發(fā)光的顏色與黑體加熱到某一溫度所發(fā)出的光的顏色相同時，則黑體的絕對溫度就稱為該光源的色溫。在任何溫度下某物體能把投射到它表面的任何波長的能量全部吸收，該物體稱為“黑體”。 例如：橙色，色溫2000K ；2500K左右呈淺橙色；4500-7500K呈白色

10、；白熾燈：色溫2878K；熒光燈：日光色6500K，冷白色4300K，暖白色2900K。 1K（開爾文）=1絕對溫度，1=273K第11頁/共35頁第六章 建筑照明設(shè)計 物體的顏色是物體對所照射的光源光譜有選擇地吸收、反射和透射的結(jié)果。人眼的光色感覺是沒有分析光譜能力的。一個具有連續(xù)光譜的白色光源和另一個由紅、綠、藍組成的白色光源，看上去都呈白色，但光譜分布不同。物體是豐富多彩的，連續(xù)光譜的白色光源能使物體的顏色都顯出來，而由紅、綠、藍組成的白色光源，只能真實地顯示出紅、綠、藍三色，其它色譜則不能正確地顯示出來。光源的顯色性：光源照射到物體上所產(chǎn)生的顏色效果，即顯現(xiàn)被照物體顏色的性能，通常用顯

11、色指數(shù)來表示。光源的顯色性是由光源的光譜功率分布所決定的，要判定物體顏色，必須先確定光源。標(biāo)準(zhǔn)光源：國際照明委員會（Committee of Illuminating Engineering, CIE）規(guī)定了四種光源。1）標(biāo)準(zhǔn)光源A：2856K完全輻射體（黑體）發(fā)出的光；2）標(biāo)準(zhǔn)光源B：4874K代表直射陽光；3）標(biāo)準(zhǔn)光源C：6774K代表晝光；4）標(biāo)準(zhǔn)光源D65:6504K的合成晝光。目前常用A作為低色溫光源的參照標(biāo)準(zhǔn)，D65為高色溫光源的參照標(biāo)準(zhǔn)，來衡量在各種不同光源照明下的顏色效果。第12頁/共35頁第六章 建筑照明設(shè)計 顯色指數(shù)：CIE制定了一種光源顯色性的評價方法，采用“顯色指數(shù)”表

12、示光源的顯色性。光源顯色的優(yōu)劣以顯色指數(shù)定量評定，顯色指數(shù)Ra的確定方法：1）選定一套共有8個代表性的色樣；2）在待測光源與參照光源逐一進行比較，確定每種色樣在兩種光源下的色差Ei；3）按照約定的定量尺度，計算每一種色樣的顯色指數(shù)Ri， Ri=100-4.6Ei 顯色指數(shù)Ra是8個色樣顯色指數(shù)的算術(shù)平均值， 光源的顯色指數(shù)愈高，其顏色性愈好。與參照光源完全相同的顯色性，其顯色指數(shù)為100。 ，顯色性優(yōu)良； ，顯色性一般； ，顯色性較差。我國生產(chǎn)的部分電光源的顯色指數(shù)： 白熾燈（500W） 熒光燈（日光色40W） 熒光高壓汞燈（400W） 8181iiaRR80100aR5079aR50aR10

13、095aR8070aR4030aR第13頁/共35頁2) 按配光曲線第六章 建筑照明設(shè)計 2 燈具分類及光學(xué)特性 一、照明燈具的分類 按光源情況分1) 按類型分白熾燈、熒光燈等2) 按數(shù)目分普通燈、組合花燈。 按控照器的情況分1) 按結(jié)構(gòu)形式即控照器結(jié)構(gòu)的嚴密程度 a.開啟式:普通燈具光源與外界直接接觸； b.保護式:有閉合的透光罩，如走廊吸頂燈等； c.密閉式:透光罩將其內(nèi)外空氣隔絕，如浴室的防水防塵等； d.防爆燈：嚴格密閉用于易燃易爆場所。 根據(jù)國際照明學(xué)會（CIE）的約定：以燈具上半球和下半球發(fā)射的光通百分比來區(qū)分配光特性，即主要分為：a.直射型燈具；b.半直射型燈具；c.漫射型燈具；

14、d.半反射型燈具；f.反射型燈具等。第14頁/共35頁第六章 建筑照明設(shè)計 各類型燈具的光通量分配比例及燈具示例。第15頁/共35頁第六章 建筑照明設(shè)計 二、燈具的特性 配光曲線 燈具的配光：一個光源配上了燈罩后，其光通量就要重新分配。燈具的配光以配光曲線表示。 配光曲線形象地描述了光強在空間各個方向上的情況，用平面圖形來代表，并用極坐標(biāo)繪制。 圖 極坐標(biāo)表示的配光曲線 第16頁/共35頁第六章 建筑照明設(shè)計 配光曲線分為四類： 1) 均勻配光：不帶反射器的燈泡； 2) 深照配光：探照型燈具； 3) 廣照配光：廣照型燈具； 4) 余弦配光：搪瓷配照燈。 光效率 由控照器輸出的光通量 與光源的輻

15、射光通量 之比值，即 11%1001圖 常見類型的配光曲線 第17頁/共35頁第六章 建筑照明設(shè)計 保護角（遮光角） 指控照器開口邊緣與發(fā)光體（燈絲）最遠邊緣的連線與水平線之間的夾角，即控照器、遮擋光源的角度tg=h/C 。 H：發(fā)光體（燈絲）至控照器下緣的高差； C：控照器下線與發(fā)光體（燈絲）最遠邊緣的水平距離。 三、燈具的選擇，布燈設(shè)計 燈具的選擇 在照明設(shè)計中，光源的選擇是重要的環(huán)節(jié)之一。應(yīng)根據(jù)被照對象和場所對光源特性（色調(diào)、顯色性、效率和頻閃效應(yīng)等）的要求，選擇光源。 圖 燈具的遮光角 第18頁/共35頁第六章 建筑照明設(shè)計 1）室內(nèi)照明光源 一般采用白熾燈、熒光燈或其它氣體放電等。

16、2）廠房或大面積且由高掛條件的照明 采用金屬鹵化物燈、高壓鈉燈等。 3）對顯色要求高的場所 采用顯色指數(shù)較高的熒光燈、白熾燈等。在同一場所，當(dāng)用一種光遠不能滿足光色要求時，可采用混光照明。 燈具布置的要求 確定燈具在房間內(nèi)的具體位置：高度布置、平面布置。 1)燈具的高度布置 計算高度h：燈具至工作面的高度。 第19頁/共35頁第六章 建筑照明設(shè)計 懸吊高度應(yīng)考慮的因素：a.保證電氣安全；b.限制直接眩光；c.便于維護；d.與建筑尺寸配合；e.應(yīng)防止晃動；f.提高經(jīng)濟性。 ：垂度， ：工作面高度； ：懸吊高度。 chphsh圖 燈具豎向布置 第20頁/共35頁第六章 建筑照明設(shè)計 2)2)燈具的

17、平面布置 燈具平面布置方式分為均勻布置和選擇布置兩種，或兩者結(jié)合形成混合布置。采用均勻布置的一般照明系統(tǒng)，燈具的平面布置考慮的因素：a.a.與建筑物結(jié)構(gòu)配合，考慮功能、美觀、防止陰影，方便施工；b.b.與室內(nèi)設(shè)備布置情況相配合，盡量靠近工作面，但不應(yīng)裝在大型設(shè)備的上方；c.c.應(yīng)保證用電安全，和裸露導(dǎo)電部分應(yīng)保持規(guī)定的距離；d.d.應(yīng)考慮經(jīng)濟性。第21頁/共35頁第六章 建筑照明設(shè)計 3 3 照明的基本要求介紹照度標(biāo)準(zhǔn)，照明質(zhì)量。一、人工照度標(biāo)準(zhǔn) 為保證照明設(shè)計滿足一定的視力條件，根據(jù)國家的經(jīng)濟和電力發(fā)展水平，由國家有關(guān)部門頒布的數(shù)量依據(jù)。 我國現(xiàn)行的照度標(biāo)準(zhǔn)分工業(yè)建筑照度標(biāo)準(zhǔn)和民用建筑照度標(biāo)

18、準(zhǔn)。工業(yè)建筑照度標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)企業(yè)照度設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)民用建筑照度標(biāo)準(zhǔn)是指工作區(qū)參考平面上的平均照度。上述二標(biāo)準(zhǔn)我國執(zhí)行的是最低照度標(biāo)準(zhǔn)。 第22頁/共35頁第六章 建筑照明設(shè)計 二、照明質(zhì)量照明設(shè)計是建筑電氣設(shè)計的最基本內(nèi)容之一。照明設(shè)計的目的：根據(jù)具體場合的要求，正確地選擇光源和照明器，確定合理的照明方式和布置方案；在節(jié)約能源和資金的條件下創(chuàng)造一個人工的照明環(huán)境，滿足人們生活、學(xué)習(xí)、工作的需要。 良好的照明環(huán)境，不僅要滿足照度的要求，還必須要有良好的照明質(zhì)量。 良好的照明質(zhì)量包括：照度的均勻度、亮度分布、眩光的限制、顯色性、照度的穩(wěn)定性。第23頁/共35頁第六章 建筑照明設(shè)計 4 4 照明設(shè)計介紹照度計

19、算的一般方法，照明設(shè)計的原則和程序。一、照明的一般計算方法 照明計算是照明設(shè)計的主要內(nèi)容之一，包括照度計算、亮度計算、眩光計算等。亮度計算和眩光計算比較復(fù)雜。在實際照明計算中，照明計算常常進行照度計算，當(dāng)對照明質(zhì)量要求較高時，都應(yīng)進行計算。 本節(jié)主要介紹照度計算。 照明計算的方法很多，歸納起來可分為兩類： 平均照度計算方法：用于計算平均照度以及所需燈的數(shù)量，適用于一般照明的照度計算。 逐點計算法：用于計算某點的直射照度，其特點是準(zhǔn)確度高，可以用來計算任何指定點的照度，一般適用于局部照明、采用直射光照器的照明、特殊傾斜面的照明和其他需要準(zhǔn)確計算照度的場合。 由于逐點計算法計算工作量大，本節(jié)不做詳

20、細介紹，僅介紹平均照度方法單位容量法和利用系數(shù)法。第24頁/共35頁第六章 建筑照明設(shè)計 照明計算的單位容量法1 1）估算法（初設(shè)中常用）建筑總用電量：P=P=S S1010-3-3kWkWP P建筑物（功能相同的所有房間）的總用電量，kWkW；單位建筑面積安裝功率，W/mW/m2 2，查表；S S建筑物（或功能相同的所有房間）的總面積，m m2 2。燈數(shù)（盞） n=P/pn=P/pp p每盞燈泡的功率。第25頁/共35頁第六章 建筑照明設(shè)計 2 2）單位容量法（又稱單位功率法） 已知燈的類型，計算高度、房間面積和照度。 由照度查出單位建筑面積安裝功率（W/m2），然后再和估算法相同的公式和步

21、驟，求出總用電量和要安裝的燈的盞數(shù)。第26頁/共35頁第六章 建筑照明設(shè)計 利用系數(shù)法 按照光通量進行照度計算，又稱流明計算法（或流明法）。它是根據(jù)房間的幾何形狀、照明器的數(shù)量和類型來確定工作面平均照度的計算方法。 落到工作面上的光通量可分為兩部分，一是從燈具發(fā)出的光通量中直接落到工作面上的部分，另一是從燈具發(fā)出的光通量經(jīng)室內(nèi)表面反射后最后落到工作面上的間接部分。兩者之和為燈具發(fā)出的光通量中最后落到工作面上的部分，該值與工作面的面積之比，稱為工作面上的平均照度。若每次都要計算落到工作面上的直接光通量與間接光通量，計算變得相當(dāng)復(fù)雜。為此，引入了利用系數(shù)的概念，即事先計算出各種條件下的利用系數(shù)，提

22、供設(shè)計人員。第27頁/共35頁第六章 建筑照明設(shè)計 1 1）利用系數(shù)：由燈具光源發(fā)出的最后落到工作面上的光通量與房內(nèi)全部燈具輻射的總光通量nn0 0之比， =/ n=/ n0 0 。 n n房內(nèi)燈具數(shù)； 0 0每盞燈具的輻射光通量，lmlm。 為了求利用系數(shù)，許多國家都形成了一套自己的計算方法，法國的“實用照明計算法”、英國的“球帶法”、美國的“帶域空間法”，國際照明委員會的“CIECIE”法等。我國照明界許多學(xué)者對利用系數(shù)的計算有過不同程度的探討，目前采用的方法基本上是按美國的“帶域空間法”求得。2）影響利用系數(shù)的因素 燈具的效率：與效率成正比燈具的配光曲線：向下部分配的直射光通量比例越 大

23、，越大。建筑內(nèi)飾的顏色：墻面和頂棚等顏色越淡，反射系數(shù)越大，越大。房間的構(gòu)造特點（建筑的尺寸）：室形指數(shù)（Room Index, RI）或空間比(Room Coefficient Ratio, RCR)越小，越大。第28頁/共35頁第六章 建筑照明設(shè)計 3）利用系數(shù)法 有了利用系數(shù)的概念，室內(nèi)平均照度， AKnEav0工作面平均照度， ； avElx燈具數(shù)； n一盞燈的光通量， ； 0lm利用系數(shù)； 維護系數(shù)，查表； K工作面積， 。 A2m 維護系數(shù)：考慮到燈具在使用過程中，因光源光通量的衰減、燈具和房間的污染而引起照度下降。 第29頁/共35頁第六章 建筑照明設(shè)計 室形指數(shù)、室空間比是計算利用系數(shù)的主要參數(shù)。 室形指數(shù) RI用來表示照明房間的幾何特征。 室形指數(shù)， WlhlWRI房間的長度， ； lm房間的寬度， ； Wm燈具高度（燈具開口平面距工作面的高度）， ； hm圓形 hrRI 圓形房間的半徑， ； rm 為方便計算，一般將 劃分為0.6，0.8，1.0，1.25,1.5,2.0,2.5,3.0,4.0,5.0等10個等級。 RI 采用室形指數(shù)進行平均照度計算是國際上較為通用的方法。 第30頁/共35頁第六章 建筑照明設(shè)計 空間比 RCR為了表示房間的空間特征將房間分成三個部分：頂棚空間燈具開口平面到頂棚之間的空間；地板空間工作