電氣照明1第一章 緒論

1、1電氣照明技術(shù)張曉杰張曉杰照明使我們能看清我們的環(huán)境是什么樣， 它能使我們感覺好與不好、它能讓我們感受到驚奇、興奮等。 我們不能觸摸到光，而且對于其很大的一部分， 我們都看不見，我們能看到的是光產(chǎn)生的效果，而這是非常神奇的。這就是我們從歷史的、生物的和心理的角度來看的光與照明。我們要通過照明來使我們的環(huán)境看起來越漂亮越好。3 應(yīng)用4 應(yīng)用5 應(yīng)用6 應(yīng)用7 應(yīng)用8 應(yīng)用9 作用：功能性和景觀性功能性： 指滿足人們在室內(nèi)外從事某種活動(dòng)所需要的基本照度而設(shè)置的照明。 例如：學(xué)校照明、道路照明、工廠照明、體育照明、博物館照明、商業(yè)照明、廣場照明等；10 作用：功能性和景觀性

2、景觀性照明 指通過采用多種照明方式結(jié)合共同作用以達(dá)到設(shè)計(jì)師所設(shè)想的戲劇性場景，從精神上滿足人們的藝術(shù)享受。 例如：建筑物的夜景照明、雕塑照明、園林景觀照明、水景的夜景照明等。 11鳥巢效果奧運(yùn)建筑12水立方效果13 照明工程： 通過照明器和照明技術(shù)而達(dá)到人工采光效果的系統(tǒng)工程。光源的分類：自然光源（陽光） 人工光源 電光源 （穩(wěn)定，充足） 非電光源（多變化，不穩(wěn)定） 照明系統(tǒng)的重要性： 除特殊情況外，白天一般用自然光源采光，而一旦采光條件不佳時(shí)或特殊要求，必須進(jìn)行人工采光，以彌補(bǔ)自然光的不足14電氣照明的特性:滿足人類最基本的視覺要求。充分改善明視環(huán)境質(zhì)量，營造良好的光照氛圍。照明器的功能性和

3、裝飾性。15 展望n技術(shù)性： 隨著科技突飛猛進(jìn)，各類新型光源和燈具層出不窮； 如：取代傳統(tǒng)高能耗電感鎮(zhèn)流器的新型節(jié)能電感鎮(zhèn)流器和電子鎮(zhèn)流；節(jié)能性能、動(dòng)態(tài)性能以及壽命都較好的LED燈； 16 展望n藝術(shù)性 隨著國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，照明設(shè)計(jì)的要求已從簡單的明亮升級到對審美的追求。光與造型、光與空間、光與色彩、光與材質(zhì)等所產(chǎn)生的光環(huán)境藝術(shù)效果更為人們所重視。照明控制及系統(tǒng)的使用，讓人們獲得了各種藝術(shù)場景；計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，三維效果圖的制作，使得照明的藝術(shù)效果在前期可以進(jìn)行模擬，給人們直觀的印象；而三維動(dòng)畫更能夠帶來視覺的動(dòng)感享受，便于營造最終的效果。17 照明系統(tǒng)的發(fā)展已超越了單純照明的觀念，逐步上升到

4、一種文化和藝術(shù)的境界，并且與光學(xué)、美學(xué)、建筑學(xué)和園林藝術(shù)溶為一體，成為一門綜合性的設(shè)計(jì)工藝。 課程目的: 掌握電氣照明技術(shù)的基本概念、基本原理和基本設(shè)計(jì)方法，培養(yǎng)分析問題、解決問題及工程設(shè)計(jì)的能力；18光的概念： 與所有物質(zhì)一樣，光也是一種物質(zhì)，是能量的一種存在形式，是能引起視覺的輻射能，它以電磁波的形式在空間傳播。不需要任何物質(zhì)做媒介；光的本質(zhì)是一種電磁波(電磁輻射) 。 第一節(jié)第一節(jié) 光的基本概念光的基本概念19 第一節(jié)第一節(jié) 光的基本概念光的基本概念電磁波譜 任何物體只要能發(fā)出（380780）nm波長的輻射能就可以用于采光光源的形成。20 第一節(jié)第一節(jié) 光的基本概念光的基本概念電磁波:可

5、見光部分的波長范圍為380780nm.由單一波長組成的光稱為單色光,不同的單色光有不同的顏色.6307806006305656005005654355003804351nm(納米)= 10-9m(米)21科學(xué)家常采用如下理論闡述光的本質(zhì):電磁波理論： Maxwell 提出,發(fā)光體以輻射能的形式發(fā)射光,而輻射能又以電磁波的形式向外傳播,電磁波在人眼上就產(chǎn)生光的感覺。 光在空間運(yùn)動(dòng)可用“電磁波理論”解釋。 量子論： 普朗克提出,發(fā)光體以分立的“波束”形式發(fā)射輻射能, 這些波束沿直線發(fā)射出來，作用在人眼上產(chǎn)生光的感覺。 光對物體的效應(yīng)可用“量子論”解釋。 第一節(jié)第一節(jié) 光的基本概念光的基本概念22

6、光的輻射特性：輻射量Qe 能量的發(fā)射和傳播過程，稱為輻射。光源輻射出來的光(包括紅外線、可見光和紫外線)的能量稱為光源的輻射量。當(dāng)這些能量被物質(zhì)吸收后,可以轉(zhuǎn)換成其它形式的能量。輻射通量e 或稱輻射功率，某物體單位時(shí)間內(nèi)發(fā)射或接受的輻射能量，單位為W。 第一節(jié)第一節(jié) 光的基本概念光的基本概念23 光的輻射特性：輻射出射度Me 輻射通量與發(fā)光面積的比值。 第一節(jié)第一節(jié) 光的基本概念光的基本概念eedMdA24光譜輻射量：光譜輻射通量 光源發(fā)出的光在單位間隔內(nèi)的光譜輻射通量。光譜輻射出射度 M 光源發(fā)出的光在單位間隔內(nèi)的光譜出射度。 第一節(jié)第一節(jié) 光的基本概念光的基本概念edd edMMd25光譜

7、輻射量：光譜光視效能 K（） 輻射能所引起的視覺能力。 用流明每瓦表述：lm/W光譜光視效率 V（） 人眼對不同波長光的靈敏度不同。給定波長的光譜光效能K()與最大光譜光視效能Km之比 第一節(jié)第一節(jié) 光的基本概念光的基本概念( )( )mKVK26 第一節(jié)第一節(jié) 光的基本概念光的基本概念 CIE（國際照明委員會(huì)）提出了在明視覺條件下(適應(yīng)亮度約為10cd/m2以上)獲得的明視覺光譜光效率值和暗視覺條件下(適應(yīng)亮度小于10-2cd/m2)獲得的暗視覺光譜光效率值。q人眼對波長為555nm的黃綠光感受效率最高，對其 它波長的光感受效率比較低。故稱波長為555nm為峰值波長，對應(yīng)峰值光視效能。275

8、55nm錐狀細(xì)胞最大靈敏度波長錐狀細(xì)胞最大靈敏度波長507nm柱狀細(xì)胞最大靈敏度波長柱狀細(xì)胞最大靈敏度波長 V() V()為明視覺的光為明視覺的光譜光視效率曲線譜光視效率曲線 V() V()為暗視覺的為暗視覺的光譜光視效率曲線光譜光視效率曲線光譜光效率光譜光效率注：注：CIE為法文縮寫，國際照明委員會(huì)為法文縮寫，國際照明委員會(huì) 第一節(jié)第一節(jié) 光的基本概念光的基本概念28 在照明技術(shù)中，由于光作用于人的眼睛所產(chǎn)生的視覺強(qiáng)度，不僅與光能量的大小有關(guān)，還與光的波長有關(guān)，所以單純采用能量參數(shù)來描述光的特性往往不能滿足要求。為了更好地研究光在照明工程中的應(yīng)用，通常采用的是以視覺效果來評價(jià)光輻射的量-光度

9、量。 光度量與輻射度量之間有密切關(guān)系，前者可以從后者導(dǎo)出。 基本概念：光通量、光強(qiáng)、照度、亮度。 第二節(jié)第二節(jié) 常用的光度量常用的光度量29 光通量： 指光源在單位時(shí)間內(nèi)向空間發(fā)射出的能使人產(chǎn)生光感覺的能量(輻射能通量)。它是根據(jù)人眼對光的感覺來評價(jià)的。 光通量的實(shí)質(zhì)：光源輻射能量的能力，是光度量概念中基本的物理量。 單位：流明（lm） 例：40W白熾燈光通量為350lm； 100W白熾燈：1038lm 36W熒光燈光通量為2500lm（T8） 第二節(jié)第二節(jié) 常用的光度量常用的光度量30 光通量： 光學(xué)中有一個(gè)基本單位叫“流明” ，它是光通量的單位。 光通量是這樣定義的：光源在單位時(shí)間內(nèi)向周圍

10、空間輻射并引起光感的輻射能通量。 光源在單位時(shí)間內(nèi)發(fā)射出的能量本是一個(gè)功率單位，功率的單位是W。但光通量的單位不用W ，而是用流明(lm)表示，就是因?yàn)椤肮馔俊辈皇悄芰康娜?，而是”能使人產(chǎn)生光感的輻射能通量”。 第二節(jié)第二節(jié) 常用的光度量常用的光度量31 發(fā)光強(qiáng)度（光強(qiáng)）：I 表征光源(物體)發(fā)光能力大小的物理量。 光源在某一特定方向上單位立體角內(nèi)(每球面度）所發(fā)出的光通量，稱為光源在該方向上的發(fā)光強(qiáng)度(簡稱光強(qiáng)) 。 它表示不同方向光通量的分布情況。 單位：坎德拉（cd) 坎德拉是國際單位制的基本單位之一，其它光度量單位都是由光強(qiáng)的單位推導(dǎo)出來的。 第二節(jié)第二節(jié) 常用的光度量常用的光度量

11、32 發(fā)光強(qiáng)度（光強(qiáng)）：I d：在立體角元內(nèi)傳播的光通量 d ：立體角元 第二節(jié)第二節(jié) 常用的光度量常用的光度量dIdd033 發(fā)光強(qiáng)度（光強(qiáng)）：I 第二節(jié)第二節(jié) 常用的光度量常用的光度量34 發(fā)光強(qiáng)度（光強(qiáng)）：I 對于向各方向均勻輻射光通量的光源，各方向的光強(qiáng)相等，其值為： 光通量 單位立體角 實(shí)際上，發(fā)光強(qiáng)度就是向一定方向輻射的光通量的角密度。 第二節(jié)第二節(jié) 常用的光度量常用的光度量I35裸光源（40w）配燈具光源（40W）平均光強(qiáng)為28cd平均光強(qiáng)為7080cd如配鏡面反射罩，光強(qiáng)可達(dá)數(shù)百cd 第二節(jié)第二節(jié) 常用的光度量常用的光度量光通與光強(qiáng)的關(guān)系： 在光通量不變的情況下，隨著配置燈具的

12、不同，發(fā)光強(qiáng)度可以發(fā)生變化；從下圖看出：光通在空間的分布更為集中，密度更大，相應(yīng)的光強(qiáng)也提高了！36照度：E 用來表達(dá)被照面上光的強(qiáng)弱，判別被照物上的照明情況。它用被照場所光通量的面積密度來表示。 被照面單位面積上接受的光通量稱為照度。 單位：勒克司（lx） 1lx表示在1m2面積上均勻分布1lm光通量的照度值。 第二節(jié)第二節(jié) 常用的光度量常用的光度量dEdA37照度：E 第二節(jié)第二節(jié) 常用的光度量常用的光度量照度流明面積( m2 )38照度：E常見照度 : 晴朗滿月夜 0.2 lx 白天良好采光100-500 lx 晴天室外太陽散射 1000 lx 中午太陽直射 10萬lx 20 lx是剛能

13、識(shí)別人臉，作為交通區(qū)域內(nèi)的最低照度。 100 lx 是交通區(qū)能接受的照度水平，效果最好。 200 lx是所有工作室以及需要在其中停留較長時(shí)間的最低照度 第二節(jié)第二節(jié) 常用的光度量常用的光度量39n照度：E 第二節(jié)第二節(jié) 常用的光度量常用的光度量照度水平同樣取決于人的年齡六十多歲人所需的照明水平大約為十歲大小人員的15倍。40n照度：E 第二節(jié)第二節(jié) 常用的光度量常用的光度量照度水平同樣取決于運(yùn)動(dòng)物體的速度和尺寸英式足球 :速度較慢，球體尺寸較大比賽照度 : 150 Lux網(wǎng)球 :高速，球體較小比賽照度 : 500 Lux41n照度：E 第二節(jié)第二節(jié) 常用的光度量常用的光度量在道路照明中， 照明

14、質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)更多用亮度來表達(dá)在同樣照明條件下,因?yàn)槁访娴姆瓷涮匦圆煌?亮度 水平和均勻度可以不同。42n照度：E 第二節(jié)第二節(jié) 常用的光度量常用的光度量某些典型的室內(nèi)活動(dòng)場所推薦照度照度 (lux) 活動(dòng)場所100300500750100030,000流通場所粗加工工廠, 演講場所實(shí)驗(yàn)室,電腦房,超級市場,中等類型工廠普通辦公室, 電子工廠畫圖室,精密工廠影劇院的投影光束43光出射度：M 發(fā)光體表面不同點(diǎn)發(fā)出光強(qiáng)弱不同，單位面積發(fā)出的光通量即出射度。 單位：輻射勒克斯（rlx） 第二節(jié)第二節(jié) 常用的光度量常用的光度量dMdA44亮度：L 亮度是描述發(fā)光面或反光面上光的明亮程度的光度量，并且，亮度考

15、慮了光的輻射方向，所以它是表征發(fā)光面在不同方向上的光學(xué)特性的物理量。 亮度表示光源單位面積上的發(fā)光強(qiáng)度。 L=Ia/Sa 單位：坎德拉每平方米（cd/m2)或尼特（nt） 亮度與被照面的材料特性有關(guān)。 第二節(jié)第二節(jié) 常用的光度量常用的光度量45亮度：L 由于物體在各個(gè)方向的亮度不一定相同，因此常在符號(hào)L的右下角注明角度，用以表示與物體表面法線成角方向的亮度。 物體的亮度越大，人們就會(huì)感到它越亮。 第二節(jié)第二節(jié) 常用的光度量常用的光度量cosILS46亮度：L 常見亮度（cd/m2） 太陽表面 1.6109以上 晴天的天空 8000 陰天 5600 熒光燈（0515）104 注意：對于理想的漫射

16、發(fā)光體或漫反射表面的二次發(fā)光體，亮度與方向無關(guān)。 第二節(jié)第二節(jié) 常用的光度量常用的光度量47光度量的比較 1.光通量、光強(qiáng)和亮度反映光源特性的基本量，說明的是光源的發(fā)光情況。 2.照度是表征被照物接受光通強(qiáng)弱的物理量，有著本質(zhì)的區(qū)別。出射度表示發(fā)光體。 3.在應(yīng)用中，單位上比較容易混淆；在定性和定量分析中，各有所偏重。 第二節(jié)第二節(jié) 常用的光度量常用的光度量48反射、透射和吸收比 光線遇到物體時(shí)，可能被反射，或者被吸收，被透射。 反射比 吸收比 透射比 第三節(jié)第三節(jié) 材料的光學(xué)性質(zhì)材料的光學(xué)性質(zhì)/i /i /i ii49反射、透射和吸收比 （1）光在傳播過程中能量應(yīng)守恒。 +=1 （2）在選擇

17、燈具材料時(shí)，為提高其工作效率，一般采用反射比較高的材料。 （3）為調(diào)節(jié)環(huán)境的亮度，可適當(dāng)選用、 、 來改善。 第三節(jié)第三節(jié) 材料的光學(xué)性質(zhì)材料的光學(xué)性質(zhì)50 第三節(jié)第三節(jié) 材料的光學(xué)性質(zhì)材料的光學(xué)性質(zhì)材料材料反射比反射比材料材料反射比反射比材料材料反射比反射比銀銀92硫酸鋇硫酸鋇95木材木材40-60鉻鉻65氧化鎂氧化鎂97白粉檣白粉檣75鋁鋁60-73碳酸鎂碳酸鎂94紅檣磚紅檣磚30玻璃鏡玻璃鏡82-88石膏石膏87白色瓷磚白色瓷磚65-80- - - -乳膠漆乳膠漆8470（白）（白） 57（黃）（黃） 32（灰）（灰）檣紙檣紙72（黃）（黃）65（粉）（粉）51反射 規(guī)則反射：光的入射角

18、等于反射角。鏡面、透明玻璃 散反射：反射光向各個(gè)不同方向散開，但總的方向一致，遵循反射定律。金屬板、磨砂玻璃等 漫反射：反射光被分散在各個(gè)方向，不存在規(guī)則反射。粗糙表面和乳白玻璃 第三節(jié)第三節(jié) 材料的光學(xué)性質(zhì)材料的光學(xué)性質(zhì)散反射漫反射52反射 第三節(jié)第三節(jié) 材料的光學(xué)性質(zhì)材料的光學(xué)性質(zhì)混合反射53反射 磨砂玻璃具有典型的散透射特性,背光的一側(cè)僅能看見光源模糊的影像;乳白玻璃具有均勻漫透射的特性,整個(gè)透光面亮度均勻,完全不見背面的光源和物象,因此可利用這些材料做成燈罩、光帶、發(fā)光頂棚等,使室內(nèi)光線均勻柔和。 另外，光線的穿透能力還與它的厚度有關(guān)，如水是透光的，但當(dāng)水較深時(shí)，將不透光。 燈具的材料：鋼材、鋁材、銅材、不銹鋼、塑料材料