LED照明技術(shù)應用系統(tǒng)基礎篇

1、照明技術(shù)應用系統(tǒng)照明設計基礎 照明設計是一門綜合性學科，需要兼顧應用光學、點學、建筑學、生理學、心理學、衛(wèi)生學等方面的技術(shù)才能獲得滿意的效果。不同場所的照明設計有其共性的內(nèi)容，也有特殊的需求。本章主要就照明設計中的共性問題，如設計程序、照明質(zhì)量、照明方式、照明種類、照明標準、照明節(jié)能等方面作簡要的闡述。一、照明的目的和要求1. 照明目的照明的目的是給周圍的各種對象以適宜的光分布，通過視覺達到正確識別人們所欲知的對象和確切了解人們所處的環(huán)境狀況。根據(jù)照明的目的不同，分為明視照明和環(huán)境照明。1)明視照明以工作面上的視看物為照明對象的照明技術(shù)稱為明視照明，屬照明生理學范疇。例如工廠車間、辦公室、教室

2、、商場營業(yè)廳等的照明是以明視為主的。2) 環(huán)境照明以周圍環(huán)境為照明對象，并以舒適感為主的照明稱為環(huán)境照明，屬照明心理學范疇。例如劇場休息廳、門廳、賓館客房的照明是以環(huán)境照明為主的。2. 照明要求不同目的的照明對照明設計的要求及考慮的主要因素列于表6-1。明視照明和環(huán)境照明的設計要求及考慮的主要因素對比項目明視照明環(huán)境照明視看對象工作面（閱讀、機床超作等）、人臉室內(nèi)的空間及各表面照度及其均勻度工作面上要有充分的亮度，且亮度分布應均勻亮或暗要根據(jù)需要設計，有時需要暗光線造成氣氛。照度要有差別，不可均一，采用變化的照明可造成不同的感覺光的方向性、眩光及陰影不應有眩光，要盡量減少及至消除眩光，陰影要適

3、當可采用金屬、玻璃或其他光澤的物體以小面積的眩光造成魅力感。有時需要將陰影夸大，從而起到強調(diào)或突出的作用光源的顏色及顯色性光源的顯色性要好采用特殊顏色的光作為色彩照明 或用夸張手法進行色彩調(diào)節(jié)照明器的布置照明器布置應與建筑物協(xié)調(diào)，要考慮照明的心理效果采用特殊的裝飾照明手段，以舒適感為主照明器的布置照明器布置應與建筑物協(xié)調(diào)，要考慮照明的心理效果采用特殊的裝飾照明手段，以舒適感為主經(jīng)濟性照明方案應經(jīng)濟、應用從全局看應是經(jīng)濟的，但從局部看可能是不經(jīng)濟的或過分豪華的二、照明設計程序1了解和收集有關資料為使所設計的照明能最大限度地滿足使用要求，在設計前必須充分了解以下情況和收集有關資料：1）確照明設施的

4、用途和對照明的要求。在進行照明設計前，先要明確建筑物的功能和使用目的，了解是否有多用途要求及其他特殊要求，以便針對性地進行照明設計2）收集建筑物平剖面布置及結(jié)構(gòu)型式的資料，在充分理解這些資料的基礎上，進行燈具選擇、燈具布置及線路敖設等。3）了解建筑物的環(huán)境條件，對易爆炸、易引起火災、潮濕、有腐蝕氣體等的場所，則應了角其濃度情況，確定危險等級，并按相應的規(guī)范要求進行照明設計。4）收集供電電源的資料，確定供電電源的方向及進線位置等。32與建筑設計師及其他公用設施設計者的綜合協(xié)調(diào) 照明燈具的型式及布置方案尤其是環(huán)境照明設計必須與建筑協(xié)調(diào)。電氣設計者必須與建筑設計師充分協(xié)商，才能使照明設計更合理。同時

5、，照明設施必須避免與其他公用設施相碰撞，只有事先進行充分協(xié)調(diào)才能防止發(fā)生矛盾。3照明光照的設計1） 確定照度 照明設計應根據(jù)國家照明標準，達到規(guī)定的照度。各種場所的照度標準可參考相關章節(jié)。2） 確定照明方式及照明種類 根據(jù)建筑物的功能及使用要求確定合適的照明方式，配置完善的照明種類。參考相關的章節(jié)。3） 選擇光源 根據(jù)使用場所對照度、光色、顯色性、點燈特性的要求選取擇合適的光源。參考相關章節(jié)。4） 選擇燈具 按照明方式、照明種類、光源種類、燈距高度、照度要求等因素選擇合適的燈具。參考相關章節(jié)。5） 確定燈具布置方案 結(jié)合建筑物平面布置及柱、梁的位置并考慮與建筑物及其他公用設施的協(xié)調(diào)，進行有規(guī)則

6、的面燈。參考相關章節(jié)。6） 計算照度 有兩種計算方法1 根據(jù)上述5）所確定的燈具布置方案，按照相關的照度計算方式進行照度計算，確定為滿足上 所確定照度的光源功率。2 假定光源功率，按照相關的照度計算方法，算出為滿足上述1)所確定照度所需的燈具數(shù)，然后進行燈具布置，確定布燈方案。7） 檢驗照明質(zhì)量的各項指標 由上述1)6)，對最后確定的燈具布置方案，需對照度水平、照度均勻度、亮度分布、眩光、陰影、顯色性等照明質(zhì)量指標進行檢驗。根據(jù)檢驗結(jié)果，如需對布燈方案進行修改時，則上述2）6）應重新進行設計。這往往需反復多次，才能獲得最佳方案。有關照明質(zhì)量各項指標詳見相關章節(jié)。 4照明電氣的設計照明電氣的設計

7、大致包括一列內(nèi)容：1） 確定照明控制方式，確定電源部開關及分配電箱的安裝位置。2） 進行照明負荷計算及楞率因數(shù)補償計算。3） 選擇照明線路保護裝置。4） 確定照明線路敷設方式，選擇導線型號規(guī)格，并進行電壓損失計算和機械強度校驗。5） 照明裝置的電氣安全考慮。 5照明設計施工圖的繪制將上述內(nèi)所確定的內(nèi)容以圖樣和說明的形式表達出來，以便按圖進行安裝。一般包括照明配電系統(tǒng)圖、照明控制圖、照明平面圖、復雜部位的剖面圖、照明裝置的安裝圖、施工安裝說明等。 6開列設備材料清單及預算方案。三、照明質(zhì)量的評價因素照明設計的優(yōu)劣主要用照明質(zhì)量來評價。照明質(zhì)量的評價因素包括照度、照度均均勻度、亮度分布、眩光限制、

8、顯色性、照度的穩(wěn)定性等。在照明設計時應全面考慮和恰當和理上述各質(zhì)量因素。1 合適的照度照度是衡量物體明亮程度的間接指標。照度與視力、生產(chǎn)率、事故率均有密切的關系。在一定范圍內(nèi)增加照度可以提高視力、提高勞動生產(chǎn)率、減少事故的發(fā)生，但照度并不是越高越好，太高會刺眼，同時還需要考慮電能消耗和經(jīng)費開支。所以對于不同的工作場所，應按照度與視力、生產(chǎn)率、事故率的關系找了合適的照度值。 照度與視力的關系：1） 照度與視力和人的心理感受的關系從上圖可以看出照度低的視楞能也很低，隨著照度的提高，視功能逐步提高，但當照度增加到1000lx以后隨著照度的增加，視功能提高就不顯著了。不同的照度給人產(chǎn)生不同的感受，照度

9、太低容易造成疲勞和精神不振，照度太高往往因刺激太強，而承受不了太過興奮。視覺滿意度是用來描述實際可接受性的一個照明術(shù)語。它主要由下列兩方面決定：一是在實際條件下進行工作的容易程度；二是在集中精力工作后為了輕松一下而仰望四周時，視環(huán)境的如意或舒適愉快的程度。影響視環(huán)境的主要因素是照度、反射系數(shù)和顏色的組合、光源的亮度等。為了確定滿意的水平照度，照明學者們經(jīng)過大量試驗和研究，以視覺滿意度判據(jù)為基礎，根據(jù)實驗、研究結(jié)果確定了工作房間內(nèi)滿意照度的調(diào)研的結(jié)果曲線（見圖）。從圖可知，從供人舒適照明的角度看，最適宜的平均照度應為2000lx。綜合以上兩種結(jié)果，并考慮能耗和經(jīng)費，一般有1000lx的照度基本上

10、能夠滿足各種環(huán)境的照度要求，為合適的工作照度。2） 照度與工作效率和事故率的關系合適的照度可以減少視疲勞，人而減少事故的發(fā)生，提高工作效率。從下圖2中給出了照度與生產(chǎn)中有關因素的關系，在照度小于500lx時，每條曲線的斜率很大，超過500lx時，曲線開始發(fā)生斬折，直到1000lx以后曲線趨向平坦，照度再增加對提高工作效率、減少事故沒有大的作用。由此結(jié)論： 5001000lx的照度范圍是大多數(shù)連續(xù)工作的室內(nèi)作場所的合適照度。3） 年齡與需要照度的關系，隨著年齡的增長，眼球晶狀體的透明度逐漸下降，進行同樣的視覺作業(yè)則需要更高的照度，下圖給出了年齡與視力比和所需亮度的關系。從圖a可看出，以20歲為基

11、準，到70歲的視力己衰退到20歲時的60%。從圖b可知對從事同一工作，要得到相同的工作效果，年老人所需要的照度成倍增加，到70歲人所需的照度為年輕人的2.6倍。4） 合適照度的確定對于各種不同工作性制裁所需的合適照度，應以使人易于辨別所從事的工作細節(jié)，同時消除或適當?shù)乜刂颇切斐梢曈X不舒適的因素為依據(jù)。室內(nèi)照明，以人、書籍、機器設備、加工的零件為主要視看對象，而人臉則是非常重要的僅次于書籍的視看對象，故以人的面部特征的識別作為照度評價的依據(jù)。國際照委會CIE室內(nèi)照明指南指出：能夠剛好辨認人臉的特征需大約1cd/m²的亮度。在水平面照度為20lx左右的普通照明條件下，可以達到這個亮度

12、。所以 20lx被認為是所有通道及非工作房間等的最低照度。試驗表明，不需要特別費力即能辨認臉部特征約需要1020/m²的亮度。水平面照度為200lx的普通照明環(huán)境下可以達到此亮度，故200lx可作為連續(xù)工作的普通作業(yè)場所所需要的最低照度。國際照明委員會和各工業(yè)發(fā)達國家的照明標準，對各種業(yè)活動推薦的照度范圍以及我國依目前經(jīng)濟水平和供電能力制訂的GB50034-1992工業(yè)企業(yè)照明設計標準和GBJ133-1990民用建筑照明設計標準見相關表格（機械工業(yè)出版社照明技術(shù)手冊第二版第六章P467492頁，其中部分包含有眩光等級）。照明設計時的合適照度不低于表中所列的照度值。表中的照度范圍由三個

13、連續(xù)的照度級組成，基中間值是應當采用的推薦照度值。當符合下列條件之一及以上時，工作面上的照度標準值應采用照度范圍的高值：1） 15等的視覺作業(yè)，當眼睛至識別對象的距離大于500mm時；2） 連續(xù)長時間緊長的視覺作業(yè)，對視覺有不良影響時；3） 識別對象在活動面上，識別時間短促而辨認困難時；4） 工作需要特別注意操作安全時；5） 識別對象反射比小時；6） 當作業(yè)精度要求較高，由于生產(chǎn)差錯造成損失很大時；7） 當精度或提高生產(chǎn)率非常重要時；8） 當工作人員的視覺能力較低時。當符合下列條件之一及以上時，工作面的照度標準值應采用照度范圍的低值：1） 臨時性地完成工作；2） 當精度或速度無關重要時；3）

14、當反射比或?qū)Ρ忍貏e高時。2 照度的均勻度在工作環(huán)境中視看對象的分布位置千差萬別，很難預測，若一個工作環(huán)境中有彼此照度極不相同的表面，將會導致工作者視覺不適，容易引起視覺疲勞，因此希望工作區(qū)內(nèi)的照度均勻。雖在一個工作環(huán)境內(nèi)的照度不可能完全相等，也無必要，但希望照度變化平緩，因此需規(guī)定一個最低的照度均勻度，以保護工作者的眼睛，保證工作質(zhì)理。照度均勻度分某一工作面的局部照度均勻度和一個工作室的一般照明的照度均勻度。照度均勻度可用給定工作面上的最低照度過與該工作面的平均照度之比來衡量。這里的最低照度是指工作區(qū)域內(nèi)某相關點上的最低照度，而平均照度是指整個工作區(qū)的平均照度，對于室內(nèi)邊緣無工作對象的區(qū)域可不

15、計算在內(nèi)。1） 我國照明標準規(guī)定的照度均勻度a) 工作區(qū)域的一般照度均勻度不宜于0.7；b) 采用分區(qū)一般照明時，作業(yè)空間內(nèi)的非作業(yè)區(qū)域的一般的照度值不宜小于作業(yè)區(qū)域一般照明照度的確良1/5；c) 局部照明和一般照明共用時，作業(yè)面上的一般照明的照度值宜為總照度值的1/31/20但不能低于20lx;d) 垂直工作面的垂直照度最小值與最大值之比不小于0.4；平均垂直照度與平均水平照之比不宜小于0.25；水平作業(yè)面最小值與最大值之比不宜小于0.5。2） CIE推薦照度均勻度a) 在一般情況下，作業(yè)面上最小照度與平均照度之比通常不應小于0.8;b) 工作房間非作業(yè)面的平均照度通常不應小于作業(yè)面平均照度

16、的1/3；c) 相鄰空間的平均照度彼此不應有超過5：1的變化。例如照度為200lx的辦公區(qū)域，外面的走廊至少應有40lx的照度。3） 照度均勻度的保證措施為了獲得滿意的照度均度，在照明設計的燈具布置的距高比不應大于所選用燈具的最大允許距高比。常用燈具距高比參見有關表格。當照明均勻度要求較高時，可采用間接型、半間接型燈具或光帶等照明形式。3 亮度分布1) 亮度與視覺的關系人眼觀察物體時的明暗取決于物體在人眼視網(wǎng)膜上成像的照度，即物體的亮度。被觀察物不僅需有一定的亮度，且被觀察物與背景亮度需有一定的差別才能看清物體。物體能被識雖的最小亮度對比值c是背景亮度的函數(shù)，如下圖：2）合適的亮度分布 作業(yè)環(huán)

17、境中各一有面亮度分布是決定物體可見度的重要因素，而視野內(nèi)有合適的亮度分布是舒適視覺的必要條件。室內(nèi)亮度分布變化過大，會容易引起視覺疲勞和不舒適感。但過分均勻的亮度分布，會降低物體的清晰度，且使室內(nèi)氣氛過于呆板，形成陰暗感，使人不滿意。一個良好的視覺環(huán)境，要注意合理選擇室內(nèi)各個表面的反射系數(shù)，高反射系數(shù)能使光線充分利用，但過高的反射系數(shù)不宜與過高的照度相結(jié)合，那會使人感覺視覺不適，也容易產(chǎn)生不舒適眩光，而過低的反射系數(shù)使光利用率低，在低照度情況下會形成低沉和壓抑的氣氛。對于以氣氛照明為主的場合，有時會利用亮度變化來改變室內(nèi)單調(diào)的氣氛，以形成愉快的、活潑的氣氛。3）分布的推薦值（1）照明設計標準

18、我國工業(yè)企業(yè)照明設計標準和民用建筑照明設計標準規(guī)定：在辦公室、閱覽室等長時間連續(xù)工作的房間，其表面反射比和照度比宜按下表選取工作房間表面反射比與照度比表面名稱反射比照度比頂棚0.70.80.250.9墻面、隔斷0.50.70.40.8地面0.20.40.71.0家具、設備0.250.45（2）CIE室內(nèi)照明指南的推薦值a） 工作區(qū)的亮度分布 與作業(yè)相鄰環(huán)境亮度低于作業(yè)表面的亮度的比值不低于1/3，即作業(yè)環(huán)境與其相鄰環(huán)境的反射比最好為0.30.5。b） 頂棚、墻面和地面的亮度外圍視野的平均亮度應盡量不低于作業(yè)亮度的1/10。最好統(tǒng)籌考慮照度和反射比兩因素。在工作房間，為了減弱燈具同其周圍攻頂棚間

19、的對比，特別當采用嵌入式暗裝燈具時，頂棚的反射比要盡量亮（至少為0.6）。為避免頂棚顯得太暗，頂棚照度不應低于作業(yè)照度的1/10。工作房間內(nèi)墻面的反射比為0.30.7。地面的反射應為0.10.3。c） 英國照明工程學會（IES）推薦的室內(nèi)各表面的反射比下d） 美國照明工程學會（IES）推薦的室內(nèi)各部分的亮度比亮度比地域辦公室車間工作對象與其相鄰的周圍之間3:13:1工作對象與其離開較遠的表面之間5:110:1照明器或窗與其附近之間20:1在視野中的任何位置40:1反射比表面名稱反射比推薦值%頂棚80(8090)墻面50(4060)工作面35(2535)地面30(2040)4 眩光限制在視野內(nèi)因

20、看見亮度過高的發(fā)光體或視野中的光澤表面反射高亮度物體的光線所引起的視覺障礙稱為眩光。眩光對視力危害很大，會引起不舒適感、視覺疲勞或降低可見度，嚴重時甚至失去部分視功能或短暫致盲，影響工作，還會造成事故。長時間的輕微眩光也會使視功能下降，所以在照明設計和燈具布置時，要注意盡量避免產(chǎn)生眩光。一） 眩光的種類及形成原因根據(jù)眩光的形成原因不同可分為直接眩光和間接眩光兩類。而根據(jù)眩光所造成的視覺障礙程度不同可分為失能眩光、不舒適眩光、反射眩光和光幕眩光四種。1) 直接眩光 由觀察者視野內(nèi)出現(xiàn)的高亮度發(fā)光體而引起的眩光稱為直接眩光。直接眩大多來自懷發(fā)光體垂直線夾角成45º90º，尤以7

21、0º90º最為嚴重，如下圖a） 不舒適眩光 當視野內(nèi)存在的過亮發(fā)光體并不影響觀察者的視功能，只是使人產(chǎn)生不舒適感或煩惱等心理感覺時，則稱為不舒適眩光。不舒適眩光的程度只能通過主觀評價來估計。b） 失能眩光 當視野地內(nèi)存在的過亮發(fā)光體引起識別物與背景的亮度對比減小，并損害觀察者的視覺功能時，則稱為失能眩光，并損害觀察者視覺功能時，則稱為失能眩光。眩光嚴重會造成觀察者短暫致盲，此時稱為失明眩光。失能眩光可根據(jù)視覺靈敏度的降低來測量。 2) 間接眩光 由觀察者視野中的光澤表面反射高亮發(fā)光體的光線所引的眩光稱為間接眩光。間接眩光的出現(xiàn)不僅與發(fā)光體的亮度有關，而且與發(fā)光體的光分布及其

22、布置有關。間接眩光通常來自與發(fā)光體垂直成0º45º的光線，根據(jù)該反射面的不同也可分為兩種：a) 反射眩光 由視看對象周圍的光澤表面反射的光線所引起的眩光稱為反射眩光。這可能產(chǎn)生輕度的精神分散，也可能產(chǎn)生嚴重的不舒適感覺。b) 光幕反射 由視看對象本射的光澤表面反射的光線所形成的眩光，引起視看對象對比降低時稱為光幕反射。光幕反射除產(chǎn)生干擾外，還降低了作業(yè)對比，使人看不清對象的細節(jié)。二）眩光的評價方法由止述可知，形成眩光的主要因素是發(fā)光體的亮度、大小和數(shù)量、位置及周圍環(huán)境亮度等。對于室內(nèi)照明的眩光評價和計算方法，目前尚無一個為國際公認的統(tǒng)一方法。下面有幾種方式：1） 眩光指數(shù)法

23、 本法以眩指數(shù)GI表示不舒適眩光。對于各種作業(yè)和活動場所，它提供了許多組數(shù)據(jù)表格，用以推導燈具布置很有規(guī)律時照明裝置的眩光指數(shù)。在通常的室內(nèi)照明中，眩光指數(shù)最好在19以下。2） 視覺舒適概率法-VCP法 本法根據(jù)對某一給定的照明裝置以舒適的人數(shù)的百分比作為視覺舒適度的評價依據(jù)。它考慮了影響視覺的關鍵因素，適用于室內(nèi)照明。在室內(nèi)照明中，視覺舒適概率VCP值一般在70以上。3） 亮度曲線法 有時也叫歐洲眩光限制法。該法以模型試驗和實際房間內(nèi)照明設施的主觀評價為依據(jù)，以質(zhì)量等級表示不舒適眩光，并對各種作業(yè)和活動給出不同的質(zhì)量等級，具體規(guī)定極限亮度分布的方法。根據(jù)工作面上水平照度和照明器所在位置等條件

24、，定出兩組極限亮度分布曲線。這是一種防護法4） 亮度限制-遮光角法 該方法對半透明漫射罩燈具或裸露的熒光燈應用一套分段可調(diào)的亮限制，同時對截光型燈具采用另一種分級的遮光角方法。它是一種防護法。5） CIE眩光評價法 國際照明委員會（CIE）1986年CIE室內(nèi)照明指南中推薦了下兩種方法： a) CIE眩光指數(shù)法 該法屬綜合法，它采用計算方式來定出眩光指數(shù)CGICGI=8log(2.(1+Ed/500)/(Ei+Ed)(L²W/P²)CGI-CIE眩光指數(shù)；Ed- 眼睛處直接來自眩光光源的垂直照度（lx）；Ei- 眼睛區(qū)間接來自背景的垂直照度(lx)；L- 眩光光源的亮度（c

25、d/m方）；W- 眩光光源的大?。╯r）；P- Guth位置指數(shù)。b) CIE眩光防護法 這是亮度曲線和遮光角法的結(jié)合。它給出兩組限制燈具亮度分布的亮度限制曲線及其計算公式，并將燈具最小遮光角作為補充要求。6） 發(fā)光頂棚的亮度限制 上述評價方法，只能用于分散布置在頂棚上的燈具所引起的眩光。由發(fā)光頂棚產(chǎn)生的眩光是難以評價的，目前尚無一個簡單而又公認的方法，只有建立在經(jīng)驗基礎上的大概原則：即當確定一般的室內(nèi)反射比和照度的情況下，對于發(fā)光頂棚和均勻間接照明，只要從下垂線計算大于45º的角度上頂棚的亮度不超過500cd/m2，則眩光的限制是恰當?shù)摹?） 幾中眩光評價方法的比較眩光指數(shù)法亮度曲

26、線法VCP法遮光角法45ºt和90º間燈具亮度分布-+-照度水平-+（+）-頂棚、墻面和地面的反射率+（+）（+）-房間尺寸或室形指數(shù)+（+）+質(zhì)量等級的選擇是是非非采用方法的難易復雜簡單簡單簡單注：+表示考慮; -表示不考慮； （+）表示只適用于固定參數(shù)值的情況。 國際照明委員會1996年CIE室內(nèi)照明指南中，對三種眩光評價方法概括地進行比較，各方法所用量值之間的關系見下表。該表得出的條件為：在符合通用法給定條件的前提下，采用僅有水平發(fā)光面和相當漫射的亮度分布的燈具組成的照度為500-1000lx的照明裝置。三種眩光評價方法所用量值之間的關系眩光評價方法各量值之間對應關系

27、亮度曲線法曲線字符abcdefrh眩光指數(shù)法GI15.517.018.520.021.523.024.526視覺適概率法VCP-75%65%55%45%-三）眩光的限制措施 1）直接眩光的限制 我國民用建筑照明高計標準對民用建筑室內(nèi)照明直接眩光的限制等級，按眩光程度分為三級（見下表）質(zhì)量等級眩光程度適用場所舉例無眩光感有特殊要求的高質(zhì)量照明房間有輕微眩光照明質(zhì)量要求一般的房間有眩光感照明質(zhì)量要求不高的房間CIE和我國工業(yè)企業(yè)照明設計標準對室內(nèi)照明直接眩光限制等級分為五級（見下表）限制等級作業(yè)或活動的類型A級（很高質(zhì)量）很嚴格的視覺作業(yè)B級（高質(zhì)量）視覺要求高的作業(yè)C級（中等質(zhì)量）視覺要求和集中

28、注力要求中等的作業(yè)D級（低質(zhì)量）視覺要求和集中注意力要求低的作業(yè)E級（很低質(zhì)量）工作人員不限于一個崗位，視覺要求低的房間室內(nèi)一般照明直接眩光的限制宜采用亮度曲線進行計算和評價，并限制燈具在眩光區(qū)的亮度值，眩光區(qū)如下圖：燈具的亮度限制曲線如下圖a）無發(fā)光側(cè)邊燈具的亮度曲線眩光級1.151.51.852.22.55abcdefgh質(zhì)量級ABCDE使用照度/lx2000100020005001000200030050010002000300500100020003005001000300500300b) 有發(fā)光側(cè)邊燈具的亮度曲線眩光級1.151.51.852.22.55abcdefgh質(zhì)量級ABCD

29、E使用照度/lx2000100020005001000200030050010002000300500100020003005001000300500300a) 根據(jù)設計場所的照明質(zhì)量等級和照度標準值，選擇相應的限制曲線。b) 計算燈具的亮度值。燈具在角方向的平均亮度值值可由角方向的光強值除以發(fā)光面在與該方向垂直面上的投影面積求即：L=IF/1000S，式中L：方向上的亮度值（cd/m²）；I：方向上光通量為1000lm時的光強值（cd）；F：光源初始光通量（lm）；S：燈具出光口在角方向的垂直面上的投影面積（m²）c) 將計算的燈具亮度值畫在選擇好的圖中，并與相應的亮度比

30、較。若燈具亮度低于限曲線亮度，即亮度曲線在限制曲線左邊，則眩光的限制滿足要求。若亮度曲線高于限制曲線，即亮度曲線在限制曲線右邊，則此燈具不能滿足眩光限制的要求。若亮度曲線與限制曲線相交，則必須保證定內(nèi)主要觀察方向上的燈具亮度低于限制亮度。一般只要控制在45º85º之間，燈具的亮度不超過限制亮度，就不會有顯著的直接眩光。 使用上述亮度曲線法時，必須分別考慮兩個主方位上的亮度分布。亮度曲線法適用于燈具有規(guī)則排列的一般照明，其視線主要是水平的和向下的，且頂棚的反射比到少為0.5，墻和家具的反射比至少為0.25。 從45º垂直角及以上所觀察到的光源或某個部分燈具，不但要按

31、亮曲線法來限制燈具的亮度，同時應根據(jù)光源的亮度和選定的直接眩光限制等級將光源加以遮光角。遮光角系燈具出光口遮蔽光源發(fā)光體，使之完全看不見時與水平線間的夾角.各種類型燈具的遮光角燈具出光口的平均亮度/（X10³cd/m²）直接眩光限制等級光源類型A、B、CD、EL2020º10º管狀熒光燈20<L50025º15º涂熒光粉或為漫射光玻璃的高強氣體放電燈L<50030º20º透明玻殼的高強氣體入電燈、透明玻璃白熾燈 直接眩光限制還可下表的要求限制燈具的最低懸掛高度。直接眩光限制等級為A、B級的房間，當采用發(fā)

32、光頂棚或均勻間接照明時，發(fā)光面的亮度在眩光角范圍內(nèi)不應大于500cd/m²。室內(nèi)一般照明燈具懸掛高度序號光源種類燈具型式燈具遮光角光源功率/W最低懸掛高度1白熾燈有反射罩10º30º1001502003005002.53.03.5乳白玻璃罩-1001502003005002.02.53.0序號光源種類燈具型式燈具遮光角光源功率/W最低懸掛高度2熒光燈無反射罩-40>402.03.0有反射罩-40>402.02.03熒光高壓汞燈有反射罩10º30º<1251252504003.55.06.0有反射罩帶格柵>30º

33、<1251252504003.04.05.04金屬鹵化物燈、高壓納燈、混光光源有反射罩10º30º<1251252502504004004.55.56.57.5有反射罩帶格柵>30º<1251252502504004004.04.55.56.52）反射眩光的限制 反射眩光和光幕反射不僅與燈具亮度及布置有關，而且與燈具和工作區(qū)域的相對位置及照度水平有關。對工作面的反射眩光和作業(yè)上的光幕反射應有效地加以控制。最有效的控制方法是正確安排工作人員與光源的位置，力求使工作照明來適宜的方向。在工作者視線的垂直面上不應布置燈具，使視覺作業(yè)不處在也不接近任

34、何照明光源與眼睛形成的鏡面反射角上，如下圖 為了對水平視看作業(yè)者不產(chǎn)生光幕反射，照明器應盡量避免布置在上圖中所示范圍內(nèi)。其次采用視線方向發(fā)光強度小的特殊燈具。另外視覺作業(yè)和工作房間內(nèi)的表面應盡量無光澤。采用間接照明方式是最有效的措施。四）眩光的利用 眩光在某種場合可用來創(chuàng)造必要的氣氛。高亮度的光源給人帶來興奮和刺激，使人心情愉快。因此在照明設計中可利用亮度和閃爍，創(chuàng)造出各種氣氛。例如星級酒店和藝術(shù)博物館和特殊聚會場合等。關于亮度和閃爍的效果，目前還不能實現(xiàn)定量化，應根據(jù)場所的目的和要求，確定與場所相適應的源與方位。眩光的另一種用途是利用物體的反射光來表現(xiàn)物體的材質(zhì)，例如貴重金屬、寶石、水晶玻璃

35、工藝品等，在光線照射下的閃閃發(fā)光給人以豪華、魅力和美的感覺。這種方法常用于舞臺照明和商店櫥窗照明的設計中。5光的方向性和擴散性 根據(jù)光照方向的不同，在被照物上產(chǎn)生的陰影、反射情況和亮度分布均不同，給人的感覺也不同；在不同的場合對光的方向性要求也不同，需要采取不同的照明形式以達到最佳效果。一）擴散照明 被照面止的光通量來自空間的不同方向的照明稱為擴散照明（也稱為漫射光照明）。此光通量在各個方向上的分散程度為擴散度。光通量分散得越均勻，擴散度越好。提高頂棚、墻面和地面的反射比，可有效地改善照明的擴散度。 良好的擴散照明能使被照物體在各個方向都受到光線的照射，因而陰影微弱，并使不同傾斜面上的照度均勻

36、。對于要求避免陰影的場所（例如繪圖室）宜采用擴散照明。在設計工業(yè)廠房照明時，應盡量避免工業(yè)設備或其他構(gòu)件形成的陰影，某些國家規(guī)定在工作場所的水平照明度與垂直照度之比不大于4：1。 發(fā)光頂棚或間接照明方工能提供良好的擴散照明，光線柔和，不會產(chǎn)生陰影和眩光。但光通量利率低，經(jīng)濟性差，且對表現(xiàn)物體的立體感和實體感不利，造成平淡乏味和沒有生氣的朦朧感覺。二）定向照明 被照面上的光通量來自某一方向的照明稱為定向照明。定向照明將產(chǎn)生較強的陰影劇院和反射光。這種照明主要用在需要表現(xiàn)物體的造型（立體感）和材質(zhì)感的場所，如檢驗照明、建筑物或雕塑的立面照明、商店櫥窗的照明等均需采用適當?shù)亩ㄏ蛘彰?。但定向照明過強，

37、陰影過分顯著會造成生硬感，也是不希望的。三）陰影及其處理 光的方向性可能造成如下兩種陰影： 1）妨礙視覺工作的陰影 由于方向性照明使視覺工作對象上產(chǎn)生陰影時，將使對象的亮度 和亮度對比降低，或在工作面上產(chǎn)生人手和身體的陰影。這對視覺工作是不利的，同時在人臉上產(chǎn)生陰影也是不希望的。為避免此類陰影的產(chǎn)生，需注意合理布燈。對于指向很強的燈具，應避免在離開工作面較遠的地方分散布置，并根據(jù)不同場院合采用第一）節(jié)所述的不同擴散度的擴散照明。 2）必要的陰影 在下列場合適當?shù)年幱皩σ曈X是有利的： a）利用陰影造型 利用光的方向性來表現(xiàn)物體的外形的方法在技術(shù)上稱為光造型。通過 試驗得出，利用陰影造型時，物體上

38、最亮部分和最暗部分的亮度比及其給人造成的不同感覺如下表，造型效果的好壞與光的強弱、方向和視線方向等有關。主觀評價亮暗比平板感2：1過分強烈10：1最理想3：1 b) 利用陰影表現(xiàn)物體的材質(zhì) 當觀察物的表面凹凸不平時，可以利用照明的效果將其所產(chǎn)生的細小陰影突顯出來（例如紡織品表面或噴砂表面），并以此來表現(xiàn)出不同的質(zhì)地的材質(zhì)感。通常用指向性光源從斜方向照明，即能達到這種效果。 在進行檢驗照明、建筑物立面照明和商店照明等的設計中都應注意有效地利用陰影，以取 得較好的視覺效果和心理效果。6光源的顏色特性 室內(nèi)各物體表現(xiàn)的顏色是由物體對光的反射、透射特性（物體色）以及照射光源的顏色特性 （色溫和顯色性）

39、決定的。光源的光色將影響定內(nèi)的氣氛、人的情感和物體的顏色。 1）光源色 光源的顏色特性表現(xiàn)在色溫和顯色能力（顯色指數(shù)）兩方面。光源按色溫的不同而有冷、 暖之分。室內(nèi)照明常用的光源按它們的相關色溫的分類及其適用場所于下表。一般情況下 光色類別在室內(nèi)照明應用最普遍。為了調(diào)節(jié)冷、暖感，可根據(jù)不同地區(qū)或環(huán)境的氣候狀 況，采用與感覺相反的色表特征光源來增加舒適感。如在溫暖地區(qū)宜采用高色溫的冷色調(diào) 光源；冷飲室宜采用冷色光源；寒冷地區(qū)則宜采用低色溫的暖色調(diào)光源；在白天需要補充 自然光的場所或無窗建筑中最好選擇色溫大于5300K的冷色調(diào)光源。在需要進行彩色電 視、電影、照相的攝像或轉(zhuǎn)播場所選用光源的色溫配合

40、攝像的要求。色表類別色表特征相關色溫K適用場所舉例暖3300車間局部照明、賓館、客房、臥室中間33005300一般車間、辦公室、商店、圖書館冷5300熱加工車間、要求高照度或需白天外部采光的場所 正確切的色視覺只有在照明光源的光譜接的天然光的情況下才能達到，在光譜組成與天然 光相差較大的照明條件下，被照物的顏色將有失真，因此，在照明設計中，應根據(jù)視覺作 業(yè)對顏色辨別的要求選用不同顯色性的光源。室內(nèi)常用光源的一般顯色指數(shù)分類及其適用 場所于下表。一般情況下，同一種光源的光效往往隨顯色性能的改善而下降，所以在照明 設計中不能不考慮顯色性而單純根據(jù)光效選用光源。為了獲得合適的顯色性和光效，在同 一場

41、所也可采用具有合適光譜的兩種或以上光源的混光照明（例如熒光汞燈與高壓納燈的 混光）。顯色級顯色指數(shù)適用場所舉例ARa90顏色匹配、顏色檢驗、醫(yī)療診斷、畫廊等A90>Ra80印刷、食品、油漆、紡織工業(yè)、客房、臥室、繪圖室、商店、醫(yī)院等80>Ra60機電裝配、表面處理、控制室、辦公室、體育館、候車室、體息室等60>Ra40機械加工、熱處理、鑄造車間、行李房40>Ra20粗加工工業(yè)、倉庫 2）照度與光色舒適感的關系 在視野中除亮度對比外，還包括顏色對比。在亮度對比較差時，顏色對比能夠大大改善 視覺工作條件。顏色效果的評價除取決于光源的顯色性外，還與環(huán)境及人們對顏色的愛好 有關

42、。不同波長的光在視覺上所感受的色調(diào)在舒適感方面有所不同。同一色溫的光源當照 度不同時，人的感覺也不同。在暖色調(diào)的燈光下（3300K）較低的照度即可達舒適感， 而在高照度下則會感到過分刺激。在冷色調(diào)的燈光下（>5300K）需要較高的照度才覺得 舒服，而在低照度下會覺陰沉昏。下圖表示出照度水平與光色舒適感的關系。從視覺心理分析，在相同照度下，顯色性好的光源比顯色性差的光源在感覺上要明亮些，因而選用顯色指數(shù)較差的光源時，應適當提高照度水平。光源顯色指數(shù)與相對照度系下下表。我國工業(yè)企業(yè)照明設計標準中規(guī)定，對顏色識別有要求的場所，當使用照度在500lx以下而采用光源的顯色指數(shù)低時，宜提高其照度標準

43、值。提高值為按正常的照度標準值乘以下表中的相對照度系數(shù)值。顯色指數(shù)300E500E<30080>Ra601.201.2560>Ra401.301.407照度的穩(wěn)定性和頻閃效應 1）照度不穩(wěn)定性的危害及防止 照度不穩(wěn)定主要是由光源光通量的變引起的；其次，光源的擺動也會影響照明的穩(wěn)定。照 度變化所引起的照明忽亮忽暗，不但會分散工作人員的注意力，對安全生產(chǎn)不利，而且將 導致視覺疲勞。 光源的光通量的變化主要是由于照明電源電壓的波動所致，因此必須采取措施保證照明供 電電壓的穩(wěn)定，如將照明電源與動力電源分開，或采用照明專用變壓器。對照度穩(wěn)定性要 求特別高的場所，可局部采用穩(wěn)壓裝置供電。

44、此外應避免將照明器設置在工業(yè)氣流或自然 氣流經(jīng)常沖擊的地方。 2）頻閃效應的產(chǎn)生及限制措施 電光源的光通量隨交流電源電壓的周期性交變而變化，使人眼產(chǎn)生明顯的閃爍感覺。當被 照物體處于轉(zhuǎn)動狀態(tài)時，會使人眼對轉(zhuǎn)動狀態(tài)的識別產(chǎn)生錯覺。特別當被照物體的轉(zhuǎn)動頻 率是燈光閃爍頻率的整數(shù)倍時，轉(zhuǎn)動的物體看上去像不動一樣。這種現(xiàn)象稱為頻閃效應。 它容易使人產(chǎn)生錯覺而出事故。光通量波動的程度用波動來表示，其表達式為： =(（max-min）/2av)X100% =光通量波動深度；max=光通量最大值（lm）；min=光通量最小值(lm)； av=光通量平均值（lm） 實驗證明，當光通量波動深度降低到25%以下時

45、，頻閃效應對人的影響可以忽略不計。各 類電光源光通量平均波動深度見下表 各類電光源光通量平均波動深度 光源類型工作頻率/Hz波動深度白熾燈505%15%鈉燈或金鹵燈5080%130%熒光汞燈（水銀燈）5065%普通熒光燈（鐵心）5055%電子熒光燈（含CFL）2035k30%20%4050k15%10%80k3%三相交流熒光燈503%5% 從上表可知氣體放電燈的光通量波動深度比白熾燈大得多，因此當采用氣體放電燈照亮轉(zhuǎn) 動物體時，應采取措施防止頻閃效應。電子熒光燈當工作頻率在80kHz，波動深度僅3%。 如果采用熒光燈電子鎮(zhèn)流器其振蕩頻率提高到50kHz以上，就能達到類同使用白熾燈照 明的理想和

46、實用狀況。四、照明方式、照明種類、及其選用原則 1照明方式及其選用原則 照明器按其安裝部位或使用功能而構(gòu)成的基本形式稱為照明方式。它分為一般照明、分 區(qū)一般照明、局部照明和混和照明四種。 1）一般照明 為照度整個場地面均勻設置，使整個場地水平照度基本均勻的一種照明方式稱為一般照明。它不考慮特殊局部的需要。下列情況宜采用單獨裝設一般照明：a） 當受生產(chǎn)技術(shù)條件限制，不適宜裝設局部照明或采用混合照明不合理時；b） 工作位置密度很大，而對光照方向無特殊要求的場所； 一般照明在工廠的車間、辦公室、體育館、教室等均廣泛采用。2）分區(qū)一般照明 根據(jù)需要為提高特定區(qū)域照度的一般照明稱為分區(qū)一般照明。它根據(jù)工

47、作面布置的實 際情況，將燈具集中或分區(qū)集中均勻布置在工作區(qū)上方，使室內(nèi)不同被照面上產(chǎn)生不 同的照度，從而可以有效地節(jié)約電能。當某一區(qū)域需要高于一般照明照度時，可采用 分區(qū)一般照明。此種照明常以工作對象為重點，按工作區(qū)布置燈具。3） 局部照明為滿足某些部位（僅限于工作面上某個局部）的特殊需要而設置的照明稱為局部照明。它只限于照亮一個有限的工作區(qū)，通常采用從最適宜的方向裝設臺燈、射燈或反射型燈泡。其優(yōu)點是靈活、方便、節(jié)電，并能有效地突出對象。下列情況宜采用局部照明：a）局部地點需要高照度或照射方向有要求時；b）由于遮擋使一般照明照射不到的某些范圍；c） 需要消除工作區(qū)及其附近的光幕反射時；d） 需

48、要削弱氣體放電光源所產(chǎn)生的頻閃效應影響；e） 視功能降低的人需要有較高照度時；f） 為加強某方向的光線以增強實體時。 工廠的檢驗、劃線、鉗工臺及機床照明；民用建筑中臥室、客房的臺燈、壁燈等均屬局 部照明。在整個工作場所或一個房間中，不應只裝局部照明而無一般照明。因為這樣將 會形成亮度分布不均勻而影響視覺功能。 4）混合照明 由一般照明和局部照明共同組成的照度稱為混合照明。對于照度要求較高、對照射 方向有特殊要求、工作位置密度不大而采用單獨設置一般照明不合理的場所宜采用 混合照明。工廠的絕大部分車間采用混合照明。 2照明種類及其選用原則照明種類分為正常照明、應急照明、值班照明、警衛(wèi)照明和障礙照明

49、五類。1）正常照明 為滿足正常工作而設置的室內(nèi)外照明稱為正常照明。它一般可單獨使用，也可以與應急 照明和值班照明同時使用，但控制線路必須分開，正常照明是照明設計中的主要照明。 2）應急照明 在正常照明因故障熄滅后，供事故情況下繼續(xù)工作、人員安全或順利疏散照明稱為應急 照明。它包括備用照明，安全照明和疏散照明三類。應急照明的設置原則，從安全角度 考慮，應有更多的建筑設置應急照明；而從經(jīng)濟觀點考慮，只能在一些最需要的建筑 內(nèi)設置。（應用時間和環(huán)境簡略）a) 備用照明；b) 安全照明；c) 疏散照明；我國照明設計標準規(guī)定疏散照明地面水平照度不應低于0.5lx。CIE室內(nèi)照明指南和英國室內(nèi)照明規(guī)范規(guī)定

50、為 0.2lx。美國建筑防火人身安全法規(guī)規(guī)定為不應低于10lx。對于人員不熟悉而又復雜的建筑；因不平坦而容易發(fā)生跌倒、碰撞危險的場所；特別重要的民用建筑等宜適當提高照度。另，以熒光燈作疏散照明時，照度也宜適當提高。CIE指南和我國照明設計標準規(guī)定疏散照明電源的切換時間不應超過15s，美國法規(guī)王八的屁股不超過10s，英國則王八的屁股為515s。疏散照明電源的持續(xù)供電時間應能保證人員疏散到建筑物外和安排援救工作所需要的時間。CIE指南和英國規(guī)范都規(guī)定要持續(xù)供電13h；美國法規(guī)規(guī)定為1.5h；法國規(guī)定為1h；日本規(guī)定30min；我國照明標準規(guī)定，用蓄電供電的疏散照明供電時間不應小于20min。對于高

51、度超過100m的高層建筑，疏散照明電源的持續(xù)供電時間不應小于30min。d）應急照明的光源 應急照明必須選用能瞬時可靠點燃的光源，如白熾燈、低壓鹵鎢燈、金鹵燈、熒光燈。但安全照明和要求快速點燃的備用照明，不宜采用熒光燈。當應急照明作為正常照明的一部分，經(jīng)常點燃且不需要切換電源時，也可采用其他氣體放電燈。3）值班照明 在非工作時間供值班人員觀察用的照明稱為值班照明?？衫谜Ｕ彰髦心軉为毧刂频?一部分或利用應急照明的一部分或全部作為值班照明。在非三班制生產(chǎn)的重要車間、倉 庫或非營業(yè)時間的大型商場、銀行等處宜設置值班照明。4）警衛(wèi)照明 用于警衛(wèi)地區(qū)周界附近的照明稱為警衛(wèi)照明。要按警戒任務的需要，在

52、倉庫區(qū)域、廠區(qū) 等警衛(wèi)范圍內(nèi)裝設，宜盡量與廠區(qū)照明合用。5）障礙照明 為保障夜航的安全，裝設在飛機場附近的高層建筑、煙囪或船舶航行的河流兩岸的建筑 物上，作為障礙標志的照明稱為障礙照明。障礙照明的裝設應嚴格執(zhí)行所在地區(qū)航空或 交通部門的有關規(guī)定。五 照明標準照明標準所包括的內(nèi)容較多，它對照明方式、照明種類、照度標準、照明質(zhì)量、照明供電、光源和燈具的選用原則、照明節(jié)能等均作了詳細的規(guī)定。1我國工業(yè)企業(yè)照明設計標準（GB500341992） 1）標準的適用范圍 這個標準適用于工業(yè)企業(yè)中的新建、改建、擴散和續(xù)建工程，不適用于地下建筑、地 下礦井、無窗廠房等。 2）照度分級 照度系列分級的數(shù)值基本是按CIE規(guī)定制訂。結(jié)合我國目前的技術(shù)經(jīng)濟情況，各級 間的照度值差平均約為1.5的倍數(shù)，因為此倍數(shù)可體現(xiàn)出照度在主觀視覺效果上的最小顯著差別，故照度標準按以下系列分級：0.5,1,2,3,5,10,15,20,30,50,75,100,150,200,300,500,750,1000,1500,2000,3000lx。 3）照度標準 照度標準值參考相關照明設計手冊。2我國民用建筑照明設計標準（GBJ1331990） 1）標準的適用范圍：適用于新建、改建和擴散的公共建筑及住宅的照明設計； 2）照度標準 照度標準值參考相關照明設計手冊。六