ch4.電氣照明技術(shù)課件

1、張劉春設(shè)計20212021張劉春設(shè)計照度計算的任務(wù)：照度計算的任務(wù)： 1.根據(jù)照度標準的要求及其它條件根據(jù)照度標準的要求及其它條件(如燈具型式及布置、室如燈具型式及布置、室內(nèi)環(huán)境條件等內(nèi)環(huán)境條件等)，來確定燈具的數(shù)量和光源的功率；，來確定燈具的數(shù)量和光源的功率； 2.在燈具形式及布置等都已確定的情況下，計算己知照明在燈具形式及布置等都已確定的情況下，計算己知照明系統(tǒng)在被照面上產(chǎn)生的照度，用以校驗被照面上的照度能否系統(tǒng)在被照面上產(chǎn)生的照度，用以校驗被照面上的照度能否到達設(shè)計標準的要求。到達設(shè)計標準的要求。 照明工程中，最根本的照度計算主要有：照明工程中，最根本的照度計算主要有： 點照度計算：點照

2、度計算是以被照面上的一點為對象，點照度計算：點照度計算是以被照面上的一點為對象，計算不同形狀、不同位置的燈具計算不同形狀、不同位置的燈具(光源光源)在該點產(chǎn)生的直射照在該點產(chǎn)生的直射照度度(不考慮反射光通量產(chǎn)生的照度不考慮反射光通量產(chǎn)生的照度)。-直射照度計算直射照度計算 點照度計算適用于房間高大、反射光較少的場所，一般點照度計算適用于房間高大、反射光較少的場所，一般用于驗算工作點的照度和被照面照度分布的均勻度。用于驗算工作點的照度和被照面照度分布的均勻度。張劉春設(shè)計 平均照度計算：平均照度計算： 平均照度是以整個被照平面為對象，按被照面所得到的光通量除以被照面面積來計算被照面上的照度平均值。

3、 平均照度計算適用于燈具布置較均勻、墻和頂棚反射系數(shù)較高，且空間無大型設(shè)備遮擋的室內(nèi)一般照明。張劉春設(shè)計 第一節(jié)點光源的點照度計算第一節(jié)點光源的點照度計算 點光源：點光源：當光源當光源(或燈具或燈具)的幾何尺寸與光源到計算點之間的距的幾何尺寸與光源到計算點之間的距離相比小得多時，就可以忽賂光源離相比小得多時，就可以忽賂光源(或燈具或燈具)本身的尺寸。本身的尺寸。 實踐證明，在一般照明情況下，只要圓盤型發(fā)光體的直徑不大于照射距離的1/5，線狀發(fā)光體的長度不大于照射距離的1/4，按點光源進行照度計算其誤差均小于5。 點照度計算的根本方法是距離平方反比法點照度計算的根本方法是距離平方反比法(或稱距離

4、平方反或稱距離平方反比定律比定律)。張劉春設(shè)計一、指向平面照度一、指向平面照度 指向平面是指與點光源某一照射方向垂直的被指向平面是指與點光源某一照射方向垂直的被照面，或者說是某一入射光正對著的平面。照面，或者說是某一入射光正對著的平面。 指向平面照度那么表示指向平面上某一點的法指向平面照度那么表示指向平面上某一點的法線方向照度，簡稱法線方向照度。線方向照度，簡稱法線方向照度。 圖圖4-1所示為點光源所示為點光源S在被照面在被照面N上上P點處所產(chǎn)生的直射照度，即指向平點處所產(chǎn)生的直射照度，即指向平面照度面照度_En。En正比于光源射向被照點的光強，與被照點的距離的平方成反比距離平方反比定律距離平

5、方反比定律。張劉春設(shè)計 二、水平面照度水平照度二、水平面照度水平照度 EhEh 水平面：水平面：與點光源的光軸垂直的平面。水平面照度：水平面照度：點光源在水平面上某點的法向方向照度。 點光源的水平面照度見圖點光源的水平面照度見圖4-2。式(4-3)說明：Eh與光源的光強及被照面與入射光線的夾角的余弦成正比，與光源至被照面計算點P的距離的平方成反比。張劉春設(shè)計代人式(4-3)，得式式(4-4)在實際照度計其中應(yīng)用更為廣泛。在實際照度計其中應(yīng)用更為廣泛。 在實際照明系統(tǒng)中，光源至計算點的距離隨光源與計算點的相對位置的變化而變化，計算工作量較大。因為同一環(huán)境下的所有光源(或燈具)一般都具有相同的安裝

6、高度(計算高度)h，可根據(jù)計算高度求水平面照度Eh，由圖42知張劉春設(shè)計 三、傾斜面和垂直面照度三、傾斜面和垂直面照度 在實際工程中，被照面不一定都是水平的，有時是任意在實際工程中，被照面不一定都是水平的，有時是任意傾斜的。所以，點照度計算還應(yīng)包括任意傾斜面和垂直面的傾斜的。所以，點照度計算還應(yīng)包括任意傾斜面和垂直面的直射照度計算。直射照度計算。 在設(shè)計計算過程中，是利用的水平照度計算公式求解。在設(shè)計計算過程中，是利用的水平照度計算公式求解。最簡單的計算方法是由點照度計算的距離平方反比定律，最簡單的計算方法是由點照度計算的距離平方反比定律，分別求出同一計算點在水平面和任意傾斜面的法線方向照分別

7、求出同一計算點在水平面和任意傾斜面的法線方向照度，利用傾斜面的法線照度與水平照度之比，計算傾斜面度，利用傾斜面的法線照度與水平照度之比，計算傾斜面或垂直面的照度?；虼怪泵娴恼斩?。張劉春設(shè)計1點光源在不同平面上點光源在不同平面上P點的照度之比點的照度之比見圖4-3所示。那么即點光源s在兩個不同平面上同一點P的照度之比為光源至該平面的垂線長度之比。張劉春設(shè)計 2.傾斜面照度計算傾斜面照度計算 見圖4-4所示。被照點P上的傾斜面照度與水平照度之比，即點光源傾斜面照度點光源傾斜面照度Ei張劉春設(shè)計 3垂直面照度垂直面照度Ev) 當傾斜角當傾斜角等于等于900時，此時的傾斜面即為垂直面，垂直面照時，此時

8、的傾斜面即為垂直面，垂直面照度為度為 四、實際照度計算公式四、實際照度計算公式 實際計算時還應(yīng)考慮以下兩個因素實際計算時還應(yīng)考慮以下兩個因素: 1.光強換算光強換算 2維護系數(shù)維護系數(shù)水平面照度水平面照度張劉春設(shè)計五、實用計算圖表五、實用計算圖表 1.空間等照度曲線空間等照度曲線張劉春設(shè)計空間等照度曲線適用于對稱配光燈具的照度計算。空間等照度曲線適用于對稱配光燈具的照度計算。張劉春設(shè)計2.平面相對等照度曲線平面相對等照度曲線平面相對等照度曲線平面相對等照度曲線適用于不適用于不對稱配光燈具的照度計算。對稱配光燈具的照度計算。張劉春設(shè)計 第二節(jié)線光源的點照度計算第二節(jié)線光源的點照度計算 線光源線光

9、源: 指寬度比長度小得多的光源指寬度比長度小得多的光源(燈具燈具)。 線光源的點照度計算采用的是方位系數(shù)法。線光源的點照度計算主要有: 水平面的點照度計算 垂直面的點照度計算二、線光源在水平面的點照度計算二、線光源在水平面的點照度計算見圖見圖411。張劉春設(shè)計根據(jù)線光源縱向配光特性的表示方法：根據(jù)線光源縱向配光特性的表示方法：考慮線光源縱向平面光強分布的以下形式A、C、D、E那么微線元dx在P點產(chǎn)生的指向線光源A端的法向方向照度為張劉春設(shè)計整個線光源在P點產(chǎn)生的法線照度En，即式中：式中：1 1 為方位角為方位角 F Fx x 為水平方位系數(shù)為水平方位系數(shù) 根據(jù)余弦定律，可得整個線光源在根據(jù)余

10、弦定律，可得整個線光源在P點的水平照度點的水平照度Eh，即，即考慮到燈具光源的實際光通量和維護系數(shù)，那么張劉春設(shè)計注意：水平方位系數(shù)不僅與方位角有關(guān)，還與注意：水平方位系數(shù)不僅與方位角有關(guān)，還與f()的形式有的形式有關(guān)！具有關(guān)！具有A A、B B、C C、D D、E E五類縱向配光線光源的方位系數(shù)可繪五類縱向配光線光源的方位系數(shù)可繪制成表格或曲線，設(shè)計時查得即可。見表制成表格或曲線，設(shè)計時查得即可。見表4-124-12。張劉春設(shè)計二、線光源在垂直面的點照度計算二、線光源在垂直面的點照度計算Ex見圖見圖4-13。張劉春設(shè)計A、C、D、E類：類：張劉春設(shè)計 三、特殊情況下的照度計算三、特殊情況下的

11、照度計算 計算點不在線光源端部垂直面內(nèi)計算點不在線光源端部垂直面內(nèi) 線光源不連續(xù)線光源不連續(xù)1.計算點不在線光源端部垂直面內(nèi)計算點不在線光源端部垂直面內(nèi)方法：方法：將線光源分段或延長，使各段線光源都有一個端部 與計算點在同一個垂直面內(nèi)，分別計算各段線光源在該點產(chǎn)生的照度，然后求和即可。 見圖4-15示。張劉春設(shè)計 2不連續(xù)線光源不連續(xù)線光源 見圖見圖4-16示。示。 1各段光源間距各段光源間距可按連續(xù)光源計算照度，但須乘以一個修正系數(shù)。2各段光源間距各段光源間距按實際段數(shù)分段計算，求代數(shù)和。按實際段數(shù)分段計算，求代數(shù)和。 四、應(yīng)用線光源相對等照度曲線計算四、應(yīng)用線光源相對等照度曲線計算 指由、

12、d、h、L之間的幾何關(guān)系，按照它們與水平面相對照度的相互對應(yīng)關(guān)系預(yù)先繪制的曲線圖進行h計算。實際中，考慮實際燈具光源光通量、維護系數(shù)和計算高度后實際中，考慮實際燈具光源光通量、維護系數(shù)和計算高度后五、計算舉例五、計算舉例第三節(jié)第三節(jié) 平均照度計算平均照度計算 室內(nèi)一般照明系統(tǒng)中，大多數(shù)場所都要求工作面上具有室內(nèi)一般照明系統(tǒng)中，大多數(shù)場所都要求工作面上具有效均勻的照度，因而照度標淮中規(guī)定的不同場所參考面上的效均勻的照度，因而照度標淮中規(guī)定的不同場所參考面上的照度推薦值大多是指平均照度值，在工程實踐中具有重要的照度推薦值大多是指平均照度值，在工程實踐中具有重要的實際意義。實際意義。 平均照度的計算

13、通常采用利用系數(shù)法平均照度的計算通常采用利用系數(shù)法(也稱為光通法或流也稱為光通法或流明法明法)。由于利用系數(shù)法既考慮了由燈具直接投射到工作面上。由于利用系數(shù)法既考慮了由燈具直接投射到工作面上的光通量又考慮了室內(nèi)各外表的光通量又考慮了室內(nèi)各外表(墻壁、頂棚、地板等墻壁、頂棚、地板等)之間之間光通量的屢次反射影響，因此，在符適宜用條件的場合下，光通量的屢次反射影響，因此，在符適宜用條件的場合下，該方法能得到比較準確的計算結(jié)果。該方法能得到比較準確的計算結(jié)果。工作面上的平均照度就是落到工作面單位面積上的光通量工作面上的平均照度就是落到工作面單位面積上的光通量。 一、利用系數(shù)的有關(guān)概念一、利用系數(shù)的有

14、關(guān)概念 利用系數(shù)：利用系數(shù)：指經(jīng)燈具的照射和墻、頂棚等的反射面投射到指經(jīng)燈具的照射和墻、頂棚等的反射面投射到工作面上的光通量，與房間內(nèi)所有光源發(fā)射出的總光通量之工作面上的光通量，與房間內(nèi)所有光源發(fā)射出的總光通量之比。比。 物理意義：物理意義：表示照明光源光適量被利用的程度。表示照明光源光適量被利用的程度。相關(guān)因素：相關(guān)因素： 燈具的光強分布燈具的光強分布(配光特性配光特性) 燈具的效率、燈具的效率、 燈具的懸掛高度、燈具的懸掛高度、 房間的大小及形狀房間的大小及形狀 室內(nèi)各反射面的反射比等。室內(nèi)各反射面的反射比等。 在照明工程中，事先編制出不同燈具的利用系數(shù)表。設(shè)在照明工程中，事先編制出不同燈

15、具的利用系數(shù)表。設(shè)計計算時，只要知道了房間的空間特征和各外表反射比，即計計算時，只要知道了房間的空間特征和各外表反射比，即可從燈具的利用系數(shù)表中求得利用系數(shù)?？蓮臒艟叩睦孟禂?shù)表中求得利用系數(shù)。 1室形指數(shù)和空間系數(shù)室形指數(shù)和空間系數(shù)表征房間的尺寸和形狀。表征房間的尺寸和形狀。求?。呵笕。喊逊块g分成三個空間把房間分成三個空間(或稱為空腔或稱為空腔)，如圖，如圖4-18所所示。示。燈具平面燈具平面-通過燈具光中心的水平面。通過燈具光中心的水平面。頂棚空間頂棚空間-燈具平面與房間頂棚燈具平面與房間頂棚 之間的空間。之間的空間。室空間室空間-燈具平面與工作面之間燈具平面與工作面之間 的空間。的空間。

16、地板空間地板空間-工作面與房間地板工作面與房間地板(面面) 之間的空間。之間的空間。最關(guān)鍵的是室空間！最關(guān)鍵的是室空間！ 可以將室空間看成是一個由墻、有效頂棚、有效地板三可以將室空間看成是一個由墻、有效頂棚、有效地板三個漫射面組成的長方體空間。室空間上下二個平面中，最個漫射面組成的長方體空間。室空間上下二個平面中，最受關(guān)注的是工作面受關(guān)注的是工作面(參考面參考面)，在大多數(shù)情況下，工作面是一，在大多數(shù)情況下，工作面是一個離地面具有一定高度的假想水平面。設(shè)計計算時，假設(shè)個離地面具有一定高度的假想水平面。設(shè)計計算時，假設(shè)沒有特別說明，工作面的高度可按我國沒有特別說明，工作面的高度可按我國?民用建筑

17、照明設(shè)計民用建筑照明設(shè)計標準標準(GBJ1331990)中的規(guī)定來選?。褐械囊?guī)定來選取： 人們坐著工作時的參考面是離地人們坐著工作時的參考面是離地0. 75M的水平面。的水平面。 當人站著工作時，可根據(jù)當人站著工作時，可根據(jù)CIE推薦，把離地的水平面看推薦，把離地的水平面看作是參考面。作是參考面。1室形指數(shù)5室空間系數(shù)美國的帶域-空間法室空間系數(shù)室空間系數(shù)頂棚空間系數(shù)頂棚空間系數(shù)地板空間系數(shù)地板空間系數(shù)即室形指數(shù)與室空間系數(shù)呈互為倒數(shù)關(guān)系。即室形指數(shù)與室空間系數(shù)呈互為倒數(shù)關(guān)系。2有效空間反射比有效空間反射比(1)有效頂棚反射比有效頂棚反射比 頂棚空間有兩局部外表組成：頂棚空間有兩局部外表組成：

18、 一是實際頂棚外表一是實際頂棚外表 二是頂棚空間局部的墻面二是頂棚空間局部的墻面頂棚主間的有效反射比：指光源投射到頂棚空間內(nèi)，經(jīng)頂棚主間的有效反射比：指光源投射到頂棚空間內(nèi)，經(jīng)屢次反射后重新射出燈具平面的光通量之和與第一次射屢次反射后重新射出燈具平面的光通量之和與第一次射入頂棚空間的光通量之比。入頂棚空間的光通量之比。 常用有效頂棚反射比來代替頂棚空間的有效反射比，常用有效頂棚反射比來代替頂棚空間的有效反射比，記作記作cc。即。即 (2)有效地板反射比有效地板反射比 地板空間的反射光通量較少，對房間照度的影響較小，因此在照明計算中一般不考慮家具等物件對反射光通量的影響。用有效地板反射比fc來代

19、替地板空間的有效反射比，即 3墻面平均反射比墻面平均反射比 室空間有效反射比：室空間各外表的反射光通量之和與射室空間有效反射比：室空間各外表的反射光通量之和與射入室空間墻面的光通量之比。入室空間墻面的光通量之比。 為了簡化計算，往往把室空間墻面看成是一個具有相同為了簡化計算，往往把室空間墻面看成是一個具有相同反射比的均勻漫射面，其反射比可以用墻面平均反射比來表反射比的均勻漫射面，其反射比可以用墻面平均反射比來表征。征。 一般情況下，門對墻面平均反射比的影響較??；窗對墻面平均反射比的影響較大。如果其它局部的墻面均有相同的反射比，那么墻面平均反射比w為平均照度計算的簡化模型平均照度計算的簡化模型：

20、房間是一個長方體的空間，四周是反射比為w的墻面，上有反射比為cc的(等效)頂棚，下有反射比為fc的(等效)地板，房間各面都具有均勻漫反射特性。 根據(jù)燈具的利用系數(shù)表和計算公式，計算出工作面上的平均照度。二、平均照度計算二、平均照度計算計算一般照明平均照度的最主要的方法是計算一般照明平均照度的最主要的方法是利用系數(shù)法利用系數(shù)法。 1根本計算公式根本計算公式利用系數(shù)法的兩種應(yīng)用情況：利用系數(shù)法的兩種應(yīng)用情況：1在房間特性和燈具數(shù)量的情況下，計算工作面上的平在房間特性和燈具數(shù)量的情況下，計算工作面上的平均照度。均照度。2在房間特性和照明要求的情況下，計算到達照明要求在房間特性和照明要求的情況下，計算

21、到達照明要求所需燈具的數(shù)量。所需燈具的數(shù)量。2計算步驟計算步驟 (1)按照燈具的布置及房間的數(shù)據(jù)，確定房間的空間系數(shù)；按照燈具的布置及房間的數(shù)據(jù)，確定房間的空間系數(shù)； (2)計算有效空間反射比和墻面平均反射比；計算有效空間反射比和墻面平均反射比； (3)根據(jù)所選用燈具的利用系數(shù)表，確定利用系數(shù)根據(jù)所選用燈具的利用系數(shù)表，確定利用系數(shù)U； (4)根據(jù)房間環(huán)境的污染特征，查表根據(jù)房間環(huán)境的污染特征，查表4-1確定維護系數(shù)確定維護系數(shù)K； (5)利用式利用式(4-36)或式或式(4-37)進行計算。進行計算。 3確定利用系數(shù)確定利用系數(shù)U時應(yīng)注意的問題時應(yīng)注意的問題 (1)每一種燈具都有自己的利用系

22、數(shù)表，計算時不同型號每一種燈具都有自己的利用系數(shù)表，計算時不同型號燈具的利用系數(shù)表不能混用。燈具的利用系數(shù)表不能混用。 (2)在燈具的利用系數(shù)表中，室空間系數(shù)一般都是整數(shù)在燈具的利用系數(shù)表中，室空間系數(shù)一般都是整數(shù)(110)，假設(shè)實際計算得到的室空間系數(shù)不是表中的整數(shù)時，假設(shè)實際計算得到的室空間系數(shù)不是表中的整數(shù)時，可以用直線內(nèi)插法進行計算。可以用直線內(nèi)插法進行計算。x=x2+(y2-y0)(x1-x2)/(y2-y1) (3)燈具利用系數(shù)表中的反射比都是燈具利用系數(shù)表中的反射比都是10的整數(shù)倍，假設(shè)的整數(shù)倍，假設(shè)計算得到的反射比不是計算得到的反射比不是10的整數(shù)倍時，可四舎五入。的整數(shù)倍時，

23、可四舎五入。 (4)燈具的利用系數(shù)表是按有效地板反射比為燈具的利用系數(shù)表是按有效地板反射比為20編制的，編制的，假設(shè)計算得到的假設(shè)計算得到的fc值不是值不是20時，那么應(yīng)適當修正。見附時，那么應(yīng)適當修正。見附錄錄1-4。 (5)燈具利用系數(shù)表中有效頂棚反射比及墻面反射比均為燈具利用系數(shù)表中有效頂棚反射比及墻面反射比均為零的利用系數(shù)，用于室外照明設(shè)計。零的利用系數(shù)，用于室外照明設(shè)計。 四、平均照度的簡化計算四、平均照度的簡化計算 利用系數(shù)法在求利用系數(shù)時需要插值計算和修正，利用系數(shù)法在求利用系數(shù)時需要插值計算和修正，致使計算過程相對復(fù)雜。假設(shè)對計算精度要求不高時，致使計算過程相對復(fù)雜。假設(shè)對計算精度要求不高時，可利用燈具的概算曲線或單位容量計算表，使計算過