照明光源及燈具的基礎(chǔ)知識

照明光源及燈具的基礎(chǔ)知識-光源的基本知識（一）各種常用的光源白熾燈：發(fā)光效率7.4-19Lm/W,平均壽命1000小時，色溫2400-2900K，顯色指數(shù)99-100Ra。優(yōu)點：初始投資低；使用方便，不需要鎮(zhèn)流器等電子配套設(shè)備顯色性極高，真實顯示被照物體自然色彩；發(fā)光的亮度和光線擴散方向易于控制鹵鎢燈：比白熾燈光效更高、壽命更長。發(fā)出的光潔白清利品質(zhì)超群，加上精確的光束控制使它成為展示照明的最佳理想的選擇。精致緊湊的外形為燈具設(shè)計師大膽創(chuàng)意預(yù)留了無限的空間。熒光燈:發(fā)光效率60-95Lm/W；平均壽命9000-20000小時;色溫:冷白色4500K,暖白色3000K，日光色6500K；顯色指數(shù)50-85Ra.優(yōu)點：因其高效、長壽及良好的顯色性等優(yōu)點，以成為日常生活中最常用的光源之一。節(jié)能燈：發(fā)光效率50-70Lm/W；平均壽命9000小時；色溫：2700，3000,4000,6000K；顯色指數(shù)82Ra；優(yōu)點：與白熾燈相比，省電80%，流明維持率高，是綠色照明重點推廣產(chǎn)品之一；壽命是白熾燈的3-12倍，無極燈更長達15倍。大大降低了維護費用；高顯色性，被照物體呈現(xiàn)亮麗色彩。金鹵燈：發(fā)光效率60-80Lm/W，平均壽命6000-15000小時，色溫3000-6000K,顯色指數(shù)65-90Ra。優(yōu)點：具有光效高，壽命長和結(jié)構(gòu)緊湊，顯色性好，性能可靠。高壓鈉燈：發(fā)光效率130Lm/W，平均壽命28500小時，色溫2000K，顯色指數(shù)25Ra,50-1000W規(guī)格齊全。優(yōu)點：發(fā)光效率高，壽命長，規(guī)格齊全，性能可靠。小結(jié)：光效較高的有：高壓鈉燈，金鹵燈和熒光燈；顯色性教好的有：白熾燈，鹵鎢燈，熒光燈和金鹵燈；壽命長：高壓汞燈，高壓鈉燈；能瞬時啟動、再啟動的有：白熾燈，鹵鎢燈；輸出光通量隨電壓波動最大的有：高壓鈉燈；輸出光通量隨電壓波動最小的有：熒光燈。（二）光源的顏色在光環(huán)境設(shè)計實踐中，照明光源的顏色質(zhì)量常用兩個性質(zhì)不同的術(shù)語來表征：①光源的色表，即燈光的表觀顏色；②光源的顯色性，系指燈光對它照射的物體顏色的影響作用。2-1天然和人工光源的色溫（或相關(guān)色溫）光源色溫（或相關(guān)色溫）K光源色溫（或相關(guān)色溫）K蠟燭高壓鈉燈白熾燈碳弧燈月光1900-195020002800-29003700-38004100日光晝光（日光+晴天天空）全陰天空晴天藍色天空熒光燈5300-58005800-65006400-690010000-260003000-7500色溫為2000K的光源所發(fā)出的光呈橙色；2500K左右呈淺橙色；3000K左右呈橙色；4000K呈白中略橙色；4500~7500K近似白色（其中5500-6000K最接近白色）；日光的平均色溫約為6000~6500K。光源色溫高低不同會產(chǎn)生冷或暖的感覺，見表2-2。在同一色溫下，照度值不同時，人的感覺也會不同，見表2-3。2-2色溫和感覺色溫（K）感覺>5000冷的3300~5000中間的2-3照度和色溫與感覺的關(guān)系照度（LX）光源色的感覺冷色的中間的暖色的<500冷的中間的愉快的500-1000fff1000-2000中間的愉快的刺激的2000-3000三3000愉快的刺激的不自然為了調(diào)節(jié)冷暖感，可根據(jù)不同地區(qū)不同場合的情況，采取與感覺相反的光源來增加舒適感。如在寒冷地區(qū)宜使用低色溫的暖色光源，在炎熱地區(qū)宜使用高色溫冷色調(diào)光源。又如在冷飲室內(nèi)也宜用冷色光源。（三）光源選用的基本原則1、按照使用場所的環(huán)境條件和光源的特點以及燈具的型式綜合考慮，進行技術(shù)經(jīng)濟比較，選用最適當?shù)墓庠矗詽M足光環(huán)境的要求2、在環(huán)境空間利用光源的位置、方向和照射角度，在人和物上創(chuàng)造出光影效果，使層次分明、形成立體感。3、利用光源的光強、顏色和顯色性，使環(huán)境空間形成色彩豐富的意境，體現(xiàn)出燈光的藝術(shù)效果。4、利用光源和燈具型式的組合，使兩者發(fā)揮各自的表現(xiàn)力，體現(xiàn)裝飾空間和美化環(huán)境的藝術(shù)效果。5、光源的安裝功率由照度計算的結(jié)果計算。照明設(shè)計原理一.照明設(shè)計的基本要件照明的兩個基本目的,一是為識別物體,二是為增進環(huán)境氣氛。良好的照明不但要符合視覺的生理要求，也要達成情境的心理需求。也就是說，除了必須適當?shù)恼彰鲾?shù)量之外，還要考慮照明品質(zhì)的提升。為了提供一個舒適的照明環(huán)境，在進行照明設(shè)計之前，必須充分了解一些照明的基本條件，其中包括：照度的大小，輝度的分布，眩光的控制，陰影的利用，光源的色溫度，光源的顯色性及光源的悶熱感等。照度的大小在照度不足的環(huán)境下，人眼對物體的辨別能力將下降，視覺所收集到的信息也會隨之減少，從而影響工作效率。此外，還會給人陰暗，沉悶和壓抑的感覺。反之，充足的照度會給人帶來明亮，開朗和舒適的感覺。甚至提供安全的保障。通常人眼對于物體的辨別能力會隨著被照物體的照度的增加而提高，但當照度提高到與白天太陽光的照度10萬LUX相同時，人眼的視覺能力反而又會略而下降，因而，人工光源所能提供的照度以10萬LUX為限。中日英美等國對各種場所所需的照度均訂有各自的國家標準，中國所訂的照度標準，以目視作業(yè)面上的水平照度來表示，并以作業(yè)面離地85CM為準，坐姿時離地面40CM，走廊與屋外則以地面為高度來計算照度。并規(guī)定全部照明之照度宜維持局部照明之照度的十分之一以上。除水平面照度外，有時對垂直面或傾斜面照度也有要求，如，辦公室或會議室，人臉部的照度就是垂直照度，因而要求在辦公室或會議室，垂直照度至少達200-300LUX，否則，看不出說話人面部表情，不利于產(chǎn)生良好的交談氣氛。在體育場，為滿足彩色電視轉(zhuǎn)播，垂直照度也應(yīng)維持在100LUX以上。輝度的分布在照明系統(tǒng)中，每種物體的輝度大小取決于光源的照度分布及周圍物體表面材料的反射率。這里所指的周圍物體表面材料包括天花板，墻面，地面，家具等可以反射光線的材料。人眼對于視覺范圍內(nèi)的各種物體的輝度差異具有調(diào)節(jié)適應(yīng)能力，但當明暗對比太大時，會造成人眼視線不集中，且須不斷適應(yīng)各種不同的輝度而導(dǎo)致人眼疲勞。當輝度太接近時，又會使空間感趨于平淡而缺乏活力。輝度比推薦值(美國照明學會)--辦公室------工廠1.作業(yè)對象物周圍鄰界面(如書本與課桌)-----3:1 ---3:12.作業(yè)對象物與間隔之墻面(書本與墻面)-----5:1 ---10:13.照明燈具或窗戶與其附近平面之間 ---20:14.視界內(nèi)任意場所與場所之間 ---40:1眩光的控制眩光(GLARE)是由輝度較高的光源，燈具或窗戶等部位所造成，通常以視線為中心線,向上下左右各繪一條30度線,由這些線所圍成的錐形體范圍內(nèi),若有刺眼的光線存在，則會使人眼產(chǎn)生不舒服的感覺或造成人眼對物體的辨別能力下降。前者稱為“不舒適眩光”后者稱為“減能眩光”。在實際的視覺作業(yè)中，視線并非固定不動的，因此，為避免眩光的困擾，在視界范圍內(nèi)，應(yīng)移開高輝度的光源。如：采用有遮光的燈具，提高燈具安裝高度，降低燈具與周圍環(huán)境的輝度比等。眩光可分為直接眩光，反射眩光兩種。直接眩光是來自光源或窗外的光線，反射眩光則來自工作桌面，顯示屏，玻璃窗，光滑反射面等的反射光。由輕度光滑之作業(yè)物品所產(chǎn)生的反射眩光，雖然損失視覺效果，但不易察覺，特稱為光幕眩光。通常人的視線角度以25度內(nèi)為主，在45度內(nèi)均屬于正常。減輕直接眩光的方法：降低照明燈具的輝度縮小不適輝度之面積調(diào)整燈具的安裝位置或減少天花板輝度的變化加大房間的整體輝度少用通明的落地窗或玻璃幕墻窗外加裝遮陽板工作臺與窗戶保持適當?shù)慕嵌葴p少反射眩光大的方法:降低相關(guān)物件的反射率調(diào)整光源或工作站的位置，使反射光不進入人眼

工作桌面不使用玻璃墊,電腦屏幕加裝護眼屏想要消除作業(yè)面的反射眩光,對燈具的配置設(shè)計應(yīng)特別注意,通常作業(yè)面接受來自光源的光線,凡其入射角低于40度者,其反射線就會進入人眼成為反射眩光.但是,利用方向性較強的點光源,照射金屬,寶石,瓷器,玻璃等物體時,其光澤或晶瑩剔透的質(zhì)感便可以充分地被表露出來,從而提高這類物體的價值感.這就是放射光用于商業(yè)照明的重要實例。陰影的利用陰影是因受照體表面不平整，受照方向不一致所引起的。通常，間隔墻，機器，人的頭部與手部等物體均會產(chǎn)生陰影。由此產(chǎn)生照度不足等視覺障礙，但也可以顯示出被照物體的立體感和材質(zhì)感。利用點光源從斜向加以著射，可以使被著物體因表面之細微凹凸不平所產(chǎn)生的陰影來凸顯其材質(zhì)感。當明暗之間的輝度比小于2:1時,被照物體缺乏立體感,通常明暗輝度比在3:1至6:1之間時,被照物體具有良好的立體感。擴散性較強的光源，如日光管，用于照射物體時，其產(chǎn)生的立體感和材質(zhì)感均較差，從而給人一種單調(diào)刻板的感覺。光源的色溫光色可以由光源的色溫來表示，色溫低，光色偏暖色，色溫高，光色便冷色。在不同的照度下，選用不同色溫的光源，可以獲得良好的照明效果。當然，氣候和地區(qū)習性也會影響人們對色溫舒適度的感覺。如，熱帶地區(qū)的人喜歡冷色，而高寒地區(qū)的人中意暖色。光源的色溫，照度與人感覺之間的關(guān)系照度(lux) 暖色(<3200K)——中間色(3200-5300K)——冷色(>5300K)<500 舒適 自然清冷500-2000刺激<500 舒適 自然清冷500-2000刺激舒適自然>2200悶熱刺激舒適>2200悶熱刺激舒適光源的顯色性光源的光譜分布與照度大小均會影響其顯色性,如:白熾燈的光譜中藍光少,水銀燈缺紅色光。因此，在顯色性不同的光源下，同一物體會呈現(xiàn)不同的顏色感覺。另外，即使某一光源的光譜分布接近太陽光，但是，如果被照體表面照度低于lOOOlux，那么，光源的顯色性也不能充分表現(xiàn)出來。光源的悶熱感光源的光譜分布中，如有很多紅外線（色溫較低），只要被照體所受照度很高，就會產(chǎn)生悶熱感。主要光源在1000lux時的能源密度與人感覺之間的關(guān)系光源 能源密度（W/平方M） 有悶熱感的照度（lux）白熾燈 57 1,500以上高顯色日光燈 10 6,000以上白色日光燈 14 8,500以上水銀燈 12 7,000以上金鹵燈 10 8,500以上高壓鈉燈 7 12,000以上高壓鈉燈 5 17,000以上二.照明設(shè)計的步驟照明設(shè)計可分為四個階段:環(huán)境調(diào)查,基本構(gòu)想,基本設(shè)計,細部設(shè)計環(huán)境調(diào)查建筑物特性調(diào)查：建筑物用途，自然光對建筑物的影響室內(nèi)環(huán)境調(diào)查：房間的用途，大小，構(gòu)造。窗的位置，大小。室內(nèi)表面墻體材質(zhì)，顏色及反射率。設(shè)備家具的位置大小和高度。使用條件調(diào)查：作業(yè)或活動類別，使用者年齡，使用時間。其他狀況調(diào)查：經(jīng)濟性，電源規(guī)格，法律法規(guī)?；緲?gòu)想照明規(guī)劃：根據(jù)室內(nèi)空間的景象及內(nèi)部的設(shè)施與用途來決定照明狀態(tài)，使其符合相互協(xié)調(diào)之整體感照度設(shè)定：了解照明與空間的相互關(guān)系后，需要考慮適當?shù)恼彰髡斩?，并使室?nèi)光線平均分布。照明方式：一般而言，辦公室可采用整體照明，以獲得均勻的照度。對于特殊對象，可采用局部照明或局部照明與整體照明相集合的照明方式?；驹O(shè)計光源的選定根據(jù)各種不同場合的照明目的,決定所需的光色和顯色性,再考慮光源的效率,壽命,溫度特性及電源特性等,最后決定所采用光源.光源的現(xiàn)色性可按顯色性評價指數(shù)(Ra:AverageRenderingIndex)分為四個等級,在不同的照明場合,其所需光源的顯色性和色溫是不同的,我們可以參考下表所示的范圍加以選定。等級一-顯色指數(shù)——暖色(〈3200K) 中間色(3200-5300K)―-冷色(>5300K)級 Ra>85 住宅,餐廳,旅館 展示館,商店,醫(yī)院 紡織業(yè),涂料業(yè)級--Ra:70-85---辦公室,學校,商場--辦公室,學校,商場 辦公室,學校,商場2級 無塵室,寒帶地區(qū)---精密工業(yè),溫帶地區(qū) 精密工業(yè),溫帶地區(qū)級---Ra<70 室內(nèi)空間 室內(nèi)空間 室內(nèi)空間S級-特別顯色性 特殊用途 特殊用途 特殊用途燈具的選定選擇燈具時，應(yīng)配合房間的長度(A),寬度(B),作業(yè)面離光源的高度(H)之間的關(guān)系。用室指數(shù)RI(RoomIndex)來表示他們的相互關(guān)系：RI=AB/(A+B)H，若天花板較低而地面長寬相對較大，則RI較大，其照明率(或稱利用系數(shù))較大。反之，RI較小，其照明率也小。通常，辦公室之作業(yè)面高度系數(shù)(指辦公室離地面的高度)約為0.8M,而一般商店為1M.體育館或走廊的視覺面為0M.投光燈具光束角度可大致分為：特寬角度180-120度，寬角度120-90度，中角度60-45度，窄角度20-15度，特窄角度10-0度，可配合室指數(shù)加以選用。分級 A---B---C---D---E---F G H I J室指數(shù) 5---4---3--2.5--2--1.5--1.25---1---0.8---0.6A,B,C級:房間面積寬廣，適合選用寬光束角的燈具H,I,J級:房間面積狹又高，適合選用窄光束角的燈具馬歇爾所提出的明度大小與物體表面反射率有密切的關(guān)系,如下表:反射率與明度的關(guān)系明度(V) 109—9.5--8—8.5--7__7.5--6__6.5--5__5.5--4__4.5--3_