照明知识及工程照明设计.docx

照明学问和照明工程设计第一章 光学和照明工程根本学问介绍一、光学度量的几个根本量1. 光通量 v, 光源每秒钟发出的光的总量。单位：流明 lumen, lm1 流明等于光强为 1cd 的均匀光源射入单位立体角中的光通量。2. 光效某一光源发出的光通量与其消耗功率的比值。单位：流明/瓦3. 亮度L光源在某一方向上的亮度是光源在该方向上的单位投影面积、单位立体角中放射的光通量。单位：cd/m24. 光强Iv, I光源在给定方向上的单位立体角中放射的光通量。同一灯具，在不同方向的光强是不同的。单位：坎德拉，cd5. 照度 (E)照耀到外表一点处的面元上的光通量除以该面元的面积。单位：lux，lx (勒克斯)照度的数量级概念照度环境状况无月夜天光在地面产生的照度照度(勒克斯)0.0003接近天顶的满月在地面产生的照度0.2办公室工作所必需的照度20-100晴朗夏天在采光良好的室内照度100-500晴朗夏天太阳不直射的露天地面照度1000-100006. 色温(CCT)以确定温度 KKelvin来表示。假设我们将一铁块加热，铁块发光的颜色与铁块的温度有固定的对应关系。随着温度上升，铁块开头由暗红红浅红橙黄白色，渐渐变化。试验证明，色温与发光材质无关，只与温度有关。对应某种温度的颜色，我们称为色温。7. 显色指数(Ra)表征在特定条件下，经某光源照耀的物体所产生的心理感官颜色与该物体在标准光源照耀下的心理颜色相符合的程度的参数。它表示的是用这个光源照耀物体，拍下彩照的颜色保真程度，显色指数越高，颜色失真越小。日光无疑显色指数最高，为 100%；白炽灯、金卤灯、镝灯等一般显色指数为 85%100%； 荧光灯显色指数为 70%80%；节能型荧光灯、高压汞灯显色指数为 40%65%；高压钠灯由于是接近单色的灯，显色指数很低，小于 40%； 二、 照明设计有关的几个概念1. 眩光由于亮度分布或范围的不合理安排或空间或时间上的猛烈反差，而引起的不舒适视觉条件或观看力量的下降。以下图中，工作者前方水平方向上下 150范围内射向眼睛的光假设比背景光强时，就会感觉刺眼，这就是眩光。（1） 眩光的种类l 直接眩光：眼睛直视光源时感到的刺眼眩光，如直视太阳或夜间对方来车车灯 ，阅读时的直接眩光即看灯管时的刺眼眩光。l 反射眩光：光源投射对象后对象反射至眼睛的次验光线，一般常称为反光， 此种眩光对舒适影响最大。l 比照眩光：室内主灯与桌灯明暗比过大时，即会有比照眩光，故不行只开台灯。（2） 眩光造成的损害反射眩光会使影像模糊化，产生干扰，降低作业比照度，简洁造成眼睛疲乏， 降低工作效率，甚至造成眼睛酸痛，疲乏和紧急，头痛的问题，依据美国争论报 告指出，平均每五位上班族就有四位受到眼睛不适的困扰，而且大多数都有头痛、疲乏、常常流泪的病症。（3） 预防眩光的措施llll2. 配光曲线通过选择具有适当保护角的灯具以及合理增加灯具安装高度，可有效地削减直接眩光。例如：我公司产品 GF9400选择适宜的布灯位置，以使工作者的眼睛不是处于入射光的镜面反射方向上。从而削减工作面上的反射眩光和作业上的反射眩光。承受发光面积大、亮度低的灯具来照明。使用的工作面，如墙壁、纸张、操作台面等应当是无光泽的，这也有帮助削减反射眩光。配光曲线的单位是 cd/k.lm读为：坎德拉每千流明，配光曲线是灯具的特有性质，同一灯具，只要装上同类型的电光源，无论是 50W、100W、500W 还是 1000W，其配光曲线一样。上图为某一灯具的配光曲线，我们看到，此灯具发光为不对称发光，左侧的光强小于右侧光强。灯具正面 00 方向光强最强，为 560cd/k.lm，现在我们假定灯泡光通亮为 8500 lm，则 00方向光强为560 ´ 85001000= 4760 ( cd )灯具的 00 方向，距离为 6 米处的照度为47606 2132 (lux)有了配光曲线和灯泡的光通量，用上面同样的方法可以算出任意方向的光强和确定距离处的照度。3. 距高比在固定照明设计中，灯具总要安装肯定的高度，并且每两只灯具之间有肯定距离。当高度肯定时，灯具之间距离越小，照度的均匀度越高，距离大了，照度就不均匀。这个均匀度只与 距离和高度之比有关。比方，某种灯具，一种设计安装时高度为 10 米，灯与灯之间距离为 7 米； 另一种设计安装时高度为 5 米，灯与灯之间距离为 3.5 米，这两种安装方式照度差异很大，但照度的均匀度是一样的。一般推断照度的均匀度是用指定的区域内最小照度与平均照度之比来表示。照度的均匀度等于 0.8，被认为是设计允许照度均匀度的最小值。灯具的距高比是灯具安装时，照度的均匀度不小于 0.8 的灯具之间距离与灯具安装高度之比。记为： L/H。其次章 照明工程设计第一节常见照明场所、特点和照度要求在工厂照明中，承受什么样的灯具，也是由使用的环境来打算的，假设车间内湿度较大， 就需要承受防水性能好的灯具；而在多灰尘的厂房内，则必需承受防尘的灯具。在这些状况下， 都要对承受的灯具的 IP 等级进展慎重的选择。选用灯具时，还要考虑安全防护的要求。例如， 对于人能触及的灯具，应当有很好的防触电保护性能。而对易燃和易爆场合，则应承受防爆型的灯具。1. 工厂照明要求工厂照明涉及的场所和作业的范围很广，既有在小型车间进展的精细加工，又有在高大厂房中的重工业生产，还有在易燃易爆等危急场合的作业活动，照明工作者必需依据不同的场所 和作业性质，进展相应的设计，为工作人员供给舒适、经济的照明，以利于最大限度地提高生 产率、削减事故、保护工作人员的安康。（1） 照度值总体照度值也称为照度水平是工厂照明中的最根本的要求。对局部工作场所的要求照度在相关的国家标准中己作了规定参照公司的照度表。（2） 照度的均匀度最小照度与平均照度之比不低于 0.8。（3） 光源选择在工厂照明中，承受什么样的灯具，也是由使用的环境来打算的。假设室内的环境温度过低，如在冷冻食品加工厂和冷库中，不宜承受荧光灯。由于在低温时荧光灯不仅启动困难，而且光输出也要降低很多。这时可承受高强度放电灯进展照明，个别 地方也可承受白炽灯。在那些环境温度很高的工作场所，如炼钢厂、铸造车间，承受气体放电 灯时肯定要保证其镇流器的工作温度不超过其最高允许温度。因此，必需选择适宜的气体放电 光源和灯具。假设车间内湿度较大，就需要承受防水性能好的灯具；而在多灰尘的厂房内，则必需承受防尘的灯具。在这些状况下，都要对承受的灯具的IP 等级进展慎重的选择。选用灯具时，还要考虑安全防护的要求。例如，对于人能触及的灯具，应当有很好的防触电保护性能。而对易燃 和易爆场合，则应承受防爆型的灯具。2. 事故照明要求事故照明必是在正常条件下，能快速启动，完成紧急照明的功能，工厂必需设事故照明装置和安全疏散指示。我国没有具体规定事故照明的照度标准，一般为正常照明的 10，下表为美国工厂照明标准规定的能保证人员安全行动的最低照度。危急程度活动的频繁程度照度lx小低5.4高11大低22高541. 进展工厂照明设计需了解的一般因素询问工作开头时，肯定要通过各种方式了解一些相关的状况和数据，可以询问客户经办人、负责照明治理的工程师、电工、车间主任、班组长，也可以现场勘察记录。一般说来，必需了解如下方面的因素：l 工作环境的性质：是机加工车间？电子装配车间？还是冲压车间？以确定选择何种光色的光源冷色/暖色，从而有利于提高工作效率；l 对显色性的要求：依据工作场所的性质是否对物体的颜色识别有较高的要求，是否需要识别机械设备和加工部件的颜色，光源的显色性会影响工作的效率，会影响操作工的心理，例如在装配车间安装显色指数太低的高压汞灯会使现场气氛比较冷 清。此时就应中选用显色指数较高的光源。l 工厂的温度环境：例如低温的冷库不宜选用荧光灯，由于不易启动，炼钢厂肯定要保证镇流器的工作温度不超过其最高允许温度；l 工厂的使用环境：湿度如何？是否多粉尘？从而打算灯具的 IP 等级；2. 工厂的照明系统1.工厂照明系统的组成：一个完整的工厂照明系统由一般照明、区域化照明、局部照明、特别作业照明混合组成。2.一般照明：用来在所考虑区域的工作面上产生比较均匀的照度。a. 一般照明的原则l 假设在任意给定的工作位置上最小照度与平均照度的比值在 0.8 以上，则其照度均匀度已足够。l 应使用荧光灯或高强度放电灯作为光源。到底是承受前者或后者，主要依据安装高度来打算。l 灯具安装高度在 2.5-4m 之间，可承受荧光灯具，与窗户或视线方向平行， 而与成排的工作台和机器垂直。既可以避开在视觉作业面上产生厌烦的阴 影，又可以削减光线反射进入工作者眼睛的时机。l 灯具安装高度在 4-7m 之间，可承受悬挂式反射型荧光灯具，使其离地面约4m。l 灯具安装高度在 6m 以上，可选用HID高强度气体放电灯灯具，由于功率和光通量大，灯具数量可以削减，使安装、运转、维护更为经济。b. 布灯原则灯具应由中间向边界开放，当灯具的行或列成奇数时，应有一行或一列灯具 位于中心线上，当灯具的行或列是偶数时，靠中心线最近的灯具距中心线的 距离应是灯具间隔 S 的一半，离墙面最近的灯具距墙面的距离小于等于 0.5S， 如以下图所示：工厂的一般照明方式：参考下表表二、工厂的一般照明方式分类 高度 场所举例高顶棚7m 以上炼钢、炼铁、大型机械厂房等中顶棚4-7m中型金属板加工厂，中型组装工厂等低顶棚<4m使用光源设计要点250-1000w 的高强度气体放电灯高 大功率荧光灯、荧光高压汞灯、金属卤化物灯、高压钠灯 压汞灯、金属卤化物灯1.一般状况下，狭窄房间应使用狭照型配光灯具，这样可提高光的利用率；较宽的房间可使用中照型、光照型配光灯具；1. 在不过分考虑眩光的2. 假设工作面上需要较高的水平照场合，可考虑用反射型度，则不管房间的狭窄的程度如何，灯，由于反射型灯的反都应使用狭照型配光灯具；射面不会受污染；3. 假设工作场所不仅要考虑工作面2. 可以将反射型灯安装的水平照度，而且期望有肯定的垂在柱子顶，向下斜照。直照度，则承受广照型或特广照型灯具；4. 高度为 20-30m 的厂房可考虑使用投光照明灯具。40w 以上的荧光灯1.低顶棚的车间一般进展较周密的作业，要求高照度，通常使用吸顶式、嵌入式荧光灯具规章排列来供给一般照明； 2.低顶棚的房间通常有光滑而洁白的顶棚，可以将顶棚看作二级反射器产生漫反射照明， 改善房间的亮度分布，降低整个环境的眩光效果；3. 进展照明设计时，要特别注意掌握眩光。3.区域化照明：也是为整个室内供给照明，应依据视觉作业或工作区域，将灯具功能性地进展布置。如工作区、非工作区、通行区等，重点在工作区，而其余区域的照度一般只有工作区的一半。在某些大的厂房内，当工作位置固定不变时，承受区域化照明比一般照明更好。由于灯具相对集中，能在工作面上产生较高的照度，不影响整个环境亮度，并且节约电能，削减维护费用。实际上，区域化照明就是在相对小的区域内的一般照明。4.局部照明：在照明水平和照明质量要求格外严格的区域，用来照明视觉作业区域及其紧邻区域。由于障碍物包括工作者本身的遮挡，一般照明不行能给工作位置供给很好的照明，因此承受局部照明来增加工作面的照度，局部照明是一般照明的补充，不能用它来完全取代一般照明。5.特别作业照明：对某些生产制造过程和某些产品的检验，常常要求一些特别的视觉条件，通常的一般的照明系统不能满足这些要求，在这些状况下实行的照明手段称为特别作业照明。例如：承受照明加放大镜来检验或装配精细零件，投影照明测量等。3. 工厂车间照明快速估算法询问效劳不是设计，正式设计时，必需进展较准确的室内照明计算及布灯。而在询问效劳过程中，可承受如下的快速估算法，快速估算出各种灯具的大致用量。快速估算法通常是承受如下过程：（1） 先依据需要对一般照明或各区域化照明进展估算；（2） 再对某些有需要的区域加上局部照明；（3） 最终，对某些特别作业安排适当的补充照明。2和3是依据具体状况安排，这里着重介绍一般照明或各区域化照明 的快速估算法。将如下的假设作为计算前提：l 照耀在工作平面上的维持流明值是灯具中光源流明的一半；l 被照耀房间尺寸是一般的，房间外表的反射系数是常规的，房间内的灰尘状况是一般的一个一般尺寸的房间是指从工作平面到灯具底部的高度值小于房间最小尺寸的一半；l 对于给定房间只承受一种灯具；3. 快速估算法：1.从表一中工业照明推举值中找到应用场所的照度 A；2.从我们灯具的手册或说明书中得到光源的流明值 B;3.额定光源流明值 B 乘以 0.5 得到光源的维持流明 C；4.灯具数N = 房间面积´ A ；C房间面积N5.灯具间隔 L =；6.当使用高悬挂灯具时，灯具间隔 L 与悬挂高度之比大于距高比时，则灯具间隔 L 过大，应选用功率低一级别的光源，重复第三步，直到灯具间隔 L 满足要求。7.选用一种适宜的高悬挂或低悬挂灯具。4. 工厂车间照明系统设计实例：某一电架工厂照明改造设计1现场条件a. 照明场地为电架库主厂房，分为两局部。需要照明的总面积为 8280 米 2, 如以下图所示意；图一：照明场地示意图米A部 分 4140m,层2高约 7米 米B部 分 4140m,层2高约 9.5米 b. 电架库厂房是进展设备维护和修理的场所，操作对象较大、较重，安全生产尤为重要；c. 电架库厂房是进展设备修理等较精细的工作，故对光源的显色性有较高要求，需要选用显色指数较高的光源；d. 电架库的温度环境：整体环境与当地的气候环境一样，车间内部没有特别的高温或低温设施，当地郑州冬季最低温度在-20左右，夏季最高室内温度低于 35。e. 电架库厂房灰尘及烟雾较大，油脂较多，须选用具有防护等级的密封式灯具；2.照明设计方案依据以上的几条因素，确定如下的选灯和布灯方案：a. 取消选用原有的高压汞灯显色指数仅为 30-50，选用显色指数高的金卤灯做光源显色指数到达 80-85；b. 电架库层高为 7-9.5 米，不适合选用荧光灯具，较适宜选用金卤灯高棚灯具，亮度高， 投射范围大，而且环境温度对灯具没有影响；c. 依据电架库的工作性质，其室内的平均照度应到达 300lx，但实测现有照明系统环境照度只有 112-176lx。故将原有 250W 高压汞灯改造成 400W 金卤灯，从其电网负荷和经济性考虑，灯具可以削减一半；d. 依据电架库的工作性质，照明系统分为三局部组成，顶部一般照明，侧壁补充照明，地面移动照明，灯具的分布如以下图所示：f. 依据以上确定的一些原则，然后用平均照度法进展照明设计，通过逐点计算法评估眩光， 此过程比较繁杂，此处临时略过。g. 假设用快速估算法来进展粗略设计，计算过程如下：1. 从表一查得电架库照度推举值应为 A=300lx;2. 选择 GT9401 投光灯做一般照明，GF9400 节能泛光灯做侧壁补充照明，两者均为400W 金卤灯，单个灯泡流明值为B=36000lm;3.光源维持流明值为C = 36000 ´ 0 .5 = 18000 ( Lm ) ；4.灯具数N = 138 ´ 60 ´ AC= 138 ´ 60 ´ 30018000= 138 (台) ；138 ´ 60N138 ´ 601385.灯具间隔 L = 7.7 (m )以最低层高为 7m 计算，7 .7 ¸ 7 = 1 .1 ，而 9210 的距高比为 1.3，因此，功率值及灯具间隔值都是比较适宜的。与计算法得出的结果根本全都，实际运用中，依据特别需求及工种再关心用局部重点照明。