建筑光学3全解教学文案.ppt

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1、建筑光学3全解 人们对天然光的利用，受到时间和地人们对天然光的利用，受到时间和地点的限制。建筑物内不仅在夜间必须采用点的限制。建筑物内不仅在夜间必须采用人工照明，在某些场合，白天也要用人工人工照明，在某些场合，白天也要用人工照明。建筑设计人员应掌握一定的照明知照明。建筑设计人员应掌握一定的照明知识，以便能在设计中考虑照明问题，并能识，以便能在设计中考虑照明问题，并能进行简单的照明设计。进行简单的照明设计。在一些大型公共或工业建筑设计中，在一些大型公共或工业建筑设计中，能协助电器专业人员按总的设计意图完成能协助电器专业人员按总的设计意图完成照明设计，使建筑功能得到充分发挥，并照明设计，使建筑功能

2、得到充分发挥，并使室内显得更加美观。使室内显得更加美观。孙凤明孙凤明6/11/20206/11/20202 2第九章第九章 建筑照明建筑照明禁售白炽灯禁售白炽灯 国家发改委、商务部、海关总署、工商国家发改委、商务部、海关总署、工商行政管理总局、质量监督检验检疫总局等部行政管理总局、质量监督检验检疫总局等部门发布联合公告，从门发布联合公告，从20122012年年1010月月1 1日起逐步禁日起逐步禁止进口（含从海关特殊监管区域和保税监管止进口（含从海关特殊监管区域和保税监管场所进口）和销售普通照明白炽灯。场所进口）和销售普通照明白炽灯。孙凤明孙凤明6/11/20206/11/20203 3第九章

3、第九章 建筑照明建筑照明 公告规定，此次淘汰的产品为设计用于家庭和公告规定，此次淘汰的产品为设计用于家庭和类似场合的普通照明白炽灯（电源电压在类似场合的普通照明白炽灯（电源电压在200200伏到伏到250250伏之间），豁免反射型白炽灯和特殊用途白炽灯。伏之间），豁免反射型白炽灯和特殊用途白炽灯。淘汰过程分为淘汰过程分为5 5个阶段个阶段：第一阶段，：第一阶段，20112011年年1111月月1 1日日至至20122012年年9 9月月3030日为日为过渡期过渡期，有关进口商、销售商应，有关进口商、销售商应当按照公告要求做好淘汰前准备工作；第二阶段，当按照公告要求做好淘汰前准备工作；第二阶段，

4、20122012年年1010月月1 1日起，禁止进口和销售日起，禁止进口和销售100100瓦及以上瓦及以上普普通照明白炽灯；第三阶段，通照明白炽灯；第三阶段，20142014年年1010月月1 1日起，禁止日起，禁止进口和销售进口和销售6060瓦及以上瓦及以上普通照明白炽灯；第四阶段，普通照明白炽灯；第四阶段，20152015年年1010月月1 1日至日至20162016年年9 9月月3030日为日为中期评估期中期评估期，对，对前期政策进行评估，调整后续政策；第五阶段，前期政策进行评估，调整后续政策；第五阶段，20162016年年1010月月1 1日起，禁止进口和销售日起，禁止进口和销售151

5、5瓦及以上瓦及以上普通普通照明白炽灯，或视中期评估结果进行调整。照明白炽灯，或视中期评估结果进行调整。孙凤明孙凤明6/11/20206/11/20204 4第九章第九章 建筑照明建筑照明第一节第一节 人工光源人工光源一、电光源的类别一、电光源的类别一、电光源的类别一、电光源的类别 现代照明用的电光源可以分为两大类：热辐射光源现代照明用的电光源可以分为两大类：热辐射光源与气体放电光源：与气体放电光源：白炽灯白炽灯 热辐射光源热辐射光源 卤钨灯卤钨灯 荧光灯荧光灯 荧光高压汞灯荧光高压汞灯 金属卤化物灯金属卤化物灯气体放电光源气体放电光源 钠灯钠灯 氙灯氙灯 紧凑型荧光灯紧凑型荧光灯 无电极荧光灯

6、（无电极荧光灯（QLQL灯）灯）LED LED光源光源 二极管发光光源二极管发光光源孙凤明孙凤明6/11/20206/11/20205 5第九章第九章 建筑照明建筑照明孙凤明孙凤明6/11/20206/11/20206 6第九章第九章 建筑照明建筑照明光源的基本特性光源的基本特性从照明应用的角度对光源的性能有以下要求：从照明应用的角度对光源的性能有以下要求：高光效高光效用少量的电获得更多的光；用少量的电获得更多的光；长寿命长寿命耐用，光通衰减小；耐用，光通衰减小；光色好光色好有适宜的色温和优良的显色性能；有适宜的色温和优良的显色性能；能直接在标准电源上使用；能直接在标准电源上使用；接通电源后立

7、即燃亮；接通电源后立即燃亮；形状小巧，结构紧凑，便于控光。形状小巧，结构紧凑，便于控光。孙凤明孙凤明6/11/20206/11/20207 7第九章第九章 建筑照明建筑照明1 光通量光通量 表表征征灯灯的的发发光光能能力力，以以流流明明值值表表示示。能能否否达达到到额额定定光光通通量量是是考考核核灯灯质质量量的的首首要要评判标准。评判标准。2光效光效 灯灯发发出出的的光光通通量量与与它它消消耗耗的的电电功功率率之之比，单位比，单位lm/Wlm/W。孙凤明孙凤明6/11/20206/11/20208 8第九章第九章 建筑照明建筑照明3寿命寿命 灯的寿命以小时计，通常有两种指标：灯的寿命以小时计，

8、通常有两种指标：（1）有有效效寿寿命命灯灯在在使使用用过过程程中中光光通通量量逐逐渐渐衰衰减减。从从灯灯开开始始使使用用至至灯灯的的光光通通量量衰衰减减到到初初始始额额定定光光通通量量的的某某一一百百分分比比（通通常常是是70%80%）所所经经过过的的点点燃燃时时数数叫叫有有效效寿寿命命。超超过过有有效效寿寿命命的的灯灯继继续续使使用用就就不不经经济济了了。白白炽炽灯灯、荧荧光光灯灯多多采采用用有有效效寿寿命命指标（图指标（图43）。）。孙凤明孙凤明6/11/20206/11/20209 9第九章第九章 建筑照明建筑照明（2）平均寿命）平均寿命一组试验样灯从点燃到一组试验样灯从点燃到有有50%

9、的灯失效（的灯失效（50%保持完好）所经历保持完好）所经历的时间，称为这批灯的平均寿命。高强放的时间，称为这批灯的平均寿命。高强放电灯常用平均寿命指标（图电灯常用平均寿命指标（图44）。）。孙凤明孙凤明6/11/20206/11/20201010第九章第九章 建筑照明建筑照明图图9 91 1 灯的光衰曲线灯的光衰曲线孙凤明孙凤明6/11/20206/11/20201111第九章第九章 建筑照明建筑照明图图9 92 2 灯的寿终曲线灯的寿终曲线孙凤明孙凤明6/11/20206/11/20201212第九章第九章 建筑照明建筑照明4平均亮度平均亮度灯的发光体的平均亮度以灯的发光体的平均亮度以cd/

10、m2表示。表示。5灯的色表灯的色表指灯光颜色给人的直观感受，有冷、暖指灯光颜色给人的直观感受，有冷、暖与中间色之分，以色温或相关色温为数与中间色之分，以色温或相关色温为数量指标。量指标。孙凤明孙凤明6/11/20206/11/20201313第九章第九章 建筑照明建筑照明6显色指数显色指数 显色性能的定量指标。显色性能的定量指标。7 7灯的启燃与再启燃时间灯的启燃与再启燃时间8 8电特性电特性 电源电压波动对灯的其他参数的影响电源电压波动对灯的其他参数的影响。孙凤明孙凤明6/11/20206/11/20201414第九章第九章 建筑照明建筑照明二、热辐射光源二、热辐射光源 热辐射光源工作原理是

11、，当金属热辐射光源工作原理是，当金属被加热到被加热到1000K1000K以上时，就发出可见光。以上时，就发出可见光。温度越高，可见光在总辐射中所占比温度越高，可见光在总辐射中所占比例越大。人们利用这种原理制造的照例越大。人们利用这种原理制造的照明光源称为热辐射光源。明光源称为热辐射光源。孙凤明孙凤明6/11/20206/11/20201515第九章第九章 建筑照明建筑照明1 1、普通白炽灯、普通白炽灯普通白炽灯的基本组成部分是灯丝、外普通白炽灯的基本组成部分是灯丝、外玻壳、充入气体与灯头（图玻壳、充入气体与灯头（图9 93 3）。）。图图9 93 3 普通白炽灯普通白炽灯 灯丝灯丝充入气体充入

12、气体外玻壳外玻壳灯头灯头孙凤明孙凤明6/11/20206/11/20201616第九章第九章 建筑照明建筑照明2卤钨灯卤钨灯图图94 管状的碘钨灯管状的碘钨灯孙凤明孙凤明6/11/20206/11/20201717第九章第九章 建筑照明建筑照明3反射性白炽灯反射性白炽灯图图95 反射型白炽灯反射型白炽灯a-压封玻璃；压封玻璃；b-吹制玻璃（抛物面反射器）；吹制玻璃（抛物面反射器）；c-吹制玻璃（半球形反射器）吹制玻璃（半球形反射器）孙凤明孙凤明6/11/20206/11/20201818第九章第九章 建筑照明建筑照明图图96反射性白炽灯反射性白炽灯a-抛物面反射型白炽灯；抛物面反射型白炽灯；b

13、-椭球面反射型白炽灯椭球面反射型白炽灯孙凤明孙凤明6/11/20206/11/20201919第九章第九章 建筑照明建筑照明三、气体放电光源三、气体放电光源1 1、荧光灯、荧光灯 荧光灯是一种低压汞放电灯。直管型荧荧光灯是一种低压汞放电灯。直管型荧光灯的构造如图光灯的构造如图9 97 7所示。灯管两端各有所示。灯管两端各有一个密封的电极，管内壁有低压汞蒸气及一个密封的电极，管内壁有低压汞蒸气及少量帮助点燃的氮气。灯管内壁涂有一层少量帮助点燃的氮气。灯管内壁涂有一层荧光份，当灯管两个电极加上电压以后，荧光份，当灯管两个电极加上电压以后，由于气体放电产生紫外线，紫外线激发荧由于气体放电产生紫外线，

14、紫外线激发荧光份发出可见光。光份发出可见光。孙凤明孙凤明6/11/20206/11/20202020第九章第九章 建筑照明建筑照明图图97荧光灯的构造荧光灯的构造 荧荧光光粉粉的的成成分分决决定定荧荧光光灯灯的的光光效效和和颜颜色色。使使用用宽宽频频带带卤卤磷磷酸酸盐盐荧荧光光粉粉的的普普通通荧荧光光灯灯，光光效效可可达达45lm/W45lm/W，比比白白炽炽灯灯高高5 5倍倍，其其色色表表与与显色性也有更多的选择。显色性也有更多的选择。孙凤明孙凤明6/11/20206/11/20202121第九章第九章 建筑照明建筑照明 2、高压汞灯、高压汞灯 高高压压汞汞灯灯的的构构造造如如图图9-89-

15、8所所示示。灯灯管管用用石石英英玻玻璃璃制制造造，内内充充一一定定数数量量的的汞汞和和少少量量氩氩气气，灯灯管管内内的的压压力力为为2 26 6个个大大气气压压。在在主主电电极极附附近近有有一一个个辅辅助助电电极极帮帮助助灯灯启启燃燃，所所以以除除镇镇流流器器外外，不不需需要要另另加启动设备。加启动设备。孙凤明孙凤明6/11/20206/11/20202222第九章第九章 建筑照明建筑照明图图98荧光高压汞灯的结构荧光高压汞灯的结构自镇流荧光高压汞灯自镇流荧光高压汞灯 孙凤明孙凤明6/11/20206/11/20202323第九章第九章 建筑照明建筑照明 汞灯启动需要汞灯启动需要4 47 7分

16、钟才能达到全光分钟才能达到全光通。一旦熄灭，再启动也需要同样长的通。一旦熄灭，再启动也需要同样长的时间。光效高、寿命长、光色差，使其时间。光效高、寿命长、光色差，使其通常仅用于街道、施工现场等场所。通常仅用于街道、施工现场等场所。孙凤明孙凤明6/11/20206/11/20202424第九章第九章 建筑照明建筑照明 3、金属卤化物灯、金属卤化物灯 金金属属卤卤化化物物灯灯与与高高压压汞汞灯灯的的结结构构类类似似，只只是是在在放放电电管管内内又又添添加加了了金金属属碘碘化化物物如如碘碘化化钠钠、碘碘化化铝铝、碘碘化化钢钢、碘碘化化执执、碘碘化化铺铺等等。金金属属卤卤化化物物灯灯与与汞汞灯灯相相比

17、比，不不仅仅提提高高了了光光效效，显显色色性性也也有有很很大大改进。改进。孙凤明孙凤明6/11/20206/11/20202525第九章第九章 建筑照明建筑照明 金属卤化物的品种很多，但是好的颜金属卤化物的品种很多，但是好的颜色一致性问题尚未得到很好的解决，这限色一致性问题尚未得到很好的解决，这限制了它的应用。目前，金属卤化物灯主要制了它的应用。目前，金属卤化物灯主要用在体育照明、广场照明，它能发出近似用在体育照明、广场照明，它能发出近似日光的强烈白光。日光的强烈白光。孙凤明孙凤明6/11/20206/11/20202626第九章第九章 建筑照明建筑照明4、高压钠灯、高压钠灯 高高压压钠钠灯灯

18、是是目目前前一一般般照照明明应应用用的的电电光光源源中中光光效效最最高高（120lm/W120lm/W）、寿寿命命最最长长（2000020000小小时时）的的灯灯。灯灯的的放放电电管管用用半半透透明明的的多多晶晶氧氧化化铝铝陶陶瓷瓷管管制制做做，这这种种陶陶瓷瓷管管能能在在700700的的高高温温下下不不受受钠钠蒸蒸气气的的腐腐蚀蚀，并并有有很很好好的的透透光光性性能能。高高压压钠钠灯灯主主要要靠靠金金属属钠钠蒸蒸气气发发光光，同同时时在在放放电电管管内内也也充充入入少少量量的的汞以助于提高光效和改进光色。汞以助于提高光效和改进光色。孙凤明孙凤明6/11/20206/11/20202727第九

19、章第九章 建筑照明建筑照明图图99 高压钠灯结构高压钠灯结构孙凤明孙凤明6/11/20206/11/20202828第九章第九章 建筑照明建筑照明 紧凑型荧光灯的发光原理与荧光灯相同，紧凑型荧光灯的发光原理与荧光灯相同，区别在于以三基色荧光粉代替普通荧光灯使区别在于以三基色荧光粉代替普通荧光灯使用的卤磷化物荧光粉。具有光效高、结构紧用的卤磷化物荧光粉。具有光效高、结构紧凑（灯管、镇流器、启辉器组成一体化）、凑（灯管、镇流器、启辉器组成一体化）、显色性好等优点，近年来倍受广大消费者青显色性好等优点，近年来倍受广大消费者青睐。是一种极具发展前景的节能光源。其外睐。是一种极具发展前景的节能光源。其外

20、形见图形见图9 91010。5、紧凑型荧光灯（节能型荧光灯）、紧凑型荧光灯（节能型荧光灯）孙凤明孙凤明6/11/20206/11/20202929第九章第九章 建筑照明建筑照明图图9 910 10 紧凑型荧光灯外形紧凑型荧光灯外形孙凤明孙凤明6/11/20206/11/20203030第九章第九章 建筑照明建筑照明孙凤明孙凤明6/11/20206/11/20203131第九章第九章 建筑照明建筑照明6、其它放电光源、其它放电光源 钠灯、氙灯、无电极荧光灯钠灯、氙灯、无电极荧光灯（QLQL灯）等参见教材及其它资料。灯）等参见教材及其它资料。孙凤明孙凤明6/11/20206/11/20203232

21、第九章第九章 建筑照明建筑照明LEDLED（Light Emitting DiodeLight Emitting Diode）光源）光源LED发展史发展史50 年前人们已经了解半导体材料可产生年前人们已经了解半导体材料可产生光线的基本知识光线的基本知识 ，第一个商用二极管产生，第一个商用二极管产生于于 1960 年。年。发光二极管的核心部分是由发光二极管的核心部分是由 p 型半导体和型半导体和 n 型半导体组成的晶片，在型半导体组成的晶片，在 p 型型半导体和半导体和 n 型半导体之间有一个过渡层，称型半导体之间有一个过渡层，称为为 p-n 结。在某些半导体材料的结。在某些半导体材料的 PN

22、结中，结中，注入的少数载流子与多数载流子复合时会把注入的少数载流子与多数载流子复合时会把多余的能量以光的形式释放出来，从而把电多余的能量以光的形式释放出来，从而把电能直接转换为光能。能直接转换为光能。PN 结加反向电压，少结加反向电压，少数载流子难以注入，故不发光。这种利用注数载流子难以注入，故不发光。这种利用注入式电致发光原理制作的二极管叫发光二极入式电致发光原理制作的二极管叫发光二极管，通称管，通称 LED。当它处于正向工作状态时。当它处于正向工作状态时（即两端加上正向电压），电流从（即两端加上正向电压），电流从 LED 阳阳极流向阴极时，半导体晶体就发出从紫外到极流向阴极时，半导体晶体就

23、发出从紫外到红外不同颜色的光线，光的强弱与电流有关。红外不同颜色的光线，光的强弱与电流有关。高光效、低光衰大功率高光效、低光衰大功率LED，已广泛应用于，已广泛应用于路灯、工矿灯、隧道灯、射灯、日光灯等诸路灯、工矿灯、隧道灯、射灯、日光灯等诸多照明领域，深受业界一致好评。多照明领域，深受业界一致好评。孙凤明孙凤明6/11/20206/11/20203333第九章第九章 建筑照明建筑照明1.LED光源发光效率高光源发光效率高发光效率比较：白炽灯光效在发光效率比较：白炽灯光效在10-15lm、卤钨灯光效为、卤钨灯光效为12-24流明流明/瓦、荧光灯瓦、荧光灯50-90流明流明/瓦，钠灯瓦，钠灯90

24、-140流明流明/瓦、大部分的耗电变成热量损耗。瓦、大部分的耗电变成热量损耗。LED光效：可发到光效：可发到50-200流明流明/瓦，而且发光的单色性好，光谱窄，无需过瓦，而且发光的单色性好，光谱窄，无需过滤，可直接发出有色可见光。滤，可直接发出有色可见光。2.LED光源耗电量少光源耗电量少LED单管功率单管功率0.03-0.06瓦，采用直流驱动，单管驱动电瓦，采用直流驱动，单管驱动电压压1.5-3.5伏。电流伏。电流15-18毫安反映速度快，可在高频操作，毫安反映速度快，可在高频操作，用在同样照明效果的情况下，耗电量是白炽灯的万分之一，用在同样照明效果的情况下，耗电量是白炽灯的万分之一，荧光

25、管的二分之一，日本估计，如采用光效比荧光灯还要荧光管的二分之一，日本估计，如采用光效比荧光灯还要高高2倍的倍的LED替代日本一半的白炽灯和荧光灯、每年可节替代日本一半的白炽灯和荧光灯、每年可节约相当于约相当于60亿升原油，同样效果的一支日光灯亿升原油，同样效果的一支日光灯40多瓦，而多瓦，而采用采用LED每支的功率只有每支的功率只有18瓦。瓦。LED的节能的节能孙凤明孙凤明6/11/20206/11/20203434第九章第九章 建筑照明建筑照明3.LED光源使用寿命长光源使用寿命长白炽灯、荧光灯、卤钨灯是采用电子光场辐射白炽灯、荧光灯、卤钨灯是采用电子光场辐射发光，灯丝发光易烧，热沉积、光衰

26、减等特点，发光，灯丝发光易烧，热沉积、光衰减等特点，而采用而采用LED灯体积小，重量轻，环氧树脂封装，灯体积小，重量轻，环氧树脂封装，可承受高强机械冲击和震动，不易破碎，平均寿可承受高强机械冲击和震动，不易破碎，平均寿命达命达3-5万小时，万小时，LED灯具使用寿命可达灯具使用寿命可达3-5年，年，可以大大孤低灯具的维护费用避免经常换灯之苦。可以大大孤低灯具的维护费用避免经常换灯之苦。4.LED光源安全可靠性强光源安全可靠性强发热量低、无热辐射性、冷光源、可以安全抵发热量低、无热辐射性、冷光源、可以安全抵摸，能精确控制光型及发光角度、光色和、无眩摸，能精确控制光型及发光角度、光色和、无眩光、不

27、含汞，钠元素等可能危害健康的物质。光、不含汞，钠元素等可能危害健康的物质。孙凤明孙凤明6/11/20206/11/20203535第九章第九章 建筑照明建筑照明5.LED光源有利环保光源有利环保LED为全固体发光体、耐冲击不易破碎、废弃物可回收、没为全固体发光体、耐冲击不易破碎、废弃物可回收、没有污染减少大量二氧化硫及氮化物等有害气体以及二氧化碳等有污染减少大量二氧化硫及氮化物等有害气体以及二氧化碳等温室气体的产生改善人们生活居住环境，可称温室气体的产生改善人们生活居住环境，可称“绿色照明光源。绿色照明光源。”生产白光生产白光LED技术目前有三种：一种，利用三基色原理技术目前有三种：一种，利用

28、三基色原理和目前已能生产的红、绿、蓝三种超高亮度和目前已能生产的红、绿、蓝三种超高亮度LED按光强按光强3:1:6比比例混合而成白色，二种，利用超高度例混合而成白色，二种，利用超高度InGan蓝色蓝色LED，其管总，其管总上加少许的钇钻石榴为主体的荧光粉、它能在蓝光激发下产生上加少许的钇钻石榴为主体的荧光粉、它能在蓝光激发下产生黄绿光、而此黄绿光又可与透出的蓝光合成白光，三种是不可黄绿光、而此黄绿光又可与透出的蓝光合成白光，三种是不可制紫外光制紫外光LED，采用紫外光激三基色荧光粉或其他荧光粉，产，采用紫外光激三基色荧光粉或其他荧光粉，产生多色混合而成的白光。生多色混合而成的白光。6.LED光

29、源更节能光源更节能当然，节能是我们考虑使用当然，节能是我们考虑使用LED光源的最主要原因，也许光源的最主要原因，也许LED光源要比传统光源昂贵，但是用一年时间的节能收回光源光源要比传统光源昂贵，但是用一年时间的节能收回光源的投资，从而获得的投资，从而获得4-9年中每年几倍的节能净收年中每年几倍的节能净收益益期。期。孙凤明孙凤明6/11/20206/11/20203636第九章第九章 建筑照明建筑照明孙凤明孙凤明6/11/20206/11/20203737第九章第九章 建筑照明建筑照明小小 结结1、现现在在照照明明通通用用的的电电光光源源有有三三大大类类：一一类类是是热热辐辐射射光光源源，有有白

30、白炽炽灯灯、卤卤钨钨灯灯。另另一一类类是是气气体体放放电电光光源源，包包括括低低压压荧荧光光灯灯和和高高强强度度气气体体放放电电灯灯（HID灯灯），其其中中有有高高压压钠钠灯灯、金金属属卤卤化化物物灯灯和和高高压压汞汞灯灯等等。LED光源，也是光源，也是未来的趋势未来的趋势型光源型光源。孙凤明孙凤明6/11/20206/11/20203838第九章第九章 建筑照明建筑照明2、光光效效、寿寿命命和和显显色色性性是是电电灯灯首首要要的的技技术术指指标标。从从现现有有灯灯种种的的性性能能来来看看，紧紧凑凑型型荧荧光光灯灯最最具具发发展展前前途途。金金属属卤卤化化物物灯灯在在完完善善地地解解决决光光色

31、色，一一致致性性问问题题以后，可能会有更快的发展。以后，可能会有更快的发展。孙凤明孙凤明6/11/20206/11/20203939第九章第九章 建筑照明建筑照明3 3表表9 9-19-9-19-9（P P2532532 26262）列列出出光光环环境境照照明明常常用用电电光光源源的的性性能能。其其它它详详细细情情况可参见其它资料。况可参见其它资料。孙凤明孙凤明6/11/20206/11/20204040第九章第九章 建筑照明建筑照明第二节第二节 灯具灯具 灯具是光源、灯罩及其附件的总称。灯具是光源、灯罩及其附件的总称。灯具可分为装饰性灯具和功能性灯具两大灯具可分为装饰性灯具和功能性灯具两大类

32、，因此灯具的作用有：类，因此灯具的作用有：固定和保护灯，将灯与电源连接；固定和保护灯，将灯与电源连接；控制和分配灯光，实现需要的光分布；控制和分配灯光，实现需要的光分布；美化环境。美化环境。孙凤明孙凤明6/11/20206/11/20204141第九章第九章 建筑照明建筑照明一、灯具的光特性一、灯具的光特性 照照明明灯灯具具的的光光特特性性主主要要用用三三项项技技术术数数据来说明：据来说明：配光曲线；配光曲线；遮光角；遮光角；灯具效率。灯具效率。孙凤明孙凤明6/11/20206/11/20204242第九章第九章 建筑照明建筑照明1配光曲线配光曲线 通通常常，我我们们用用极极坐坐标标图图来来表

33、表示示照照明明灯灯具具的的光光强强分分布布。以以坐坐标标原原点点为为中中心心，把把各各方方向向上上的的发发光光强强度度在在三三维维空空间间里里用用失失量量表表示示出出来来，连连接接矢矢量量的的端端点点，即即构构成成一一个个封封闭闭的的光光强强体体。当当光光强强体体被被通通过过轴轴线线的的平平面面截截割割时时，在在平平面面上上获获得得一一封封闭闭的的交交线线。此此交交线线以以极极坐坐标标的的形形式式绘绘制制在在平平面面图图上上，就就是灯具的配光曲线，见图是灯具的配光曲线，见图9 91111。孙凤明孙凤明6/11/20206/11/20204343第九章第九章 建筑照明建筑照明图图911 光强体与

34、配光曲线光强体与配光曲线孙凤明孙凤明6/11/20206/11/20204444第九章第九章 建筑照明建筑照明 配光曲线上的每一点，表示灯具配光曲线上的每一点，表示灯具在该方向上的发光强度。因此知道灯在该方向上的发光强度。因此知道灯具对计算点的投光角具对计算点的投光角，就可查到相，就可查到相应的发光强度，利用照度与发光强度应的发光强度，利用照度与发光强度的关系公式就可求出点光源在计算点的关系公式就可求出点光源在计算点上形成的照度。上形成的照度。孙凤明孙凤明6/11/20206/11/20204545第九章第九章 建筑照明建筑照明 为了使用方便，通常配光曲线均按光源为了使用方便，通常配光曲线均按

35、光源发出的光通量为发出的光通量为1000lm1000lm来绘制。当实际光源来绘制。当实际光源发出的光通量不是发出的光通量不是1000lm1000lm时，对查出的发光时，对查出的发光强度，应乘一修正系数，即实际光源发出的强度，应乘一修正系数，即实际光源发出的光通量与光通量与1000lm1000lm之比。之比。孙凤明孙凤明6/11/20206/11/20204646第九章第九章 建筑照明建筑照明 图图9 91212是扁圆吸顶灯的外形和它的是扁圆吸顶灯的外形和它的配光曲线。对于非对称配光的灯具，则配光曲线。对于非对称配光的灯具，则用一组曲线来表示不同垂直剖面的配光用一组曲线来表示不同垂直剖面的配光情

36、况。荧光灯灯具常用二根曲线分别给情况。荧光灯灯具常用二根曲线分别给出平行于灯管（出平行于灯管（“”符号）和垂直于符号）和垂直于灯管（灯管（“”符号）剖面的光强分布符号）剖面的光强分布孙凤明孙凤明6/11/20206/11/20204747第九章第九章 建筑照明建筑照明图图912 扁圆吸顶灯外形及其配光曲线扁圆吸顶灯外形及其配光曲线孙凤明孙凤明6/11/20206/11/20204848第九章第九章 建筑照明建筑照明【例【例9 91 1】有两个扁圆吸顶灯，距工作面】有两个扁圆吸顶灯，距工作面4.0m4.0m，两灯相距两灯相距5.0m5.0m。工作台布置在灯下工作台布置在灯下P P1 1和两灯和两

37、灯之间之间P P2 2（见图（见图9 91313）。如光源为。如光源为100100W W白炽灯，白炽灯，求求P P1 1、P P2 2点的照度（不计反射光影响）。点的照度（不计反射光影响）。【解】【解】P P1 1点照度点照度 灯灯在在P P1 1点形成的照度按点光源三区点形成的照度按点光源三区的照度计算，找出式中各项值。的照度计算，找出式中各项值。0 0o o时时，从图，从图4 42020查出查出I I0 0130cd130cd，灯至工作面距离为灯至工作面距离为4.0m4.0m。孙凤明孙凤明6/11/20206/11/20204949第九章第九章 建筑照明建筑照明则则 E E1 1cos0c

38、os0o o130/4130/42 28.125(lx)8.125(lx)灯灯在在P P1 1点形成的照度点形成的照度coscos4/41,4/41,5151o o，I I515190cd90cd。灯灯至至P P1 1点的距离为点的距离为41 m41 m E E1 190cos5190cos510 0/41/411.3(lx)1.3(lx)P P1 1点照度为两灯形成的照度和，并考虑灯泡点照度为两灯形成的照度和，并考虑灯泡光通量修正光通量修正1250/1000,1250/1000,则则孙凤明孙凤明6/11/20206/11/20205050第九章第九章 建筑照明建筑照明E E1 1(8.125

39、(8.1251.3)(1250/1000)1.3)(1250/1000)12(lx)12(lx)P P2 2点照度点照度灯灯、与与P P2 2的位置相同，故两灯在的位置相同，故两灯在P P2 2点形点形成的照度相同。成的照度相同。coscos4/22.254/22.25，3232o o，I I3232110cd110cd，灯至灯至P P2 2的距离为的距离为22.2522.25，E E2 2(110/22.25)cos32(110/22.25)cos32o o4.19(lx)4.19(lx)P P2 2点的照度为：点的照度为：24.19(1250/1000)24.19(1250/1000)10

40、(lx)10(lx)孙凤明孙凤明6/11/20206/11/20205151第九章第九章 建筑照明建筑照明图图913 例例91灯具布置灯具布置孙凤明孙凤明6/11/20206/11/20205252第九章第九章 建筑照明建筑照明2遮光角遮光角 光光源源亮亮度度超超过过16sb16sb时时人人眼眼就就不不能能忍忍受受，而而100W100W的的白白炽炽灯灯灯灯丝丝亮亮度度高高达达数数百百sbsb，人人眼眼更更不不能能忍忍受受。为为了了降降低低或或消消除除这这种种高高亮亮度度表表面面对对眼眼睛睛造造成成的的眩眩光光，给给光光源源加加上上一一个个不不透透光光材材料料做做的的灯灯罩罩，可可以以收收到十分

41、显著的效果。到十分显著的效果。孙凤明孙凤明6/11/20206/11/20205353第九章第九章 建筑照明建筑照明 为了说明某一灯具的防止眩光范围，为了说明某一灯具的防止眩光范围，可用遮光角可用遮光角 这一水平夹角来衡量。它是这一水平夹角来衡量。它是指灯罩边沿和发光体边沿的连线与水平指灯罩边沿和发光体边沿的连线与水平线所成的夹角（图线所成的夹角（图9 91414）。）。孙凤明孙凤明6/11/20206/11/20205454第九章第九章 建筑照明建筑照明图图914灯具的遮光角灯具的遮光角（a）普通灯泡；（普通灯泡；（b）乳白灯泡；（乳白灯泡；（c）遮光格片遮光格片孙凤明孙凤明6/11/202

42、06/11/20205555第九章第九章 建筑照明建筑照明 当人眼平视时，如果灯具和眼睛的连线和当人眼平视时，如果灯具和眼睛的连线和水平线的夹角小于遮光角，则看不见高亮度的水平线的夹角小于遮光角，则看不见高亮度的光源。当灯具位置提高，和视线形成的夹角大光源。当灯具位置提高，和视线形成的夹角大于遮光角，虽可看见高亮度的光源，但夹角较于遮光角，虽可看见高亮度的光源，但夹角较大，眩光程度已大大减弱。大，眩光程度已大大减弱。当灯罩用半透明材料做成，即使有一定遮当灯罩用半透明材料做成，即使有一定遮光角，但由于它本身具有一定亮度，仍有可能光角，但由于它本身具有一定亮度，仍有可能成为眩光光源，故应限制其表面

43、亮度值。成为眩光光源，故应限制其表面亮度值。孙凤明孙凤明6/11/20206/11/20205656第九章第九章 建筑照明建筑照明3灯具效率灯具效率 灯灯具具效效率率是是在在规规定定条条件件下下测测得得的的灯灯具具发发出出光光通通量量 与与灯灯具具内内部部的的全全部部光光源源在在灯灯具具内内按按规规定定条条件件点点燃燃时时发发射射的的总总光光通通 0 0之之比比，以以符符号号 表表示示，即：即：孙凤明孙凤明6/11/20206/11/20205757第九章第九章 建筑照明建筑照明 显然显然 小于小于1 1。其值取决于灯罩开口的。其值取决于灯罩开口的大小和灯罩材料的光反射比、光透射比。大小和灯罩

44、材料的光反射比、光透射比。灯具效率值一般用实验方法测出列于灯灯具效率值一般用实验方法测出列于灯具说明书中。附录给出灯具出厂时按规具说明书中。附录给出灯具出厂时按规定应具备的光特性资料。定应具备的光特性资料。孙凤明孙凤明6/11/20206/11/20205858第九章第九章 建筑照明建筑照明二、二、灯具分类灯具分类 照照明明灯灯具具习习惯惯以以安安装装方方式式命命名名、分分类类，如如吊吊灯灯、吸吸顶顶灯灯、嵌嵌入入式式暗暗灯灯、壁壁灯灯、台台灯灯、落落地地灯灯等等等等。这这种种分分类类方方法法不不能能反反映映照照明明灯灯具具光光分分布布的的特特点点，对对光光环环境境设计未尽实用。设计未尽实用。

45、孙凤明孙凤明6/11/20206/11/20205959第九章第九章 建筑照明建筑照明 CIE CIE推荐以照灯具光通量在上下空间推荐以照灯具光通量在上下空间的比例进行分类的方法，已为国际照明界的比例进行分类的方法，已为国际照明界普遍接受。普遍接受。按照这一方法，将室内照明灯按照这一方法，将室内照明灯具分为五类：具分为五类：直接型，直接型，半直接型，半直接型，均匀扩散型，均匀扩散型，半间接型，半间接型，间接型。间接型。孙凤明孙凤明6/11/20206/11/20206060第九章第九章 建筑照明建筑照明 各类灯具的光通量分布见表各类灯具的光通量分布见表9-109-10，灯，灯具分类实际效果见图

46、具分类实际效果见图9 91515。表表910 灯具分类灯具分类 孙凤明孙凤明6/11/20206/11/20206161第九章第九章 建筑照明建筑照明图图915 各类灯具光分布的实际效果各类灯具光分布的实际效果孙凤明孙凤明6/11/20206/11/20206262第九章第九章 建筑照明建筑照明 这是用途最广泛的一种灯具。因为这是用途最广泛的一种灯具。因为90%90%以上的光通向下照射，所以灯具光通以上的光通向下照射，所以灯具光通的利用率最高。如果灯具是敞口的，一般的利用率最高。如果灯具是敞口的，一般来说灯具效率也相当高。工作环境照明应来说灯具效率也相当高。工作环境照明应当优先采用这类灯具。当

47、优先采用这类灯具。下面介绍各类灯具在照明方面的特点：下面介绍各类灯具在照明方面的特点：1直接型灯具直接型灯具孙凤明孙凤明6/11/20206/11/20206363第九章第九章 建筑照明建筑照明 直接型灯具的光强分布大体可以分为直接型灯具的光强分布大体可以分为三类，即：窄配光、中配光（或称余弦配三类，即：窄配光、中配光（或称余弦配光）和宽配光（图光）和宽配光（图9 91616）。）。高大空间的照明需用窄配光的灯具，高大空间的照明需用窄配光的灯具，这种灯具配备镜面反射罩并以大功率的这种灯具配备镜面反射罩并以大功率的HIDHID灯或卤钨灯做光源，能将光束控制在狭窄灯或卤钨灯做光源，能将光束控制在狭

48、窄的范围内，获得很高的轴线光强。在这种的范围内，获得很高的轴线光强。在这种灯具照射下，水平照度高，阴影浓重。灯具照射下，水平照度高，阴影浓重。孙凤明孙凤明6/11/20206/11/20206464第九章第九章 建筑照明建筑照明图图 916 直接型灯具外形及配光曲线直接型灯具外形及配光曲线（a）、（）、（b）荧光灯灯具；（）荧光灯灯具；（c）反射型灯灯具；反射型灯灯具；（d）、）、（e）、（）、（f）白炽灯或高压汞灯灯具白炽灯或高压汞灯灯具注：注：l灯具间距；灯具间距；h灯具与工作面的距离灯具与工作面的距离孙凤明孙凤明6/11/20206/11/20206565第九章第九章 建筑照明建筑照明2

49、半直接型灯具半直接型灯具 在在灯灯具具上上分分发发出出少少量量的的光光线线照照亮亮顶顶棚棚，减减小小灯灯具具与与顶顶棚棚间间的的强强烈烈对对比比，使使环环境境亮亮度度分分布布更更加加舒舒适适。外外包包半半透透明明散散光光罩罩的的荧荧光光灯灯吸吸顶顶灯灯具具，下下面面敞敞口口的的半半透透明明罩罩，以以及及上上方方留留有有较较大大的的通通风风、透透光光空空隙隙的的荧荧光光灯灯具具，都都属属于于半半直直接接型型配配光光。这这种种灯灯具具把把大大部部分分光光线线直直接投射到工作面，也有较高的光通利用率。接投射到工作面，也有较高的光通利用率。孙凤明孙凤明6/11/20206/11/20206666第九章

50、第九章 建筑照明建筑照明图图917 半直接型灯具半直接型灯具孙凤明孙凤明6/11/20206/11/20206767第九章第九章 建筑照明建筑照明3扩散型灯具扩散型灯具 最典型的是乳白玻璃球形灯罩，其他各最典型的是乳白玻璃球形灯罩，其他各种形状漫射透光的封闭灯罩也有类似的配种形状漫射透光的封闭灯罩也有类似的配光。这种灯具将光线均匀地投向四面八方，光。这种灯具将光线均匀地投向四面八方，对工作面而言，光通利用率较低对工作面而言，光通利用率较低 。孙凤明孙凤明6/11/20206/11/20206868第九章第九章 建筑照明建筑照明 将一对直接型和间接型的灯具组合将一对直接型和间接型的灯具组合在一起