《电气照明-第四章照明器》67分解.ppt
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1、第四章第四章 照明器照明器1 1、照明器的特性、照明器的特性2 2、照明器的设计、照明器的设计3 3、照明器的分类、照明器的分类4 4、照明器的选用、照明器的选用第四章第四章照明器照明器 照明器照明器是由除光源外所有用于固定和保护光源所是由除光源外所有用于固定和保护光源所需的全部零部件以及与电源连接所必须得线路附件。需的全部零部件以及与电源连接所必须得线路附件。照明器的作用照明器的作用:对光源产生的光通量进行再分配、定向控制以及防对光源产生的光通量进行再分配、定向控制以及防止光源产生眩光(控光作用)。止光源产生眩光(控光作用)。美化环境美化环境保护光源免受机械损伤或与外界隔开免受污染,或避保护
2、光源免受机械损伤或与外界隔开免受污染,或避免光源在照明器内产生大量的热,导致温度过高,使免光源在照明器内产生大量的热,导致温度过高,使光源和导线过早老化和损坏。(保护光源作用)光源和导线过早老化和损坏。(保护光源作用)照明器本身是一个电气设备,需要由相应的安全措施。照明器本身是一个电气设备,需要由相应的安全措施。1 照明器的特性照明器的特性光强分布配光曲线光强分布配光曲线遮光角保护角遮光角保护角照明器效率照明器效率一、照明器的配光曲线一、照明器的配光曲线 配光曲线配光曲线 照明器在空间各个方向上的光强的分布照明器在空间各个方向上的光强的分布曲线称曲线称配光曲线配光曲线。配光曲线是衡量照明器光学
3、特性的重要配光曲线是衡量照明器光学特性的重要指标,是进行照度计算和决定照明器布置方指标,是进行照度计算和决定照明器布置方案的重要依据。案的重要依据。1 照明器的特性照明器的特性光中心:光中心:把一个有一定尺寸的光源(照明器)把一个有一定尺寸的光源(照明器)看作一个点,它的光认为就是从该点发出,看作一个点,它的光认为就是从该点发出,该点所在该点所在 的位置就是的位置就是光光 中心中心。光中心。光中心 其实就是指的其实就是指的 出光口的中心。出光口的中心。光轴光轴:通过光中心的竖垂线称为:通过光中心的竖垂线称为光轴光轴。1 照明器的特性照明器的特性光轴光轴光中心光中心垂直面垂直面水平面水平面图图4
4、-1配光术语配光术语垂直垂直(投光投光)角与垂直面角与垂直面:观察光中心的观察光中心的方向与光轴向下方向方向与光轴向下方向所形成夹角称所形成夹角称垂直角垂直角,用用表示。表示。包含光轴的任何包含光轴的任何平面为平面为垂直面垂直面。1 照明器的特性照明器的特性c光轴光轴光中心光中心垂直面垂直面水平面水平面图图4-1配光术语配光术语水平角与水平面水平角与水平面:如果选某一垂直如果选某一垂直面为基准面,那么观面为基准面,那么观察方向所在的垂直面察方向所在的垂直面与基准面之间形成的与基准面之间形成的夹角称为夹角称为水平角水平角,常,常用用C表示。表示。垂直于光轴的任垂直于光轴的任意面为意面为水平面水平
5、面。1 照明器的特性照明器的特性c光轴光轴光中心光中心垂直面垂直面水平面水平面图图4-1配光术语配光术语(一一)极坐标配光曲线极坐标配光曲线 以极坐标原点为光中心,以极坐标原点为光中心,以极坐标角度表示灯具的垂直以极坐标角度表示灯具的垂直角,以极坐标矢量长度表示光角,以极坐标矢量长度表示光强的大小,以一定比例的光强强的大小,以一定比例的光强值为半径作一系列同心圆表示值为半径作一系列同心圆表示等光强线。等光强线。通过光中心作该灯具在一通过光中心作该灯具在一个垂直平面内不同垂直角的光强个垂直平面内不同垂直角的光强有向线段,把线段末端连接起来,有向线段,把线段末端连接起来,即可得到一条曲线,这就是该
6、灯即可得到一条曲线,这就是该灯具在一个垂直面内配光的极坐标具在一个垂直面内配光的极坐标曲线。曲线。1 照明器的特性照明器的特性图图4-2 乳白玻璃水晶底吊灯的配光曲线乳白玻璃水晶底吊灯的配光曲线1.对称配光曲线对称配光曲线 适用于具有旋转对称适用于具有旋转对称配光特性的照明器。配光特性的照明器。旋转对称配光特性指旋转对称配光特性指照明器的光强空间分布相照明器的光强空间分布相对于光轴呈旋转对称形式。对于光轴呈旋转对称形式。一般,只要照明器形一般,只要照明器形状具有旋转对称性,则灯状具有旋转对称性,则灯具的配光就具有旋转对称具的配光就具有旋转对称性,如装有普通白炽灯、性,如装有普通白炽灯、高压钠灯
7、、高压汞灯及部高压钠灯、高压汞灯及部分金属卤化物灯的照明器分金属卤化物灯的照明器等。等。1 照明器的特性照明器的特性图图4-2 乳白玻璃水晶底吊灯的配光曲线乳白玻璃水晶底吊灯的配光曲线1 照明器的特性照明器的特性图图4-2 乳白玻璃水晶底吊灯的配光曲线乳白玻璃水晶底吊灯的配光曲线要求要求45方向方向上的光强。上的光强。在配光曲线上在配光曲线上作作45的射线,与的射线,与配光曲线交于一配光曲线交于一点,从原点到交点点,从原点到交点的长度为该方向的的长度为该方向的光强,即光强,即75cd。2.非对称配光曲线非对称配光曲线 光源和照明器的形状是非对称的(如光源和照明器的形状是非对称的(如普通直管荧光
8、灯、管形卤钨灯组成的照明普通直管荧光灯、管形卤钨灯组成的照明器)。器)。就每个垂直面而言,其光强分布相当就每个垂直面而言,其光强分布相当于光轴是对称的,但各个垂直面上的配光于光轴是对称的,但各个垂直面上的配光特性不同。需要采用多个不同测光垂直平特性不同。需要采用多个不同测光垂直平面的配光曲线表示。面的配光曲线表示。由直管荧光灯组成的照明器,其光强由直管荧光灯组成的照明器,其光强空间分布不再对光轴呈旋转对称。空间分布不再对光轴呈旋转对称。1 照明器的特性照明器的特性1 照明器的特性照明器的特性A(C0平面平面)ABB(C90平面平面)CC(C45平面平面)与照明器长轴垂直的与照明器长轴垂直的C0
9、平面为参考面,与平面为参考面,与C0成成45、90、270的面相应的成为的面相应的成为C45C90C270平面。平面。A(C0平面平面)ABB(C90平面平面)CC(C45平面平面)*资料不同,水平角有差异资料不同,水平角有差异1 照明器的特性照明器的特性图图4-3 简式单管荧光灯照明器的配光曲线简式单管荧光灯照明器的配光曲线 通常取垂直于灯管轴线的垂直面为基准通常取垂直于灯管轴线的垂直面为基准面,其水平角为面,其水平角为0,标注,标注。(A-A)包含灯管轴线的垂直面,水平角为包含灯管轴线的垂直面,水平角为90,标注标注。(B-B)水平角为水平角为45 的配光曲线。的配光曲线。(C-C)1 照
10、明器的特性照明器的特性图图4-3 简式单管荧光灯照明器的配光曲线简式单管荧光灯照明器的配光曲线A(C0平面平面)ABB(C90平面平面)CB(C45平面平面)配光曲线上的每一点表示配光曲线上的每一点表示照明器在该方向上的光强。如照明器在该方向上的光强。如已知照明器计算点的垂直角,已知照明器计算点的垂直角,可在配光曲线上查到照明器在可在配光曲线上查到照明器在该点上对应的光强该点上对应的光强I1 照明器的特性照明器的特性 在照明计算中,图解法精确度不易保证,在照明计算中,图解法精确度不易保证,将极坐标曲线用列表方式表示,能获得较为将极坐标曲线用列表方式表示,能获得较为精确的光强值。精确的光强值。0
11、51525354555657585I I(cdcd)7576808286755745444395105115125135145155165175180I I(cdcd)43444544423834292422 表中列出的垂直角下的光强值在表中直接查得,表中列出的垂直角下的光强值在表中直接查得,表中未列出的垂直角可根据前后相邻的两个垂直角表中未列出的垂直角可根据前后相邻的两个垂直角下的光强值用内插法求得。下的光强值用内插法求得。1 照明器的特性照明器的特性1 照明器的特性照明器的特性1 照明器的特性照明器的特性1 照明器的特性照明器的特性 若实际光源的光通量不是若实际光源的光通量不是1000lm
12、,光强,光强可根据下面公式换算:可根据下面公式换算:如果一个照明器安装了两只或更多光源,光强换如果一个照明器安装了两只或更多光源,光强换算时算时s s取它们的光通量之和。取它们的光通量之和。(二二)直角坐标配光曲线直角坐标配光曲线对于聚光型照明器,光束角很小(光束集中对于聚光型照明器,光束角很小(光束集中在狭小的立体角),用极坐标表示光强读数困在狭小的立体角),用极坐标表示光强读数困难。难。图图4-4 冷反射卤钨灯的配光曲线冷反射卤钨灯的配光曲线1 照明器的特性照明器的特性图图4-5 直角坐标配光曲线直角坐标配光曲线1 照明器的特性照明器的特性(三三)等光强配光曲线等光强配光曲线对于光强分布不
13、对称的照明器,需要用许对于光强分布不对称的照明器,需要用许多平面上的配光曲线才能表示空间分布,可采多平面上的配光曲线才能表示空间分布,可采用等光强配光曲线表示光强。用等光强配光曲线表示光强。1、圆形等光强图:、圆形等光强图:用极坐标表示用极坐标表示1 照明器的特性照明器的特性图图4-6 等面积天顶投影等光强曲线等面积天顶投影等光强曲线1 照明器的特性照明器的特性 围绕灯具围绕灯具的球表面上的的球表面上的一个平面内,一个平面内,将等光强点连将等光强点连接成圆形等光接成圆形等光强配光曲线,强配光曲线,并以相等的投并以相等的投影面积表示相影面积表示相等的包围灯具等的包围灯具德威球面面积德威球面面积。
14、1 照明器的特性照明器的特性图图4-7 道路灯中的光线坐标道路灯中的光线坐标 在街道照明中应在街道照明中应用较多。用较多。将照明器放在球将照明器放在球的中间,极轴取上下的中间,极轴取上下方向。方向。沿水平中心线沿水平中心线(赤道赤道)上的角度为水平上的角度为水平角角C C,定义为路轴方位,定义为路轴方位角。角。C=0C=0表示与道表示与道路同方向,路同方向,C=90C=90表表示与道路垂直。示与道路垂直。沿周围角度沿周围角度 表示表示垂直角,垂直角,=0=0 表示表示灯具垂直向下。灯具垂直向下。2、矩形等光强图:、矩形等光强图:用直角坐标表示用直角坐标表示在泛光灯应用较多。泛光灯的光分布在泛光
15、灯应用较多。泛光灯的光分布通常是窄光束,用矩形等光强图表示。通常是窄光束,用矩形等光强图表示。横坐标表示水平角,纵坐标表示垂直横坐标表示水平角,纵坐标表示垂直角。角。1 照明器的特性照明器的特性1 照明器的特性照明器的特性图图4-8 泛光照明等光强泛光照明等光强与区域光通量与区域光通量左半部:在等光左半部:在等光强图中,可以计算出垂强图中,可以计算出垂直和水平网格线所包围直和水平网格线所包围的每个矩形内的光通量的每个矩形内的光通量右半部:功率为右半部:功率为400W管形高压钠灯作管形高压钠灯作泛光灯时球带光通量曲泛光灯时球带光通量曲线的一半,在小方格所线的一半,在小方格所确定的球带里,可以计确
16、定的球带里,可以计算出每千流明的光通量算出每千流明的光通量二遮光角与亮度分布二遮光角与亮度分布(一)遮光角(一)遮光角照明器的保护角照明器的保护角 用以衡量灯具保护人眼不受光源耀眼,又可保用以衡量灯具保护人眼不受光源耀眼,又可保证工作面照度的一个指标,根据光源产生的眩光证工作面照度的一个指标,根据光源产生的眩光与人视线角度的关系而设计。与人视线角度的关系而设计。照明器的遮光角照明器的遮光角是指灯具出光口遮蔽光源发光是指灯具出光口遮蔽光源发光体使之完全看不见的方位与水平线的夹角。用体使之完全看不见的方位与水平线的夹角。用表表示。示。1 照明器的特性照明器的特性 1)一般照明器,指的是发光体一般照
17、明器,指的是发光体(灯丝灯丝)最边缘最边缘点点(最低最低)与灯具沿口的连线,与出光沿口与灯具沿口的连线,与出光沿口水平线的夹角。水平线的夹角。1 照明器的特性照明器的特性arctanh/rh 光源发光体中心至照明器光源发光体中心至照明器出光沿口平面的垂直距离,出光沿口平面的垂直距离,单位为单位为mmr照明器的出光沿口平面的照明器的出光沿口平面的半径或宽度的一半,单位为半径或宽度的一半,单位为mm照明器的遮光角,单位为照明器的遮光角,单位为()图图4-9 一般型照明器的遮光角一般型照明器的遮光角 工程实践证明:对照明工程实践证明:对照明质量产生影响的亮度值只要质量产生影响的亮度值只要发生在垂直角
18、发生在垂直角45 85的范的范围内。围内。照明器的保护角越大,照明器的保护角越大,光分布就越窄,效率也越低。光分布就越窄,效率也越低。由于照明器保护角的实际意由于照明器保护角的实际意义在于限制光源的直射光,义在于限制光源的直射光,从而防止或限制直接眩光。从而防止或限制直接眩光。一般照明器应选取一般照明器应选取15 30保护角保护角。1 照明器的特性照明器的特性图图4-9 一般型照明器的遮光角一般型照明器的遮光角2)荧光灯,它本身的表面亮度低,不宜采用荧光灯,它本身的表面亮度低,不宜采用半透明的扩散材料做成灯罩来限制眩光,半透明的扩散材料做成灯罩来限制眩光,而采用铝合金而采用铝合金(或不锈钢或不
19、锈钢)格栅来限制眩格栅来限制眩光。光。格栅的遮光角:格栅的遮光角:定义为一个格片底定义为一个格片底 边看到下一格片顶边看到下一格片顶 部的连线与水平线部的连线与水平线 之间的夹角。之间的夹角。1 照明器的特性照明器的特性图图4-10 格栅型照明器的遮光角格栅型照明器的遮光角1 照明器的特性照明器的特性a 格栅开口的长度,格栅开口的长度,单位单位mmb格栅开口的宽度,格栅开口的宽度,单位为单位为mmh格栅的高度,单位格栅的高度,单位为为mm图图4-10 格栅型照明器的遮光角格栅型照明器的遮光角长方形格栅三个遮光角长方形格栅三个遮光角1 照明器的特性照明器的特性图图4-10 格栅型照明器的遮光角格
20、栅型照明器的遮光角 格栅的遮光角越大,光强分布越窄,效率格栅的遮光角越大,光强分布越窄,效率越低;格栅的遮光角越小,光强分布越宽,越低;格栅的遮光角越小,光强分布越宽,效率越高,但防止眩光的效率越高,但防止眩光的 作用变弱。作用变弱。办公室照明,格栅办公室照明,格栅 遮光角的横轴方向遮光角的横轴方向 (垂直灯管垂直灯管)为为45,纵轴方向纵轴方向(沿灯管沿灯管 方向方向)为为30。商店照明的格栅遮光商店照明的格栅遮光 角横轴方向成角横轴方向成25,纵轴方向成纵轴方向成15。1 照明器的特性照明器的特性(二)亮度分布(二)亮度分布照明器的平均亮度可由下式计算照明器的平均亮度可由下式计算是指照明器
21、在是指照明器在方向的发光强度方向的发光强度是指照明器发光面在是指照明器发光面在方向的投影面积方向的投影面积对于图所示的有发光对于图所示的有发光侧面的荧光灯灯具,侧面的荧光灯灯具,其发光部分在其发光部分在方方向投影面积向投影面积A AP P计算计算如下:如下:1 照明器的特性照明器的特性三、照明器效率三、照明器效率1、定义:、定义:从一个照明器输出的光通量从一个照明器输出的光通量L与照明与照明器内含有的全部光源在无约束条件下点燃器内含有的全部光源在无约束条件下点燃时输出的总光通量时输出的总光通量S之比,称为照明器效之比,称为照明器效率。用率。用L表示,也称为光通量输出比。表示,也称为光通量输出比
22、。1 照明器的特性照明器的特性2、上射输出比、下射输出比、上射输出比、下射输出比 上射输出比上射输出比 下射输出比下射输出比 1 照明器的特性照明器的特性L L=D+U3、照明器各部分对效率的影响、照明器各部分对效率的影响 1 照明器的特性照明器的特性图图4-11 照明器各部分对效率的影响照明器各部分对效率的影响区域区域1:光线能从高压:光线能从高压经玻璃板经玻璃板B 直接射出灯具的直接射出灯具的部分,称为直接出射光。部分,称为直接出射光。区域区域2:光线射向灯壳:光线射向灯壳内部壳体产生的杂散光,内部壳体产生的杂散光,无法起到有效照明作用。无法起到有效照明作用。区域区域3:高压光线射向:高压
23、光线射向反射器反射器R,经反射器反射后,经反射器反射后,通过前面玻璃板通过前面玻璃板B再射出。再射出。4、提高照明器效率注意事项、提高照明器效率注意事项 1 照明器的特性照明器的特性图图4-11 照明器各部分对照明器各部分对效率的影响效率的影响 1)尽量减少区域尽量减少区域2,不使光,不使光线浪费在壳体上。线浪费在壳体上。2)处理好玻璃板处理好玻璃板B与光线的与光线的相互位置,一般使光线对玻璃的相互位置,一般使光线对玻璃的入射角小于入射角小于45,以增强光线的,以增强光线的透过率。透过率。3)增加区域增加区域1减少区域减少区域3,增,增加直接出射光部分。加直接出射光部分。4)减少区域减少区域2
24、至零时,区域至零时,区域3内的光线全部反射向区域内的光线全部反射向区域1中,中,当反射出来光线的角度与区域当反射出来光线的角度与区域1的直接出射光角度完全吻合时,的直接出射光角度完全吻合时,可获得高的效率。可获得高的效率。5、应用、应用 1)敞口式照明器的照明效率较高。取决于敞口式照明器的照明效率较高。取决于三个因素三个因素:敞口面积与灯具控照器敞口面积与灯具控照器(灯罩灯罩)内表面面内表面面积之比,比值越高,效率越高;积之比,比值越高,效率越高;控照器内表面反射比越大,效率越高;控照器内表面反射比越大,效率越高;灯具形状造成光在照明器内多次反射,灯具形状造成光在照明器内多次反射,效率降低。效
25、率降低。2)格栅式灯具采用大网孔高格片的格栅,材格栅式灯具采用大网孔高格片的格栅,材料采用抛光的铝合金或不锈钢,效率可高料采用抛光的铝合金或不锈钢,效率可高于于70%。1 照明器的特性照明器的特性一、照明器设计的目的一、照明器设计的目的1)为了不同的使用目的,对光源进行配光的光)为了不同的使用目的,对光源进行配光的光学设计学设计2)为了能够给光源提供电气保障,对线路进行)为了能够给光源提供电气保障,对线路进行电气或配线设计电气或配线设计3)为了保持或保护光源,以及维持照明器的安)为了保持或保护光源,以及维持照明器的安装结构,强度,耐热,耐候性等功能,对照装结构,强度,耐热,耐候性等功能,对照明
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- 电气照明-第四章照明器 电气 照明 第四 明器 67 分解
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