《建筑照明》PPT课件.ppt

建筑电气是现代建筑不可缺少的重要组成部分，从某种意义上讲，建筑电气的优略标志着建筑物的现代化程度，建筑电气的设置布置的合理性与否还直接影响建筑物功能的实现。建筑电气从广义上讲，可分为民用建筑和工业企业建筑两个方面，按建筑电气的系统作用可分为两大部分：照明和动力，即通讯与控制，也就是人们常说的“强电”与“弱电”，作为建筑设计来讲，首当其冲的是建筑照明技术，因没有建筑照明设计，就相当于人没有眼睛一样，眼睛是人的心灵窗户 因此我们这门课主要讲的就是电气照明技术，主要分为九部分内容讲。,电气照明技术,概述光的性质视觉和颜色电光源照明器,照明质量与计算室内照明设计室外照明设计控制及电气设计,电气照明技术,目 录,光是人眼可以感觉到的、波长在一定范围内的电磁辐射，即电磁波。波长在380780nm(1nm=10-9m)范围内的电磁波能使人眼产生光感，这部分电磁波称为可见光。与其相邻波长长的部分称为红外线(78034000nm)，波长短的部分称为紫外线(10380nm)。,光 谱,概 述,一、电气照明的基本概念二、电气照明的分类三、电气照明的特性四、注意事项五、照明工程的实施步骤,一 电气照明的基本概念,1、应用范畴（图示）电灯:1879年美国人爱迪生发明了第一盏有实用价值的电灯。结束了油灯、蜡烛、弧光灯的时代 2、照明工程,概 述,会议室,概 述,研究室,概 述,多媒体室,概 述,概 述,KTV歌厅,鸟巢,概 述,路灯街市灯,概 述,概 述,2、照明工程：通过照明器和照明技术而达到人工采光效果的系统工程称为照明工程。光源的分类 自然光源（阳光）人工光源 电光源（稳定，充足）非电光源（多变化，不稳定）照明系统的重要性:除特殊情况外，白天一般用自然光源采光，而一旦采光条件不佳时或特殊要求，必须进行人工采光，以弥补自然光的不足。,一 电气照明的基本概念,概 述,1、按功能分类：住宅照明、办公照明、商业照明、宾馆照明、广场及园林照明等.2、按工作方式分类：一般照明、局部照明、混光照明.,概 述,二 电气照明的分类,一般照明为照明整个场地而设置的均匀照明，就是对工作位置密度很大而对光照方向无特殊要求的场所。局部照明为照亮某个局部而设置的照明。混光照明一般照明和局部照明的混合体；对于工作位置视觉要求较高，且对照射方向有特殊要求的场所，往往采用混光照明方式。,概 述,二 电气照明的分类,3、按种类分类：正常照明、应急照明、值班照明、警卫照明、景观照明和障碍照明。,概 述,二 电气照明的分类,正常照明在正常情况下使用的室内外照明。所有居住房间、工作场所、运输 场地、人行车道以及室内外小区 和场地等，都应设置正常照明。应急照明因正常照明的电源失效而启动的照明。它包括备用照明、安全照明和疏散照 明。所有应急照明必须采用能瞬时可 靠点燃的照明光源，一般采用白炽灯 和卤钨灯。,概 述,二 电气照明的分类,应急照明中又含有以下照明：备用照明用于确保正常活动继续进行的照明。在由于工作中断或误操作容易引起 爆炸、火灾和人身伤亡或造成严重 政治后果和经济损失的场所，均应设有备 用照明。例如医院的手术室和急救室、商场 体育馆、剧院、变配电室、消防控制中心等 都应设置备用照明。,概 述,二 电气照明的分类,安全照明用于确保处于潜在危险之中的人员安全的照明。如使用圆形锯、处理热金属作业和手术室等处应装设 安全照明。疏散照明用于确保疏散通道被有效地辨认和使用的照明。对于一旦正常照明熄灭或发生火灾,将引起混乱的人员 密集的场所，如宾馆、影剧院、展览馆、大型百货商 场、体育馆、高层建筑的疏散通道等，均应设置疏散 照明。照度不低于正常照度的10%，最低不低于15lx,概 述,二 电气照明的分类,值班照明非工作时间为值班所设置的照明。值班照明宜利用正常照明中能单独控 制的一部分或应急照明的一部分或全部。警卫照明为加强对人员、财产、建筑物、材料和设备的保 卫而采用的照明，如用于警戒以及配合闭路电视 监控而配备的照明。,概 述,二 电气照明的分类,障碍照明在建筑物上装设的作为障碍标志的照明，称为障碍照明。例如为保障航空飞行安全，在高大建筑物和构筑物上安 装的障碍标志灯。障碍标志灯的电源应按主体建筑中最 高负荷等级要求供电。景观照明用于室内外特定建筑物、景观而设置的带艺术装饰性的 照明，包括装饰建筑外观照明、喷泉水下照明、用彩灯 勾画建筑物的轮廓、给室内景观投光以及广告照明灯等。,概 述,二 电气照明的分类,满足人类最基本的视觉要求。充分改善明视环境质量，营造良好的光照氛围。照明器的功能性和装饰性。,概 述,三 电气照明特性,通过以上分析 照明系统的发展已超越了单纯照明的观念，逐步上升到一种文化和艺术的境界，并且与光学、美学、建筑学和园林艺术溶为一体，成为一门综合性的设计工艺。,概 述,三 电气照明特性,1、光色应与所照物装饰色彩相协调。2、避免亮度过高或产生眩光。3、灯光的射向和强度要合适。4、节能和环保。,概 述,四 注意事项,1、光照设计 2、产品的选购 3、安装调试 4、运行管理,09/04,概 述,五 照明工程的实施步骤,第一章 光的性质,1-1 光的基本概念1-2 光度量1-3 材料的光学特性,第一章 光的性质,一、光的辐射 从物理学中“电磁波理论”的观点解释，光是一种携带电磁辐射能量的电磁波，它能被人的眼睛所感知。人眼能看到的那部分可见光只占电磁波波谱的很小一部分，如图1-1所示。由图1-1可看出，在可见光谱中不同波长的光对人眼的刺激不同，表现为不同的颜色感觉。当波长在780380nm之间变化时，颜色依次按：红、橙、黄、绿、青、蓝、紫变化。,第一章 光的性质,1-1 光的基本概念,比红光波长长的一段为红外线波谱，是人眼看不见的；波长比紫光短的紫外线人眼同样不可见。但是，红外线、紫外线和可见光一样可以被光学系统反射、透射、聚焦、成像等。如果一束光只含有单一波长成分则称为单色光；光谱上的谱色光为单色光。有两种及以上波长成分的是复合光；太阳光就是复合光，它给人以“混合”的白光感觉。,第一章 光的性质,1-1 光的基本概念,与所有电磁波辐射一样，光在真空中的传播速度为,（约每秒30万公里）。,而当光线在不同媒质中传播时速度将发生变化。因光的振动频率f是恒定不变的，所以在折射率是n的媒质中，光速是真空中光速c的1n，即：,=f/n=c/n,1-1 光的基本概念,第一章 光的性质,媒质中光的波长 也将变成真空中波长的1n，即：,频率不同的光在媒质中的传播速度不同，折射率亦不同。这样，当包含有多种频率成分的复合光通过三棱镜时，光中不同频率的部分将按不同的折射角分开而形成光谱分布,1-1 光的基本概念,第一章 光的性质,图1-1 电磁辐射波谱分布,第一章 光的性质,1-1 光的基本概念,1-1 光的基本概念,二、光的本质 1、辐射能 能量的发射和传播过程，称为辐射。而这种能量形式辐射能。2、照明工程中，光是指辐射能的一部分，即能产生视觉的辐射能。3、可见光在波谱范围内仅占极小的比例。4、任何物体只要能发出（380780）NM波长的辐射能就可以用于 采光光源的形成。5、辐射能在传播过程中，不同波长的可见光会引起人的视觉不同的色感觉，将依次展现出不同的颜色.,第一章 光的性质,1-1 光的基本概念,第一章 光的特性,第一章 光的性质,波谱曲线图,380 780nm,可见光,F（nm）,10-7 nm,1014nm,三、光谱光视效率 图1-2 人的眼球构造如图1-2所示。眼睛是一个构造极其复杂的器官，它的正前方的一小部分是有弹性的透明组织，称为角膜，光线从这里进入眼内。其余部分为白色不透明组织，称为巩膜。巩膜里面有一层虹膜，起着遮光作用。虹膜随不同种族有不同颜色，如黑色、蓝色、褐色等。在虹膜中间有一圆孔称为瞳孔。瞳孔的大小可通过虹膜的环状肌来调节，它可以控制进入眼睛内部的光通量，起着照相机中光圈的作用。,1-1 光的基本概念,第一章 光的性质,眼球内层的视网膜由大量的感光细胞组成。当光线通过瞳孔、晶状体和玻璃状液体聚焦在视网膜上时，感光细胞受到光刺激而发生电化学过程，其发出的生物电脉冲，经视神经传入大脑的视神经中枢形成视觉。视网膜上的感光细胞分为锥状细胞和杆状细胞两种。锥状细胞在正常光照条件下起作用，其既能分辨光线的强弱而形成明暗感觉，也能分辨光线的色彩。这被称为人眼的明视觉状态。杆状细胞灵敏度高，在微弱的光照环境下由它负责工作。但是，杆状细胞只有明暗的光感而无法分辨色彩。这就是为什么在夜晚微弱的光线下，人只能看到物体黑白的影像而看不出物体颜色的原因。人眼的这种状态是暗视觉状态。,1-1 光的基本概念,第一章 光的性质,人眼对不同波长的光线灵敏度不同。简单地说，可见光范围内不同波长的光，在人眼里会呈现不同的颜色；现在即使让它们辐射功率相同，人感觉这些彩色光也不一样亮。经测试人眼对黄绿光最敏感，在辐射功率相同条件下感到黄绿色光最亮，而蓝、紫色光和红光则感到很暗。人眼的这种特点可用视觉的光谱光效率函数V（）（又称相对视敏函数）反映出来。选择视觉正常的观察者进行测试，在产生相同亮度感觉的前提下，测出各个不同波长光的辐射功率（）。可以想象得到（）越小，人眼对此波长光的灵敏度越高；如果（）大，则意味着人眼对该光线不敏感。,1-1 光的基本概念,第一章 光的性质,这样，可以用光的辐射功率（）的倒数来表示眼睛对波长为的光线的敏感程度，我们把它称为光谱光效能K（）。从测得的数据看，人眼对波长为555nm的黄绿光最敏感，有最大的光谱光效能Km=K(555)。把任意波长光的光谱光效能K（）与Km的比值定为人眼的光谱光效率，用函数V（）表示，即：,1-1 光的基本概念,第一章 光的性质,在波长为555nm时，V（555）1；其他波长时，V（）1。表1-1给出明视觉和暗视觉的光谱光效率函数V（）的测量数据。,由图1-3可以看出，明、暗视觉的曲线不重合。明视觉下人眼对黄绿光最敏感；暗视觉下曲线左移，对波长短的光灵敏度增大。,由表6-1数据可画出光谱光效率函数V（）曲线，如图1-3所示。,1-1 光的基本概念,第一章 光的性质,表1-1 光谱光效率函数值,1-1 光的基本概念,第一章 光的性质,续表1-1 光谱光效率函数值,1-1 光的基本概念,第一章 光的性质,图1-3 明视觉、暗视觉光谱光效率曲线,1-1 光的基本概念,第一章 光的性质,1-1 光的基本概念,光谱光视效率主要是评价人体视觉对各种颜色的灵敏度。用来度量辐射能所引起的视觉能力的量称为光谱光视效率。人眼对波长为555nm的黄绿光感受效率最高，对其 它波长的光感受效率比较低。,第一章 光的性质,1-2 光的度量,第一章 光的性质,一、光通量 光通量是指单位时间内辐射能量的大小，它是根据人眼对光的感觉来评价的。光通量的实质是表征光源辐射能量的能力，是光度量概念中最基本的物理量。,40W白炽灯光通量为350Lm 36W荧光灯光通量为2500Lm（T8）,光通量是用人眼睛的感觉来衡量的光辐射功率的大小。波长为的光，辐射功率（）W，光谱光效率为V（）其光通量为：,式中：K=683（lm/W）。,1-2 光的度量,第一章 光的性质,光通量的单位是流明（lm），波长为555nm的光的辐射功率为1W时，光通量是683lm（或1光瓦）。当光线中包含多种频率成分时，总的光通量将是光线中不同波长成分的光通量之和。即：,式中：e（）光辐射体的功率波谱。光通量在法定的计量单位中是一个导出单位，即：1lm的光通量等于发光强度为1cd（坎德拉）的均匀点光源在立体角为1sr（球面度）的空间范围内发出的光的通量。,1-2 光的度量,第一章 光的性质,1-2 光的度量,第一章 光的性质,二、发光效率 消耗单位电功率所发出的光通量简称光效。单位：lm/w例如：一个100w白炽灯，在220v个顶点压下发出的光通量为1250lm，其发光效率是多少？=1250/100=12.5%,三、发光强度 I 为了表示光源在空间各个方向上发出的光通量的不均匀性，而提出发光强度的概念。发光强度是光源发出光通量的空间角密度。如图1-4，空间中有一个点光源P向四周发出光线，从P向某个方向取立体角d，在此角内的光通量为dV，则两者之比为此方向上的发光强度IV，即：,，即：,1-2 光的度量,第一章 光的性质,立体角是从空间中一点放射出去而形成的锥体所包含的空间，单位是sr（球面度）。以锥顶为球心，R为半径作一球面，锥体射出去截切球面。如切出的面积为dS，则锥体所张开的立体角为：,显然，整个球面对球心所张的立体角为4。,1-2 光的度量,第一章 光的性质,此种情况可扩展到：对任意形状的闭合面（闭合的没有边界的面，球面是特殊的闭合面）。整个闭合面对内部任何一点所张的立体角都是4，而对外部点所张的立体角则为零。发光强度的单位是cd（坎德拉），在国际单位制（SI）中是一个基本单位。定义为：辐射频率为5401012HZ（波长是555nm）的单色光源，在某方向上的辐射强度为1/683（W/sr）时，则此方向上的发光强度是1cd。，,1-2 光的度量,第一章 光的性质,1-2 光的度量,第一章 光的特性,实质发光强度为：光源在指定方向上单位立体角内发出的光通量，是光通量的立体角密度发光强度，简称光强。它表示不同方向光通量的分布情况。单位：坎德拉（cd)I=/,：单位立体角,：光通量,图14 点光源的发光强度示意图,第一章 光的性质,1-2 光的度量,裸光源（40w）,配灯具光源（40W）,平均光强为28cd,平均光强为7080cd,如配镜面反射罩，光强可达数百cd,第一章 光的性质,1-2 光的度量,第一章 光的性质,光通与光强的关系：在光通量不变的情况下，随着配置灯具的不同，发光强度可以发生变化；从应用中可以发现（上图）：光通在空间的分布更为集中，密度更大，相应的光强也提高了！,四、（光）照度（光）照度用于衡量光照射在某个面上的强弱，用被照面上光通量的面密度表示之，即：单位面积上所通过的光通量，叫照度,式中：EV照度；dS被照面上的圆面积；dV圆面积上得到的光通量。,1-2 光的度量,第一章 光的性质,如果面积S上的总光通量为V，那么平均照度为：,（光）照度的单位是lx（勒克斯）。在1m2的面积上得到1lm的光通量，那么照度就是1lx，即：1lx1（lm/m2）。,1-2 光的度量,第一章 光的性质,1-2 光的度量,第一章 光的特性,第一章 光的性质,照度 E归纳入下：1、被照面单位面积上接受的光通量称为照度。2、照度是用来表达被照面上光的强弱的，判别被照物上 的照明情况。3、E=/A 单位：勒克司（Lx）4、1Lx表示在1M2面积上均匀分布1Lm光通量的照度值。,1-2 光的度量,第一章 光的特,常见照度 晴朗满月夜 0.2 Lx 白天良好采光100-500 Lx晴天室外太阳散射 1000 Lx 中午太阳直射 10万 Lx20 Lx是刚能识别人脸，作为交通区域内的最低照度。100 Lx 是交通区能接受的照度水平，效果最好。200 Lx是所有工作室以及人需要在其中停留较长时间的最低照度。,第一章 光的性质,五、（光）亮度 具有一定面积的广光源，其上各处的发光强度可能是不同的，向各个方向辐射的特性也是不一样的，为此引入光强面密度的概念。如图1-5，在发光体上取面积dS，在与此面法线成角的方向上观视，这个方向上的亮度LV定义为：在此方向上的光强I与面积dS在该方向上的投影dS之比。即：,dS也就是人眼在这个方向上看到的dS的大小。亮度的国际单位是cd/m2（坎德拉/平方米）。,1-2 光的度量,第一章 光的性质,1-2 光的度量,第一章 光的特性,第一章 光的性质,亮度L归纳如下：1、亮度表示光源单位面积上的发光强度。2、其表征发光面或被照面反射光的发光强弱的物理量。3、L=I/ds 单位：尼特（cd/m2)4、亮度与被照面的材料特性有关。,图1-5 广光源的圆面积亮度,1-2 光的度量,第一章 光的特性,第一章 光的性质,常见亮度（cd/m2）太阳表面1 6 109以上 晴天的天空 8000阴天 5600 荧光灯（0 515）104白炽灯（2020）106,1-2 光的度量,第一章 光的特性,第一章 光的性质,六、光度量的比较 1、从定性的角度分析光度量的基本概念，了解其 内在关系。2、光通量、光效、光强和亮度反应光源特性的 基本量，说 明的是光源的发光情况。3、照度是表征被照物接受光通强弱的物理量，有着本质的区别。4、其次在应用中，单位上比较容易混淆；在定 性和定量分析中，各有所偏重。,1-3 材料的光学特性,第一章 光的特性,第一章 光的性质,一、反射比、透射比、吸收比,i,i,=/i,=/i,=/i,1-3 材料的光学特性,第一章 光的特性,第一章 光的性质,1、光在传播过程中能量应守恒。+=12、在选择灯具材料时，为提高其工作效率，一般采 用反射比较高的材料，如表1-2所示。3、为调节环境的亮度，适当选用、来 改善。,1-3 材料的光学特性,第一章 光的特性,第一章 光的性质,表1-2 常见材料的反射比,1-3 材料的光学特性,第一章 光的特性,第一章 光的性质,二、光的反射和透射 1、规则型光学特性：定向传播，控制光束的方向（反射罩的应用）材料性质：镜面、透明玻璃。2、散射型材料性质：金属板、磨砂玻璃等。光学特性：出射光向各个方向散开，但总的方向一致。3、漫射型 材料性质：粗糙表面和乳白玻璃。光学特性：出射光的亮度在各方向上相同，与方向无关。,1-3 材料的光学特性,第一章 光的特性,第一章 光的性质,散反射,散透射,1-3 材料的光学特性,第一章 光的特性,第一章 光的性质,漫反射,漫透射,1-3 材料的光学特性,三、灯具的材料：钢材 铝材 铜材 不锈钢 塑料材料 玻璃材料,第一章 光的性质,1-3 材料的光学特性,第一章 光的特性,第一章 光的性质,四、其它光学特性1、光的偏振自然光是由许多原子以特定的振动发出的电磁波，引起视觉和生理作用的电磁波的电场强度振动均匀地分布在各个方向，称为非偏振光。自然光在被某些材料反射和透射的过程中，这些材料能消除自然光的一部分振动，使反射和透射出来的光线中，在某一方向的振动较强，而在某一方向的振动较弱，这种现象称为光的偏振。2、光的干涉,