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第4章_照明电光源
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3秒自动关闭窗口一只家用的灯泡，标有“PZ220-40”的字样，求：_百度知道
一只家用的灯泡，标有“PZ220-40”的字样，求：
则这个灯泡的佑心壁疚撰狡刁守实际功率为多大？4.正常发光时灯泡的电阻1？2？灯泡发光的情况如何变化.1度电可供这个灯泡正常发光几小时.正常发光时通过灯泡的电流？此时灯泡的额定功率为多大？3.若实际电压只有200V
提问者采纳
t=W//R=(200V)²40W=韭同拜皇之郝傣窃1210Ω（2）I=U/R=220V/P=(220V)²/&#47（1）R=U²0;P=1KW·h&#47.04KW=25h (4)P实=U²1210Ω≈33;/1210Ω≈0.18A
(3)P=40W=0
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P=1kwh/R=（200V）2&#47！满意请及时采纳。希望能对您有所帮助;220V=0.18A（3）t=W/40W=1210Ω（2）I=P额定&#47，依然为40W【俊狼猎英】团队为您解答;P=（220V02&#47（1）R=U2&#47，灯泡发光较暗（6）此时灯泡的额定功率不变;0.04kw=25h（4）P实际=（U实）2/1210Ω=33W（5）由于电压低于愚乇臂枷赚磺掉荣额定电压，所以实际功率小于额定功率，谢谢;U=40W&#47
灯泡的 功率P为40W
额定电压为220V
他的意思是
一小时能消耗电量40W=0.04KW（千瓦）一度电= 1千瓦*时3.1度电 = 3.1千瓦*时3.1千瓦*时 除以
（此时千瓦单位 约分 约去） 这里面
电压电流 电阻三者之间的关系， 功率的计算公式，
切记切记还要知道
家庭中所说的
一度电 代表的 意思，一度电等于
书面语 就是
一千瓦小时，
就是 一千瓦的 空调 运转一个小时 消耗一度电，两千瓦的空调运行一小时 消耗 两度电
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照明设计及各类光源工作原理
文章来源：上海纳阳光电科技有限公司　　
添加人：shnsun　　
添加时间： 9:37:05
建筑照明系统内容提要及学习要求：电气照明是现代人工照明极其重要的手段，是现代建筑的重要组成部分。本章主要介绍电气照明的基本概念；常用电光源特点和灯具种类；建筑的照明种类和照度标准、灯具的选择及布置；照度常用计算方法和电气照明设计一般过程。通过学习要求掌握照度计算和电气照明设计。3.1照明基本知识照明是人们生活和工作不可缺少的条件，良好的照明有利于人们的身心健康，保护视力，提高劳动生产率及保证安全生产。照明又能对建筑进行装饰，发挥和表现建筑环境的美感，因此，照明已成为现代建筑中重要的组成部分之一。为更好地理解电气照明设计，必须掌握照明技术的一些基本概念。3.1.1常用的光学物理量光是能引起视觉的辐射能，它以电磁波的形式在空间传播。光的波长一般在380～780nm范围内，不同波长的光给人的颜色感觉不同。描述光的量有两类：一类是以电磁波或光的能量作为评价基准来计量，通常称为辐射量；另一类是以人眼的视觉效果作为基准来计量，通常称为光度量。在照明技术中，常常采用后者，因为采用以视觉强度为基础的光度量较为方便。1．光通量是指光源在单位时间内，向空间辐射出的使人产生光感觉的能量称为光通量，以字母“Φ”表示，单位为流明（lm），是表征光源特性的光度量。2．光强度简称光强，是指单位立体角内的光通量，以符号Ia表示，是表征光源发光能力大小的物理量。Ia=dΦ/dω式中
ω――给定方向的立体角元；
Φ――在立体角元内传播的光通量，lm；
Ia――某一特定方向角度上的发光强度，cd（坎德拉）。光强度的单位为坎德拉，单位代号为cd，它是国际单位制中的基本单位。3．照度被照表面单位面积上接收到的光通量称为照度，用E表示，单位为勒克斯（lx），是表征表面照明条件特征的光度量。E=Φ/S式中
S――被照表面面积，m2；
Φ――被照面入射的光通量，lm。1勒克斯相当于每平方米面积上，均匀分布1lm的光通量的表面照度，所以，可以用lm/m2为单位，是被照面的光通密度。1lx照度量是比较小的，在这样的照度下，人们仅能勉强地辨识周围的物体，要区分细小的物体是困难的。为对照度有一些感性认识，现举例如下：（1）晴天的阳光直射下为10000lx，晴天室内为100～500lx，多云白天的室外为lx；（2）满月晴空的月光下约0.2lx；（3）在40W白炽灯下1m远处的照度为30lx，加搪瓷罩后增加为73lx；（4）照度为1lx，仅能辨识物体的轮廓；（5）照度为5～10lx，看一般书籍比较困难，阅览室和办公室的照度一般要求不低于50lx。3.1.2照明质量指标1．光源的色温与显色性光源的发光颜色与温度有关，当温度不同时，光源发出光的颜色是不同的。因此光源的发光颜色常用色温这一概念来表示，所谓色温是指光源发射光的颜色与黑体（能吸收全部光辐射而不反射、不透光的理想物体）在某一温度下发射的光的颜色相同时的温度，用绝对温标K表示。光源的显色性是指光源呈现被照物体颜色的性能。评价光源显色性的方法，用显色指数表示。光源的显色指数越高，其显色性越好。一般取80～100为优，50～79为一般，当小于50为较差。光源的色温与显色性都取决于辐射的光谱组成。不同的光源可能具有相同的色温，但其显色性却有很大差异；同样，色温有明显区别的两个光源，但其显色性可能大体相同。因此不能从某一光源的色温作出有关显色性的任何判断。光源的颜色宜与室内表面的配色互相协调，比如，在天然光和人工光同时使用时，可选用色温在K之间的荧光灯和气体光源比较合适。2．眩光眩光是由于视野中的亮度分布或亮度范围不合适，或存在极端的对比，以致引起不舒适感觉或降低观察细部或目标的能力的视觉现象。眩光对视力的损害极大、会使人产生晕眩，甚至造成事故。眩光可分成直接眩光和反射眩光两种。直接眩光是指在观察方向上或附近存在亮的发光体所引起的眩光。反射眩光是指在观察方向上或附近由亮的发光体的镜面反射所引起的眩光。在建筑照明设计中，应注意限制各种眩光，通常采取下列措施：（1）限制光源的亮度，降低灯具的表面亮度。如采用磨砂玻璃、漫射玻璃或格栅。（2）局部照明的灯具应采用不透明的反射罩，且灯具的保护角（或遮光角）≥30°；若灯具的安装高度低于工作者的水平视线时，保护角应限制在10°～30°之间。（3）选择合适的灯具悬挂高度。（4）采用各种玻璃水晶灯，可以大大减小眩光，而且使整个环境显得富丽豪华。（5）1000W金属卤化物灯有紫外线防护措施时，悬挂高度可适当降低。灯具安装选用合理的距高比。3．合理的照度和照度的均匀性照度是决定物体明亮程度的直接指标。在一定的范围内，照度增加可使视觉能力得以提高。合适的照度有利于保护人的视力，提高劳动生产率。照度标准是关于照明数量和质量的规定，在照明标准中主要是规定工作面上的照度。国家根据有关规定和实际情况制订了各种工作场所的最低照度值或平均照度值，称为该工作场所的照度标准。这些标准是进行照度设计的依据，《建筑照明设计标准》GB规定的常见民用建筑的照度标准（lx）见表3.1。表3.1 常见民用建筑的照度标准（lx）建筑类型 房间或场所 参考平面及高度 照度标准值居住建筑 卫生间餐厅、厨房卧室起居室 0.75米水平面0.75米水平面0.75米水平面0.75米水平面 100100～15075～150100～300公共建筑（办公室） 资料、档案室普通办公室、会议室、接待室、前台、营业厅、文件整理复印、发行室高档办公室设计室 0.75米水平面0.75米水平面0.75米水平面0.75米水平面实际工作面 200300300500500商业建筑 一般商店营业厅、一般商店营业厅高档商店营业厅、高档超市营业厅收款台 0.75米水平面0.75米水平面台面 300500500旅馆建筑 客房层走廊客房西餐厅、酒吧间、咖啡厅中餐厅、休息厅、厨房、洗衣房多功能厅、门厅、总服务台 地面0.75米水平面0.75米水平面0.75米水平面0.75米水平面 5075～300100200300影剧院建筑 门厅观众厅观众休息厅排演厅化妆室 地面0.75米水平面地面地面0.75米水平面 200100～200150～200300150～500公用场所照明 门厅走廊、流动区域楼梯、平台自动扶梯厕所、盥洗室、浴室、电梯前厅休息室、储藏室、仓库车库 地面地面地面地面地面地面地面 100～20050～10030～7515075～15010075～200除了合理的照度外，为了减轻因频繁适应照度变化较大的环境而对人眼所产生的视觉疲劳，室内照度的分布应该具有一定的均匀度，照度均匀度是指工作面上的最低照度与平均照度之比值。《建筑照明设计标准》GB规定：室内一般照明照度均匀度不应小于0.7，而作业面邻近周围的照度均匀度不应小于0.5。房间或场所内的通道和其他非作业区域的一般照明的照度值不宜低于作业区域一般照明照度值的1/3。4．照度的稳定性为提高照明的稳定性，从照明供电方面考虑，可采取以下措施：（1）照明供电线路与负荷经常变化大的电力线路分开，必要时可采用稳压措施。（2）灯具安装注意避开工业气流或自然气流引起的摆动。吊挂长度超过1.5米的灯具宜采用管吊式。（3）被照物体处于转动状态的场合，需避免频闪效应。3.2常用照明电光源和灯具3.2.1常用电光源在照明工程中使用的各种各样电光源，按其工作原理可分为两大类：一类是热辐射光源，如白炽灯、卤钨灯等；另一类是气体放电光源，如荧光灯、高压汞灯、高压钠灯等。1．热辐射光源（1）白炽灯白炽灯是最早出现的光源，它是利用电流流过钨丝形成白炽体的高温热辐射发光。白炽灯具有构造简单、使用方便，能瞬间点燃、无频闪现象、显色性能好、价格便宜等特点，但因热辐射中只有几～十几%为可见光，故发光效率低，一般为7～19流明/瓦。由于钨丝存在有蒸发现象，，故寿命较短，平均寿命为1000小时，抗震性能低。为减少钨丝的蒸发，40瓦以下的灯泡为真空灯泡，40瓦以上则充以惰性气体。白炽灯结构如图3.1所示。 图3.1 白炽灯的结构1―玻璃泡壳
4―钼丝支架
5―杜美丝6―玻璃夹封
12―焊锡触点白炽灯用途很广，除普通白炽灯外，还有磨砂灯、漫射灯、反射灯、装饰灯、水下灯、局部照明灯。白炽灯的灯头有螺口和插口两种。普通白炽灯参数见表3.2所示。表3.2 普通照明灯泡型号及参数灯泡型号 额定值 极限值 外形尺寸(mm) 平均寿命（h） 电压(v) 功率(w) 光通量(lm) 功率(W) 光通量(lm) D 螺口式灯头 插口式灯头
L不大于 L不大于 PZ220-15 220 15 110 16.1 95 61 110 PZ220-25
25 220 26.5 183
40 350 42.1 301
60 630 62.9 523
― PZ220-200
注：1、灯泡可按需要制成磨砂、乳白色及内涂白色的玻壳，但其光参数允许较表中值降低使用：磨砂玻壳降低3%，内涂白色玻壳降低15%，乳白色玻壳降低25%。2、外形尺寸：D为灯泡外径；L为灯泡长度。使用白炽灯的注意事项：①应按额定电压使用白炽灯，因为电压的变化对白炽灯的寿命和光效影响较大。如电压高出其额定电压值5%时，白炽灯的寿命将缩短50%，故电源电压偏移不宜大于±2.5%。②白炽灯的钨丝冷态电阻比热态电阻小得多，所以起燃时电流约为额定值的6倍以上。③白炽灯发热的玻壳表面温度较高。其温度近似值见表3.3所示。表3.3 白炽灯玻璃壳表面温度近似值表白炽灯额定功率（W） 15 25 40 60 100 150 200 300 500玻壳表面温度（&C） 42 64 94 111 120 151 147.5 131 178（2）卤钨灯由于白炽灯的钨丝在热辐射的过程中蒸发并附着在灯泡内壁，从而使发光效率减低，寿命缩短。为减缓这一进程，人们在灯泡内充以少量的卤化物（如溴、碘），利用卤钨循环原理来提高灯的发光效率和寿命。图3.2为卤钨灯的结构示意图。
a) b） 图3.2 卤钨灯外形a）两端引出
b）单端引出卤钨循环作用是从灯丝蒸发出来的钨在灯泡内与卤素反应形成挥发性的卤化钨，因为灯泡内壁温度很高而不能附着其上。通过扩散、对流，当到了高温灯丝附近又被分解成卤素和钨，钨被吸附在灯丝表面，而卤素又和蒸发出来的钨反应，如此反复使灯泡发光效率提高30%，寿命延长50%。为使卤钨灯泡内壁的卤化钨能处于气态，而不至于有钨附着在灯泡内壁上，灯泡壁的温度要比白炽灯高很多（约600度），相应灯泡内气压也高，为此灯泡壳必须使用耐高温的石英玻璃。卤钨灯的光谱能量分布与白炽灯相近似，也是连续的。卤钨灯具有体积小、功率大、能瞬间点燃、可调光、无频闪效应、显色性好、发光效率高等特点，故多用于较大空间和要求高照度的场所。如电视转播照明、摄影、绘图等场所。卤钨灯的缺点是抗震性差，在使用中应注意以下几点：①为保持正常的卤钨循环，故对管形灯应水平放置，倾角范围±4&。②不宜靠近易燃物，连接灯脚的导线宜用耐高温导线，且接触要良好。③卤钨灯灯丝细长又脆，要避免受震动或撞击，也不宜作为移动式局部照明。2．荧光灯俗称日光灯，是一种低压汞蒸气弧光放电灯。它是利用汞蒸气在外加电压的作用下产生弧光放电时发出大量的紫外线和少许的可见光，再靠紫外线激励涂覆在灯管内壁的荧光粉，从而再发出可见光来。由于荧光粉的配料不同，发出可见光的光色下不同，常见荧光灯的构造如图3.3所示。在真空的玻璃管体内充入一定量的稀有气体，并装入少许的汞粒，管内壁涂覆一层荧光粉。管的两端分别装有可供短时间点燃的钨丝，在荧光灯正常工作时又作为电极用。 图3.3 荧光灯的结构1―氩和汞蒸气；2―荧光粉涂层；3―电极屏罩；4―芯柱；5―两引线的灯帽；6―汞；7―电极；8―引线在荧光灯工作电路中常有一个称作启辉器配件，启辉器结构如图3.4所示，其作用是能将电路自动接通1～2s后又将电路自动断开。
图3.4启辉器结构图1―绝缘底座；2―外壳；3―电容器；4―静触头；5―双金属片；6―玻璃壳内充惰性气体；7―电极 图3.5 荧光灯的工作原理图S―开关；L―镇流器；EL―灯管；K―启辉器
荧光灯的工作原理如图3.5所示，图中K是启辉器，L是镇流器(实质是一个铁芯电感线圈)。当开关S接通电源后，首先启辉器内产生辉光放电，致使双金属片可动电极受热伸开，使两极短接，从而有电流通过荧光灯灯丝，灯丝加热后靠涂覆在钨丝上的碱土氧化物发射电子，并使灯管内的汞气化。这时由于启辉器两极短接后辉光放电随之停止，热源消失，故在短时间（1～2s）内双金属片冷却收缩又恢复断路，就在启辉器由通路到断路的这一瞬间，由于突然断开灯丝加热电流，导致镇流器线圈电流突然减小，由e=－Ldi/dt式可知，在镇流器线圈两端便会感应产生很高的感应电势，这一感应电势与电源电压叠加在荧光灯管两端，瞬间使管内两极间形成很强的电场，则使灯丝发射的电子以高速从一端射向另一端，同时撞击汞蒸气微粒，促使汞蒸气电离导通产生弧光放电发出紫外线，激励荧光物发出可见光。灯管起燃后，在灯管两端就有电压降（约100V左右），使启辉器上电压达不到启辉电压，而不再起作用。镇流器在灯管起燃和起燃后，都起着限制和稳定电流的作用。荧光灯具有发光效率高、寿命长、表面温度低、显色性较好、光通分布均匀等特点，应用广泛。荧光灯缺点主要有在低温环境下启动困难，而且光效显著减弱，荧光灯最佳环境温度为20～35&C；另外，荧光灯功率因数低，约0.5左右，而且受电网电压影响很大，电压偏移太大，会影响光效和寿命，甚至不能启动。目前常用电子镇流器，利用电子电路取代电感线圈，可使功率因数提高到0.9以上，同时解决了荧光灯随交流电流的变化，而引起的频闪现象。70年代以来，荧光灯朝细管径、紧凑型方向发展。普通直管荧光灯管径为40.5mm和38mm两种。目前我国已成功地开发T8型 36W（26mm）荧光灯，与普通直管荧光灯相比：其显色指数达到85～95（T12为55～70），光效提高到971m/W，使用寿命提高到8000h。紧凑型节能荧光灯，包括单端荧光灯和普通照明自镇流荧光灯（简称节能灯）,其结构有H、U等多种形式，使用三基色荧光粉，显色性好；其光效是白炽灯5～7倍；寿命是白炽灯的5倍。普通直管荧光灯管参数见表3.4所示。表3.4 直管荧光灯管型号及参数灯管型号 功率（W） 光通量（lm） 工作电压（V） 外形尺寸（mm） 灯头型号 平均寿命（h）
L最大值 L1 D最大值
最大值 最小值
YZ20RR 20 775 57 604 589.8 586.8 40.5 G13 3000YZ20RL
YZ30RR 30 .8 894.6 891.6 40.5
5000YZ30RL
YZ40RR 40 3.6 6.4 40.5
注：1、型号中RR表示发光颜色为日光色（色温为6500K）； RL表示发光颜色为冷白色（色温为4500K）； RN表示发光颜色为暖白色（色温为2900K）。2、灯管使用时必须配备相应的启辉器和镇流器。3、外形尺寸：L、L1、D的含义同表3.2注。3．高强度气体放电灯（HID灯）（1）高压汞灯高压汞灯分荧光高压汞灯、反射型荧光高压汞灯和自镇流荧光高压汞灯三种。反射型荧光高压汞灯玻璃壳内壁上镀有铝反射层，具有定向光反射性能，作简单的投光灯使用。自镇流荧光高压汞灯是利用自身的钨丝代作镇流器。荧光高压汞灯的构造和工作线路如图3.6所示。其工作原理是，在接通电源后，第一主电极与辅助电极间首先击穿产生辉光放电，使管内的汞蒸发，再导致第一主电极与第二主电极击穿，发生弧光放电产生紫外线，使管壁荧光物质受激励而产生大量的可见光。
图3.6 外镇流式高压汞灯的构造和工作线路图1―外泡壳；2―放电管；3、4―主电极；5―辅助电极；6―灯丝；L―镇流器材；C―补偿电容器；S―开关高压汞灯具有光效率高、耐震、耐热、寿命长等特点。但缺点是不能瞬间点燃，启动时间长，且显色性差。电压偏移对光通输出影响较小，但电压波动过大，如电压突然降低50%以上时，可导致灯自动熄灭，再次启动又需5～10s，故电压变化不宜大于5%。 （2）高压钠灯 高压钠灯是在放电发光管内充入适量的氩或氙惰性气体，并加入足够的钠，主要以高压钠蒸气放电，其辐射光波集中在人眼较灵敏的区域内，故光效高，约为荧光高压汞灯的两倍，可达110lm/W，且寿命长，但显色性欠佳，平均显色指数21。电源电压的变化对高压钠灯的光电参数影响较为显著，当电压突降5%以下时，可造成灯自行熄灭，而再次启动又需约10～15s。环境温度的变化对高压钠灯的影响不显著，它能在-40°～100°C范围工作。高压钠灯的构造和工作线路如图3.7所示。高压钠灯除光效高、寿命长以外，还具有紫外线辐射小、透雾性能好、耐震、宜用于照度要求较高的大空间照明。 3.7 高压钠灯的构造和工作线路图S―开关；L―镇流器；H―加热线圈；b―双金属片；E1、E2―电极；1―陶瓷放电管；2―玻璃外壳 （3）金属卤化物灯它是在荧光高压汞灯的基础上为改善光色而发展起来的新一代光源，与荧光高压汞灯类似，但在放电管中，除充有汞和氩气外，另加入能发光的以碘化物为主的金属卤化物。当放电管工作时，使金属卤化物气化，靠金属卤化物的循环作用，不断向电弧提供相应的金属蒸气，使金属原子在电弧中受激发而辐射该金属卤化物的特征光谱线。选择不同的金属卤化物品种和比例，便可制成不同光色的金属卤化物灯。金属卤化物灯的构造和工作线路如图3.8所示。与高压汞灯相比，其光效更高（70～100lm/W），显色性良好，平均显色指数60～90、紫外线辐射弱，但寿命较高压汞灯低。 图3.8金属卤化物灯构造和工作线路图1―加热线圈；2―双金属片；3、4―主电极；S―开关；L―镇流器这种灯在使用时需配用镇流器，1000W钠、铊、铟灯尚须加触发器启动。电源电压变化不但影响光效、管压、光色，而且电压变化过大时，灯会有熄灭现象，为此，电源电压不宜超过±5%。4．氙灯氙灯为惰性气体放电弧光灯，其光色很好。氙灯按电弧的长短又可分为长弧氙灯和短弧氙灯，其功率较大，光色接近日光，因此有“人造小太阳”之称。高压氙灯有耐低温、耐高温、耐震、工作稳定、功率较大等特点。长弧氙灯特别适合于广场、车站、港口、机场等大面积场所照明。短弧氙灯是超高压氙气放电灯，其光谱要比长弧氙灯更加连续，与太阳光谱很接近，称为标准白色高亮度光源，显色性好。氙灯紫外线辐射强，在使用时不要用眼睛直接注视灯管，用作一般照明时，要装设滤光玻璃，安装高度不宜低于20米。氙灯一般不用镇流器，但为提高电弧的稳定性和改善启动性能，目前小功率管形氙灯仍使用镇流器。氙灯需采用触发器启动，每次触发时间不宜超过10s，灯的工作温度高，因此，灯座及灯头引入线应耐高温。3.2.2灯具灯具包括光源和控照器（也称灯罩或灯具），控照器的功能主要有固定光源，并对光源光通量作重新分配，使工作面得到符合要求的照度和光通量的分布，以及避免刺目的强光和美化建筑空间的作用，改善人们的视觉效果。灯具的光学特性主要有：配光曲线、光效率、保护角。1．灯具的配光曲线电光源配上一定的灯具后，就在各个方向上，有了确定的发光强度值。若将这些发光强度值用一定的比例尺绘制，并连成曲线，则这些曲线称配光曲线，配光曲线是衡量灯具光学特性的重要指标，是进行照度计算和决定灯具布置方案的重要依据。配光曲线可用极坐标法、直角坐标法、等光强曲线法来表示。白炽灯的极坐标式配光曲线如图3.9所示。 图3.9
白炽灯的配光曲线为了对各灯具的配光效果作比较，配光曲线按统一的基准，即光通量为1000lm来绘制，若实际的光通量为F，则在α角度的发光强度Ia可用下式加以折算Ia(1000)=F/(1000×Ia)式中
Ia(1000)――换算成光通量为1000lm情况下，α角度上的发光强度；F――灯具实际配用的光源光通量；Ia――灯具在α方向上的实际光强。2．灯具的光效率灯具中光源所发出的光通量，总会由于材料的吸收透射而损失一些光通量，所以灯具的光效率总是小于1的，其值由下式表示：η=φ1/φ2×100%式中
φ1――灯具发出的光通量；
φ2――光源发出的光通量。3．保护角其作用是限制光源对人眼产生直接眩光，角度越大作用越大。一般灯具的保护角要求在15°～30&之间。4．灯具的分类灯具的分类通常按灯具的光通量在空间上、下两半球分配的比例、灯具的结构特点、灯具的用途和灯具的固定方式进行分类，这里只介绍前两种分类方法。（1）灯具按光通量在空间上、下两半球的分配比例分类直射型灯具，由反光性能良好的不透明材料制成，如搪瓷、铝和镀银镜面等。这种灯具效率高，但灯的上部几乎没有光线，顶棚很暗，与明亮灯光容易形成对比眩光。又由于它的光线集中，方向性强，产生的阴影也较重。半直射型灯具，它能将较多的光线照射到工作面上，又可使空间环境得到适当的亮度，改善房间内的亮度比。这种灯具常用半透明材料制成下面开口的式样，如玻璃菱形罩，玻璃碗型罩等。漫射型灯具，典型的乳白玻璃球形灯属于这种灯具，它是采用漫射透光材料制成封闭式的灯罩，选型美观，光线均匀柔和，但是光的损失较多，光效较低。半间接型灯具，这类灯具上半部用透明材料、下半部用漫射透光材料制成。由于上半球光通量的增加，增强了室内反射光的照明效果，使光线更加均匀柔和。在使用过程中，上部很容易积尘，会影响灯具的效率。间接型灯具，这灯灯具全部光线都由上半球发射出去，经顶棚反射到室内。因此能最大限度地减弱阴影和眩光，光线均匀柔和，但光损失较大不经济。这种灯具适用于剧场、美术馆和医院的一般照明。按照国际照明学会以灯具上半球和下半球反射的光通量百分比来区分配光特征，见表3.5所示。表3.5
光通量在上、下空间半球分配比例 （2）按灯具结构分类开启式灯具：光源直接与外界环境相通。保护式灯具：具有闭合的透光罩，但灯具内部与外界能自由换气，如半圆罩天棚灯和乳白玻璃球形灯等。防尘式灯具：灯具需密闭，内部与外界也能换气，灯具外壳与玻璃罩以螺丝连接。密闭式灯具：灯具内部与外界不能换气。防爆式灯具：在任何条件下，不会因灯具引起爆炸的危险，保证在有爆炸危险的建筑物环境的使用安全。3.2.3灯具的布置灯具的布置就是确定灯具在房间内的空间位置，这与它的投光方向、工作面的布置、照度的均匀度，以及限制眩光和阴影都有直接关系。灯具布置是否合理关系到照明安装容量、投资费用以及维护、检修方便与安全等。灯具的布置应根据工作面的布置情况、建筑结构形式和视觉工作特点等条件来进行。灯具的布置主要有两种方式：一是均匀布置，即灯具有规律地对称排列，以使整个房间内的照度分布比较均匀。均匀布灯有正方形、矩形、菱形等方式。灯具的均匀布置如图3.10所示。二是选择布置，即为适应生产要求和设备布置，加强局部工作面的照度及防止在工作面出现阴影，采用灯具位置随工作表面安排而改变的方式。
灯具的均匀布置(L= )
a）菱形布置
b）矩形布置室内一般照明通常采用均匀布置，均匀布置是否合理，主要取决于灯具的悬挂高度及距高比是否恰当。灯具的竖向布置如图3.11所示。灯具在竖直方向上的布置，就是要确定灯具的悬挂高度。为限制直射眩光，对灯具悬挂的最低高度也有一个限制，见表3.6。对于一般层高的房间，如2.8～3.5米，考虑灯具的检修和照明的效率，一般悬挂高度在2.2～3.0米之间。 图3.11 灯具的竖向布置表3.6 房间内一般照明用灯具在地板面上的最低悬挂高度光源种类 灯具形式 灯具保护角度 光源功率（W） 最低悬挂高度（m）白炽灯 搪瓷反射罩或镜面反射罩 10～30 100及以下150～200300～500 2.53.03.0高压汞灯荧光灯 搪瓷或镜面深罩型 10～30 250及以下400及以上 5.06.0碘钨灯 搪瓷反射罩或铝抛光反射罩 30及以上 500 6.07.0白炽灯 乳白玻璃漫射罩
100及以下150～200300～500 2.02.53.0荧光灯
40以下 2.0为使一个房间里照度比较均匀，要求灯具布置有合理的距高比。所谓距高比是指灯具的间距L和计算高度h（灯具至工作面距离）之比。距高比小，照度均匀度好，但经济性差，距高比过大，布灯则稀少，不能满足规定的照度均匀度。因此，实际距高比必须小于照明手册中规定的灯具最大允许距高比。各种灯具最有利的距高比见表3.7。表3.7
各种照明灯具最有利的距高比（L/h）灯具形式 L/h（较佳值） 多行布置 单行布置深照型灯 1.6～1.8 1.5～1.8配照型灯 1.8～2.5 1.8～2.0广照型灯、散照型灯、圆球型灯等 2.3～3.2 1.9～2.5荧光灯 1.4～1.5 1.2～1.43.3.4照明光源和灯具的选用1．照明光源的选择选择光源时，应在满足显色性、启动时间等要求条件下，根据光源、灯具及镇流器等的效率、寿命和价格在进行综合技术经济分析后确定。（1）高度较低房间，如办公室、教室、会议室及仪表、电子等生产车间宜采用细管径直管荧光灯；（2）商店营业厅宜采用细管径直管荧光灯、紧凑型荧光灯或小功率的金属卤化物灯；（3）高度较高的工业厂房，应按照生产使用要求，采用金属卤化物灯或高压钠灯，亦可采用大功率细管径直管荧光灯；（4）一般情况下，室内外照明不应采用普通照明白炽灯；下列场所可采用白炽灯：只有在要求瞬时启动和连续调光的场所，使用其他光源技术经济不合理时；开关灯频繁的场所；对防止电磁干扰要求严格的场所；照度要求不高，且照明时间较短的场所或有特殊要求的场所，但额定功率不应超过100W。2．照明灯具的选择在满足眩光限制和配光要求条件下，应选用效率高的灯具，其效率值不应低于国家相关标准规定，并且根据照明场所的环境条件分别选用下列灯具：（1）在高温场所，宜采用散热性能好、耐高温的灯具；（2）在潮湿或多尘环境，宜选用防水防尘灯具；（3）有爆炸或火灾危险的环境，应按危险等级选择相应的照明灯具；（4）在较大振动的场所，宜选用有防震措施的照明灯具；（5）直接安装在可燃材料表面的灯具，应采用标有
标志的灯具；（6）有装饰及特殊要求的环境，按相应要求选用灯具。3.3照度计算照度计算是照明设计的主要内容之一，是正确进行照明设计的重要环节，是对照明质量作定量评价的技术指标。照度计算的目的是根据照明需要及其他已知条件，来决定照明灯具的数量以及其中电光源的容量，并据此确定照明灯具的布置方案；或者在照明灯具型式、布置及光源的容量都已确定的情况下，通过进行照度计算来定量评价实际使用场合的照明质量。照度计算的方法通常有利用系数法、单位容量法、逐点计算法等。前两种用于计算工作面上的平均照度，后一种可计算任一倾斜工作面上的照度。本节只介绍应用较多的前两种计算法。3.3.1利用系数法利用系数法是一种平均照度计算方法，是根据房屋的空间系数等因素，利用多次相互反射的理论，求得灯具的利用系数，计算出要达到平均照度值所需要的灯具数的计算方法。这种方法适用于灯具均匀布置的一般照明。
1.计算公式每一盏灯具内灯泡的光通量Eav=NΦKU/Sk
（3.1）最小照度值为Emin=NΦKU/SkZ
（3.2）式中
Φ――每盏灯具内光源的光通量（流明）；
Eav――工作面上的平均照度（勒克斯）；
N――由布灯方案得出的灯具数量；
S――房间面积（米2）
KU――光通利用系数；
k――减光补偿系数；查表3.8Z――最小照度系数（平均照度与最小照度之比），查表3.9表3.8 减光补偿系数k环境类别 房间或场所举例 照度补偿系数 灯具擦洗次数清洁一般污染严重室外 卧室、办公室、餐厅、阅览室、教室、客房等商店营业厅、候车室、影剧院、体育馆等厨房、锻造车间等雨篷、站台 1.251.431.671.54 每年二次每年二次每年三次每年二次表3.9 部分灯具的最小照度系数表灯具类型 L/h 0.8 1.2 1.6 2.0双罩型工厂灯散照型防水防尘灯深照型灯乳白玻璃罩吊灯 1.271.201.151.00 1.221.151.091.00 1.331.251.181.18 1.551.51.441.18利用系数KU是表征照明光源的光通利用程度的一个参数，用投射到工作面上的光通量（包括直射和反射到工作面上的所有光通）与全部光源发出的总光通量之比来表示。公式3.2是当要求最小照度为E时，每一盏灯具所应发出的光通量Φ；如果只需保证平均照度时，则不必乘以最小照度系数Z，一般是按照最小照度计算。2．计算步骤(1)选择灯具，计算合适的计算高度，进行灯具布置；(2)根据灯具的计算高度h及房间尺寸，确定室形指数i；i=a×b/h(a+b)式中
i――室形指数；
h――计算高度（米）
a――房间长度（米）
b――房间宽度（米）(3)查墙壁、天棚与地板的反射系数表3.10确定各反射系数pq、pd、pt。表3.10墙壁、天棚及地面反射系数表（pq、pd、pt）反射面特性 反射系数（%）白色天棚、带有窗子（有白色窗帘遮蔽）的白色墙壁混凝土及光亮的天棚、潮湿建筑物的白色开棚、无窗帘遮蔽的窗子、白色墙壁有窗子的混凝土墙壁、用光亮纸糊的墙壁、木天棚、一般混凝土地面带有大量暗色灰尘建筑物内的混凝土、木天棚、墙壁、砖墙及其他有色的地面 70503010(4)根据所选用灯具的型号及反射系数，从灯具利用系数表（见附录）中查得光通利用系数KU。(5)查表3.8和表3.9确定最小照度系数Z值和减光补偿系数K值(6)根据规定的平均照度，按公式3.1计算每盏灯具所必须的光通量。(7)根据计算的光通量选择光源功率。(8)根据公式3.2验算实际的最小照度是否满足。[例3.1]某实验室面积为12×5m2，桌面高0.8m，层高3.8m，吸顶安装。拟采用吸顶式2×40W荧光灯照明，要求平均照度达到150lx。假定天棚采用白色钙塑板吊顶，墙壁采用淡黄色涂料粉刷、地板水泥地面刷以深绿地板漆。试计算房间内的灯具数。解：已知室内面积S=A×B=12×5=60m2依题给出天棚、墙壁与地板的颜色，查表得pt=0.7，pq=0.5，pq=0.1查表取减光补偿系数k=1.3，设工作面高度为0.8米，计算高度h=3.8－0.8=3m则室空间系数i=ab/h(a+b)=12×5/3（12+5）=1.176查附表2得i=1.1时，KU =0.5；i=1.25时，KU =0.53用插值法计算出i=1.176时，KU=0.515查表3.3知荧光灯光源特性40W光通量2200lm故每盏荧光灯的总光通量为：φ=2×lm由Eav=NΦKU/Sk知 N= EavSk/ΦKU=150×60×1.3/=5.16（盏）所以选2×40W荧光灯6盏。3.3.2单位容量法单位容量法是从利用系数法演变而来的，是在各种光通利用系数和光的损失等因素相对固定的条件下，得出的平均照度的简化计算方法。一般在知道房间的被照面积后，就可根据推荐的单位面积安装功率，来计算房间所需的总的电光源功率。这是一种常用的方法，它适用于设计方案或初步设计的近似计算和一般的照明计算。这对于估算照明负荷或进行简单的照明计算是很适用的，其具体方法如下。1．计算公式单位容量法也叫单位安装容量法，所谓单位容量，就是每平方米照明面积的安装功率，其公式是:∑P=ωS
（3.3）N=∑P/P
（3.4）式中
∑P――总安装容量（功率），不包括镇流器的功率损耗（W）；
P――每套灯具的安装容量（功率），不包括镇流器的功率损耗（W）；
N――在规定照度下所需灯具数（套）；
S――房间面积，一般指建筑面积（m2）；
ω――在某最低照度值时的单位面积安装容量（功率）（W/m2）。2．计算步骤根据建筑物不同房间和场所对照明设计的要求，首先选择照明光源和灯具；根据所要达到的照度要求，查相应灯具的单位面积安装容量表；将查到的值按式（3.3）、（3.4）计算灯具数量，据此布置照明灯具数量，确定布灯方案。[例3.2] 某办公室的建筑面积为3.3×4.2m2，拟采用YG1-1简式荧光灯照明。办公桌面高0.8m，灯具吊高3.1m，试计算需要安装灯具的数量。解：根据题意知：h=3.1-0.8=2.3m，S=3.3×4.2=13.86m2，查表3.12取平均照度为75lx。由附表5得单位面积安装功率为ω=7.8W/m2，则∑P=ωS=7.8×13.86=108.11(W)每盏灯具内安装40W荧光灯两支，即P=80W，所以N=∑P/P=108.11/80=1.35应安装2×40W荧光灯2套。
照明设计3.4.1照明的种类建筑照明的种类按用途分为正常照明、事故照明、警卫照明、障碍照明、装饰照明等。1．正常照明是指在正常情况下，为顺利地完成工作、保证安全和能看清周围的物体而设置的照明，称为正常照明。正常照明的方式有三种：一般照明、局部照明和混合照明。所有居住的房间和供工作、运输、人行的走道，以及室外庭院和场所等，均应设置正常照明。2．事故照明在正常照明因故而熄灭后，供继续工作或人员疏散照明，称为事故照明。建筑物在下列场所应装设事故照明：（1）影剧院、博物馆和商场等公共场所，供人员疏散的走廊、楼梯和太平门等处。（2）高层民用建筑的疏散楼梯、消防电梯及其前室、配电室、消防控制室、消防泵房和自备发电机房，以及建筑高度超过24米的公共建筑内的疏散走道、观众厅、餐厅和商场营业厅等人员密集的场所。（3）医院的手术室和急救室的事故照明应采用能瞬时可靠点燃的照明光源，一般采用白炽灯或卤钨灯。若事故照明作为正常照明的一部分经常点燃，而在发生事故时又不需要切换电源的情况下，也可用其他光源。当采用蓄电池作为疏散用事故照明的电源时，要求其连续供电的时间不应少于20min。事故照明的照度，不应低于工作照明总照度的10%。仅供人员疏散用的事故照明的照度，应不小于0.5lx。3．警卫照明在重要的场所，如值班室、警卫室、门房等地方所设置的照明叫警卫照明。一般宜利用正常照明中能单独控制的一部分，或利用事故照明中的一部分，作为值班照明。4．障碍照明在建筑物上装设的作为障碍标志用的照明，称为障碍照明。如装设在高层建筑顶端的航空障碍照明，装在水面上的航道障碍照明等。一般采用能透雾的红光灯具，有条件时宜采用闪光照明灯。5．彩灯和装饰照明由于建筑规划和市容美化的要求，以及节日装饰或室内装饰的需要而设置的照明，叫彩灯照明和装饰照明。一般用功率为15W左右的彩色白炽灯作此类照明光源。3.4.2照明供电照明供电一般采用单相交流220V。1500W及以上的高强度气体放电灯的电源电压宜采用380V，并应注意三相负荷平衡。照明的控制方式及开关的安装位置主要是在安全前提下根据便于使用、管理和维修的原则确定。照明配电装置应靠近供电的负荷中心。一般采用二级控制方式。各独立工作场所的室外照明，可采用就地单独控制的供电方式。对照明电压的要求是:照明灯具端电压的允许偏移不得高于额定电压的105%，亦不宜低于额定电压的95%（应急照明和用安全特低电压供电的照明不低于额定电压的90%）。正常照明一般可与其他电力负荷共用变压器供电，但不宜与较大冲击电力负荷共用变压器。当电压偏移或波动不能保证照明质量或光源寿命时，在技术经济合理的条件下，可采用有载调压变压器、调压器或照明专用变压器供电。3.4.3照明负荷计算照明供电、配电系统是由许多用电器具和多个支路组成，负荷计算应从系统末端开始，先确定每个用电器具的容量，然后计算每条支路的计算负荷，再计算干线上的计算负荷，最后计算进户线的计算负荷。1．确定设备容量Pe对于白炽灯、卤钨灯等热辐射型电光源，其设备容量是电光源的标称功率，即:Pe=Pn对于有电感镇流器的气体放电型电光源，其设备容量是电光源的标称功率和镇流器的耗损之和，即：Pe=Pn（1+a）式中
Pe――照明设备容量；
Pn――电光源的标称功率；
a――电感镇流器的功率损耗系数。气体放电型电光源的功率因数和电感镇流器的耗损系数如表3.11所示。表3.11气体放电灯功率因数和电感镇流器损耗系数光源种类 额定功率(W) 功率因数cosφ 电感镇流器损耗系数荧光灯 4030 0.530.42 0.20.26高压贡灯 1000400250125 0.650.600.560.45 0.050.050.110.25高压钠灯 250～400 0.4 0.18低压钠灯 18～180 0.06 0.2～0.8金属卤化物灯
0.14自镇式气体放电灯的设备容量为其标称功率；照明线路上的插座，若没有具体设备接入时，按100W计算；计算机较多的办公室插座，按150W计算。2．计算负荷Pj照明支线的计算负荷等于该支线上所有设备容量之和，即：P1j=ΣPe照明干线的计算负荷等于该干线上所有支线的计算负荷之和，再乘以需要系数，即：P2j=KcΣP1j式中 P1j――支线计算负荷
P2j――干线计算负荷
Kc――干线需要系数不同建筑物、不同工作场所的需要系数不同，各类民用建筑照明负荷需要系数见表3.12所示。表3.12 民用建筑照明负荷需要系数建筑物名称 需要系数(Ke) 备注一般住宅楼 20户以下20～50户50～100户100户以上 0.60.5～0.60.4～0.50.4 单元式住宅,多数为每户两室,两室户内插座为6～8个, 装户表高级住宅楼单宿楼一般办公楼高级住宅楼科研楼发展与交流中心教学楼图书馆托儿所、幼儿园小型商业、服务业用房综合商业、服务楼食堂、餐厅高级餐厅一般旅馆、招待所高级旅馆、招待所旅游宾馆电影院、文化馆剧场礼堂体育练习馆体育馆展览馆门诊楼一般病房楼高级病房楼锅炉房 ０.６～０.７０.６～０.７０.７～０.８０.６～０.７０.８～０.９０.６～０.７０.８～０.９０.６～０.７０.８～０.９０.８５～０.９０.７５～０.８５０.８～０.９０.７～０.８０.７～０.８０.６～０.７０.３５～０.４５０.７～０.８０.６～０.７０.５～０.７０.７～０.８０.６５～０.７５０.５～０.７０.６～０.７０.６５～０.７５０.５～０.６０.９～１ 一开间内１～２盏灯，2～3个插座一开间内２盏灯，2～3个插座一开间内２盏灯，2～3个插座三开间内６～１１盏灯，１～２个插座一开间内１盏灯，2～3个插座，集中卫生间带卫生间单间客房４～５盏灯、４～６个插座3．计算电流Ij线路中的计算电流应根据计算负荷求得，当照明线路上光源为一种时，可按下面公式计算计算电流。单相线路：Ij=
三相线路：Ij=
Pj――计算负荷；
Up――线路相电压；
UL――线路线电压；
cosφ――线路功率因数；
Ij――线路计算电流。 [例3.3] 某建筑物的分配电箱及所带负荷如图3.12所示，从分配电箱引出三条支线，分别带100W白炽灯15只、13只、14只，带电感镇流器的40W荧光灯为10只、12只、10只，求干线的计算电流。 图3.12 配电系统图 解：（1）白炽灯设备容量：Pe=Pn=100W支线1计算负荷：P1j11=ΣPe=15×100=1500W支线2计算负荷：P1j12=ΣPe=13×100=1300W支线3计算负荷：P1j13=ΣPe=14×100=1400W干线有功计算负荷：P2j1=KcΣP1j1=0.8（00）=3360W（2）荧光灯设备容量：Pe=Pn（1+a）=40（1+0.2）=48W支线1计算负荷：P1j21=ΣPe=10×48=480W支线2计算负荷：P1j22=ΣPe=12×48=576W支线3计算负荷：P1j23=ΣPe=10×48=480W干线有功计算负荷：P2j2=KcΣP1j2=0.8（480+576+480）=1229W（3）干线总有功计算负荷：P2j= P2j1+ P2j 2=89W查表3.9知荧光灯功率因数为0.53干线总无功计算负荷：Q2j= Q2j1+ Q2j 2=0+1229×tan（arccos53°）=1966VAR干线计算电流：Ij= = 3.4.4照明设计程序电气照明设计主要是根据建筑专业提供的建筑平面、立面和剖面图及总平面图，结合用户使用要求，按照有关设计规范进行合理设计。其主要内容有：确定合理的照明种类和照明方式；选择照明光源及灯具，确定灯具的布置方案；进行照度计算和供电系统负荷计算，照明电气设备与线路的选择计算；绘制出照明系统布置图及相应的供电系统图等。照明设计的一般程序为：1．收集照明设计的原始资料在进行电气照明设计之前，必须收集如下一些原始（设计）资料：（1）该建筑物的建筑平面、立面和剖面图。全面了解该建筑的建设规模、生产工艺、建筑构造和总平面布置情况。（2）向当地供电部门调查电力系统的情况，了解该建筑供电电源的供电方式，电源的回路数，对功率因数的要求，电费收取办法，电度表如何设置，进户电源的进线方位及进户标高的要求。（3）向建设单位及有关专业了解工艺设备平面布置图和室内用具平面布置图及建设标准。了解工程建设地点的气象、地质资料，建筑物周围的土壤类别和自然环境，防雷接地装置有无障碍。2．照度设计（1）设计照度的确定。根据各个房间对视觉工作的要求和室内环境的清洁状况，按设计规程的照度标准，确定各房间的照度E，和照度补偿系数K。（2）确定光源和灯具布置。依据房间装修的色彩、配光和光色的要求以及环境条件等因素选择光源和灯具。从照明光线的投射方向、工作面上的照度及照度的均匀性和眩光的限制，建设投资费用、维护检修应方便和安全等因素综合考虑，合理布置灯具。（3）照度计算。根据各房间的照度标准，经过计算，确定各个房间的灯具数量或光源的容量（瓦），或以初拟的灯具数量来验算房间的照度值。3．照明供配电系统设计（1）考虑整个建筑的照明供电系统，确定配电方式。（2）划分各配电箱的供电范围，确定各配电箱的安装位置。均衡分配各支线负荷，选定线路敷设方向。（3）计算各支线和干线的工作电流，选择导线截面、型号、穿管管径、敷设方式，并进行电流和电压损失的验算。（4）电气设备的选择。（5）管道汇总。（6）向土建提交资料。4．绘制电气照明设计施工图先绘制平面图，然后绘系统干线图和配电系统图，编写工程总说明，列出主要材料表。5．编制概、预算书根据建设单位要求或设计委托书来决定是否编制概、预算书。复习思考题1．光的度量有那些主要参数？它们的物理意义及单位是什么？2．常用照明电光源有哪些？它们的特点是什么？3．照明灯具主要由哪几部分构成？4．照明灯具按配光曲线分哪些类型？它们的光通量的分布有何不同？5．照明灯具的选择原则是什么？6．某车间长30米、宽15米、高5米，灯具安装高度距地高度为4.2米，工作在高0.75米，试计算其室形指数？7．某教室长11米，宽6米，高3.6米，离顶棚0.5米的高度内安装YG1-1型40W荧光灯，课桌高度为0.8米。已知为白色顶棚、白色墙壁、墙壁开有大窗子，窗帘为深蓝色，地面为浅色水磨石地面，要求课桌面上的照度为150lx，试计算安装灯具的数量？8．某商业营业厅的面积为30×15m2，房间净高3.5m，工作面高0.8m，天棚反射系数为70%，墙壁反射系数为55%。拟采用荧光灯吸顶安装，试计算需安装灯具的数量？9．有一小餐厅，室内净长8米，宽5.5米，高4.2米，拟采用六盏小花灯做照明，每盏花灯装有220V的4个25W和1个40W的白炽灯泡，其挂高为3.3米，天棚采用白色钙塑板吊顶，墙壁采用白色涂料粉刷、地板为水泥地面，试计算可达到的照度。10．某住宅区各建筑均采用三相四制进线,线电压为380V,各幢楼的光源容量已由单相负荷换算为三相负荷,各荧光灯具均采用电容器补偿。住宅楼4幢,每幢楼安装白炽灯的光源容量为5kW,安装荧光灯的光源容量为4.8kW;托儿所一幢,安装荧光灯的光源容量为2.8kW,安装白炽灯的光源容量为0.8kW。试确定该住宅区各幢楼的照明计算负荷及变压器低压侧的计算负荷。600){this.width=500;}">
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