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1、第11章 電氣照明,11.1 概述 11.2 常用照明光源與燈具 11.3 照度計算 11.4 照明供電系統(tǒng) 11.5 電氣照明設計簡介,11.1 概述,基本概念,1.光和光通量 2.發(fā)光強度 3.照度 4.亮度 5.光源的顯色性能 6.色溫,,1. 光和光通量,,光是一種輻射能，其本質是一種電磁波，可見光的波長為380780mm。 光通量（luminous flux），光源在單位時間內，向周圍空間輻射出的使人產生光感的能量,用符號表示，其單位為流明（lm）。光通量與光輻射的強度及其波長有關。 光效（lm/W）,電光源每消耗1瓦功率所發(fā)出的流明數(shù)。光效是衡量電光源性能優(yōu)劣的重要指標，光效越

2、高越好。,,2.發(fā)光強度,,光源在某一特定方向上單位立體角內輻射的光通量，稱為光源在該方向上的發(fā)光強度（luminous intensity），用符號I表示，單位為坎德拉（cd），簡稱光強。光強是反映電光源發(fā)光強弱程度的物理量。 對于向各個方向均勻輻射光通量的光源，其各個方向的發(fā)光強度相同，其值為 （11.1.1） 式中 光源在立體角內所輻射的總光通量； 空間立體角， ，S為相對應的球面積，r為球半徑。,,3.照度,,照度（illuminance）是表征被照面上光的強弱的物理量，用受照物體單位面積上的光通量表示。照度的符號為E，單位是勒克斯（lx）。如果光通量均勻地投射到面積為S的表面上

3、，則該表面的光通量為 （11.1.2）,,,4.亮度,,發(fā)光體在視線方向單位投影面上的發(fā)光強度稱為亮度（luminace），用符號L表示，單位為cd/m2。,,圖11.1.1所示發(fā)光體在視線方向的亮度為:,（11.1.3）,,5.光源的顯色性能,,光源對被照物體顏色顯現(xiàn)的性質稱為光源的顯色性能。物體的顏色以日光或與日光相當?shù)膮⒖脊庠凑丈湎碌念伾珵闇省?光源的顯色性能用被測光源照明時與由參考光源照明時物體顏色相符程度，顯色指數(shù)（ ）來衡量。日光的顯色指數(shù)為100，白熾燈的顯色指數(shù)為9799，熒光燈的為7590。,,6.色溫,,當光源發(fā)射出的光的顏色與黑體（能吸收全部光能的物體）在某一溫度時發(fā)出的

4、光的顏色相同時，該溫度就稱為光源的色溫，符號為T，單位是開爾文（K）。,,照明質量,合適的照度 照度分布的均勻性 眩光的限制 光源的顯色性 照明的穩(wěn)定性和波動深度的要求,為了獲得良好的照明質量，通常要考慮以下幾個因素：,照明方式和種類,（1）照明方式,一般照明 在整個場所或場所的某部分照度基本均勻的照明。 局部照明 為照亮某個局部而設置的照明稱為局部照明。 混合照明 對于工作位置需要較高照度而對光照方向有特殊要求的場所宜采用混合照明。,照明方式和種類,（2）照明種類 工作照明 正常工作時用來保證被照明場所正常工作時具有適合視力條件的照度。 事故照明 用于在工作照明因故障失去后，維持暫時繼續(xù)工作

5、或安全疏散人員。 值班照明 在非生產時間供值班人員使用的照明稱為值班照明。 警衛(wèi)照明 用于警衛(wèi)地區(qū)周界的照明。 障礙照明 裝設在建筑物上作為障礙標志用的照明。,,11.2 常用照明光源與燈具,照明光源 光源的分類 光源的性能及選擇 照明燈具 燈具的光學特性 燈具的結構 燈具的選擇 室內燈具的懸掛高度 燈具的布置,照明光源,光源的分類,常用的電光源按發(fā)光原理可分為熱輻射光源和氣體放電光源兩類。 1.熱輻射光源：利用物體加熱時輻射發(fā)光的原理所制造的光源。如白熾燈、鹵鎢燈等。 2.氣體放電光源：利用電場作用下氣體放電發(fā)光的原理所制造的光源。如熒光燈、高壓汞燈、高（低）壓鈉燈、金屬鹵化物燈和氙燈等。,

6、（1）白熾燈,,白熾燈是靠電流加熱鎢絲到白熾程度引起熱輻射發(fā)光的,結構見圖10.2.1。 其特點是構造簡單，價格低，顯色性好，有高度的集光性，便于光的再分配，使用方便，適于頻繁開關。缺點是光效低，使用壽命短，耐振性差。,,（2）鹵鎢燈,,鹵鎢燈是利用鹵鎢循環(huán)的原理，在白熾燈中充入微量的鹵化物，結構見圖10.2.2，白熾燈燈絲蒸發(fā)出來的鎢和鹵元素結合，生成的鹵化鎢分子擴散到燈絲上重新分解，使鎢又回到燈絲上，從而既提高了燈的光效又延長了使用壽命。,,,管形鹵鎢燈必須水平安裝，并且應當與易燃物保持一定距離。鹵鎢燈的耐震性也較差，不適于在振動較大的場所使用，更不能作為移動式光源來使用。,（3）熒光燈,

7、,熒光燈是一種低壓汞蒸氣弧光放電燈，結構如圖10.2.3所示，汞蒸氣放電時發(fā)出可見光和紫外線，紫外線又激勵管內壁的熒光粉而發(fā)出可見光，兩者混合光色接近白色。,,,外熒光燈要與鎮(zhèn)流器（或稱穩(wěn)壓器）一起使用，將工作電流限制在額定值。熒光燈的優(yōu)點是光效高，壽命長，顯色性好；但需要附件多，不宜用于需要頻繁啟動的場合。,（4）高壓汞燈,高壓汞燈是低壓熒光燈的改進產品，如圖10.2.4所示，它的光效約比白熾燈高三倍，壽命也長，啟動時無需加熱燈絲，故只需鎮(zhèn)流器。缺點是顯色性差，啟動慢，對電壓要求較高，也不宜頻繁啟動。,,,（5）高壓鈉燈,結構見圖10.2.5，高壓鈉燈利用高壓鈉蒸氣放電發(fā)光，其輻射光的波長集

8、中在人眼較敏感的區(qū)域內。 具有照射范圍廣，壽命長，紫外線輻射少，透霧性好等優(yōu)點。但顯色性差，對電壓波動較敏感。,,,,,（6）金屬鹵化物燈,,金屬鹵化物燈是在高壓汞燈的基礎上發(fā)展起來的，它克服了高壓汞燈顯色性差的缺點。在高壓汞燈內添加了某些金屬鹵化物，通過金屬鹵化物的循環(huán)作用，不斷向電弧提供金屬蒸氣，金屬原子在電弧中受電弧激發(fā)而輻射發(fā)光。,,它具有光色好、光效高、受電壓影響小等優(yōu)點，是目前比較理想的光源。選擇適當?shù)慕饘冫u化物并控制相對比例，便可制成各種不同光色的金屬鹵化物燈。,（7）氙燈,,氙燈為惰性氣體弧光放電燈，高壓氙氣放電時能產生很強的白光，接近連續(xù)光譜，與太陽光十分相似，故有 “人造小

9、太陽”之稱。 氙燈特別適合作廣場等大面積場所的照明。,,,（8）LED燈,,LED燈為??燈，?。 LED燈特別適合作??的照明。,,,光源的性能及選擇,各種常用電光源的主要性能見表10.2.1。,,,,光源的性能及選擇,從表中可以看出，這些性能指標之間有時是相互矛盾的，在選用電光源時 首先應考慮光效高、壽命長 其次再考慮顯色指數(shù)、啟動性能以及其他次要指標 最后綜合考慮環(huán)境條件、初期投資與年運行費用,,光源的性能及選擇,選擇照明光源時，一般考慮如下因素。 （1）對于一般性生產車間、輔助車間、倉庫和站房，以及非生產性建筑物、辦公樓和宿舍、廠區(qū)道路等，優(yōu)先考慮選用投資低廉的白熾燈和簡座日光燈。 （

10、2）照明開閉頻繁，需要及時點亮、調光和要求顯色性好的場所，以及需要防止電磁波干擾的場所，宜采用白熾燈和鹵鎢燈。 （3）對顯色性和照度要求較高，視看條件要求較好的場所，宜采用日光色熒光燈、白熾燈和鹵鎢燈。,,（4）熒光燈、高壓汞燈和高壓鈉燈的抗振性較好，可用于振動較大的場所。 （5）選用光源時還應考慮到照明器的安裝高度。白熾燈適宜的懸掛高度為612m，熒光燈為24m，高壓汞燈為518m，鹵鎢燈為624m。對于燈具高掛并需要大面積照明的場所，宜采用金屬鹵化物燈和氙燈。 （6）在同一場所，當采用的一種光源的光色較差時，可考慮采用兩種或多種光源混合照明。,,光源的性能及選擇,,照明燈具,燈具是燈泡和燈

11、罩的總稱。 1.燈具的光學特性 燈具的光學特性主要體現(xiàn)在光強分布（配光曲線）、遮光角（保護角）和燈具的效率等指標上。,照明燈具,,（1）配光曲線 燈具在空間各個方向上的光強的分布情況用配光曲線來描述。 配光特性是衡量燈具光學特性的重要指標。常見的燈具的配光曲線有正弦分布型、光照型、漫射型、配照型和深照型五種形狀,如圖10.2.6所示。,照明燈具,,（2）效率 燈具射出的光通量與光源發(fā)出的光通量的比值稱為燈具的效率。 燈具的效率一般在0.50.9之間，其大小與燈罩材料與形狀、光源的中心位置有關。,照明燈具,,（3）遮光角 遮光角又稱為保護角，指的是燈具出光沿口遮蔽光源發(fā)光體使之完全

12、看不見的方位與水平線的夾角，如圖10.2.7所示。 其值一般在15。 30。之間。,,,2.燈具的結構,,照明燈具,,照明燈具,,3.燈具的選擇 根據(jù)被照場所對配光的要求、環(huán)境條件和使用特點，合理地選擇燈具的光強分布、效率、保護角、類型及造型尺寸等，同時還應考慮燈具的裝飾效果和經(jīng)濟性，優(yōu)先選用配光合理、光效髙、壽命長的燈具。 一般生產車間、辦公室和公共建筑，多采用半直接型或均勻漫射型燈具，從而獲得舒適的視覺效果。在正常工作環(huán)境中，宜選用開啟型燈具。,,照明燈具,,4.室內燈具的懸掛高度 室內燈具的懸掛高度不宜過高也不宜過低。過高，不能滿足工作面上的照度要求且維修不便；過低，則容易碰撞，

13、而且會產生眩光，降低人的視力。 GB500341992規(guī)定了室內一般照明燈具的最低懸掛高度，見表10.2.5。,,,,照明燈具,,5.燈具的布置 燈具布置的要求： 首先要保證照度要求，要使光線射向適當、限制眩光陰影。 還應考慮方便、安全、美觀、經(jīng)濟等因素。 燈具的布置方式 均勻布置 選擇布置,,,,照明燈具,5.燈具的布置,11.3 照度計算,照度計算的目的 照度計算的方法,照度計算的目的,根據(jù)所需照度和燈具的型式、懸掛高度及布置方案等條件來確定燈泡的容量和數(shù)量；或者是在燈具型式、數(shù)量、容量和布置都已確定的情況下，計算某點的照度,以校驗是否符合規(guī)定的照度標準。,,,GB50034-1992規(guī)

14、定了一般生產車間和工作場所工作面上的照度標準，見附錄表33。,,照度計算的方法,利用系數(shù)法 概算曲線法 比功率法 逐點計算法,,利用系數(shù)法,,1. 利用系數(shù),用于計算均勻布置照明器的室內一般照明。利用系數(shù)是指受照表面上的光通（包括直射光和反射光部分）與全部光源總光通之比?？捎孟率奖硎? （10.3.1） 式中 受照表面上的光通,lm； 每盞燈發(fā)出的光通量,lm； n 房間內所布燈的個數(shù)。,,利用系數(shù)與下列因素有關： （1）燈具的型式、光效和配光曲線; （2）燈具懸掛的高度; （3）房間的面積及形狀等; （4）墻壁、頂棚及地面的顏色和潔凈程度。,,利用系數(shù)法,2.利用系數(shù)的確定,根據(jù)以上

15、分析可知，利用系數(shù)與墻壁和頂棚的反射系數(shù) 及受照空間特征（即房間的室空間比）RCR有關， GC1-A、B-1型配照燈的利用系數(shù)見表10.3.1。,,利用系數(shù)法,,,,3.按利用系數(shù)法計算工作面上的平均照度,受照工作面上的平均照度可按下式計算 （10.3.4） 式中 S受照工作面的面積。 考慮燈具使用的實際情況，在式（10.3.4）的基礎上引入一個小于1的減光系數(shù)K，則工作面上的實際平均照度為 （10.3.5）,,利用系數(shù)法,如果已知工作面上的平均照度標準，并已確定燈具的型式和光源功率時，則可由下式確定燈具的盞數(shù)n。,（10.3.5）,利用系數(shù)法,,概算曲線法,,概算曲線法實際上是利用

16、系數(shù)法的簡化。假設被照水平工作面上的平均照度為100lx，利用式（10.3.5）繪出被照房間面積與燈具盞數(shù)之間的關系曲線，GC1-A、B-1型配照燈的概算曲線如圖10.3.1所示。因此，如果已知房間面積就可以利用曲線直接查出所需燈具盞數(shù)。但需要注意的是，由曲線查出的盞數(shù) 要根據(jù)要求的平均照度Eav進行換算，才能得到實際需要的盞數(shù)n，即 （10.3.6）,,比功率法,,所謂比功率，就是單位水平面積上照明光源的安裝功率。如果已知不同燈具，在不同懸掛高度，不同房間面積和不同平均照度時的比功率W，則整個被照面積S上照明的總安裝功率P為 （10

17、.3.7）,,,,BACK,11.4 照明供電系統(tǒng),供電電壓的選擇 照明線路 供電方式 照明方式 照明種類,供電電壓的選擇,,一般采用交流220V，少數(shù)情況下采用交流380V。 對于以下特殊場所，應根據(jù)情況選用適當?shù)墓╇婋妷骸?（1）地溝、隧道或安裝高度低于地面2.4m且有觸電危險的房間，采用36V或12V。 （2）檢修照明亦采用36V或12V。 （3）由蓄電池供電時，可根據(jù)不同情況分別選用220V、36V、24V或12V。 （4）由儀用電壓互感器供電時，可采用100V。,,,照明線路,,照明線路一般由饋電線、總照明配電箱、干線、照明分配電箱、支線和用電設備（燈具、插座）組成，如圖10.4.

18、1所示。,,,供電方式,照明的供電方式與照明方式和照明種類有關。,,照明方式 一般照明 局部照明 混合照明,,1.工作照明,,（1）一般工作照明 一般工作場所的照明負荷可與動力負荷共用變壓器。,,在“變壓器干線”系統(tǒng)中，當無低壓聯(lián)絡線時，照明電源宜接于變壓器低壓側總開關前面，如圖所示；當有低壓聯(lián)絡線時，照明電源宜接于總開關后面。,照明種類,供電方式,,（1）一般工作照明,,當變壓器低壓側線路采用放射式接線時，照明電源一般由變電所低壓配電屏引出專用回路,如圖所示。,,照明種類,,,對遠離變電所的生產廠房和建筑物，電力負荷不大且較穩(wěn)定時，照明和動力可以合用供電線路，但應在電源進戶處將動力與照明

19、線路分開，如圖所示。,,,（1）一般工作照明,照明種類,（1）一般工作照明 一般工作場所的照明負荷可與動力負荷共用變壓器。 當電力線路中的電壓波動影響照明質量和燈泡壽命時，照明負荷宜由單獨的變壓器供電。,,照明種類,（2）重要工作照明 重要場所照明要求由兩個獨立電源供電。這兩個獨立電源可以來自不同變電所，也可來自一個變電所的兩臺變壓器，這兩臺變壓器必須相互獨立。,照明種類,2.事故照明,,事故照明，應區(qū)別于正常的工作照明，由獨立的備用電源供電。,,當裝有兩臺以上變壓器時，事故電源應與正常工作照明分別接于不同的變壓器，見圖10.4.4。,,照明種類,,,如僅有一臺變壓器，事故照明（尤其是

20、疏散用事故照明）和工作照明應從變電所低壓配電屏或母線上分開供電，如圖10.4.5所示。,,,2.事故照明,照明種類,3局部照明,,機床和固定工作臺都帶有動力線路，局部照明可與之共用電源。移動式局部照明應從照明配電箱或動力配電箱的專用回路上引出獨立的分支線路供電。,,,照明種類,4室外照明,,室外照明負荷應與室內照明負荷分開供電，道路照明、警衛(wèi)照明應接至變電所低壓配電屏的專用回路。但當露天工作場地距離車間很近且容量不大時，也可由室內照明配電箱分出專用回路供電，并單獨控制。,,,照明種類,,11.5 電氣照明設計簡介,設計的主要內容 設計的要求 電氣照明的施工圖,設計的主要內容,,（1）確定合理的

21、照明方式和種類； （2）選擇照明光源和燈具，確定燈具布置方案； （3）進行必要的照度計算，確定光源的安裝功率； （4）選擇供電電壓和供電方式； （5）進行供電系統(tǒng)的負荷計算、照明電氣設備與線路的選擇計算； （6）繪制出照明系統(tǒng)平面布置圖及相應的供電系統(tǒng)圖。,,,設計的要求,,（1）保證一定的照明質量，工作面上的照度符合規(guī)定標準，能有效限制眩光，光源的顯色性滿足要求； （2）供電安全可靠，維護檢修安全方便； （3）照明裝置與周圍環(huán)境協(xié)調統(tǒng)一； （4）與實際條件相結合，積極使用先進技術； （5）合理利用資金，減少投資，節(jié)約電能。,,電氣照明的施工圖,,1照明供電系統(tǒng)圖 照明供電系統(tǒng)圖是電氣施工圖中最重要的部分，它表示整體供電系統(tǒng)的配電關系和方案，包括所有的配電裝置、配電線路和總的設備容量等。 2電氣照明平面布置圖 平面布置圖表征了建筑物內的配電箱、燈具、開關、插座和線路等平面位置和線路走向，它是安裝電器和敷設線路的依據(jù)。,,,,,,,,,,