2.3 建筑照明.ppt
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1、,1.点光源 2.灯具 3.照明设计。 4.照明计算。 5.室内外环境照明设计 6.绿色照明工程,2.3 建筑照明,建筑光学, 2.3.1 电光源,第2.3章 建筑照明,天然采光(光气侯、窗构造、设计、计算)特点: 节约能源,保护环境; 光色好,易于创造一个舒适的光环境; 不稳定,容易受到时间、天气和地点的限制。,人工照明特点:,不受光气候影响; 不受建筑设计影响; 控制方便; 消耗大量电能; 增加夏天空调负荷。, 2.3.1 电光源,第2.3章 建筑照明,电光源分类:发光条件和光电特性不同 热辐射光源(白炽灯、卤钨灯) 气体放电光源(荧光灯、节能灯、高压汞灯、金卤灯、钠灯) 固体光源(LED
2、 发光二极管、场致发光灯) 电光源光谱特点:非连续、多峰值。, 2.3.1 电光源,第2.3章 建筑照明,光通量:表征灯的发光能力,以流明值表示; 光效:灯发出的光通量与它消耗的电功率之比; 寿命:有效寿命和平均寿命; 平均亮度:灯的发光体的平均亮度; 灯的色表:指灯光颜色给人的直观感受(色温) 显色指数:显色性能的定量指标; 电特性:电源电压波动对灯的其它参数的影响; 灯的起燃和再燃时间。 判断灯的质量、确定灯的合理使用范围的依据。,电光源的主要性能指标:, 2.3.1 电光源,第2.3章 建筑照明,1. 白炽灯,b. 白炽灯的发光机理: 利用电流通过钨丝所产生的高温而发光的热辐射光源。钨丝
3、加热至770K开始发出可见光。,一、热辐射光源,发光机理: 任何高于零点温度的物体,都可以向四周发射辐射能,当金属被加热到500时,就可以发出可见光。,组成:灯丝,外玻壳,充入气体与灯头 部分。, 2.3.1 电光源,第2.3章 建筑照明,c. 白炽灯的光特性,优点:体积小,易控光;便宜;即通即亮;显色性 好;无频闪现象。,缺点:红光多;灯丝亮度高,易眩光;散热量大, 发光效率低;寿命短,不节能。,光效:6.921.5 lm/W,只有3%的电能转化为光能。 寿命:约1000h 显色指数Ra :9599,白炽灯的光谱特性,电压变化对白炽灯电特性的影响,第2.3章 建筑照明,d. 分类 普通性白炽
4、灯,反射性白炽灯,异型装饰灯,投光灯泡(PAR,EAR): 上半部反射膜,下半部透明。 反光灯泡(R): 吹制而成,光线的控制精度较低。 镀银碗型灯: 下半部镀银,光线由上部反射出, 光线柔和,防止眩光。,反射性白炽灯, 2.3.1 电光源,第2.3章 建筑照明, 2.3.1 电光源,第2.3章 建筑照明,2. 卤钨灯,原理同白炽灯,将卤族元素加入灯管,在高温下,卤素将蒸发出来的钨元素带回到钨丝附近的空间。 防止灯泡黑化,减少光通量的衰减,延长寿命,光效提高到约20lm/W。,卤钨灯的光特性,优点:与白炽灯比,光效提高;寿命增加;色温增 高,适合电视摄影和投光照明;工作温度提 高,管壁达600
5、;显色性好。 缺点:采用耐高温石英玻璃,成本高;耐震性差, 制作和使用要求高; 耐电压波动性差。 光效: 20lm/W 寿命: 2000h 显色指数Ra:9599, 2.3.1 电光源,第2.3章 建筑照明, 2.3.1 电光源,第2.3章 建筑照明,结论:用升高灯丝的温度,光效增大不多 用途:商店铺面照明及陈列室重点照明,广场、 体育馆、高大厂房及大面积照明与定向投 光照明。, 2.3.1 电光源,第2.3章 建筑照明,二、气体放电光源,发光机理: 没有灯丝,它是借助两极之间气体激发而发光,称为冷光源。,1. 荧光灯 灯管通电加热灯丝,灯丝发射电子,电子使灯管中的汞蒸汽电离,产生紫外线;紫外
6、线照射到灯管壁面上的荧光粉涂层后发出可见光。,荧光灯的光特性,优点:光效高;光色好;寿命长;表面亮度低, 光线柔和,无强眩光;热辐射量小。 缺点:初投资高;启动与温度和湿度有关,需要辅 助设备;有频闪现象;尺寸大,不易调光; 噪声污染。,荧光粉颜色决定荧光灯光效和颜色,目前我国规定的荧光粉颜色有,日光色 (6500K)、冷白色(4300K)、暖白色(2900K),光效: 约50 lm/W 寿命: 50001万h 显色指数Ra:5093, 2.3.1 电光源,第2.3章 建筑照明,采用三基色荧光粉(橙红611nm、绿543nm、蓝450nm窄谱带稀土荧光粉),将启动元件封装在灯泡内,使灯的结构紧
7、凑的荧光灯。 主要有 H型,U型,环型等。,灯管小;用三基色荧光粉;结构紧凑,体积小,可代替白炽灯;品种多。,2. 紧凑型荧光灯,特点:,优点:光效高,约60lm/W;单灯光通量小; Ra 80; 寿命约6000h。, 2.3.1 电光源,第2.3章 建筑照明,3. 荧光高压汞灯,发光机理:工作原理与荧光灯相同,只是其内部的工作气压比荧光灯高得多。,特点:功率大,灯管内汞蒸气压力为2-6个大气压 力,是高强气体放电灯(HID灯)。 优点:光效高,约50lm/W;寿命长,约6000h。 缺点:显色性差,发蓝绿光,缺乏红色,Ra=20- 30;启动慢,4-7min。 用途:街道、广场、施工现场等不
8、需要仔细辨别 颜色的场合。, 2.3.1 电光源,第2.3章 建筑照明, 2.3.1 电光源,第2.3章 建筑照明,4. 金属卤化物灯,发光机理:与荧光高压汞灯的机理相同,只是在灯内添加了某些金属卤化物,从而起到了提高光效,改善光色的作用。,优点:光效高达110lm/W;显色性好,Ra=6070 寿命长,有的可达1万h。 缺点:启动时间长,一般48min,稳定需15min。 用途:小功率金卤灯用于商场、超市、展示厅等室 内照明,中大功率金卤灯用于厂房、车间、 体育场、广场、道路照明。, 2.3.1 电光源,第2.3章 建筑照明,5. 钠灯,高压钠灯机理:高压钠蒸气放电时辐射出可见光。,特点:,
9、光效高,约107lm/W;寿命长,约8000h;单色光,黄绿色,Ra=6070;透雾能力强,做道路照明灯。,低压钠灯机理:低压钠蒸气放电产生的可见光。,特点:,主要辐射589nm的黄光,显色性极差;发光效率极高,450lm/W;透雾性强,适用于广场、码头等场所。, 2.3.1 电光源,第2.3章 建筑照明,钠灯的光特性,光效最高; 光谱狭窄,显色性差; 寿命长,光通量输出衰耗到 70%时寿命1.2万h,国际先进达2h; 玻璃外壳温度较高,散热要求高; 启动慢,再启动时间长,约510min; 适用于户外、车道、街道、机场跑道等 的照明。, 2.3.1 电光源,第2.3章 建筑照明,6. 氙灯,机
10、理:在氙气中高电压放电时,发出强烈的 连续光谱。,优点:,功率极大,0.3-2万瓦,人称“小太阳”; 光色好,Ra=9094; 体积小;可瞬时点燃。 缺点: 寿命短,5001000h; 光效低,2030lm/W; 有紫外线,安装高度不小于20m。 用途: 适用于广场、机场、海港等场所。, 2.3.1 电光源,第2.3章 建筑照明,7. 冷阴极荧光灯 (CCFL),高亮度冷阴极超细管径荧光灯管径为1.8mm-3.0mm,采用三基色荧光粉,用Ni 、Ta 、Zr等金属冷阴极,在高的启动电压下形成辉光放电使灯管工作。,霓虹灯用于装饰照明,管径10mm-20mm ,瞬时点燃,可频繁开关,动态调光,色彩
11、鲜艳和长寿命。,发光机理:辉光放电小电流高压电的放电现象。,特点:灯管细,体积小;亮度高;寿命长 光效高,能耗低;光色好;瞬时启动;耐振动。 用途:可作为装饰用的护拦灯、轮廓灯,液晶显示器, 液晶电视机的背光源中。, 2.3.1 电光源,第2.3章 建筑照明,方法:采用感应线圈代替灯丝 目的:延长灯的寿命,8. 无电极荧光灯(无极灯,一种新颖微波灯),优点: 光效高,65lm/W; 光色好,Ra=80; 寿命长,可达6万h。, 2.3.1 电光源,第2.3章 建筑照明,LED灯半导体发光二极管,三、固体光源,原理:在半导体中,空穴与电子复合发光。p-n结施加正向电流时,以高效率发出可见、红外和
12、紫外光。,优点:省电,高光效,约80lm/W;耐振动;响应速度快;冷光;寿命可达10万h。 目前的问题:单灯功率低;显色性不够好;光效不够高;价格高。, 2.3.1 电光源,第2.3章 建筑照明,LED 灯,不同电光源性能比较,2.3.2 灯具,定义:光源、灯罩及附件的总称。能透光、分配和改变光源分布的器具。,装饰灯具造型美观,美化环境; 功能灯具高效照明,减少眩光。,作用:重新分配光源发出的光通量、限制光源的眩光作用、减少和防止光源的污染、保护光源免遭机械破坏、安装和固定光源、与光源配合起一定的装饰作用。,分类:装饰灯具、功能灯具。, 2.3.2 灯具,第2.3章 建筑照明,一、灯具的光特性
13、(配光曲线、 遮光角、灯具效率),1. 配光曲线,将灯具各个方向的发光强度在三维空间里用矢量表示出来,由矢量终端连接起来的封闭体称为光强体。,光强体被通过光轴的平面截割后,在平面上获得一封闭的交线。此交线以极坐标的形式绘制在平面图上,即为灯具的配光曲线。, 2.3.2 灯具,第2.3章 建筑照明,绘在直角坐标上的配光曲线,注意:,a. 灯具的配光曲线是专用的; b. 配光曲线上的每一点表示灯具在该方向上的发光强度;知道灯具对计算点的投光角,就可查到相应的发光强度I ,利用公式可求出点光源在计算点上形成的照度。 c. 通常以光源发出的光通量为1000lm为基准绘制配光曲线;对光通量不是1000l
14、m的光源,需要加以修正。对查出的发光强度乘一修正系数(实际光源的光通量与1000lm的比值)即可。 d. 对于非对称配光的灯具,需要一组配光曲线来表示不同剖面的配光情况。荧光灯管通常给出平行灯管( C90)和垂直灯管(C0)的剖面的光强分布。, 2.3.2 灯具,第2.3章 建筑照明,室内灯具中常见的两种配光曲线,蝙蝠翼配光,余弦配光, 2.3.2 灯具,第2.3章 建筑照明,例 有两扁圆形吸顶灯距工作面4.0m,两灯相距5.0m,工作台布置在灯下和两灯之间,如光源为100W白炽灯,求P1、P2点照度。,解:(1) P1点的照度: 灯在P1点的照度,发光强度 I0=130cd, 2.3.2 灯
15、具,第2.3章 建筑照明,灯在P1点的照度,则I51=90cd,考虑到灯泡光通量修正1179/1000,则,(2) P2点的照度:,则I32=110cd,灯、在P2点的照度相同, 2.3.2 灯具,第2.3章 建筑照明,2. 遮光角,遮光角较大为好,保护角:灯罩边缘到发光体边沿的连线与水平线的夹角。可表示灯罩遮光的程度。,光源亮度超过16sb,人眼难以忍受,为降低或消除眩光加一不透光材料的灯罩。, 2.3.2 灯具,第2.3章 建筑照明,光源装入灯具后,它的光通量输出将受到限制,灯具本身也将吸收部分光能,所以1; 取决于灯罩开口的大小、灯罩材料反射比和透射比,通过实验测出列在说明书中。,3.
16、灯具效率,在规定条件下,灯具发射的光通量与灯具内全部光源的额定光通量0 之比,称为灯具效率,即:, 2.3.2 灯具,第2.3章 建筑照明,二、灯具分类,灯具通常按总光通在上下半球空间的分布情况分类: 直射型灯具 半直射型灯具 均匀扩射型灯具 半间接型灯具 间接型灯具,按照灯具在建筑物上的安装方式分类: 吸顶式 嵌入顶棚式 悬挂式 墙壁式 可移动式, 2.3.2 灯具,第2.3章 建筑照明,一般生活用房和公共建筑多采用半直射型或漫射型灯具; 在生产厂房多采用直射型灯具。,缺点:明亮的灯具开口与暗顶棚形成强烈亮度对比,易形成眩光;光线方向性强,阴影浓重。,1. 直接型灯具,90%100%的光通量
17、向下半球照射的灯具属于直接型灯具。 灯具的利用率最高,使用于层高较高的房间。灯罩通常由反光性能好的不透光的材料制成。, 2.3.2 灯具,第2.3章 建筑照明,广阔、均匀、余弦和狭窄四种,l:灯具间距;h: 灯具与工作面距离,2. 半直接型灯具,下半球的光通分布为60-90%。 半直接型灯具把比较多的光线集中照射到工作面,同时利用半透明灯罩或开缝灯罩使部分光线射向顶棚。 优点:改善了室内空间的亮度分布,减小灯具与顶棚亮度间强烈对比,兼有直接型灯具的优点。, 2.3.2 灯具,第2.3章 建筑照明,利用扩散透光材料使灯具的上下半球分配的光通量近似相等。 特点:将光线均匀地投向四面八方,整个房间的
18、亮度分布均匀。对工作面而言,光通利用率较低。 直接-间接型灯具是直接和间接灯具的组合,在一个透光率很低或不透光的灯罩里上下各安装一个灯泡,上面的照射顶棚,下面的照亮工作面。既满足工作面的高照度要求,整个房间亮度又比较均匀,避免形成眩光。,3. 漫射型灯具, 2.3.2 灯具,第2.3章 建筑照明,4. 半间接型灯具,灯具的上半部敞开,下半部是扩散透光材料,上半部的光通量占总光通量的60%以上的灯具。 特点:是光线均匀、柔和,上半部分易积尘,使灯具效率降低。, 2.3.2 灯具,第2.3章 建筑照明,5. 间接型灯具,特点:光线的扩散性好,光线柔和而均匀,无眩光,光通的利用率很低。,多用于对照度
19、要求不高,需要全室均匀照明、光线柔和的场所,如医院。,用不透光的材料做成,几乎全部光线都射向上半球,再经过顶棚反射到工作面的灯具。, 2.3.2 灯具,第2.3章 建筑照明,不同类型灯具的光照特性,间接照明,半间接照明,半透明灯罩的漫射照明,室内工作照明,以满足视觉工作为主的室内照明称为工作照明; 为突出艺术效果,美化环境的照明称为环境照明。 即室内照明分为功能性照明和艺术性照明。,工作照明的目的: 在室内造成良好的光环境,满足人们生活、学习、工作的要求。,工作照明设计的步骤有: 照明方式、照明设计标准、光源和灯具的选择、 照度计算和确定安装功率。, 2.3.3 室内工作照明设计,第2.3章
20、建筑照明,一、选择照明方式 一般照明;分区一般照明;局部照明;混合照明, 2.3.3 室内工作照明设计,第2.3章 建筑照明,1. 一般照明,照亮整个被照面而设置的照明装置,不考虑特殊的 局部需要,灯具均匀地分布在被照场所的上空,在工 作面上形成均匀的照度。(可理解为均匀照明) 多用于对光线投射方向没有特殊要求; 工作面上没有特别需要高视度的地方; 工作点很密或不固定的场所。, 2.3.3 室内工作照明设计,第2.3章 建筑照明,一般照明,2. 分区一般照明 根据需要提高特定区域照度的一般照明。, 2.3.3 室内工作照明设计,第2.3章 建筑照明,一般照明和分区一般照明,3. 局部照明 为满
21、足某些部位的特殊需要而在工作点附近专门设置的照明装置。但不允许单独使用局部照明,会造成工作点和周围环境间极大的亮度对比,不利视觉工作。, 2.3.3 室内工作照明设计,第2.3章 建筑照明,4. 混合照明 一般照明和局部照明组成照明。 在同一工作场所,既设有一般照明又有局部照明以满足工作点的高照度和光线方向要求,且满足整个工作面的均匀照明需要。,混合照明方式较为经济,是工业建筑和照度要求较高的民用建筑中大量采用的照明方式。, 2.3.3 室内工作照明设计,第2.3章 建筑照明,二、 照明标准 根据工作对象的视觉特征、工作面在室内的分布情况确定了照明方式之后,应根据国家制订的照明标准,按照识别对
22、象的最小尺度和与背景的亮度对比系数,确定照明的数量和质量。,1. 照明数量 按照识别对象的尺寸、亮度对比以及照明的种类,照明标准规定了必需的物件亮度。由于亮度的现场测量和计算较复杂,国家标准规定的是工作面上的照度值。具体值见照明设计标准(GB50034-2004)。, 2.3.3 室内工作照明设计,第2.3章 建筑照明,2. 照明质量 是指有利于正确、迅速、舒适地进行视觉工作的程度和能力。 照度均匀、照度合理、合适的亮度分布、光源的显色性、照度的稳定性、限制眩光、频闪效应的消除、照明功率密度LPD。 影响照明质量的评价因素有: (1)眩光 为了提高室内照明质量,不但要限制直接眩光,还要限制工作
23、面上的反射眩光和光幕反射。 限制直接眩光:按照视觉作业的不同等级和重要性限制灯具在眩光区的亮度值。 房间或工作场所的不舒适眩光采用统一眩光值评价。, 2.3.3 室内工作照明设计,第2.3章 建筑照明,截光角(cut-off angle):在灯具垂直轴与刚好看不见高亮度的发光体的视线之间的夹角,遮光角的余角,这个角度越小越好。,眩光计算位置:距端墙1m,高1.2m (1.5m),灯具的亮度满足亮度曲线的限制、符合灯具最小遮光角的规定。,减少反射眩光:反射眩光分散注意力,减小视度,引起不舒适的感觉。, 降低光源的亮度,采用低亮度的光源或者采用遮 光、扩散光的材料; 改变光源或工作面的相对位置,使
24、反射影象不射 入人的眼睛; 提高环境照度,使引起反射眩光的光源照度的比 例相对地降低; 改变工作面的反光特性,减少镜面反射。,反射眩光避免措施:, 2.3.3 室内工作照明设计,第2.3章 建筑照明,减弱光幕反射:视觉作业表面同时出现镜面反射和扩散反射,使亮度对比和视度下降的现象。可用对比显现因数CRF衡量,评价光幕反射对作业可视度的影响程度。, 2.3.3 室内工作照明设计,第2.3章 建筑照明,避免措施: 采用无光纸和不闪光墨水; 改变光线投射方向(从侧面照射); 减少来自干扰区的光,增加干扰区外的光; 采用合理的灯具配光。,直接型灯具易形成光幕反射,效果不好,余弦配光直接型灯具光幕反射降
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- 2.3 建筑照明 建筑 照明
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