第三章 照度計算

.,1、點(diǎn)光源的點(diǎn)照度計算,2、線光源的點(diǎn)照度計算,3、平均照度計算,第三章照度計算,.,主要介紹:,一、指向平面照度,二、水平面照度,三、傾斜面和垂直面照度,五、實(shí)用計算圖標(biāo)表,四、實(shí)際照度計算公式,1、點(diǎn)光源的點(diǎn)照度計算,小結(jié),六、點(diǎn)光源直射照度計算舉例,.,1.含義,點(diǎn)源在N平面P點(diǎn)產(chǎn)生的En與光源射向被照點(diǎn)的光強(qiáng)I成正比與光源至被照點(diǎn)距離l的平方成反比,一、指向平面照度,與入射光垂直的平面,用N表示,指向平面照度：光源在N平面上某點(diǎn)所產(chǎn)生的法線方向照度En,2.計算公式,3.結(jié)論,點(diǎn)光源,N平面上一點(diǎn),含P點(diǎn)的面元,光源對面元所形成的立體角,入射光與光軸的夾角,點(diǎn)照度計算的距離平方反比定律,.,點(diǎn)源在H平面P點(diǎn)產(chǎn)生的Eh與光源射向被照點(diǎn)的光強(qiáng)I及被照面與入射光線的夾角的余弦成正比,與光源至被照點(diǎn)距離l的平方成反比,1.含義,二、水平面照度,水平面照度：光源在水平面H上某點(diǎn)所產(chǎn)生的法線方向照度Eh,2.計算公式,3.結(jié)論,而，,則,或,H平面與N平面的夾角，也是Eh與En之間的夾角,.,1.點(diǎn)光源在不同平面上P點(diǎn)的照度比,三、傾斜面和垂直面照度,2.傾斜面照度Ei,3.垂直面照度Ev,則,得,將90代入下式,得,傾斜照度系數(shù),傾斜角：傾斜面的背光面與水平面之間的夾角,點(diǎn)源在不同平面同一點(diǎn)的照度比為點(diǎn)源至該平面的垂線長度之比,.,四、實(shí)際照度計算公式,1.點(diǎn)照度計算公式回顧,2.實(shí)際照度計算公式,理論推導(dǎo),或,燈具配光特性的繪制條件是光源光通量為1000lm,若I從配光特性上查取則需按實(shí)際光源光通量進(jìn)行換算,實(shí)際應(yīng)用中的減光問題：光源光通量隨點(diǎn)燃時間衰減、燈具老化積塵其效率減少、房間積塵引起其反射光減少,考慮燈具的維護(hù)系數(shù)K,Eh為水平面照度，lx;I為燈具內(nèi)光源總光通量為1000lm時方向光強(qiáng)，cd;為燈具內(nèi)實(shí)際光源的總光通量，lm;K為維護(hù)系數(shù)。,.,1.空間等照度曲線,光源總光通量為1000lmh1m，K1,五、實(shí)用計算圖表,Eh與P點(diǎn)坐標(biāo)(h,d)的關(guān)系曲線,2.平面相對等照度曲線,繪制條件,計算公式,光源總光通量為1000lm維護(hù)系數(shù)K1,繪制條件,計算公式,Eh與P點(diǎn)坐標(biāo)(d/h,)的關(guān)系曲線,.,例4-1有一接待室長6.6m，寬4.4m，凈高3.0m，桌面高度為0.8m，采用6只JXDS-2平圓吸頂燈照明。已知房間頂棚的反射比為0.7，墻面的平均反射比為0.5。求房間內(nèi)桌面上A點(diǎn)的照度。,六、點(diǎn)光源直射照度計算舉例,解按點(diǎn)源水平照度計算公式計算,燈1(或燈4)對A點(diǎn)產(chǎn)生的E1,4,燈2(或燈5)對A點(diǎn)產(chǎn)生的E2,5,燈3(或燈6)對A點(diǎn)產(chǎn)生的E3,6,A點(diǎn)的實(shí)際照度EA,.,本節(jié)小結(jié):,一、指向平面照度：,二、水平面照度：,五、實(shí)用計算圖標(biāo)表：照度曲線,四、實(shí)際照度計算公式：,計算舉例,或,三、傾斜面照度：垂直面照度：,.,K等于照明裝置在使用一定周期后，規(guī)定表面上的平均照度(亮度)與該裝置在相同條件下新安裝時,在同一表面上所得到的平均照度(亮度)之比,K小于1設(shè)計余量，其值可查表(表4-1),維護(hù)系數(shù)概念,.,主要介紹:,一、線光源在水平面的點(diǎn)照度計算,二、線光源在垂直面的點(diǎn)照度計算,三、特殊情況下的照度計算,五、計算舉例,四、應(yīng)用線光源等照度曲線計算,2、線光源的點(diǎn)照度計算,小結(jié),.,1.公式推導(dǎo)思路,假設(shè)：光源在ABP平面與橫向平面的交線方向的光強(qiáng)為I,0,一、線光源在水平面的點(diǎn)照度計算,則該方向上的單位光強(qiáng)為,取線元dx：并設(shè)dx指向P點(diǎn)方向與橫向平面之間的夾角為,則：,假設(shè)：縱向平面的光強(qiáng)分布為,(A、C、D、E類),縱向配光函數(shù)f()cosn,則：,.,假設(shè)：dx在P點(diǎn)產(chǎn)生的指向A端的法線照度為,假設(shè)：點(diǎn)源dx在P點(diǎn)產(chǎn)生的法線照度為,一、線光源在水平面的點(diǎn)照度計算,求：線光源在P點(diǎn)產(chǎn)生的法線照度,水平方位系數(shù),.,一、線光源在水平面的點(diǎn)照度計算,整理En：,2.實(shí)際計算公式,求水平照度Eh：,和,和,考慮實(shí)際光源總光通量和減光因素,.,二、線光源在垂直面的點(diǎn)照度計算,1.公式推導(dǎo)思路,線光源在P點(diǎn)產(chǎn)生的垂直面照度Ex公式，可借助線光源在P點(diǎn)產(chǎn)生的水平面照度Eh公式的推導(dǎo)思路,2.計算公式,(A、C、D、E類),令,垂直方位系數(shù),.,處理方法將線光源分段或延長計算各段光源在該點(diǎn)產(chǎn)生的照度求各段光源在該點(diǎn)照度的代數(shù)和,三、特殊情況下的照度計算,1.計算點(diǎn)不在線光源端部垂直面,舉例說明,使各段線光源都有一個端部與計算點(diǎn)在同一個垂直面內(nèi),將AB分段為AC和CB，并延長至AD,求各段照度：EhAD、EhBD、EhAC、EhCB,求照度的代數(shù)和:,.,三、特殊情況下的照度計算,2.不連續(xù)線光源,各段光源間的距離sh/4cos：按連續(xù)線光源考慮但光強(qiáng)或單位長度光強(qiáng)乘修正系數(shù)C,各段光源間的距離sh/4cos：先分段計算，后求代數(shù)和,各段光源特性相同(即燈具相同)且并按同一軸線布置,式中l(wèi)各段光源的長度，m;s各段光源間的距離，m；N整列光源光源的段數(shù),.,四、應(yīng)用線光源等照度曲線計算,1.線光源等照度曲線,繪制條件,計算公式,光源總光通量為1000lm、維護(hù)系數(shù)K1、計算高度h1,2.應(yīng)用線光源等照度曲線計算水平照度,線光源的總光通量，lm,水平面相對照度,各線光源對計算點(diǎn)產(chǎn)生的相對照度算術(shù)和，lx,h燈具的計算高度，mK維護(hù)系數(shù),.,五、計算舉例,例4-2由四盞YG701-3三管熒光燈具(336W)組成一條連續(xù)光帶,如圖4-17所示。求P點(diǎn)的水平照度。,解按方位系數(shù)法的基本公式計算,計算配光函數(shù)值，確定燈具類型,計算方位角1和2,查方位系數(shù)Fx,值與理論配光函數(shù)之比較,C類,.,五、計算舉例,計算垂直角,求Eh,用直線內(nèi)插法求得,求光強(qiáng),查表得,.,本節(jié)小結(jié):,一、線光源在水平面的點(diǎn)照度計算,二、線光源在垂直面的點(diǎn)照度計算,三、特殊情況下的照度計算,五、計算舉例,四、應(yīng)用線光源等照度曲線計算,.,主要介紹:,一、利用系數(shù)的有關(guān)概念,二、平均照度計算,三、平均照度計算舉例,小結(jié),四、平均照度的簡化計算,3、平均照度計算,.,1.燈具的利用系數(shù),式中f由燈具發(fā)出的最后落到工作面上的光通量,lm,每個燈具內(nèi)光源額定總光通量,lm,注意,公式,f直接光通量間接光通量，故U1,編制燈具在不同條件下的利用系數(shù)表，以便簡化計算，但不同燈具的利用系數(shù)表不能混用,燈具直射,經(jīng)室內(nèi)各表面反射,一、利用系數(shù)的有關(guān)概念,.,2.室形指數(shù)和空間系數(shù),矩形房間的三個空間,頂棚：燈具平面到頂棚之空間,地板：工作面與地板之空間,室空間：燈具平面與工作面空間,一、利用系數(shù)的有關(guān)概念,頂棚空間高度,室空間高度,地板空間高度,室形指數(shù)RI,l房間長度，m,w房間寬度，m,空間系數(shù),室空間系數(shù),頂棚空間系數(shù),地板空間系數(shù),寬而矮：13中等寬和高：36窄而高：610,約0.65.0,.,3.有效空間反射比,有效頂棚空間反射比cc,有效地板空間反射比fc,式中A0頂棚(或地板)空間平面面積，m2,頂棚(或地板)空間各表面的平均反射比,As頂棚(或地板)空間內(nèi)所有表面的總面積，m2,一、利用系數(shù)的有關(guān)概念,4.墻面平均反射比w,Ai第i塊表面的面積，m2,i第i塊表面的反射比,.,5.利用系數(shù)表舉例,簡式熒光燈的利用系數(shù)表（部分,fc=20%）,一、利用系數(shù)的有關(guān)概念,.,1.基本計算公式,式中Eav工作面平均照度，lx,每只燈具內(nèi)光源的總光通量，lm,N燈具數(shù)量,U利用系數(shù),A工作面面積，m2,K維護(hù)系數(shù),二、平均照度計算,計算滿足照度標(biāo)準(zhǔn)要求所需燈具數(shù)量,驗(yàn)算已知照明系統(tǒng)照度,.,2.平均照度計算步驟,確定房間的空間系數(shù)RCR,計算有效空間反射比cc和fc以及墻面平均反射比w,根據(jù)燈具的利用系數(shù)表，確定利用系數(shù)U,根據(jù)房間的污染特征，確定維護(hù)系數(shù)K,代入公式，計算平均照度Eav,二、平均照度計算,.,3.確定利用系數(shù)U時應(yīng)注意的問題,不同燈具的利用系數(shù)表不能混用,若RCR不是整數(shù)，可用直線內(nèi)插法計算,若反射比不是10的整數(shù)倍，可四舍五入,若fc與利用系數(shù)表編制條件不同(20%)則應(yīng)修正,二、平均照度計算,.,例4-3：有一教室長6.6m，寬6.6m，高3.6m。在離頂棚0.5m的高度內(nèi)安裝有8只YG1-1型36W熒光燈具，課桌高度為0.8m，教室內(nèi)各表面的反射比見圖(4-19)所示。試計算課桌面上的平均照度(36W熒光燈光通量取3350lm)。,解：采用利用系數(shù)法計算,求室空間系數(shù)RCR,hrc3.60.50.82.3m,三、平均照度計算舉例,.,三、平均照度計算舉例,求各反射比,求cc,A06.66.643.6m2,As43.66.60.5456.8m2,70%,求fc,A043.6m2,，As43.66.60.8464.72m2,10%,求w,由圖知：w50%,.,確定利用系數(shù)U,查燈具的利用系數(shù)表（附錄1-2）,RCR3,cc70%,w50%時,U0.53,RCR4,cc70%,w50%時,U0.46,用直線內(nèi)插法求利用系數(shù),RCR3.48,cc70%,w50%時,U0.5,修正fc20%時對利用系數(shù)的影響（附錄1-4）,fc10%:RCR3的系數(shù)為0.957,RCR4的系數(shù)為0.963,直線內(nèi)插后,RCR3.48,fc10%時的修正系數(shù)為0.96,三、平均照度計算舉例,求利用系數(shù)U,RCR3.48,cc70%,w50%,fc10%時,U0.960.50.48,.,確定維護(hù)系數(shù)K,查表4-1：K0.8,計算平均照度Eav,三、平均照度計算舉例,.,滿足現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)要求時本教室所需燈具數(shù)量：,不滿足要求,原因：,取N12盞,300lx,討論:,光源光效低、或燈具數(shù)量少、或燈具的利用系數(shù)低,解決方案：,選光效更高光源、或增加燈具數(shù)量、或提高利用系數(shù),三、平均照度計算舉例,.,布燈方案一,距高比：,A-A：1.7/2.30.74,B-B：2.2/2.30.96,三、平均照度計算舉例,.,布燈方案二,距高比：,A-A：3.3/2.31.44,B-B：2.2/2.30.96,三、平均照度計算舉例,.,編制條件：假定照度是100lx，將利用系數(shù)法的計算結(jié)果繪制成曲線,1.燈具概算曲線法,燈具概算曲線：房間面積與所用燈具數(shù)量的關(guān)系曲線,概算曲線的應(yīng)用：已知燈具類型、光源光通量、計算高度、房間面積、房間各面的反射比和維護(hù)系數(shù)從概算曲線上查得所需燈具的數(shù)量N,四、平均照度的簡化計算,.,燈具概算曲線舉例(CDG101-NC400),四、平均照度的簡化計算,.,使用概算曲線應(yīng)注意的問題,不同型號的燈具，其概算曲線不能混用,若實(shí)際情況與繪制條件不同，應(yīng)修正,式中,n實(shí)際應(yīng)采用的燈具數(shù)量，個,N由概算曲線上查得的燈具數(shù)量，個,K實(shí)際采用的維護(hù)系數(shù),K概算曲線上假設(shè)的維護(hù)系數(shù),E設(shè)計所要求的平均照度，lx,實(shí)際燈具的光源總光通量，lm,繪制概算曲線所用燈具的光源總光通量，lm,四、平均照度的簡化計算,.,概算曲線法應(yīng)用舉例,某車間長48m,寬18m,工作面高0.8m,燈具距工作面10m;有效頂棚反射比cc0.5,墻面平均反射比w0.3,有效地板反射比fc0.2；選用CDG101-NG400型燈具照明。若工作面照度要求達(dá)到50lx,試用燈具概算曲線計算所需燈數(shù)。,解：用燈具的概算曲線計算,由曲線得cc0.5,w0.3,fc0.2,h10m時，N5.5,工作面面積A4818864m2,計算高度h10m,根據(jù)實(shí)際照明現(xiàn)場情況，取n3個,當(dāng)照度為50lx時所需燈數(shù)：,四、平均照度的簡化計算,.,2.單位容量法,依據(jù)利用系數(shù)計算法，在一定假設(shè)條件下編制而成單位容量計算表,單位容量計算表分為：單位功率計算表：達(dá)到設(shè)計照度時1m2的面積上需要安裝的電功率,W/m2單位光通量計算表：達(dá)到設(shè)計照度時1m2的面積上需要的光通量,lm/m2,注意:編制條件不同時,單位容量計算表有不同形式,四、平均照度的簡化計算,.,單位容量計算表舉例（部分）,四、平均照度的簡化計算,.,上述單位容量計算表的編制條件,室內(nèi)頂棚反射比為70%；墻面平均反射比為50%；地板反射比為20%,計算平均照度為1lx，維護(hù)系數(shù)為0.7,白熾燈的光效為12.5lm/W(220V，100W);熒光燈的光效為60lm/W(220V，40W),燈具效率70%；遮光格柵燈具的效率55%,燈具配光分類符合國際照明委員會的規(guī)定,四、平均照度的簡化計算,.,單位電功率,單位容量法計算公式,P、設(shè)計照度下房間需要的最低電功率、光通量(W、lm),P0、0照度為1lx時的單位電功率、光通量(W/m2.lx、lm/m2.lx),A工作面的面積,m2,E設(shè)計照度,lx,N達(dá)到設(shè)計照度時所需燈具的數(shù)量,P、每個燈具的光源總功率、光通量(W、lm),C1、C2、C3修正系數(shù),四、平均照度的簡化計算,單位光通量,C1對反射比的修正、C2對燈具中光源的修正、C3對燈具效率的修正,.,所選燈具為半直接型配光燈具，查表得,有一房間面積A為9654(m2)，房間高度為3.6m。已知室內(nèi)頂棚反射比為70%、墻面反射比為50%、地板反射比為20%，K0.7，擬選用40W(含電子鎮(zhèn)流器的功率損耗)普通單管熒光