第一章照明基本知識(shí)

電氣照明設(shè)計(jì)的首要任務(wù)是在缺乏自然光的工作場所或工作區(qū)域內(nèi)，創(chuàng)造一個(gè)適宜于進(jìn)行視覺工作的環(huán)境。合理的電氣照明是保證安全生產(chǎn)、改善勞動(dòng)條件、提高勞動(dòng)生產(chǎn)率、減少事故、保護(hù)工作人員視力健康以及美化環(huán)境的必要措施。適用、經(jīng)濟(jì)和美觀，是照明設(shè)計(jì)的一般原則。第一節(jié)照明的基本知識(shí)

光是人眼可以感覺到的、波長在一定范圍內(nèi)的電磁輻射,即電磁波。波長在380～780nm(1nm=10-9m)范圍內(nèi)的電磁波能使人眼產(chǎn)生光感，這部分電磁波稱為可見光。與其相鄰波長長的部分稱為紅外線(780～34000nm)，波長短的部分稱為紫外線(10～380nm)。一、光的基本概念表1-1可見光顏色的波長范圍顏色顏色紅622～780橙597～622黃577～597綠492～577藍(lán)、靛455～492紫380～455波長范圍/波長范圍/二、常用光度量及其單位光作為電磁能量的一部分，當(dāng)然是可以量度的。光的基本度量單位有以下幾個(gè)：1.光譜光（視）效率

是指標(biāo)準(zhǔn)光度觀察者對(duì)不同波長單色輻射的相對(duì)靈敏度，是用來評(píng)價(jià)人眼對(duì)不同波長光的靈敏度的一項(xiàng)指標(biāo)。靈敏度（標(biāo)準(zhǔn)光度觀察者）不同波長（不同顏色）的可見光對(duì)光的明暗、顏色感受555

明視覺510暗視覺光譜光（視）效率光譜光效能最大光譜光效能

光源在單位時(shí)間內(nèi)向周圍空間輻射出去的，并使人眼產(chǎn)生光感的能量，稱為光通量。2.光通量（）光通量的符號(hào)為φ，單位為流明(lm)。說明光源發(fā)光能力舉例手電筒小燈泡：6lm；100W白熾燈：1038lm；1000W白熾燈：15870lm電光源的發(fā)光效率：光源消耗1W電功率發(fā)出的光通量白熾燈：1020lm/W熒光燈：5060lm/W高壓汞燈：4060lm/W高壓鈉燈：80140lm/W

3.發(fā)光效率發(fā)光效率是研究光源和選擇光源的重要標(biāo)志之一4.發(fā)光強(qiáng)度（I）

光源在某一特定方向上單位立體角(每球面度)輻射的光通量，稱為光源在該方向的發(fā)光強(qiáng)度。

發(fā)光強(qiáng)度的符號(hào)為I，單位為坎德拉(cd)，1坎德拉表示在1球面度立體角內(nèi)，均勻發(fā)出1流明的光通量，用公式表示為：lcd=1lm/sr表征光源發(fā)光能力的物理量5.照度（E）照度的符號(hào)為E，單位為勒克斯（lx）1lx＝1lm/ｍ2表面上一點(diǎn)的照度等于入射到該表面包含這點(diǎn)的面元上的光通量與面元的面積之商。單位被照射面積上所接受的光通量6.亮度（L）亮度以L表示，單位是坎德拉每平方米，符號(hào)為cd/㎡

與面元在垂直于給定方向上的正投影面積之商。表面上一點(diǎn)在給定方向上的亮度，是包含這點(diǎn)的面元在該方向的發(fā)光強(qiáng)度發(fā)光面積上直接射入人眼的光強(qiáng)部分才能反應(yīng)物體的明亮程度對(duì)于均勻漫反射表面，其表面亮度L與表面照度E有以下關(guān)系

對(duì)于均勻漫透射表面，其表面亮度與表面照度則有

以上兩式反映被照物體經(jīng)過對(duì)光的折射、反射、透射等作用后，進(jìn)入人眼部分的照度，令人感覺出物體的明亮程度。ρ—表面反射比τ—表面透射比

光譜光(視)效率用來評(píng)價(jià)人眼對(duì)不同波長光的靈敏度，即不同生物對(duì)不同波長的光具有不同的靈敏度；光通量是針對(duì)光源而言，是表征發(fā)光體輻射光能的多少，不同的發(fā)光體具有不同的能量；發(fā)光效率也是針對(duì)光源而言，表示光源發(fā)光的質(zhì)量和效率，根據(jù)這個(gè)參數(shù)可以判別光源是否節(jié)節(jié)能；發(fā)光強(qiáng)度也是針對(duì)光源而言，表明光通量在空間的分布狀況，工程上用配光曲線圖加以描述；照度是針對(duì)被照物而言，表示被照面接受光通量的面密度，用來鑒定被照面的照明情況；亮度則表示發(fā)光體在視線方向上單位面積的發(fā)光強(qiáng)度，它表明物體的明亮程度。小結(jié)三、光與顏色

美國光學(xué)學(xué)會(huì)把顏色定義為：顏色是除了空間的和時(shí)間的不均勻性以外的光的一種特性，即光的輻射能刺激視網(wǎng)膜而引起觀察者通過視覺而獲得的景象。指紅、橙、黃、綠、青、藍(lán)、紫等顏色。無彩色系有彩色系1．色彩的種類指白色、黑色和由白色黑色調(diào)和形成的各種深淺不同的灰色。無彩色按照一定的變化規(guī)律，可以排成一個(gè)系列，由白色漸變到淺灰、中灰、深灰到黑色，色度學(xué)上稱此為黑白系列。只有一種基本性質(zhì)——明度，不具備色相和純度的性質(zhì)，也就是說它們的色相與純度在理論上都等于零。不同明度和純度的紅橙黃綠青藍(lán)紫色調(diào)都屬于有彩色系。2．色彩的基本特性）、藍(lán)(546.1)、綠(435.8色彩的純度是指色彩的純凈程度，它表示顏色中所含有色成分的比例。含有色彩成分的比例愈大，則色彩的純度愈高，含有色成分的比例愈小，則色彩的純度也愈低。有彩色系的顏色具有三個(gè)基本特性：①色相（色調(diào)或色別）色相是有彩色的最大特征。所謂色相是指能夠比較確切地表示某種顏色色別的名稱。②純度（彩度、飽和度）③明度明度是指色彩的明亮程度。有彩色的色相、純度和明度三個(gè)特征不可分割用光源的色度與最相接近的黑體的色度的色溫來確定光源的色溫，這樣確定的色溫叫相對(duì)色溫。3．光源色溫不同的光源，由于發(fā)光物質(zhì)不同，其光譜能量分布也不相同。一定的光譜能量分布表現(xiàn)為一定的光色，對(duì)光源的光色變化，用色溫來描述。如果一個(gè)物體能夠在任何溫度下全部吸收任何波長的輻射，那么這個(gè)物體稱為絕對(duì)黑體。色溫是以溫度的數(shù)值來表示光源顏色的特征。色溫用絕對(duì)溫度“K”表示表1-3天然光源色溫表光源色溫（K）光源色溫（K）晴天室外光13000全陰天室外光6500白天直射日光555045°斜射日光4800晝光色6500月光4100表1-4常見人工光源色溫表光源色溫（K）光源色溫（K）蠟燭1900～1950高壓鈉燈2000白熾燈（40W）2700熒光燈3000～7500碳弧燈3700～3800氙燈5600炭精燈5500～65004．光源的顯色性

顯色性指數(shù)最高為100。顯色性指數(shù)的高低表示物體在待測光源下變色和失真的程度。光源的顯色性由光源的光譜能量分布決定。

同一個(gè)顏色樣品在不同的光源下可能使人眼產(chǎn)生不同的色彩感覺，而在日光下物體顯現(xiàn)的顏色是最準(zhǔn)確的，因此，可以將日光作為標(biāo)準(zhǔn)的參照光源。將人工待測光源的顏色同參照光源下的顏色相比較，顯示同色能力的強(qiáng)弱定義為該人工光源的顯色性。用符號(hào)表示。

光源的顯色性一般以顯色性指數(shù)Ra值區(qū)分：

80～100時(shí)，顯色優(yōu)良；50～79時(shí)，顯色一般；50以下顯色性較差光源顯色性和色溫是光源的兩個(gè)重要的顏色指標(biāo)，色溫是衡量光源色的指標(biāo)，而顯色性是衡量光源視覺質(zhì)量的指標(biāo)。四、照明質(zhì)量適當(dāng)?shù)恼斩人绞孢m的亮度分布宜人的光色和良好的顯色性沒有眩光干擾正確的投光方向與完美的造型立體感2.照度均勻度公共建筑的工作房間和工業(yè)建筑作業(yè)區(qū)域內(nèi)的一般照明照度的均勻度，按最低照度與平均照度之比確定，其數(shù)值不應(yīng)小于0.7，而作業(yè)面鄰近周圍的照度均勻度不應(yīng)小于0.5。采用分區(qū)一般照明時(shí)，房間或場所內(nèi)的通道和其他非工作區(qū)域，一般照明的照度值不宜低于作業(yè)區(qū)域一般照明照度值的1/3。3.光源顏色色溫、色表、顯色指數(shù)4.限制眩光5.造型立體感表1-5光源的色表類別色表分組色表特征相關(guān)色溫（K）適用場所舉例Ⅰ暖客房、臥室、病房、酒吧、餐廳Ⅱ中間辦公室、教室、閱覽室、診室、檢驗(yàn)室、機(jī)加工車間、儀表裝配Ⅲ冷熱加工車間、高照度場所表1-6各種光源的色溫光源種類色溫（K）光源種類色溫（K）蠟燭1925暖白色熒光燈2700～2900煤油燈1920鈉鉈銦燈4200～5000鎢絲白熾燈（10W）2400鏑鈦燈6000鎢絲白熾燈（100W）2740鈧鈉燈3800～4200鎢絲白熾燈（1000W）2920高壓鈉燈2100日光色熒光燈6200～6500高壓汞燈3300～4300冷白色熒光燈4000～4300高頻無極燈3000～40003.光源顏色表1-7各種光源的顯色指數(shù)（）光源種類光源種類普通照明用白熾燈95～100高壓汞燈35～40普通熒光燈60～70金屬鹵化物燈65～92稀土三基色熒光燈80～98普通高壓鈉燈23～25顯色指數(shù)（）顯色指數(shù)（）

長期工作或停留的房間或場所，照明光源的顯色指數(shù)不宜小于80。在燈具安裝高度大于6m的工業(yè)建筑場所，顯色指數(shù)可低于80，但必須能夠辨別安全色。

常用房間或場所的顯色指數(shù)最小允許值應(yīng)符合本章第二節(jié)中居住建筑、公共建筑、工業(yè)建筑和公用場所照度標(biāo)準(zhǔn)值表的要求。3.光源顏色定義：由于視野中的亮度分布或亮度范圍不適宜，或存在極端的對(duì)比，以致引起不舒適感覺或降低觀察細(xì)部或目標(biāo)能力的視覺現(xiàn)象。分類：直接眩光(由高亮度光源直接引起的)

反射眩光（由高反射系數(shù)表面（如境面）反射亮度引起）光幕眩光（反射直接進(jìn)入眼睛產(chǎn)生視覺困難）影響因素：光源的亮度和大小、光源在視野內(nèi)的位置、觀察者的視線方向、照度水平和房間表面的反射比等諸多因素，其中光源的亮度是最主要的。

眩光會(huì)產(chǎn)生不舒適感，嚴(yán)重的還會(huì)損害視覺功效，所以工作必須避免眩光干擾。4.眩光限制（1）眩光限制首先應(yīng)從直接型燈具的遮光角來加以限制。

一般燈的平均亮度:1～20范圍，需要10o的遮光角；范圍，需要15o的遮光角；20～50范圍，需要20o的遮光角；50～500時(shí)，遮光角為30o。

大于等于500表1-8各種燈的亮度值燈種類燈種類普通照明用白熾燈107～108緊湊形熒光燈（5～10）×104管型鹵鎢燈107～108熒光高壓汞燈≈105低壓鹵鎢燈107～108高壓鈉燈（6～8）×106直管形熒光燈≈104金屬鹵化物燈（5～7）×106亮度值（）亮度值（）4.眩光限制（2）減少光幕反射和反射眩光的措施。①避免將燈具安裝在干擾區(qū)內(nèi)，這主要從燈具和作業(yè)位置布置來考慮。

圖1-5（a）為避免光幕反射不應(yīng)裝燈的區(qū)域圖1-5（b）燈具避開干擾區(qū)布置在閱讀者兩側(cè)4.眩光限制②從房間各表面采用的裝飾材料方面考慮，應(yīng)采用低光澤度的材料。如采用無光漆、無光澤涂料、麻面墻紙等漫反射材料。③限制燈具本身的亮度，如采用格片、漫反射罩等，限制燈具表面亮度不宜過高。④照亮頂棚和墻表面，以降低亮度對(duì)比，減弱眩光，但要注意不要在表面上出現(xiàn)光斑。（2）減少光幕反射和反射眩光的措施。（3）公共建筑和工業(yè)建筑場用房間或場所的不舒適眩光應(yīng)采用統(tǒng)一眩光值（UGR）評(píng)價(jià)。4.眩光限制4.眩光限制

（4）室外體育場所的不舒適眩光應(yīng)采用眩光值（GR）評(píng)價(jià)，按國標(biāo)《建筑照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》（GB50034-2004），其最大允許值宜符合表1-9的規(guī)定。類別GR無彩電轉(zhuǎn)播5065有彩電轉(zhuǎn)播5080表1-9體育建筑照明質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)值注：GR值僅適用于室外體育場地5.造型立體感造型立體感是說明三維物體被照明表現(xiàn)的狀態(tài)，它主要由光的主投射方向及直射光與漫射光的比例決定的。選擇合適的造型效果，既使人賞心悅目，又美化環(huán)境。第二節(jié)照度標(biāo)準(zhǔn)

照度的正確選擇與計(jì)算是電氣照明設(shè)計(jì)的重要任務(wù)。因此在照明工程中，對(duì)照度設(shè)計(jì)計(jì)算應(yīng)按照國家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。目前我國的照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)是《建筑照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》（GB50034）自2004年12月1日起實(shí)施和《城市道路照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》（CJJ45）-自2007年7月1日起實(shí)施，其中照明節(jié)能部分為強(qiáng)制性條文必須嚴(yán)格執(zhí)行。

建筑照明照度標(biāo)準(zhǔn)值均按以下系列分級(jí)：0.5lx、1lx、3lx、5lx、10lx、15lx、20lx、30lx、50lx、75lx、100lx、150lx、200lx、300lx、500lx、750lx、1000lx、1500lx、2000lx、3