照明基础知识培训

照明基础知识第一章光度、色度基本概念及知识什么是光，光是指辐射能的一部分，即具有刺激视觉器官特性的辐射能。从物理学的观点说，光是电磁波谱的一部分，波长范围在380~780nm（纳米）之间，这个范围在视觉上可能稍有些差异。任何物体发射或反射足够数量合适波长的辐射能，作用于人眼睛的感受器官，就可看见该物体。一般辐射能波谱的范围，可见光谱辐射能的波长在380x10-9~10-9m（即380~780nm）之间，仅是辐射能中很小的一部分。在1666年，牛顿使一束自然光线通过棱镜，从而发现光束中包含组成彩虹的全部颜色。可见光谱的颜色实际上是连续光谱混合而成的。波长从380nm向780nm增加时，光的颜色从紫色开始，按蓝、绿、橙、红的顺序逐渐变化。如下图：第一节：光的度量及其单位一、光通量光源在单位时间内向周围空间辐射出去的并能使人眼产生光感的能量，称为光通量。单位为流明（lm）。光通量=光效X功率二、发光强度（光强）光源在空间某一方向上单位立体角内发射的光通量与该立方体角的比值，称为光源在这一方向上发光强度，简称光强，单位为坎德拉（cd）。三、照度照度是用来说明被照面（工作面）上被照射的程度，通常用其单位面积内所接受的光通量来表示，单位为勒克斯（lx）或流明每平方米（lm/m2）。四、亮度亮度也是用来表示物体表面发光（或反光）强弱的物理量，被视物体发光面在视线方向上的发光强度与发光面在垂直于该方向上的投影面积的比值，称为发光面的表面亮度，单位为坎德拉每平方米（cd/m2）。具体如下图指示:第二节：光源的色温及显色性一、色温将一标准黑体加热(如白炽灯中的钨丝)，随着温度升高黑体的颜色开始沿着深红-浅红-橙-黄-白-蓝逐渐改变，当某光源发出的光的颜色与标准黑体处于某温度的颜色相同时，我们将黑体当时的绝对温度称为光源的色温，以绝对温度K来表示。基本色如表所示：(色温常识)表一色温光色气氛效果大于5000K清凉（带蓝的白色）清冷的感觉三基色荧光灯水银灯汞灯3300-5000K左右中间（接近自然光）无明显视觉心理效果三基色荧光灯u金卤灯小于3300K温暖（带桔花的白色）温暖的感觉白炽灯石英卤素灯色温(3300K)较低的空间色温(5000K)较高的空间(色温感知)表二色温感知光色感觉照明效果2000-3000K日出0.5小时金黄-白中带红温暖稳重3000K-4500K日出2小时白中带黄中间偏暖自然4500K-5600K日出4小时白中间舒适5600K阴天白中带蓝中间偏凉耀眼(不同色温空间效果)图例说明：色温低色温高K值(色温)越低，光色越偏红。K值(色温)越高，光色越偏蓝。二、显色性光源对物体本身颜色呈现的程度称为显色性，也就是颜色逼真的程度，显色性高的光源对颜色表现较好，我们所见到的颜色也就接近自然色，显色性低的光源对颜色再现较差，我们所见到的颜色偏差也较大，用显色指数（Ra）表示。国际照明委员会CIE把太阳的显色指数定为100，各类光源的显色指数各有相同，如：高压钠灯的显色指数为Ra=23，荧光灯管显色指数Ra=60-90。显色指数越接近100，显色性就越好。如下图：不同显色指数下的物体所呈现出来的效果:自然的显示方法效果显色忠实地再现色彩光源一般显色指数类别显色类别一般显色指数范围适用场所举例IARa≥90颜色匹配、颜色检验等B90Ra≥80印刷、食品分检、油漆、店铺、饭店等Ⅱ80Ra≥60机电装配、表面处理、控制室、办公室、百货等ⅢⅣ60Ra≥40机械加工、热处理、铸造等40Ra≥20仓库、大件金属库等三、颜色显色性和照度光源的显色指数与照度一起决定环境的视觉清晰度。研究表明，在照度和显色指数之间存在一种平衡关系：用显色指数Ra90的灯照明办公室，就其外观的满意程度来说，要比用显色指数低的灯（Ra60）照明的办公室效果好，照度值可降低25%以上。应该尽可能选用有最佳显色指数和发光效率高的光源采用适当的照度，以便以最小的能量费用获得良好的视觉外观效果。照度低、显色指数低的空间＝阴湿的空间印象。阴郁的空间印象。照度、色温低的空间印象绿色的线条内是基本上让人感觉心情舒畅的范围。（只从色温和照度的视点）四、眩光评价方法在视野范围内有亮度极高的物体，或亮度对比过大，或空间和时间上存在极端的对比，就可引起不舒适的视觉，或造成视功能下降，或同时产生这两种效应的现象，称为眩光。眩光是影响照明质量的最重要因素。从眩光的作用来看可分直接眩光和反射眩光，直接眩光是在观察物体的方向或接近这一方向内存在发光体所引起的眩光。反射眩光是发光体的镜面反射，特别是在观察物体方向或接近这一方向出现镜面反射所引起的眩光。眩光按其效应又可分为失能眩光和不舒适眩光。失能眩光又称为生理眩光，这种眩光会妨碍对物体的视看效果，使视功能下降，但它不一定引起不舒适。不舒适眩光又称为心理眩光，这种眩光使人不舒适，但它不一定妨碍对物体的视觉功能效果。眩光(英国)标准分类眩光指数GI眩光标准分类10勉强感到有眩光16可以接受的眩光19眩光临界值22不舒适的眩光28不能忍受的眩光(多数用在照明设计中用到)眩光限制等级表：眩光等级G眩光分类0没眩光1不存在和轻微眩光之间2轻微眩光3厉害眩光4厉害和不能忍受眩光之间5不能忍受眩光对眩光程度的感觉，仅4种因素值得考虑（1）灯具亮度；（2）房间长度和灯具安装的高度（即距高比）；（3）由平均水平照度表示的视适应水平；（4）灯具种类，如灯具侧面是否发光等；(多数用在照明设计中用到)第二章光源结构及原理在照明工程中常用的光源有白炽发光的白炽灯和卤钨灯，低压气体放电的各种荧光灯和高强气体放电的荧光高压汞灯，金属卤化物灯和高压钠灯等。常用光源分类如下表：不同光源所呈现色温\显色指数分类第一节：白炽灯与卤钨灯一、白炽灯原理凡是根据热辐射原理工作的光源都可称为白炽灯。目前常用的白炽灯分两类，即普通白炽灯和卤钨灯。白炽灯靠电能将灯丝加热到白炽而发光。在灯丝发光的同时还产生大量的红外辐射和小量的紫外辐射，它们最终以热能的形式而损失掉。显然，要想提高白炽灯的光效，应选用高熔点材料做灯丝，并使之在尽可能高的温度下工作。（一）白炽灯的结构普通白炽灯泡由钨丝、玻璃泡、灯头、支架、引线等几部分组成，内充氩、氮、或氩氮混合气体，通常的工作压力约为1.013x105Pa，而氩氮的比例由额定电压和灯丝温度而定，通常白炽灯使用氩气在86%~98%之间。白炽灯类型：白炽灯泡有普泡、蘑菇泡、圆球泡、烛形泡、反射泡、节日泡和花生米灯泡等系列产品。（一）白炽灯的色温、显色指数白炽灯的光效较低（约为12~17lm/W），色温较低一般为2400~2900K，但显色性较高，显色指数Ra高达99~100。到目前为止，它是应用最广泛的一种光源。二、卤钨灯卤钨灯属于热辐射光源，工作原理基本上与普通白炽灯一样，在结构上有较大的的差别。最突出的差别就是卤钨灯泡内所填充的气体含有部分卤族元素或卤化物。卤钨灯的光效较高（约为18~21lm/W），色温较低一般为2700~3300K，显色性较高，显色指数Ra高达99~100。（一）卤钨灯的结构卤钨灯是由钨丝、充入卤素的玻璃泡和灯头等构成。卤钨灯有双端、单端和双泡壳之分；（二）卤钨灯的分类1．按充入灯泡内的不同卤素可为碘钨灯和溴钨灯；2．按灯泡外壳材料的不同可分为硬质玻璃卤钨灯、石英玻璃卤钨灯；3．卤钨灯按工作电压的高低不同可分为市电卤钨灯（220V）和低电压型卤钨灯（6V、12V、24V）；4．卤钨灯按灯头结构的不同可分为双端、单端卤钨灯；（三）卤钨灯的工作原理当充入卤素物质的灯泡通电工作时，从灯丝蒸发出来的钨，与卤素化合，形成一种挥发性的卤钨化合物。卤钨化合物在灯泡中扩散运动，当扩散到较热的灯丝周围区域时，卤钨化合物分解成卤素和钨，释放出来的钨沉积在灯丝上，而卤素再继续扩散到其温度较低的灯泡壁区域与钨化合，形成卤钨循环。（四）卤钨灯的应用使用时应注意以下问题：卤钨灯不适用于低温场合。双端卤钨灯工作时，灯管应水平安装，其倾斜角度不得超过40，否则会缩短其使用寿命；另外，由于卤钨灯灯丝细长又脆，卤钨灯使用时，要避免震动和撞击，也不宜作为移动照明灯具。灯杯（MR16、MR11）灯珠PAR灯光源第二节：荧光灯荧光灯与白炽灯的发光原理完全不同，荧光灯是一种低压气体放电灯。所谓气体放电就是指电流通过气体媒介时的放电现象。气体放电现象是非常普遍的，例如厦日雷雨时的闪电，使用电焊机时产生很强的光等都是气体放电现象。一、荧光灯的发光原理荧光灯的常用荧光粉是三基色粉；一种低压汞蒸气体放电灯。灯管内水银蒸气的原子在放电时激发出253.7nm紫外线。紫外辐射被管壁上的荧光粉吸收，转变成可见光。转换效率和灯的颜色主要取决于荧光粉的种类和性质。二、荧光灯的光电特征1、电压特性：电源电压的变化，会引起各种特性的变化。无论电压过高或过低，都会缩短灯的寿命，因为电源电压增高，使灯电流增大，灯管会黑化，寿命缩短；而电源电压降低，电极温度降低，灯不易启动，促使电极物质溅散，也使寿命缩短，所以要求电源电压的波动范围必须为额定值的±6以内，同时灯用镇流器的选择和匹配也非常重要。2．环境温度对荧光灯的影响灯的工作特性，还取决于管内汞的蒸汽压，因此也受环境温度影响，当温度过低时，汞蒸汽压力下降，汞原子电离率下降，启动困难，同时紫外线的辐射减少。当环境温度过高，管内汞蒸气压力增高，紫外线反而减少，其他谱线增加。因此，环境温度过低和过高都会影响荧光灯的发光效率。荧光灯不宜用在户外。3．开关次数对寿命的影响荧光灯频繁启动会大大消耗阴极物质，从而使寿命降低。通常，荧光灯寿命是指每开一次点燃3h的总使用时间。连续工作时间越长，寿命越长，因此，在频繁开关灯具的场所不宜使用荧光灯。第三节：高强度气体放电灯荧光灯以外的气体放电灯都属于第三代光源。详细内容略双端金卤灯（R*7S）单端插口金卤灯（G12）一、光源的选择和灯具（怎样选择光源）1、光源的种类和特性2、光色（色温）和照明商品的显色方法适应卖场的气氛空间上的愉悦感所必要的空间色温体现出充实感、心理上的满足所必要的空间第三章照明设计基础理论二、商业照明的分类和方法商业照明基本上是由：1、一般照明2、重点照明3、装饰照明三部分构成。三部分的构成比例要适当，而且要统筹兼顾、相互配合，就能获得优美的照明效果。基础照明环境照明确保店铺内必要的基本的亮度的照明。环境照明重点照明局部突出的照明。基础照明的进一步设想，进一步演绎渲染店铺环境照明一般表现在远观效果基础照明重点照明基础照明商品照明例使用筒射灯的重点照明使用柜架下方照明的商品照明商品照明例(重点照明)突出金属的光泽感柜下灯的照明突出商品的凹凸感三、照明设计标准(参考)国外商业照明照度标准值（lx）序号场所CIE标准德国英国1百货商店——5005002超级市场500~750750500（垂直照度）3橱窗9001000——4大型商业中心500~750————5其它任何地段300~500————日本JIS照度标准值序号场所照度（lx）备注1日用品商店（杂货、食品等）150~250~5002流行型店（服装、钟表、眼镜等）300~500~7503文化用品（家电、乐器、书店）500~7004趣味休闲商店(相机.手工艺.花.收藏品等)200~300~5005高级专业商店（贵重金属、服装、艺术品等）150~200~3006美容店、理发店150~200~3007生活用品专卖（儿童用品、食品）300~500~750兼有758超级市场（城市中心）自选商场750~10009超级市场（城市中心）自选商场300~500~75010大型店（百货店、批量售卖等）500~75011食堂、饭店、餐馆、饮食店150~200~30012游兴饮食店75国际照明委员会照明标准（CIES008/E-2001）商业部分室内作业或活动种类Em(lx)VGRRa英国零售店销售区（小）3002280销售区（大）5002280收银区5001980包装区5001980第四章：室内建筑设施照明照度计算一、利用系数法应用利用系数法计算被照场地平面