第八章 建筑照明

Page1湖北工业大学土建学院建筑物理第八章建筑照明电光源灯具室内工作照明室内外环境照明Page2湖北工业大学土建学院建筑物理第一节电光源现在照明通用的电光源有两大类：一类是热辐射光源，电流通过灯丝．将灯丝加热到白炽状态而发光的光源。如白炽灯、卤钨灯；另一类是气体放电光源，是由于气体、金属蒸汽或几种气体与蒸气的混合物通过放电而发光的光源，按其所含气体的压力分为低压气体放电灯和高压气体放电灯。低压气体放电灯包括荧光灯、低压钠灯。高压气体放电灯包括高压汞灯、金属卤化物灯、高压钠灯；由于其管壁负荷大于3w／cm2，故称为高强度气体放电灯，简称HID灯。Page3湖北工业大学土建学院建筑物理Page4湖北工业大学土建学院建筑物理一、热辐射光源1、白炽灯普通型白炽灯显色性好，光线柔和，聚光性高，形状紧凑，便于光的再分配，点灭性能对寿命的影响小，使用方便；缺点是光效较低，光谱分量只含少量蓝色，导致不易识别应有区别的颜色，例如白色与黄色，黑色与深紫色。在室内人工光环境中，白炽灯的黄红色适用于暖色调的室内装修，以及艺术照明、舞台照明、泛光照明等。反射型白炽灯是在玻璃壳内表面镀一层可反射光的金属膜，因而可使灯光照射到预定方向，既能保持高的光输出，且能使灯具设计简化。这种型式的结构有压封玻璃壳及吹制玻璃壳两种。前者可获得聚光、泛光等各种光束分布，主要用于室内外投光照明。后者也可获得聚光、泛光等光束分布；其尺寸小，重量轻，功率较小，可用作室内轻型投光灯及嵌入式暗灯。Page5湖北工业大学土建学院建筑物理Page6湖北工业大学土建学院建筑物理2、卤钨灯卤钨灯是将碘、溴等卤素添加在白炽灯中制成的。型号电压（V）功率（W）光通量（Lm）LZG220-5002205009750LZG220-1000100021000LZG220-1500150031500LZG220-2000200042000碘、溴等能与游离的钨化合成气态的碘化钨或溴化钨。当它们靠近高温的灯丝时便要分解，被分解出来的钨重新附着在灯丝上，卤素继续循环，其结果能消除灯泡的黑化，延缓灯丝的蒸发，人大提高了光效。通常有碘钨灯、溴钨灯等类型。其形状是管形和球形。卤钨灯和普通型白炽灯相比，不仅提高了光效，而且体积小，功率集中，便于光的控制，特别是显色性好，色温适用于电视播放照明和建筑物泛光照明等。Page7湖北工业大学土建学院建筑物理二、气体放电灯1、荧光灯荧光灯是一种预热式低压汞放电灯。灯管可以制成直管形、环形、u形管。灯管内壁涂有荧光粉，两端装有钨丝电极，并引至管外。灯管内充有低压汞蒸气和少量协助启燃用的氩气。由于气体放电而产生紫外线。紫外线激发荧光粉发光并产生连续光谱。由于所用的荧光粉不同，因而荧光灯的颜色在一定程度上有所变化。目前我国规定的荧光灯颜色有日光色(9500K)、冷白色(4300K)、暖白色(2900K)三种。荧光灯的发光面积大，表面亮度低，广泛地应用于办公楼、学校、医院、商店等民用建筑和一般多层厂房。Page8湖北工业大学土建学院建筑物理Page9湖北工业大学土建学院建筑物理2、高压汞灯高压汞灯的玻璃壳用石英玻璃制造，壳内充有汞蒸气和少量氩气。它的光谱分布和光效主要取决于汞蒸气压力。当汞蒸气压力低时，可见光较弱。灯管内的压力为200一600kPa；高压汞灯的启动时间较长，需要4—7min，熄弧后再启动时间也长。它适用于建筑立面、庭园、广场、街道等的照明。高压汞灯的颜色几乎由汞的辉线光普组成．显示出蓝绿色，而缺乏红色。因此在其玻璃壳内壁涂荧光粉，以补充红色。这样的高压汞灯称为荧光高压汞灯。它的优点是光效高，寿命长，显色性较好．适用于工业厂房、体育馆等建筑的室内照明，也适用于庭园、广场、街道等的室外照明。Page10湖北工业大学土建学院建筑物理3、金属卤化物灯金属卤化物灯的结构与高压汞灯相似，只是在放电管内加入了金属卤化物，如碘化钠、碘化铊、碘化铟、碘化钪、碘化镝等，因而具有连续光谱。它的颜色发白，具有较高的光效。镝灯和钠、铊、铟灯属于金属卤化物灯的类型，现已生产使用。金属卤化物灯主要用于体育馆、高大厂房等室内照明，也可用于广场、街道、车站、立交桥等室外照明。特别是氯化锡灯，显色性极好，适用于美术馆、展览馆、旅馆等建筑的室内照明及广场、公园等的室外照明。Page11湖北工业大学土建学院建筑物理Page12湖北工业大学土建学院建筑物理4、高压钠灯高压钠灯的结构是在放电管内充有适量的汞和氩或氙，并加入过量的钠。这样就主要依靠钠的蒸气放电发光，从而使光效提高，井使光色呈现出金白色。大功率的高压钠灯的光效很高，适用于广场、街道、码头等处的室外照明。由高压钠灯、高压汞灯、金属卤化物灯等高强气体放电灯组合而成的混光照明，具有光效高、光色较好、节能等优点，广泛用丁高大厂房、体育馆、车站等建筑的室内照明。Page13湖北工业大学土建学院建筑物理5、低压钠灯低压钠灯几乎是589nm的单色光，呈黄色。虽然它的显色性不佳，但透雾性良好，因比适用于道路照明、住宅区的街道照明和安全照明。6、氙灯在放电管内充以高压或超高压的氙气、会辐射出叠加少量线状光谱的连续光谱。应用这种方法制成的灯称为氙灯。按其放电弧的长短，可分为长弧氙灯和短弧氙灯。其功率都较大，光色接近于日光。长弧氙灯适用于广场、车站、港口、机场等大面积照明。短弧氙灯是超高压氙气放电灯，光谱比长弧氙灯更加连续，接近于太阳光普，因而显色性特好，适用于电影放映、照像制版。Page14湖北工业大学土建学院建筑物理三、光源选用(1)光谱特性。尽量选用显色性好的大功率节能光源，对显色性要求较高的房间，如美术馆、商店、餐厅等，应该选用平均显色指数大于85的光源。为了改善光色，还可采用混光照明。(2)光色质量。由于各种光源的颜色各不相同，所产生的环境气氛及其表现的环境艺术效果也不一样。例如，白色光显得和谐，红色光显得热烈，黄色光显得宁静。淡蓝色光显得清爽，绿色光显得开阔。光源的颜色会给人们以冷暖的感觉。例如，色温低的光源呈现红、橙、黄色，给人们以热情、兴奋的感觉，因而称为暖色光。色温高的光源呈现蓝、绿、紫色，给人们以宁静、寒冷的感觉，因而称为冷色光。光源的颜色和建筑功能之间应该协调。例如医院病房等宜采用冷色光源，以创造宁静的气氛；厅等宜采用暖色光源，以创造热情的气氛。光源的颜色和地理纬度也有关系。在寒冷地区宜采用暖色光源，在温暖、炎热地区宜采用冷色光源oPage15湖北工业大学土建学院建筑物理(3)光源特性光源的启动时间和再启动时间对于选用光源也有影响。例如，高强气体放电灯的启动时间和再启动时间都校长，不宜用于宴会厅等房间，也不宜用于应急照明；更由于它不能调光等原因，不宜用于有政治影响及可能停电的场所。(4)环境条件环境条件常常限制光源的使用。例如预热式荧光灯在低温时启动困难，当环境温度过低或过高时，其光通量的下降较多，因此只能在环境温度为10一40℃的房间内使用。又如在有空调的房间内不宜使用发热量大的光源，如白炽灯、卤钨灯等，以减少冷负荷的用电量。Page16湖北工业大学土建学院建筑物理第二节照明灯具一、照明灯具的概念：光源、灯罩及其附件统称为灯具，是控制光源发出的光并对光再分配的装置。它能改变光源光通量的空间分布或光谱分布。二、灯具的主要作用：(1)适合场所的用途，有效地利用光能．合理。(2)防止或限制眩光，保护视力。(3)提高光源的利用率，取得节能效益。(4)外表美观，能美化环境，创造人工光的环境艺术。(5)保证安全，防止发生事故，如防火、防爆。(6)保护光源，免致受损，且能防尘、防湖、防水等Page17湖北工业大学土建学院建筑物理三、照明灯具的特性〔一)配光特性灯具的光通在空间的分布称为灯具的配光特性，是决定灯具的使用场所、照明计算、灯具布置方案等的依据。灯具中的光强在空间内各个方向的分布，将光强用矢量表示，并将各矢量的端点连接成曲线，以表示光强分布的状态，称为配光曲线或光强分布曲线。Page18湖北工业大学土建学院建筑物理常用的配光曲线的表示法是极坐标法，灯具测光中心的垂直线称为光轴。大部分灯具的形状是与光轴对称的旋转体。其光强在空间的分布也是与允轴对称的。只要通过灯具的光轴取任一平面，以这平面内的配光曲线表示灯具在整个空间的配光、就可以进行照明计算。还有一些灯具的光强在空间的分布是与光袖不对称的，这时就要用若干测光平面的配光曲线表示。在使用灯具的配光曲线时，通常统一规定按光通量1000Lm的假想光源提供配光数据。这样，实际光强就是测光资料提供的光强值乘以光源实际光通量与l000Lm之比。Page19湖北工业大学土建学院建筑物理〔二)控光特性灯具的光强分布是依靠灯具的反射罩、透光棱镜、格栅或散光罩控制灯光来实现的。光源的发光面越小，就越容易控光。因此，白炽灯、卤钨灯、高强放电灯的灯具控光效果要优于荧光灯。反射罩是灯具的基本控光部件，反射率高，常用的镜面反光材料为抛光氧化铝板。透光罩为经光学设计的透明棱镜罩（或透镜），透光效率高，控光效果好。格栅主要起遮蔽光源的作用，透过格栅的光束都比较狭窄，倾斜角度的格栅可以将光投向设计的方向。Page20湖北工业大学土建学院建筑物理(三)遮光角光源下端和灯具下缘的连线与其水平线之间的夹角称为灯具的遮光角；它可以有效地限制或消除眩光。灯具的遮光角一股要求在15—30度之间。由金属、塑料、木板组成格栅或档光板的灯具的遮光角，取决于格片宽度和高度之比，一般取25—45度Page21湖北工业大学土建学院建筑物理(四)灯具的效率灯具发出的光通量与光源光通量的比值成为灯具的效率。Page22湖北工业大学土建学院建筑物理四、照明灯具的分类(一)按光通量分布的分类1．直接型灯具直接型灯具由于90％以上的光通量向下照射，因而光通量的利用系数最高，适用于工作环境照明。这种灯具的光强分4J一般分为3类，即窄配光、中配光(或余弦配光)和宽配光。灯具配备镜面反射罩、安装高光效光源，将光束控制在狭窄的范围内，可以获得窄配光的效果，因而产生较高的水平照度和浓重的阴影，适用于高大的室内空间的照明。灯具采用漫反射材料的反射罩或漫透射材料的透光罩，光束不能定向控制，可以获得中配光的效果，适用于中等高度的室内空间的照明。灯具的配光曲线呈蝙蝠翼状，最大光强在灯具下垂线约30度的方向，在45度以上的方向则光强锐减，可以获得宽配光的效果，适用于各种高度的室内空间的照明。Page23湖北工业大学土建学院建筑物理敞口式直接型荧光灯具纵向几乎没有遮光角，因此常设遮光格栅，以遮蔽光源，减少灯具的直接眩光。格栅主要有方格网和单向条形格片两种。点射灯又称聚光灯，采用白炽灯或卤钨灯为光源，窄光束配光，可以自由转动，适用于商店、展览馆建筑中的陈列照明。下射灯嵌装在顶棚内，采用白炽灯或卤钨灯为光源，附备反射器、透镜、格栅，可以形成多种型式的配光。Page24湖北工业大学土建学院建筑物理2．半直接型灯具在室内空间中为了亮度分布适宜，可以采用外包半透明灯罩的吊装灯具、下面敞口式半透明灯罩的灯具、上面留有较大空隙的灯具等。这些都是半直接型灯具。其向上发射出少量的光线可以照亮顶棚．以缓和灯具与顶棚间的强烈对比．同时还将大部分光通量投射到工作面上，因此既能保持较高的光通量利用率，又能获得舒适的室内光环境。Page25湖北工业大学土建学院建筑物理3．均匀漫射型灯具在室内空间中要求光线均匀分布而没有浓重的阴影时，可以采用有漫射透光封密式灯罩的灯具，或以不透光材料遮挡灯泡面，其上下均敞口透光的灯具等。这些灯具将光线均匀漫射，配光投向各个方向、因此对工作面的光通利用率是较低的，但室内亮度比较均匀。Page26湖北工业大学土建学院建筑物理4、半间接型灯具在室内空间中，为增加间接光，使室内光线更加柔和，可以采用上面敞口式半透明灯罩的灯具。这样，就可使大部分灯光投射到顶棚和墙面上部，获得气氛柔和的照明效果。这种灯具主要用于民用建筑的装饰照明。Page27湖北工业大学土建学院建筑物理5．间接型灯具在室内空间中使灯光全部投射到顶棚，光线通过反射扩散后照亮室内．可以避免阴影、光