照明器具简介

第11章电光源1、照明器的特性2、照明器的分类3、照明器的选用4、照明器输出光通量的计算本节基础：照明器光学特性、分类本节重点：照明器光强分布和照明器输出光通量计算方法。第11章电光源照明器是由光源、照明灯具及其附件共同组成的。照明器的作用:▓固定光源和保护光源，使之与电源安全可靠地连接。▓美化环境▓对光源产生的光通量进行再分配、定向控制以及防止光源产生眩光。1照明器的特性光强分布－配光曲线照明器发光效率遮光角－保护角一、照明器的配光曲线配光曲线定义：照明器在空间各个方向上的光强的分布曲线称配光曲线。配光曲线是衡量照明器光学特性的重要指标，是进行照度计算和决定照明器布置方案的重要依据。1照明器的特性光轴：通过光中心的竖垂线称为光轴。光中心：把一个有一定尺寸的光源（照明器）看作一个点，它的光认为就是从该点发出，该点所在的位置就是光中心。光中心其实就是指的出光口的中心。1照明器的特性өφ光轴光中心垂直面水平面图4-1配光术语垂直(投光)角与垂直面：观察光中心的方向与光轴向下方向所形成夹角称垂直角，用θ表示。包含光轴的任何平面为垂直面。1照明器的特性θc光轴光中心垂直面水平面图4-1配光术语水平角与水平面：如果选某一垂直面为基准面，那么观察方向所在的垂直面与基准面之间形成的夹角称为水平角，常用C表示。垂直于光轴的任意面为水平面。1照明器的特性θc光轴光中心垂直面水平面图4-1配光术语配光曲线分类1.极坐标配光曲线①对称配光曲线②非对称配光曲线2.直角坐标配光曲线3.等光强配光曲线①圆形配光曲线②矩形配光曲线1照明器的特性(一)极坐标配光曲线定义：以极坐标原点为光中心，以极坐标角度表示灯具的垂直角，以极坐标矢量长度表示光强的大小，以一定比例的光强值为半径作一系列同心圆表示等光强线。通过光中心作该灯具在一个垂直平面内不同垂直角的光强有向线段，把线段末端连接起来，得到该灯具的配光极坐标曲线。1照明器的特性图4-2乳白玻璃水晶底吊灯的配光曲线1.对称配光曲线适用于具有旋转对称配光特性的照明器。旋转对称配光特性指照明器的光强空间分布相对于光轴呈旋转对称形式。一般，只要照明器形状具有旋转对称性，则灯具的配光就具有旋转对称性，如装有普通白炽灯、高压钠灯、高压汞灯及部分金属卤化物灯的照明器等。1照明器的特性图4-2乳白玻璃水晶底吊灯的配光曲线1照明器的特性图4-2乳白玻璃水晶底吊灯的配光曲线要求45º方向上的光强。在配光曲线上作45º的射线，与配光曲线交于一点，从原点到交点的长度为该方向的光强，即75cd。2.非对称配光曲线光源和照明器的形状是非对称的（如普通直管荧光灯、管形卤钨灯组成的照明器）。就每个垂直面而言，其光强分布相当于光轴是对称的，但各个垂直面上的配光特性不同。采用多个不同测光垂直平面的配光曲线表示。由直管荧光灯组成的照明器，其光强空间分布不再对光轴呈旋转对称。1照明器的特性A(C0平面)ABB(C90平面)CC(C45平面)*资料不同，水平角有差异1照明器的特性图4-3简式单管荧光灯照明器的配光曲线如取垂直于灯管轴线的垂直面为基准面，其水平角为0℃，标注⊥。(A-A)包含灯管轴线的垂直面，水平角为90℃,标注∥。(B-B)水平角为45℃的配光曲线。(C-C)1照明器的特性图4-3简式单管荧光灯照明器的配光曲线A(C0平面)ABB(C90平面)CB(C45平面)配光曲线上的每一点表示照明器在该方向上的光强。如已知照明器计算点的垂直角，可在配光曲线上查到照明器在该点上对应的光强Iθ。1照明器的特性在照明计算中，图解法精确度不易保证，将极坐标曲线用列表方式表示，能获得较为精确的光强值。θ0º5º15º25º35º45º55º65º75º85ºIθ(cd)75768082867557454443θ95º105º115º125º135º145º155º165º175º180ºIθ(cd)43444544423834292422表中列出的垂直角下的光强值在表中直接查得，表中未列出的垂直角可根据前后相邻的两个垂直角下的光强值用内差法求得。1照明器的特性θ(°)051015202530354045505560657075808590Iθ(cd)238236230224209191176159130108856248372819114.90.6θ(°)051015202530354045505560657075808590Iθ(cd)228224217205192177159145127107886751392920125.60.4A-AB-B配光特性(1000lm)1照明器的特性θ(°)051015202530354045505560657075808590Iθ(cd)140140141142142144146149150151152151149145141136129124121θ(°)95100105110115120125130135140145150155160Iθ(cd)1211221221161038875604518196.40.80Iθ(cd)051015202530354045505560657075808590θ(°)12412212011611210710194857768584737271792.80B-BA-A配光特性(1000lm)1照明器的特性θ(°)051015202530354045505560657075808590Iθ(cd)26926826726726626426025424723421419617313910265316.70θ(°)051015202530354045505560657075808590Iθ(cd)260258255250243233224208194176156141120997754318.80A-AB-B配光特性(1000lm)1照明器的特性10001000SII若实际光源的光通量不是1000lm，光强可根据下面公式换算：)()()(10001000cdIlmcdlmIS垂直角方向的光强照明器在实际光源时通量照明器中实际光源的光角方向上的光强时垂直角为照明器中光源为如果一个照明器安装了两只或更多光源，光强换算时Φs取它们的光通量之和。(二)直角坐标配光曲线对于聚光型照明器，光束角很小（光束集中在狭小的立体角），用极坐标表示光强读数困难。图4-4冷反射卤钨灯的配光曲线1照明器的特性图4-5直角坐标配光曲线1照明器的特性(三)等光强配光曲线对于光强分布不对称的照明器，需要用许多平面上的配光曲线才能表示空间分布，可采用等光强配光曲线表示光强。1、圆形等光强图：用极坐标表示1照明器的特性图4-6等面积天顶投影等光强曲线1照明器的特性围绕灯具的球表面上的一个平面内，将等光强点连接成圆形等光强配光曲线，并以相等的投影面积表示相等的包围灯具德威球面面积。1照明器的特性图4-7道路灯中的光线坐标在街道照明中应用较多。将照明器放在球的中间，极轴取上下方向。沿水平中心线(赤道)上的角度为水平角C，定义为路轴方位角。C=0°表示与道路同方向，C=90°表示与道路垂直。沿周围角度γ表示垂直角，γ=0°表示灯具垂直向下。2、矩形等光强图：用直角坐标表示在泛光灯应用较多。泛光灯的光分布通常是窄光束，用矩形等光强图表示。横坐标表示水平角，纵坐标表示垂直角。1照明器的特性1照明器的特性图4-8泛光照明等光强与区域光通量左半部：在等光强图中，可以计算出垂直和水平网格线所包围的每个矩形内的光通量右半部：功率为400W管形高压钠灯作泛光灯时球带光通量曲线的一半，在小方格所确定的球带里，可以计算出每千流明的光通量二遮光角——照明器的保护角用以衡量灯具保护人眼不受光源耀眼，又可保证工作面照度的一个指标，根据光源产生的眩光与人视线角度的关系而设计。照明器的遮光角是指灯具出光口遮蔽光源发光体使之完全看不见的方位与水平线的夹角。用α表示。1照明器的特性1)一般照明器，指的是发光体(灯丝)最边缘点(最低)与灯具沿口的连线，与出光沿口水平线的夹角。1照明器的特性α＝arctanh/rh－光源发光体中心至照明器出光沿口平面的垂直距离，单位为mmr－照明器的出光沿口平面的半径或宽度的一半，单位为mmα－照明器的遮光角图4-9一般型照明器的遮光角照明器的保护角越大，光分布就越窄，效率也越低。由于照明器保护角的实际意义在于限制光源的直射光，从而防止或限制直接眩光。一般照明器应选取15°~30°保护角。1照明器的特性图4-9一般型照明器的遮光角2)荧光灯，它本身的表面亮度低，不宜采用半透明的扩散材料做成灯罩来限制眩光，而采用铝合金(或不锈钢)格栅来限制眩光。格栅的遮光角：定义为一个格片底边看到下一格片顶部的连线与水平线之间的夹角。1照明器的特性图4-10格栅型照明器的遮光角1照明器的特性a－格栅开口的长度，单位mmb－格栅开口的宽度，单位为mmh－格栅的高度，单位为mm图4-10格栅型照明器的遮光角)()(/arctan)(/arctan)(/arctan22方向沿对角线沿宽度方向＝沿长度方向bahbhah长方形格栅三个遮光角1照明器的特性图4-10格栅型照明器的遮光角格栅的遮光角越大，光强分布越窄，效率越低；格栅的遮光角越小，光强分布越宽，效率越高，但防止眩光的作用变弱。办公室照明，格栅遮光角的横轴方向(垂直灯管)为45°，纵轴方向(沿灯管方向)为30°。商店照明的格栅遮光角横轴方向成25°，纵轴方向成15°。三、照明器效率1、定义：从一个照明器输出的光通量ΦL与照明器内含有的全部光源在无约束条件下点燃时输出的总光通量ΦS之比，称为照明器效率。用ηL表示，也称为光通量输出比。SLL1照明器的特性2、上射输出比、下射输出比上射输出比下射输出比SUU1照明器的特性SDDηL=ηD+ηU3、照明器各部分对效率的影响1照明器的特性图4-11照明器各部分对效率的影响区域1：光线能从高压经玻璃板B直接射出灯具的部分，称为直接出射光。区域2：光线射向灯壳内部壳体产生的杂散光，无法起到有效照明作用。区域3：高压光线射向反射器R，经反射器反射后，通过前面玻璃板B再射出。4、提高照明器效率注意事项1照明器的特性图4-11照明器各部分对效率的影响1)尽量减少区域2，不使光线浪费在壳体上。2)处理好玻璃板B与光线的相互位置，一般使光线对玻璃的入射角小于45°，以增强光线的透过率。3)增加区域1减少区域3，增加直接出射光部分。4)减少区域2至零时，区域3内的光线全部反射向区域1中，当反射出来光线的角度与区域1的直接出射光角度完全吻合时，可获得高的效率。5、应用1)敞口式照明器的照明效率较高。取决于三个因素:¤敞口面积与灯具控照器(灯罩)内表面面积之比，比值越高，效率越高；¤控照器内表面反射比越大，效率越高；¤灯具形状造成光在照明器内多次反射，效率降低。2)格栅式灯具采用大网孔高格片的格栅，材料采用抛光的铝合金或不锈钢，效率可高于70%。1照明器的特性一、按照明器结构特点分类2照明器的分类结构特点开启型光源与外界空间直接接触(无罩)闭合型透明罩将光源包合起来，但内外空气仍能自由流通密闭型透明罩固定处加严密封闭，与外界隔绝相当可靠，内外空气不能自由流通防爆型符合《防爆电气设备制造检验规程》的要求，能安全地在有爆炸危险性介质的场所使用。有：1）安全型；2）隔爆型。安全型在正常运行时不产生火化电弧；或把正常运行时产生的火化电弧的部件放在独立的隔爆室内隔爆型在照明器的内部产生爆炸时，火焰通过一定间隙的防爆面后，不会引起外部的爆炸防震型照明器采取防震措施，安装在有震动的设施上二、按照明器安装方式分类1）悬吊灯2照明器的分类2）吸顶灯2照明器的分类3）壁灯2照明器的分类4)嵌入式、半嵌入式2照明器的分类5）落地式2照明器的分类6）台式2照明器的分类7）庭院式2照明器的分类8）道路广场式2照明器的分类三、按照明器的配光曲线分类（1）正弦分布型光强是角度的正弦函数。（2）广照型最大光强分布