照明學問和照明工程設計第一章光學和照明工程根本學問介紹一、光學度量的幾個根本量光通量〔φv,φ〕光源每秒鐘發(fā)出的光的總量。lumen,lm11cd的均勻光源射入單位立體角中的光通量。光效某一光源發(fā)出的光通量與其消耗功率的比值。單位：流明/瓦亮度〔L〕光源在某一方向上的亮度是光源在該方向上的單位投影面積、單位立體角中放射的光通量。單位：cd/m2光強〔IvI〕光源在給定方向上的單位立體角中放射的光通量。同一燈具，在不同方向的光強是不同的。單位：坎德拉，cd照度(E)照耀到外表一點處的面元上的光通量除以該面元的面積。單位：lux，lx(勒克斯)照度的數(shù)量級概念照度環(huán)境狀況照度環(huán)境狀況無月夜天光在地面產生的照度照度(勒克斯)0.0003接近天頂?shù)臐M月在地面產生的照度0.2辦公室工作所必需的照度20--100晴朗夏天在采光良好的室內照度100--500晴朗夏天太陽不直射的露天地面照度1000--10000色溫(CCT)以確定溫度K〔Kelvin〕來表示。假設我們將一鐵塊加熱，鐵塊發(fā)光的顏色與鐵塊的溫度有固定的對應關系。隨著溫度上升，鐵塊開頭由暗紅→紅→淺紅→橙黃→白色，漸漸變化。試驗證明，色溫與發(fā)光材質無關，只與溫度有關。對應某種溫度的顏色，我們稱為色溫。顯色指數(shù)(Ra)表征在特定條件下，經某光源照耀的物體所產生的心理感官顏色與該物體在標準光源照耀下的心理顏色相符合的程度的參數(shù)。它表示的是用這個光源照耀物體，拍下彩照的顏色保真程度，顯色指數(shù)越高，顏色失真越小。日光無疑顯色指數(shù)最高，為100%；白熾燈、金鹵燈、鏑燈等一般顯色指數(shù)為85%～100%；70%～80%；節(jié)能型熒光燈、高壓汞燈顯色指數(shù)為40%～65%；高壓鈉燈由于是接近單色的燈，顯色指數(shù)很低，小于40%；二、照明設計有關的幾個概念眩光由于亮度分布或范圍的不合理安排或空間或時間上的猛烈反差，而引起的不舒適視覺條件或觀看力量的下降。以下圖中，工作者前方水平方向上下150范圍內射向眼睛的光假設比背景光強時，就會感覺刺眼，這就是眩光。眩光的種類直接眩光：眼睛直視光源時感到的刺眼眩光，如直視太陽或夜間對方來車車燈，閱讀時的直接眩光即看燈管時的刺眼眩光。反射眩光：光源投射對象后對象反射至眼睛的次驗光線，一般常稱為反光，此種眩光對舒適影響最大。比照眩光：室內主燈與桌燈明暗比過大時，即會有比照眩光，故不行只開臺燈。眩光造成的損害降低工作效率，甚至造成眼睛酸痛，疲乏和緊急，頭痛的問題，依據(jù)美國爭論報告指出，平均每五位上班族就有四位受到眼睛不適的困擾，而且大多數(shù)都有頭痛、疲乏、常常流淚的病癥。預防眩光的措施配光曲線

GF9400選擇適宜的布燈位置，以使工作者的眼睛不是處于入射光的鏡面反射方向上。從而削減工作面上的反射眩光和作業(yè)上的反射眩光。承受發(fā)光面積大、亮度低的燈具來照明。使用的工作面，如墻壁、紙張、操作臺面等應當是無光澤的，這也有幫助削減反射眩光。配光曲線的單位是cd/k.lm〔讀為：坎德拉每千流明，配光曲線是燈具的特有性質，同一燈具，只要裝上同類型的電光源，無論是50W、100W、500W1000W，其配光曲線一樣。上圖為某一燈具的配光曲線，我們看到，此燈具發(fā)光為不對稱發(fā)光，左側的光強小于右側00560cd/k.lm8500lm00方向光強為56085001000

4760(cd)006米處的照度為476062

132(lux)的照度。距高比在固定照明設計中，燈具總要安裝肯定的高度，并且每兩只燈具之間有肯定距離。當高度肯定時，燈具之間距離越小，照度的均勻度越高，距離大了，照度就不均勻。這個均勻度只與107米；53.5米，這兩種安裝方式照度差異很大，但照度的均勻度是一樣的。0.8，被認為是設計允許照度均勻度的最小值。燈具的距高比是燈具安裝時，照度的均勻度不小于0.8的燈具之間距離與燈具安裝高度之比。記為：L/H。其次章照明工程設計第一節(jié) 常見照明場所、特點和照度要求在工廠照明中，承受什么樣的燈具，也是由使用的環(huán)境來打算的，假設車間內濕度較大，就需要承受防水性能好的燈具；而在多灰塵的廠房內，則必需承受防塵的燈具。在這些狀況下，IP等級進展慎重的選擇。選用燈具時，還要考慮安全防護的要求。例如，對于人能觸及的燈具，應當有很好的防觸電保護性能。而對易燃和易爆場合，則應承受防爆型的燈具。工廠照明要求工廠照明涉及的場所和作業(yè)的范圍很廣，既有在小型車間進展的精細加工，又有在高大廠房中的重工業(yè)生產，還有在易燃易爆等危急場合的作業(yè)活動，照明工作者必需依據(jù)不同的場所和作業(yè)性質，進展相應的設計，為工作人員供給舒適、經濟的照明，以利于最大限度地提高生產率、削減事故、保護工作人員的安康。照度值總體照度值〔也稱為照度水平〕是工廠照明中的最根本的要求。對局部工作場所的要求照度在相關的國家標準中己作了規(guī)定〔參照公司的照度表。照度的均勻度最小照度與平均照度之比不低于0.8。光源選擇在工廠照明中，承受什么樣的燈具，也是由使用的環(huán)境來打算的。假設室內的環(huán)境溫度過低，如在冷凍食品加工廠和冷庫中，不宜承受熒光燈。由于在低溫時熒光燈不僅啟動困難，而且光輸出也要降低很多。這時可承受高強度放電燈進展照明，個別地方也可承受白熾燈。在那些環(huán)境溫度很高的工作場所，如煉鋼廠、鑄造車間，承受氣體放電燈時肯定要保證其鎮(zhèn)流器的工作溫度不超過其最高允許溫度。因此，必需選擇適宜的氣體放電光源和燈具。假設車間內濕度較大，就需要承受防水性能好的燈具；而在多灰塵的廠房內，則必需承受防塵的燈具。在這些狀況下，都要對承受的燈具的IP等級進展慎重的選擇。選用燈具時，還要考慮安全防護的要求。例如，對于人能觸及的燈具，應當有很好的防觸電保護性能。而對易燃和易爆場合，則應承受防爆型的燈具。事故照明要求事故照明必是在正常條件下，能快速啟動，完成緊急照明的功能，工廠必需設事故照明裝置和安全疏散指示。10％，下表為美國工廠照明標準規(guī)定的能保證人員安全行動的最低照度。危急程度活動的頻繁程度照度〔lx〕小低5.4高11大低22高54進展工廠照明設計需了解的一般因素詢問工作開頭時，肯定要通過各種方式了解一些相關的狀況和數(shù)據(jù)，可以詢問客戶〔經辦人、負責照明治理的工程師、電工、車間主任、班組長了解如下方面的因素：光色的光源〔冷色/暖色，從而有利于提高工作效率；作工的心理，例如在裝配車間安裝顯色指數(shù)太低的高壓汞燈會使現(xiàn)場氣氛比較冷清。此時就應中選用顯色指數(shù)較高的光源。工廠的溫度環(huán)境：例如低溫的冷庫不宜選用熒光燈，由于不易啟動，煉鋼廠肯定要保證鎮(zhèn)流器的工作溫度不超過其最高允許溫度；工廠的使用環(huán)境：濕度如何？是否多粉塵？從而打算燈具的IP等級；工廠的照明系統(tǒng)1〕.工廠照明系統(tǒng)的組成：一個完整的工廠照明系統(tǒng)由一般照明、區(qū)域化照明、局部照明、特別作業(yè)照明混合組成。2〕.一般照明：用來在所考慮區(qū)域的工作面上產生比較均勻的照度。一般照明的原則假設在任意給定的工作位置上最小照度與平均照度的比值在0.8以上，則其照度均勻度已足夠。應使用熒光燈或高強度放電燈作為光源。到底是承受前者或后者，主要依據(jù)安裝高度來打算。燈具安裝高度在2.5-4m之間，可承受熒光燈具，與窗戶或視線方向平行，而與成排的工作臺和機器垂直。既可以避開在視覺作業(yè)面上產生厭煩的陰影，又可以削減光線反射進入工作者眼睛的時機。燈具安裝高度在4-7m之間，可承受懸掛式反射型熒光燈具，使其離地面約4m。6m以上，可選用HID〔高強度氣體放電燈〕燈具，由于功率和光通量大，燈具數(shù)量可以削減，使安裝、運轉、維護更為經濟。布燈原則燈具應由中間向邊界開放，當燈具的行或列成奇數(shù)時，應有一行或一列燈具位于中心線上，當燈具的行或列是偶數(shù)時，靠中心線最近的燈具距中心線的距離應是燈具間隔S0.5S，如以下圖所示：工廠的一般照明方式：參考下表表二、工廠的一般照明方式分類高度場所舉例

高頂棚7m以上煉鋼、煉鐵、大型機械廠房等

中頂棚4-7m中型金屬板加工廠，中型組裝工廠等

低頂棚<4m使用光源設計要點

250-1000w的高強度氣體放電燈〔高大功率熒光燈、熒光高壓汞燈、金屬鹵化物燈、高壓鈉燈〕壓汞燈、金屬鹵化物燈1.型配光燈具，這樣可提高光的利用率；較寬的房間可使用中照型、光照型配光燈具；在不過分考慮眩光的假設工作面上需要較高的水平照場合，可考慮用反射型度，則不管房間的狹窄的程度如何，燈，由于反射型燈的反都應使用狹照型配光燈具；射面不會受污染；假設工作場所不僅要考慮工作面2.可以將反射型燈安裝的水平照度，而且期望有肯定的垂在柱子頂，向下斜照。直照度，則承受廣照型或特廣照型燈具；20-30m的廠房可考慮使用投光照明燈具。

40w以上的熒光燈1.低頂棚的車間一般進展較周密的作業(yè)，要求高照度，通常使用吸頂式、嵌入式熒光燈具規(guī)章排列來供給一般照明；2.低頂棚的房間通常有光滑而潔白的頂棚，可以將頂棚看作二級反射器產生漫反射照明，改善房間的亮度分布，降低整個環(huán)境的眩光效果；進展照明設計時，要特別注意掌握眩光。3〕.區(qū)域化照明：也是為整個室內供給照明，應依據(jù)視覺作業(yè)或工作區(qū)域，將燈具功能性地進展布置。如工作區(qū)、非工作區(qū)、通行區(qū)等，重點在工作區(qū)，而其余區(qū)域的照度一般只有工作區(qū)的一半。在某些大的廠房內，當工作位置固定不變時，承受區(qū)域化照明比一般照明更好。由于燈具相對集中，能在工作面上產生較高的照度，不影響整個環(huán)境亮度，并且節(jié)約電能，削減維護費用。實際上，區(qū)域化照明就是在相對小的區(qū)域內的一般照明。4〕.局部照明：在照明水平和照明質量要求格外嚴格的區(qū)域，用來照明視覺作業(yè)區(qū)域及其緊鄰區(qū)域。由于障礙物〔包括工作者本身〕的遮擋，一般照明不行能給工作位置供給很好的照明，因此承受局部照明來增加工作面的照度，局部照明是一般照明的補充，不能用它來完全取代一般照明。5〕.特別作業(yè)照明：對某些生產制造過程和某些產品的檢驗，常常要求一些特別的視覺作業(yè)照明。例如：承受照明加放大鏡來檢驗或裝配精細零件，投影照明測量等。工廠〔車間〕照明快速估算法詢問效勞不是設計，正式設計時，必需進展較準確的室內照明計算及布燈。而在詢問效勞過程中，可承受如下的快速估算法，快速估算出各種燈具的大致用量。快速估算法通常是承受如下過程：先依據(jù)需要對一般照明〔或各區(qū)域化照明〕進展估算；再對某些有需要的區(qū)域加上局部照明；最終，對某些特別作業(yè)安排適當?shù)难a充照明?！?〕和〔3〕是依據(jù)具體狀況安排，這里著重介紹一般照明〔或各區(qū)域化照明〕的快速估算法。將如下的假設作為計算前提：照耀在工作平面上的維持流明值是燈具中光源流明的一半；被照耀房間尺寸是一般的，房間外表的反射系數(shù)是常規(guī)的，房間內的灰塵狀況是一般的〔一個一般尺寸的房間是指從工作平面到燈具底部的高度值小于房間最小尺寸的一半；對于給定房間只承受一種燈具；快速估算法：1〕.A；2〕.B;3〕.B0.5C；4〕.燈具數(shù) N房間面積A；C房間面積N5〕.燈具間隔L 房間面積N6〕.L與懸掛高度之比大于距高比時，則燈具間L過大，應選用功率低一級別的光源，重復第三步，直到燈具間隔L滿足要求。7〕.選用一種適宜的高懸掛或低懸掛燈具。工廠〔車間〕照明系統(tǒng)設計實例：某一電架工廠照明改造設計1〕現(xiàn)場條件82802,如以下圖所示意；圖一：照明場地示意圖米米A部分〔4140m,27〕米B部分〔4140m,29.5米〕電架庫廠房是進展設備維護和修理的場所，操作對象較大、較重，安全生產尤為重要；電架庫廠房是進展設備修理等較精細的工作，故對光源的顯色性有較高要求，需要選用顯色指數(shù)較高的光源；電架庫的溫度環(huán)境：整體環(huán)境與當?shù)氐臍夂颦h(huán)境一樣，車間內部沒有特別的高溫或低溫設施，當?shù)亍侧嵵荨扯咀畹蜏囟仍?20℃左右，夏季最高室內溫度低于35℃。電架庫廠房灰塵及煙霧較大，油脂較多，須選用具有防護等級的密封式燈具；2.照明設計方案依據(jù)以上的幾條因素，確定如下的選燈和布燈方案：〔顯色指數(shù)僅為30-50〔色指數(shù)到達80-85；電架庫層高為7-9.5米，不適合選用熒光燈具，較適宜選用金鹵燈高棚燈具，亮度高，投射范圍大，而且環(huán)境溫度對燈具沒有影響；依據(jù)電架庫的工作性質，其室內的平均照度應到達300lx，但實測現(xiàn)有照明系統(tǒng)環(huán)境照112-176lx250W400W性考慮，燈具可以削減一半；依據(jù)電架庫的工作性質，照明系統(tǒng)分為三局部組成，頂部一般照明，側壁補充照明，地面移動照明，燈具的分布如以下圖所示：此過程比較繁雜，此處臨時略過。假設用快速估算法來進展粗略設計，計算過程如下：從表一查得電架庫照度推舉值應為A=300lx;選擇GT9401投光燈做一般照明，GF9400