建筑光学建筑光学第十章第十章 建筑照明建筑照明建筑照明建筑照明第一节 人工光源的光特性 第二节 灯具 第三节 室内工作照明人工光源的光特性人工光源的光特性n热辐射光源n气体放电光源 (光源)热辐射光源GLS LAMP 普通白炽灯泡HALOGEN LAMP 卤钨灯 MR16气体放电灯 DISCHARGEDISCHARGEHigh pressure Mercury lamp汞灯High pressure sodium lamp高压钠灯 高压HIGHT PRESSUREHigh Pressure Mercury Fluorescent (Color Corrected Mercury ) LampMetal HalideLamp金卤灯 Low-Pressure Mercury (Tubular Fluorescent ) Lamp 荧光灯 T12 / T10 / T9 / T8 Compact 节能灯管 Dulux S L 节能灯 BFGLow-Pressure Sodium Lamp低压钠灯低压LOW PRESSURE白炽灯 GLS INCANDESCENTBlended-Light Lamp自整流汞灯热辐射光源n按照黑体辐射规律，任何物体都可以向四周辐 射能量。当对金属加热到1000K以上时，就发 出可见光。在一定范围内，温度愈高，可见光 在总辐射中所占比例愈大。人们利用这一原理 制造的照明光源称为热辐射光源。n常见的辐射光源有白炽灯和卤钨灯。白炽灯n白炽灯内的细钨丝有电流通过时，产生高温而 发光。为了避免热量的散失和减少钨丝蒸发， 将灯丝密封在一玻璃壳内；为了提高灯丝温度 进而提高其发光效率，将灯泡内抽成真空或充 以惰性气体，并将灯丝做成双螺旋形。 组成：灯丝、支架、泡 壳、填充气体和灯头。n白炽灯白炽灯的工作特性n发光效率：8-21.5流明每瓦n色温：2800kn显色性：显色指数Ra=9599n启动瞬间灯电流很大，大功率需分批启动n调光：工作温度降低、色温降低、光效降低、寿命延长n白炽灯的优点：体积小，易于控光，可在很宽 的环境温度范围下工作，结构简单，使用方便 ，没有频闪现象。n缺点：红光较多，灯丝亮度高，散热量大，寿 命短，受电压变化和机械振动影响大，尤其是 发光效率很低，浪费能源。卤钨灯n利用卤钨循环消除钨沉积产生的灯泡发黑n管壁温度更高、灯泡尺寸更小、工作气压更大n必须使用石英玻璃或硬玻璃卤钨灯的工作特性n光效更高，寿命期内光维持率几乎达100%n色温：2800-3200kn不能过分调光n卤钨灯的类型：市电型、低电压型（MR灯 冷光灯）气体放电光源气体放电光源是利用某些元素的原子被电子激发 而产生光辐射的光源。 n 普通荧光灯 荧光灯管的内壁涂有荧光物质，管内充有稀薄的 氩气和少量的汞蒸气。灯管两端各有两个电极 ，通电后加热灯丝，达到一定温度就发射电子 ，电子在电场作用下逐渐达到高速，轰击汞原 子，使其电离而产生紫外线。紫外线射到管壁 上的荧光物质，激发出可见光。根据荧光物质 的不同配合比，发出的光谱成分也不同。 荧光灯与白炽灯比较n发光效率较高 一般可达 ，比白炽灯高3倍左右。 n发光表面亮度低 荧光灯发光面积比白炽灯大，所以表 面亮度低，光线柔和，不用灯罩也可避免强烈眩光出 现。 n光色好且品种多 根据不同的荧光物质成分，产生不同 的光色，因此，可制成接近天然光光色的荧光灯灯管 。 n寿命较长 国内灯管为15005000h，国外有的已达到 10000h以上。 n灯管表面温度低 荧光灯尚存缺点：如初始投资高，对 温湿度敏感，尺寸较大且不利于控制光，有射频干扰 和频闪现象等，尽管这样应得到广泛运用。 直管荧光灯n预热启动式用量最大，需电极预热电路n快速启动式用硅外涂层或导电带来保证可 靠启动n瞬时启动式辅助电极类型管径 (mm)长度 (mm)功率(W)光通量 (lm)光效 ( lm/W)整流器T12 381200 403200 80电感T8 26 1200 363350 93电感T5 161148 282900 104电子直管荧光灯紧凑型荧光灯n 紧凑型荧光灯与普通荧光灯的区别在于以三基色荧光粉代替卤磷化物荧光粉。紧凑型荧光灯的灯管直径小，单位荧光粉层受到的紫外辐射强度大。三基色荧光粉能够抗高强度的紫外辐射，改善了荧光灯的维持特性，使荧光灯紧凑化成为可能。n紧凑型荧光灯结构紧凑，灯管、镇流器、启辉器组成一体化，灯头也可做成白炽灯形状，使用很方便；紧 凑型荧光灯的单灯光通量可小于2000lm，满足小空间照明对光通量大小的要求，可直接替代白炽灯 紧凑式荧光灯荧光高压汞灯n荧光高压汞灯的发光原理与荧光灯相同，只是 构造不同见右图。因管内工作气压为 ，比荧光 灯高得多，荧光高压汞灯因此而得名。灯内管 是发出紫外线放电管，紫外线激发涂在玻璃外 壳内壁的荧光物质发出可见光。 荧光高压汞灯特点n发光效率较高。一般可达50lm/W左右。n寿命较长。一般可达6000h，国外已达到 16000h以上。n荧光高压汞灯的最大缺点是光色差，主要发绿 、蓝色光。影响人们对颜色的正确分辨，所以 ，荧光高压汞灯常用于街道、施工现场等场所 。金属卤化物灯金属卤化物灯的构造和发光原理均与荧光高压汞灯相似，区别是在荧光高压汞灯泡内添加了某些金属卤化物，提高了光效、改善了光色。为了提高光效，一般采 用钠铊铟(NaT1In)系和钪钠(ScNa)系金属卤化物；为了获得最佳光色，常采用锡系卤化物；为了获 得较高光效和很好的显色性，通常采用镧(La)系卤化物。n金属卤化物灯一般按添加物质种类，可分为钠铊铟系列、钪钠系列、锡系列、镝铊系列等。金卤灯主要类型n单泡壳双端型:预聚焦灯头，能精确控光，用于高级体育场所照明n双泡壳双端型：外壳中空，用于室内照明尤其是橱窗和店铺照明n双泡壳单端型：一般照明最常见n陶瓷电弧管金卤灯：陶瓷电弧管光效更高、光色更好、颜色稳定、寿命长複金屬燈钠灯根据钠灯泡中钠蒸气放电时压力的高低，把钠灯分为高压钠灯和低压钠灯两类 。n高压钠灯是在高压钠蒸气放电时辐射出可见光的。其辐射光的波长主要集中在人眼最灵敏的黄绿色光范围内。光效高，寿命长，透雾能力强，适合户外照明和道路照明。n低压钠灯与高压钠灯的区别是利用低压钠蒸气中放电，钠原子被 激发而产生的黄色光的(主要是589nm)。低压钠灯透雾能力强，但显色性极差，在室内极少用。电弧管呈细长型，以减少光辐射的自吸收损失高压钠灯光效最高，显色性极差 ，用于郊外道路、隧道等对 光色没有要求的场合。低压钠灯常用照明光源主要光电特性种类 普通白炽灯卤钨灯荧光灯荧光高压汞灯金属卤化物灯高压钠灯光 效 (lm/W)7-1915-2132-7033-5652-11052-107色 温 (K)280028503000-650060004500-70002000显色指数(Ra)95-9995-9950-9340-5060-9520,40,60平均寿命 (h)1000800-20002000-50004000-12000300-200003000-24000表 面 亮 度较大大小较大较大较大启动和再启动时间瞬时瞬时较短长长长受电压波动的影响大大较大较大较大较大 受环境温度的影响小小大较小较小较小耐 震 性较差差较好好较好较好所 需 附 件无无电容器 镇流器 启辉器镇流器镇流器镇流器频 闪 现 象无无有有有有发 热 量 (4.187 k j / h1000 l m)57(100W)41(500W)13(40W) 17(400W) 12(400W)8(400W) 初 始 价 格最低中中高高高运 行 价 格最高低低中中中性能灯具n定义 不包括光源在内的配照器及附件。n作用:(1) 对光源发出的光通量进行再分配;(2) 保护和固定光源;(3) 装饰美化环境配光曲线n灯具一旦处于工作状态，就必须向四周空间投射光通量。我们把光源各方向的发光强度在三维空间里用矢量表示出来，并把矢量的终端连接，就构成一封闭的光强体。当光强体被通过 Z轴线的平面截割时，在平面上获得一封闭的交线。该交线以极坐标的形式绘制在平面图上，这就是灯具的配光曲线。 荧光灯具配光曲线金卤灯具配光曲线工作面照度分布图示1)深照型;2)配照型;3)广照型;4)远射型灯具类型灯具配光分类39室内工作照明n照明方式一般照明、分区一般照明、局部照明、混合照明不同照明方式及照度分布（a）一般照明； （b）分区一般照明； （c）局部照明； （d）混合照明40建筑照明设计标准n照度标准是关于照明数量和质量的规定n照明数量建筑照明设计标准GB500342004是按不同建筑、不同用途的房间或场所，分别规定了不同的照度要求，包括三类建筑和一个公用场所的照明设计照度标准值。三类建筑分别是：居住建筑、公共建筑、工业建筑。 41办公建筑照明标准值房间或场所参考平面及其高度照度标准值 （lx）统一眩光值 UGR一般显色指数 Ra 普通办公室0.75m水平面3001980 高档办公室0.75m水平面5001980 会议室0.75m水平面3001980 接待室、前台0.75m水平面30080 营业厅0.75m水平面3002280 设计室实际工作面5001980 文件整理、复印 、发行室0.75m水平面30080资料、档案室0.75m水平面2008042查表时要注意的问题n参考平面位置n照度标准值取值1.维持平均照度值。2.照度标准值分级：0.5、1、3、5、10、15、20、30、50、75、100、150、200、300、500、750、1000、1500、2000、3000、5000 lx。3.照明设计时一般按标准中的规定值选取。符合规范 中的特殊条件时，只能按照度标准值分级提高。43照明质量眩光限制；光源颜色；照度均匀度；反射比眩光限制；光源颜色；照度均匀度；反射比。n n眩光眩光 眩光类型：直接眩光、反射眩光、光幕反射。改善眩光的方法：光源；挂高；环境。眩光限制用统一眩光值（UGR）评价。UGR GR44照明质量n n光源颜色光源颜色光源颜色光源色和物体色。用色温值K来衡量光源的色表颜色；用显色指数Ra来衡量光源的显色性。45光源的色表分类和适用场合光源 的颜 色分 类相关色温 K色 表 特 征适 用 场 所 （环境气氛，照度）5300冷设计室、计算机房 围棋台面、高照度场所46照明用灯的显色组别及适用场所显色分组一般显色指数(Ra)类属光源示例适用场所示例Ra80白炽灯、卤钨灯、稀 土节能荧光灯、三基 色荧光灯、高显色高 压钠灯美术展厅、化妆室、客厅、餐厅 、宴会厅、多功能厅、酒吧、咖 啡厅、高级商店营业厅、手术室60Ra3002.5 2.1 1.8 1.7 1.6 1.54.2 3.6 3.1 2.8 2.6 2.46.2 5.4 4.8 4.3 3.9 3.28.3 7.2 6.4 5.7 5.2 4.912.5 10.9 9.5 8.6 7.8 7.316.7 14.5 12.7 11.5 10.4 9.72.8 2.5 2.1 1.9 1.7 1.64.7 4.2 3.5 3.1 2.9 2.87.1 6.3 5.4 4.7 4.3 4.29.5 8.3 7.2 6.3 5.7 5.614.3 12.5 10.9 9.5 8.6 8.419.0 16.7 14.5 12.7 11.5 11.2341015 1520 2030 3050 50120 120300 3003.7 3.0 2.5 2.1 1.8 1.7 1.66.2 5.0 4.2 3.6 3.1 2.8 2.79.3 7.5 6.2 5.4 4.8 4.3 3.912.3 10.0 8.3 7.2 6.4 5.7 5.318.5 15.0 12.5 10.9 9.5 8.6