LED照明技术应用系统基础篇.doc
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1、照明技术应用系统照明设计基础 照明设计是一门综合性学科,需要兼顾应用光学、点学、建筑学、生理学、心理学、卫生学等方面的技术才干获得满意的效果。不同场合的照明设计有其共性的内容,也有特殊的需求。本章重要就照明设计中的共性问题,如设计程序、照明质量、照明方式、照明种类、照明标准、照明节能等方面作简要的阐述。一、照明的目的和规定1. 照明目的照明的目的是给周边的各种对象以适宜的光分布,通过视觉达成对的辨认人们所欲知的对象和确切了解人们所处的环境状况。根据照明的目的不同,分为明视照明和环境照明。1)明视照明以工作面上的视看物为照明对象的照明技术称为明视照明,属照明生理学范畴。例如工厂车间、办公室、教室
2、、商场营业厅等的照明是以明视为主的。2) 环境照明以周边环境为照明对象,并以舒适感为主的照明称为环境照明,属照明心理学范畴。例如剧场休息厅、门厅、宾馆客房的照明是以环境照明为主的。2. 照明规定不同目的的照明对照明设计的规定及考虑的重要因素列于表6-1。明视照明和环境照明的设计规定及考虑的重要因素对比项目明视照明环境照明视看对象工作面(阅读、机床超作等)、人脸室内的空间及各表面照度及其均匀度工作面上要有充足的亮度,且亮度分布应均匀亮或暗要根据需要设计,有时需要暗光线导致气氛。照度要有差别,不可均一,采用变化的照明可导致不同的感觉光的方向性、眩光及阴影不应有眩光,要尽量减少及至消除眩光,阴影要适
3、当可采用金属、玻璃或其他光泽的物体以小面积的眩光导致魅力感。有时需要将阴影夸大,从而起到强调或突出的作用光源的颜色及显色性光源的显色性要好采用特殊颜色的光作为色彩照明 或用夸张手法进行色彩调节照明器的布置照明器布置应与建筑物协调,要考虑照明的心理效果采用特殊的装饰照明手段,以舒适感为主照明器的布置照明器布置应与建筑物协调,要考虑照明的心理效果采用特殊的装饰照明手段,以舒适感为主经济性照明方案应经济、应用从全局看应是经济的,但从局部看也许是不经济的或过度豪华的二、照明设计程序1了解和收集有关资料为使所设计的照明能最大限度地满足使用规定,在设计前必须充足了解以下情况和收集有关资料:1)确照明设施的
4、用途和对照明的规定。在进行照明设计前,先要明确建筑物的功能和使用目的,了解是否有多用途规定及其他特殊规定,以便针对性地进行照明设计2)收集建筑物平剖面布置及结构型式的资料,在充足理解这些资料的基础上,进行灯具选择、灯具布置及线路敖设等。3)了解建筑物的环境条件,对易爆炸、易引起火灾、潮湿、有腐蚀气体等的场合,则应了角其浓度情况,拟定危险等级,并按相应的规范规定进行照明设计。4)收集供电电源的资料,拟定供电电源的方向及进线位置等。32与建筑设计师及其他公用设施设计者的综合协调 照明灯具的型式及布置方案特别是环境照明设计必须与建筑协调。电气设计者必须与建筑设计师充足协商,才干使照明设计更合理。同时
5、,照明设施必须避免与其他公用设施相碰撞,只有事先进行充足协调才干防止发生矛盾。3照明光照的设计1) 拟定照度 照明设计应根据国家照明标准,达成规定的照度。各种场合的照度标准可参考相关章节。2) 拟定照明方式及照明种类 根据建筑物的功能及使用规定拟定合适的照明方式,配置完善的照明种类。参考相关的章节。3) 选择光源 根据使用场合对照度、光色、显色性、点灯特性的规定选取择合适的光源。参考相关章节。4) 选择灯具 按照明方式、照明种类、光源种类、灯距高度、照度规定等因素选择合适的灯具。参考相关章节。5) 拟定灯具布置方案 结合建筑物平面布置及柱、梁的位置并考虑与建筑物及其他公用设施的协调,进行有规则
6、的面灯。参考相关章节。6) 计算照度 有两种计算方法1 根据上述5)所拟定的灯具布置方案,按照相关的照度计算方式进行照度计算,拟定为满足上 所拟定照度的光源功率。2 假定光源功率,按照相关的照度计算方法,算出为满足上述1)所拟定照度所需的灯具数,然后进行灯具布置,拟定布灯方案。7) 检查照明质量的各项指标 由上述1)6),对最后拟定的灯具布置方案,需对照度水平、照度均匀度、亮度分布、眩光、阴影、显色性等照明质量指标进行检查。根据检查结果,如需对布灯方案进行修改时,则上述2)6)应重新进行设计。这往往需反复多次,才干获得最佳方案。有关照明质量各项指标详见相关章节。 4照明电气的设计照明电气的设计
7、大体涉及一列内容:1) 拟定照明控制方式,拟定电源部开关及分派电箱的安装位置。2) 进行照明负荷计算及楞率因数补偿计算。3) 选择照明线路保护装置。4) 拟定照明线路敷设方式,选择导线型号规格,并进行电压损失计算和机械强度校验。5) 照明装置的电气安全考虑。 5照明设计施工图的绘制将上述内所拟定的内容以图样和说明的形式表达出来,以便按图进行安装。一般涉及照明配电系统图、照明控制图、照明平面图、复杂部位的剖面图、照明装置的安装图、施工安装说明等。 6开列设备材料清单及预算方案。三、照明质量的评价因素照明设计的优劣重要用照明质量来评价。照明质量的评价因素涉及照度、照度均均匀度、亮度分布、眩光限制、
8、显色性、照度的稳定性等。在照明设计时应全面考虑和恰当和理上述各质量因素。1 合适的照度照度是衡量物体明亮限度的间接指标。照度与视力、生产率、事故率均有密切的关系。在一定范围内增长照度可以提高视力、提高劳动生产率、减少事故的发生,但照度并不是越高越好,太高会刺眼,同时还需要考虑电能消耗和经费开支。所以对于不同的工作场合,应按照度与视力、生产率、事故率的关系找了合适的照度值。 照度与视力的关系:1) 照度与视力和人的心理感受的关系从上图可以看出照度低的视楞能也很低,随着照度的提高,视功能逐步提高,但当照度增长到1000lx以后随着照度的增长,视功能提高就不显著了。不同的照度给人产生不同的感受,照度
9、太低容易导致疲劳和精神不振,照度太高往往因刺激太强,而承受不了太过兴奋。视觉满意度是用来描述实际可接受性的一个照明术语。它重要由下列两方面决定:一是在实际条件下进行工作的容易限度;二是在集中精力工作后为了轻松一下而仰望四周时,视环境的如意或舒适快乐的限度。影响视环境的重要因素是照度、反射系数和颜色的组合、光源的亮度等。为了拟定满意的水平照度,照明学者们通过大量实验和研究,以视觉满意度判据为基础,根据实验、研究结果拟定了工作房间内满意照度的调研的结果曲线(见图)。从图可知,从供人舒适照明的角度看,最适宜的平均照度应为2023lx。综合以上两种结果,并考虑能耗和经费,一般有1000lx的照度基本上
10、可以满足各种环境的照度规定,为合适的工作照度。2) 照度与工作效率和事故率的关系合适的照度可以减少视疲劳,人而减少事故的发生,提高工作效率。从下图2中给出了照度与生产中有关因素的关系,在照度小于500lx时,每条曲线的斜率很大,超过500lx时,曲线开始发生斩折,直到1000lx以后曲线趋向平坦,照度再增长对提高工作效率、减少事故没有大的作用。由此结论: 5001000lx的照度范围是大多数连续工作的室内作场合的合适照度。3) 年龄与需要照度的关系,随着年龄的增长,眼球晶状体的透明度逐渐下降,进行同样的视觉作业则需要更高的照度,下图给出了年龄与视力比和所需亮度的关系。从图a可看出,以20岁为基
11、准,到70岁的视力己衰退到20岁时的60%。从图b可知对从事同一工作,要得到相同的工作效果,年老人所需要的照度成倍增长,到70岁人所需的照度为年轻人的2.6倍。4) 合适照度的拟定对于各种不同工作性制裁所需的合适照度,应以使人易于辨别所从事的工作细节,同时消除或适本地控制那些会导致视觉不舒适的因素为依据。室内照明,以人、书籍、机器设备、加工的零件为重要视看对象,而人脸则是非常重要的仅次于书籍的视看对象,故以人的面部特性的辨认作为照度评价的依据。国际照委会CIE室内照明指南指出:可以刚好辨认人脸的特性需大约1cd/m的亮度。在水平面照度为20lx左右的普通照明条件下,可以达成这个亮度。所以 20
12、lx被认为是所有通道及非工作房间等的最低照度。实验表白,不需要特别费力即能辨认脸部特性约需要1020/m的亮度。水平面照度为200lx的普通照明环境下可以达成此亮度,故200lx可作为连续工作的普通作业场合所需要的最低照度。国际照明委员会和各工业发达国家的照明标准,对各种业活动推荐的照度范围以及我国依目前经济水平和供电能力制订的GB50034-1992工业公司照明设计标准和GBJ133-1990民用建筑照明设计标准见相关表格(机械工业出版社照明技术手册第二版第六章P467492页,其中部分包具有眩光等级)。照明设计时的合适照度不低于表中所列的照度值。表中的照度范围由三个连续的照度级组成,基中间
13、值是应当采用的推荐照度值。当符合下列条件之一及以上时,工作面上的照度标准值应采用照度范围的高值:1) 15等的视觉作业,当眼睛至辨认对象的距离大于500mm时;2) 连续长时间紧长的视觉作业,对视觉有不良影响时;3) 辨认对象在活动面上,辨认时间短促而辨认困难时;4) 工作需要特别注意操作安全时;5) 辨认对象反射比小时;6) 当作业精度规定较高,由于生产差错导致损失很大时;7) 当精度或提高生产率非常重要时;8) 当工作人员的视觉能力较低时。当符合下列条件之一及以上时,工作面的照度标准值应采用照度范围的低值:1) 临时性地完毕工作;2) 当精度或速度无关重要时;3) 当反射比或对比特别高时。
14、2 照度的均匀度在工作环境中视看对象的分布位置千差万别,很难预测,若一个工作环境中有彼此照度极不相同的表面,将会导致工作者视觉不适,容易引起视觉疲劳,因此希望工作区内的照度均匀。虽在一个工作环境内的照度不也许完全相等,也无必要,但希望照度变化平缓,因此需规定一个最低的照度均匀度,以保护工作者的眼睛,保证工作质理。照度均匀度分某一工作面的局部照度均匀度和一个工作室的一般照明的照度均匀度。照度均匀度可用给定工作面上的最低照度过与该工作面的平均照度之比来衡量。这里的最低照度是指工作区域内某相关点上的最低照度,而平均照度是指整个工作区的平均照度,对于室内边沿无工作对象的区域可不计算在内。1) 我国照明
15、标准规定的照度均匀度a) 工作区域的一般照度均匀度不宜于0.7;b) 采用分区一般照明时,作业空间内的非作业区域的一般的照度值不宜小于作业区域一般照明照度的确良1/5;c) 局部照明和一般照明共用时,作业面上的一般照明的照度值宜为总照度值的1/31/20但不能低于20lx;d) 垂直工作面的垂直照度最小值与最大值之比不小于0.4;平均垂直照度与平均水平照之比不宜小于0.25;水平作业面最小值与最大值之比不宜小于0.5。2) CIE推荐照度均匀度a) 在一般情况下,作业面上最小照度与平均照度之比通常不应小于0.8;b) 工作房间非作业面的平均照度通常不应小于作业面平均照度的1/3;c) 相邻空间
16、的平均照度彼此不应有超过5:1的变化。例如照度为200lx的办公区域,外面的走廊至少应有40lx的照度。3) 照度均匀度的保证措施为了获得满意的照度均度,在照明设计的灯具布置的距高比不应大于所选用灯具的最大允许距高比。常用灯具距高比参见有关表格。当照明均匀度规定较高时,可采用间接型、半间接型灯具或光带等照明形式。3 亮度分布1) 亮度与视觉的关系人眼观测物体时的明暗取决于物体在人眼视网膜上成像的照度,即物体的亮度。被观测物不仅需有一定的亮度,且被观测物与背景亮度需有一定的差别才干看清物体。物体能被识虽的最小亮度对比值c是背景亮度的函数,如下图:2)合适的亮度分布 作业环境中各一有面亮度分布是决
17、定物体可见度的重要因素,而视野内有合适的亮度分布是舒适视觉的必要条件。室内亮度分布变化过大,会容易引起视觉疲劳和不舒适感。但过度均匀的亮度分布,会减少物体的清楚度,且使室内气氛过于呆板,形成阴暗感,使人不满意。一个良好的视觉环境,要注意合理选择室内各个表面的反射系数,高反射系数能使光线充足运用,但过高的反射系数不宜与过高的照度相结合,那会使人感觉视觉不适,也容易产生不舒适眩光,而过低的反射系数使光运用率低,在低照度情况下会形成低沉和压抑的气氛。对于以气氛照明为主的场合,有时会运用亮度变化来改变室内单调的气氛,以形成快乐的、活泼的气氛。3)分布的推荐值(1)照明设计标准 我国工业公司照明设计标准
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