照明基本知识.docx
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照明基本知识
第一节基本概念
一、常用术语：
名称符号单位说明
光线和辐射：
光是电磁波辐射到人的眼睛，经视觉神经转换为光线，即能被肉眼看见的那部分光谱。
这类射线的波长范围在360~830nm之间，仅仅是电磁辐射光谱非常小的一部分。
光通量（Ф流明LM）：
光源发射并被人的眼睛接受能量的总和即为光通量。
光强（I坎德cd）：
光的强度，可见光在某一特定方向角内所放射的强度。
照度（E勒克斯Lux）：
照度是光通量与被照面积之间的比例系数。
1Lux即指1Lm的光通量平均分布在面积1㎡的平面上的明亮度。
色温（K开尔文k）：
当光源所发出的光的颜色与“黑体”在某一温度下辐射的颜色相同时，“黑体”的温度就称为该光源的色温。
“黑体”的温度越高，光谱中蓝色的成分则越多，而红色的成分则越少。
例如：
白炽灯的光色是暖色，其色温为2700K,而日光色荧光灯的色温则是6000K。
色温以绝对温度K来表示，色温值越高，表示冷感越强，色温越低暖感越强，越柔和，通常大部分光源设计集中在2700K~4300K、5800K~6700K两个色温段。
光色：
光色实际上就是色温，大致分为三大类：
暖色<3300K、中间色3300K~5000K、日光色>5000K，由于光线中光谱组成有差别，因此即使光色相同，光的显色性也可能不同。
显色性：
原则上，人造光线应与自然光线相同，使人肉眼能正确辨别事物的颜色。
当然，这要根据照明的位置和目的而定。
光源对于物体颜色呈现的程度称为显色性。
通常叫做“显色指数”（Ra）
灯具效率：
灯具效率（也叫光输出系数）是衡量灯具利用能量效率的重要标准，它是灯具输出的光通量与灯具内光源输出的光通量之间的比例。
光源效率（Lm/W）：
也就是每一瓦电力所发出的光量，其数值越高表示光源的效率愈高，所以对于使用时间较长的场所，如办公室走廊、走道、隧道等，效率通常是一个重要的考虑因素。
亮度：
光源在某一方向上单位投影面在单位立体角中反射光的数量，称为光源在某一方向的光亮度，符号为L，L=di/ds单位为cd/㎡（坎德拉每平方）。
眩光：
视野内有亮度极高的物体或强烈的亮度对比，则可造成视觉不舒适称为眩光。
眩光可分为视能眩光和不舒适眩光。
眩光是影响照明质量的重要因素
功率因素：
电路中有用功率与实际功率之间的比值。
功率因数低，则电流中的谐波含量越高，对电网产生污染，破坏电网的平衡度，无功损耗增加。
平均寿命：
也就是额定寿命，是指点亮批量灯完好率为50%的小时数。
光束角：
射灯发射光的空间分布，以中心最强，向四周逐渐减弱到中心光强50%强度的圆锥角为光束角。
三基色：
红、绿、蓝（稀土元素在紫外线照射下呈现的三种颜色）。
频闪效应：
电感式荧光灯随电压电流周期性变化，光通量也周期性的产生强弱变化，使人产生不舒适的感觉，称为频闪效应
二、光色的应用：
名称说明
暖色光：
暖色光的色温在3300K以下，暖色光与白炽灯相近，红光成分较多，能给人温暖、健康、舒适的感觉。
适用于家庭、住宅、宿舍、宾馆等场所或温度较低的地方。
冷白色光：
又叫中性色，它的色温在3300K~5300K之间，中性色由于光线柔和，使人有愉快、舒适、安详的感觉。
适用于商店、医院、办公室、饭店、餐厅、候车室等场所。
冷色光：
又叫日光色，它的色温在5300K以上，光源接近自然光，有明亮的感觉，使人精力集中。
适用于办公室、会议室、教室、绘图室、设计室、图书馆的阅览室、展览橱窗等场所。
1、20-30-50室外活动场所及工作场所。
如走廊、贮藏室、楼梯间、浴室、咖啡厅、站前广告等等。
2、30-100-150流通场所，短途旅程的方向定位。
如电梯前室、客房服务室、酒吧柜台、室内菜场营业厅、值班室、邮电、游艺厅、剧场、进站大厅、问询处、诊室、商场领道区等等
3、100-150-200非连续使用的工作场所。
办公室、接待室、客房写字台、商店货架、柜台、小卖部、厨房、售票房、排演厅、检票处、手术室、放射室、广播室、总机室、电教室、保龄球、理发室等等。
4、200-300-500简单视觉要求的作业场所。
如阅览室、设计室、打字室、橱窗、陈列室、美容、烹调、体育运动的训练场、玻璃石器金属品的展览厅、保龄球、排球、羽毛球、武术等的比赛场所等等。
5、300-500-700中等视觉要求的作业场所。
体操网球篮球比赛场、游泳跳水比赛场、绘图室、印刷机房、木材机械加工、一般精细作业、粗加工、机床区、电修车间等等。
6、500-750-1000较强视觉要求的作业。
乒乓球、围棋、象棋、等比赛场、金属加工厂、机电装配车间的小件装配、精密电修车间、打字室、抛光车间等等。
7、750-1000-1500较难视觉作业要求的场所。
8、1000-1500-2000特殊视觉要求的作业场所。
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9、2000以上进行很精密的视觉作业。
四、照明产品分类
（1）电光源产品
包括新型普通照明灯泡、卤钨灯泡（包括单端、双端、反端式等）、荧光灯（包括直管型、环型、紧凑型、异型等）、高强气体放电灯（包括高压钠灯、金属卤化物灯等）、各类辐射光源（红外紫外等）、高频无极灯、霓虹灯、各类交通运输及信号灯。
（2）灯具灯饰
民用灯具、建筑灯具、工矿灯具、投光照明灯具、室内外灯具灯饰、嵌入式灯具、船用荧灯
照明灯具、船用防暴灯具、道路照明灯具、汽车摩托车飞机照明灯具、特种车辆标志照明灯
具、电影电视舞台照明灯具、防爆灯具、水下照明灯具。
（3）照明电器附件
整流器、电子触发器、电子变压器、电子镇流器、电子调频器、启辉器、灯用电器。
五、各国电器电子产品认证标致及说明
认证是由第三方经授权的独立的权威机构根据相关的国家或国际法规标准，对生产厂家的产品或生产体系进行检测与监督，并就通过与否签发检测报告与证书的过程。
如果取得认证，也就说明产品质量符合了国家或国际标准。
长城标志:
长城标志又称CCEE安全认证标志，为电工产品专用认证标志。
中国电工产品认证委员会（CCEE）是国家技术监督局授权，代表中国参加国际电工委员会电工产品安全认证组织（IECEE）的唯一合法机构，代表国家组织对电工产品实施安全认证（长城标志认证）。
按照《中华人民共和国标准化法》和《中华人民共和国产品质量认证管理条例》，电工产品开展安全认证是以等效转化国际电工委员会（IEC）安全标准的强制性国家标准和行业标准为依据，按此类标准开展的认证必须进行强制性监督管理，凡未经安全认证的此类产品，不准出厂、销售、进口和使用。
PRC标志：
PRC标志为电子元器件专用认证标志，其颜色及其印制必须遵守国务院标准化行政主管部门，以及中国电子元器件质量认证委员会有关认证标志管理办法的规定。
UL认证标志
UL是美国保险商实验室（UnderwritersLaboratoriesIncorporation）的缩写，它是一个国际认可的安全检验及UL标志的授权机构，对机电包括民用电器类产品颁发安全保证标志。
一百多年来，一直致力于对有关材料、工具、产品、设备、构造、方法和系统等对生命财产的危险性进行评估实验。
美国安全检测实验室公司提出了为公众所接受的科学测试方法和要求，它制订了七百多种安全标准，其中部分UL安全标准被美国政府采纳为国家标准。
产品要行销美国市场，UL认证标志是不可缺少的条件。
CE标志：
CE标志是欧洲共同市场安全标志，是一种宣称产品符合欧盟相关指令的标识。
使用CE标志是欧盟成员对销售产品的强制性要求。
目前欧盟已颁布12类产品指令，主要有玩具、低压电器、医疗设备、电讯终端（电话类）、自动衡器、电磁兼容、机械等。
GS标志：
GS标志是德国安全认证标志，它是德国劳工部授权由特殊的TUV法人机构实施的一种在世界各地进行产品销售的欧洲认证标志。
GS标志虽然不是法律强制要求，但是它确实能在产品发生故障而造成意外事故时，使制造商受到严格的德国（欧洲）产品安全法的约束，所以GS标志是强有力的市场工具，能增强顾客的信心及购买欲望，通常GS认证产品销售单价更高而且更加畅销。
欧共体CE规定，从1997年1月1日起管制“低电压指令（LVD）”。
GS已经包含了“低电压指令（LVD）”的全部要求。
所以获得GS标志后，TUV会例外免费颁发该产品LVD的CE证明（COC），TUVRheinland1997年后的证书则在GS证书中包含了LVD证书。
厂商申请GS标志的同时获得了LVD证明。
瑞士和波兰产品安全认证标志产品范围同GS标志。
TUV标志：
TUV标志是德国零部件产品型式认证标志，适用于电气零部件，如：
电源、变压器、调光器、继电器、插接件、插头、导线等机械产品零部件及运动器材零部件。
随着电气电子技术的发展，家用电器产品日益普及。
广播电视、邮电通讯和计算机网络的日益发达，电磁环境日益复杂和恶化，使得电气电子产品的电磁兼容性问题受到各国政府和生产企业的日益重视。
欧共体政府规定，从1996年1月1日起，所有电气电子产品必须通过EMC认证，加贴CE标志后才能在欧共体市场上销售。
此举在世界上引起广泛反响，各国政府纷纷采取措施，对电气电子产品的EMC性能实行强制性管理。
国家标准GM4343《家用和类似用途电动、电热器具，电动工具以及类似电器无线电干扰特性测量方法和限值》已于1996年12月1日起强制实施，国内的家用电器生产厂家必须尽早行动起来，重视EMC认证工作，了解和提高产品EMC性能，紧随EMC认证的新形势，以取得市场上的主动地位。
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JIS标志：
JIS标志是日本标准化组织（JISC）对经指定部门检验合格的电器产品、纺织品颁发的产品标志。
BEB标志：
BEB标志是英国家用电器审核局对电器及电器设备经指定的第三方认证机构确认合格后，颁发的安全质量认证标志。
NF标志
NF标志：
是法国认证标志，这种标志可单独用于电器及非电器类产品，也可与其他标志或字母的图案共同使用，主要指安全标准要求和效能特征。
CB标志：
CB检验为全球性相互认证体系，全世界有34个会员。
在共同的IEC标准下，各验证单位均相互承认彼此核发之CB证书及报告，据此，可以迅速地转换他国证书。
Nordic标志：
Nordic标志是北欧四国安全认证标志，产品范围同CB标志。
第二节光源
一、常见光源分类、特征及应用：
类别效率（LM）经济寿命（小时）特征适用范围
1、白炽灯IncadescentLampsfy_8,}
普通灯泡：
Normalincandescentlamps8~181000安装及使用容易、立即启动、成本低、反射灯泡可做聚光投射。
住宅的基本照明及装饰性照明、反射灯泡可用于重点照明。
反射灯泡：
Reflectorlamps8~181000
卤素灯：
Halogenlamps12~142000~3000体积小、高亮度、光色较白、安装容易、寿命较普通灯泡长。
商业空间的重点照明。
日光灯：
FluorescentLamps
普通型日光灯：
TubularLamp60~1045000~12000有各种不同光色可供选择、可达到高照度并兼顾经济性。
办公室、商场、住宅及一般公共建筑。
PL灯管46~878000~10000体积小、寿命长、效率高、省电。
局部照明、安全照明、方向指标照明。
SL省电灯管39~506000高效率、省电、能直接取代普通白炽灯泡。
大部分使用白炽灯泡的场所均可使用。
气体放电灯
高压水银灯泡：
High-pressuremercurylamp40~611000~12000高效率、寿命长、适当的演色性。
住宅区的公用照明、运动场、工厂。
免用整流器水银灯泡：
Blended-lightself-ballastedlight10~266000寿命长、演色性佳、安装容易、效率较白炽灯泡高。
可直接取代白炽灯泡用于小型工业场所、公共区域用植栽照射。
金属卤化物灯泡：
Metalhalidelight66~1084000~10000效率高、寿命长、演色性佳。
适合彩色电视转播的运动场投光照明、工业照明、道路照明、植栽照射。
高压钠气灯泡：
High-pressuresodiumlamp68~1508000~16000效率极高、寿命较长、光输出稳定。
道路、隧道等公共场所照明、投光照明、工业照明、植栽照射。
低压钠气灯泡：
Low-pressuresodiumlamp99~20312000效率极高、寿命特长、明视度高、显色性差为单一光色。
要求节约能源及效率而颜色不重要的各种场所。
二、主要光源介绍
实质上，使用效率最高的光源是低压钠灯，由于它发射单色的黄色光，因此几乎没有显色性能。
与之相对照，白炽灯及卤钨灯有极好的显色性能，但是其发光效率很低。
1、白炽灯
有较宽的工作电压范围，从电池提供的几伏电压到市电电压，价格低廉，不需要附加电路。
其主要应用是家庭照明及需要密集的低工作电压灯的地方，如手电筒、控制台照明等。
仅有10%的输入能量转化为可见光能，典型的寿命从几十小时到几千小时不等。
使用通电的方式加热玻璃泡壳内的灯丝，导致灯丝产生热辐射而发光的光源，灯头是白炽灯电连接和机械连接部分，按形式和用途主要可分为螺口式灯头，聚焦灯头及特种灯头。
在普通白炽灯中，最常用的螺口式灯头为E14、E27；最常用的插口灯头为B15、B22。
常用于住宅基本照明及装饰照明，具有安装容易，立即启动，成本低廉等优点。
主要部件：
灯丝、支架、泡壳、填充气体、灯架。
2、卤钨灯
同额定功率相同的无卤素白炽灯相比，卤钨灯的体积要小得多，并允许充入高气压的较重气体（较昂贵），这些改变可延长寿命或提高光效。
同样，卤钨灯也可直接接电源工作而不需控制电路。
卤钨灯广泛用于机动车照明、投射系统、特种聚光灯、低价泛光照明、舞台及演播室照明及其他需要在紧凑、方便、性能良好上超过非卤素白炽灯的场合。
3、荧光灯
主导商业和工业照明。
通过设计的革新、荧光粉的发展，及电子控制线路的应用，荧光灯的性能不断提高。
带一体化电路的紧凑型荧光灯的引入拓宽了荧光灯的应用，包括家居的应用，这种灯替代白炽灯，将节能75%，寿命提高8~10倍。
一般情况下，所有气体放电灯都需要某种形式的控制电路才能工作。
荧光灯的性能主要取决于灯管的几何尺寸即长度和直径，填充气体的种类和压器，涂敷荧光灯粉及制造工艺。
现在我们常用的荧光灯主要分以下三类：
⑴直管灯一般使用的有T5、T8、T12，常用于办公室，商场、主宅等一般公用建筑，具有可选光色多，可达到高照度兼顾经济性等优点。
“T”表示灯管直径一个“T”表示1/8英寸
T5管直径15mmT8管直径25mmT12管直径38mm
荧光灯都可调配出3000K3500K4000K6500K四种标准“白色”。
⑵高流明单端荧光灯
高流明单端荧光灯又称为是为高级商业照明中代替直管荧光灯设计。
这种灯管与直管型灯管相比，主要的优点有：
结构紧凑、流明维护系数高，还有它这种单端的设计使得灯具中的布线简单的多。
⑶紧凑型荧光灯（CFLS）
紧凑型荧光灯又称为节能灯，使用直径9-16mm细管弯曲或拼接成（U型、H型、螺旋型等），缩短了放电的线型长度。
它的光效为白炽灯的五倍，寿命约8000—10000小时，常用于局部照明和紧急照明。
一般分为两类：
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A、带镇流器一体化紧凑型荧光灯
这种灯自带镇流器、启辉器等全套控制电路；并装有爱迪生螺旋灯头或插式灯头。
可用于使用普通白炽灯泡的场所，具有体积小，寿命长，效率高，省电节能等优点，可用来取代白炽灯。
B、与灯具中电路分离的灯管（PLC）
用于专门设计的灯具之中借助与灯具结合成一体的控制电路工作，灯头有两针和四针两种，两针灯头中含有启辉器和射频干扰（RFI）抑制电容，四针无任何电器组件。
一般四针PLC光源使用于高频的电子镇流器中。
常用于局部照明和紧急照明。
荧光灯控制电路（镇流器）可分为：
电感式、电子式。
电感式镇流器的特点是功率因素低，有频闪效应，自身重量大，但寿命长，坚固耐用，成本低；电子式镇流器的特点是功率因素高，无频闪，重量轻。
随着技术的发展进步，低成本、长寿命的电子镇流器将逐步取代传统的电感镇流器。
4、低压钠灯
光效最高，但仅辐射单色黄光，这种灯照明情况下不可能分辨各种颜色的。
主要应用是：
道路照明，安全照明及类似场合下的室外应用。
其光效是荧光灯的2倍，卤钨灯的10倍。
与荧光灯相比，低压钠灯放电管是长管形的，通常弯成“U”型，把放电管放在抽成真空的夹层外玻壳内，其夹层外玻壳上涂有红外反射层以达到节能和提高最大光效的目的。
5、高强度气体放电灯（HID）
这类灯都是高气压放电灯，特点是都有短的高亮度的弧形放电管，通常放电管外面有某种形状的玻璃或石英外壳，外壳是透明或磨砂的，或涂一层荧光粉以增加红色辐射。
分为：
高压汞灯（HPMV）：
最简单的高强度气体放电灯，放电发生在石英管内的汞蒸气中，放电管通常安装在涂有荧光粉的外玻璃壳内。
高压汞灯仅有中等的光效及显色性，因此主要应用于室外照明及某些工矿企业的室内照明。
高压钠灯（HPS）：
需要用陶瓷弧光管，使它能承受超过1000℃的有腐蚀性的钠蒸气的侵蚀。
陶瓷管安装在玻璃或石英泡内，使它与空气隔离。
在所有高强度气体放电灯中，高压钠灯的光效最高，并且有很长的寿命（24000小时），因此它是市中心、停车场、工厂厂房照明的理想光源。
在这些场合，中等的显色性就能满足需要。
显色性增强型及白光型高压钠灯也可用，但这是以降低光效为代价的。
金属卤化物灯（M-H）：
是高强度气体放电灯中最复杂的，这种灯的光辐射是通过激发金属原子产生的，通常包括几种金属元素。
金属元素是以金属卤化物的形式引入的，能发出具有很好显色性的白光。
放电管由石英或陶瓷制成，与高压钠灯相似，放电管装在玻璃泡壳或长管形石英外壳内。
广泛应用在需要高发光效率、高品质白光的所有场合。
典型应用包括上射照明、下射照明、泛光照明和聚光照明。
紧凑型金属卤化物灯在需要精确控光的场合尤其适宜。
6、感应灯
刚出现不久的无极气体放电灯。
所需要的能量是通过高频场耦合到放电中的，变压器的次级线圈就能产生有效的放电。
从形式看来，感应灯是紧凑型荧光灯的另一种形式，但高压部分也许不同。
这种灯不局限于长管形（如荧光灯管），同时还能瞬时发光。
工作频率在几个兆赫之内，并且需要特殊的驱动和控制灯燃点的电子线路装置。
7、场致发光照明
包括多种类型的发光面板和发光二极管，主要应用于标志牌及指示器，高亮度发光二极管可用于汽车尾灯及自行车闪烁尾灯，具有低电流消耗的优点。
二、光
1、光的知识
光是以电磁波的形式传播的，光源是能被人们的眼睛所感受到的电磁波，其波长范围380ｎｍ－780ｎｍ（ｎｍ：
纳米，长度单位1ｎｍ＝10-9ｍ），长于780ｎｍ的为红外线、无线电等，短于380ｎｍ的为紫外线、X射线、宇宙射线等。
可见光部分又分为解成红光、黄光、橙光、绿光、青光、蓝光、紫光等七种基本单色光。
光和其它所有的电磁辐射一样，在真空中以每秒30万千米的速度沿直线传播。
当光通过某种物质时如水或空气，其传播速度会减慢。
光在真空中的速度和在媒质中的速度比值称为该媒质的折射率，在折射率不同的两种媒质的界面上，入射光线产生折射与发射现象。
另外光在传播过程中还会产生散射，漫反射、漫透射现象等等。
2、光的度量单位
（1）光通量：
光源单位时间内发出的光量称为光通量，符号为φ，单位是流明（Lｍ）。
光通量与能量辐射的关系为φ＝∫780380㎞φe•入VI入•d入d_lX
式中：
Km最大光谱光效能，是常数（683Lm/w）
v（入）视觉光谱的光效率函数。
Φe入波长为入能辐射通量
以上式可以看出，光通量就是人眼对能量辐射通量的评价。
（2）光强：
光源在给定方向的单位立体角中发射的光通量被定义为光源在该方向的
光强度，符号为I，单位为坎德拉（cd），I=dφ/d，光强度的单位是光度测定的基本单位
（3）照度，也叫亮度：
光源在某一方向上的单位投影面在单位立体角中发射的光通量数，符号为E，E=dφ/ds,单位为Lx（勒克斯）Ilx=1Lm/m2
（4）发光效率：
指一个光源所发出来的光通量与该光源所消耗的电力功率P之比。
三、色彩
1、色彩的知识：
人的视觉器官在色彩刺激作用引起大脑的心理反应，即视觉器官受不同波长光线的物理刺激的同时产生色彩刺激信号并传给大脑，大脑将其接受的色彩信号不断地译成色彩概念，并与储存在大脑里的视觉经验结合起来，加以解释，形成了颜色知觉。
颜色分非彩色和彩色。
非彩色是指白色、黑色的各种深浅不同的颜色。
彩色是指黑白系列以外的各种颜色。
由于感情效果和对客观事物的联想，色彩对视觉的刺激产生了一系列的色彩知觉心理效应。
这种效应随着具体的时间、地点、条件（如外观形状、自然条件、个人爱好、生活习惯、形状大小及环境位置等）的不同而有所不同，一般来讲色彩可以产生温度感、距离感、重量感、空间感、阴暗感等。
2、色温及颜色的应用：
（1）光源的色温：
人们用与光源的色温相等或相近的完全辐射体的绝对温度来描述光源的色表（人眼直接观察光源时所看到的颜色）又称光源的色温。
色温是以绝对温度K来表示。
不同的色温会引起人们在情绪上不同的反应，我们一般把光源的色温分成三类：
ａ.暖色光：
暖色光的色温在3300K以下，.暖色光与白炽灯光色相近，红光成分较多，给人以温暖、健康、舒适的感觉，适用于家庭、住宅、宿舍、医院、宾馆等场所，或温度比较低的地方。
ｂ.暖白光：
又叫中间色，它的色温在3300K－5300K之间。
.暖白光光线柔和，使人有愉快、舒适、安祥的感觉，适用于商店、医院、办公室、饭店、餐厅、候车室等场所。
ｃ.冷色光：
又叫日光色，它的色温在5300K以上，光源接近自然光，有明亮的感觉，使人精力集中，适用于办公室、会议室、教室、绘图室、设计室、图书馆的阅览室、展览橱窗等场所。
演色性：
光源对物体颜色呈现的程度称为演色性，也就是颜色的逼真的程度，演色性高的光源对颜色的表现较好，我们所看到的颜色 也就较接近自然颜色，演色性低的光源对颜色的表现较差，我们所看到的颜色偏差也较大。
为何会有演色性高低之分呢?
其关键在于该光线之分光特性，可见光之波长在380ｍｍ至780ｍｍ之范围内，也就是我们在光谱中见到的红、橙、黄、绿、青、蓝、紫光的范围，如果光源所放射的光之中所含的各色光的比例与自然光相近，则我们眼睛所看到的颜色也就较为逼真。
我们一般以显色指数为表征显色性。
标准颜色在标准光源的辐射下，显色指数定为100。
当色标被试验光源照射时，颜色在视觉上的失真程度，就是这种光源的显色指数。
显色指数越大，则失真越少，反之，失真越大，显色指数就越小。
不同的场所对光源的显色指数要求是不一样的。
在国际照明协会中一般把显色指数分成五类：
类别Ra适用范围
1＞90美术馆、博物馆及印刷等行业及场所
280—90家庭、饭馆、高级纺织工艺及相近行业
360—80办公室、学校、室外街道照明
440—60重工业工厂、室外街道照明
520—40室外道路照明及一些要求不高的地方
四、光源
照明光源由于它们的发光条件不同，其光
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