照明基本知识培训Word文档下载推荐.docx
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镇流器有电感式（L）型，漏磁式（CWA）型和电子镇流器三种
4、照明系统工程：
主要包括照明设计和灯具设计两大部分
1-2基本照明术语
2-1、光的本质
光是什么，光是一种电磁波，是一种幅射。
作为幅射，我们可以将光看成是直线传播，作为电磁波，我们可以将光看成是一种波动传播，当波长在380~760nm范围内，我们人眼的视觉神经就会对此种波长的电磁波产生反应，并将信号传递到大脑，就是我们称之为光的感觉。
如下图所示：
紫外可见光红外
0380760nm
波长小于380nm的称为紫外，波长大于760mm的称为红外
2-2照明术语
1．光通量：
单位时间内所发出的光的多少或单位时间内所接收的光的多少
符号：
Ф单位：
LM
2．光强：
单位立体角内所包含的光通量的多少，称为光强。
I单位：
cdI=dФ/dΩ[公式1-1]
1cd=1lm/sr式中：
Ω:
立体角sr：
球面度
3．照度：
单位面积内所通过的光通量的多少
E单位：
lxE=dФ/dA[公式1-2]
1lx=1lm/m2式中:
A:
面积
4．亮度：
光线照射到被照面后，人眼接收到光的多少
符号：
L单位：
ntL=dE/dΩ=dI/dAcosθ[公式1-3]
1nt=1cd/m2
5.距离平方反比定律：
E=I/d2[公式1-4]
A1A2
从图中可知：
d:
距离
1mA：
面积
2m
面积A2是A1的4倍，而光强相等。
A2单位面积上的照度就只能是A1的1/4，很明显就能反映出E=I/d2的关系
2-3各光量之间的关系举例
例一：
一只投光灯，反射器包角为120°
，光源光强为各向均等200cd，反射器反射率为ρ=0.7，试求反射光的光通量。
解：
Ф=π2I=3.142x200=1884（lm）
Ф反=ρxФ=0.7x1884=1318.8（lm）
解析：
整球的表面积为4πR2，120°
包角的球冠表面积为πar
而a=sin60°
r=0.866r120°
则4π-0.866π=3.14π=π2
120°
a
r
例二：
求离一只发光强度为60cd的灯泡,1.5m处的垂直投射面上的照度
E=I/d2=60/1.52=26.7lx
I1.5m
1-3光和视觉：
3-1．视觉：
光线射入眼睛后产生的视觉包括看见明暗的光觉，看见物体形状的形态觉，看见颜色的色觉，看见物体运动的动态觉，看见物体远近的深浅的深度觉或立体觉的综合
3-2视觉能力
人眼的亮度阈限在10-6cd/m2~106cd/m2
对比灵敏度：
被识别对象与背景的亮度之差和背景亮度之比称为对比灵敏度，对比灵敏度影响物体的可见度，对比通常按下式表示：
C=A-B[公式：
1-5]
A
式中：
C：
对比度A：
背景亮度；
B：
物体亮度
C值越大，越容易识别物体；
C值越小，分辨物体越困难
第二章光源
2-1各种光源的介绍：
1、白炽灯，是将灯丝（W）加热到白炽的温度，利用热幅射（温度幅射）而幅射出可见光的光源。
2、卤钨灯：
在白炽灯内充入一定的卤素元素化合物，形成卤钨循环，以保护灯丝，提高光效，缩小体积，延长寿命。
3、荧光灯：
是靠热阴极弧光放电，使管内充填的汞被电离激发，在激发的汞原子和电子的共同作用下，使灯管内敷的荧光粉被激发发光。
4、高压气体放电灯种类很多，如高压汞灯、高压钠灯、镝灯、氙灯、碘镓灯，铟灯，金卤灯等等，所有的气体放电灯都是对金属加热，使之蒸发气化，放电发光。
谈到高压气体放电灯，不能不谈到汞，汞是一种能在常态下呈液态的金属，它还有一种特性，就是在常温下就具有一定的蒸气压，温度升高，蒸气压可达到104乇左右，中心部分可达6000K，汞原子中的电子在能级跃迁过程中释放能量，发出光和热，这就是高压汞灯的发光原理。
2-2光学专用词汇介绍
1、灯功率：
是指灯管的视在功率。
（W）
2、光源光通：
灯管所能发出光的多少（LM）
3、灯管压：
实际加在电极两端的电压（V）
4、灯电流：
流经灯管的电流（A）
5、光效：
每瓦的光通量（lm/w）
6、色温：
灯管所发出光的颜色和标准黑体加热至和灯管光色一致时或相近时的温度，规定为该光源的色温。
用绝对温度K表示。
7、显色指数：
光源对物体本身颜色的呈现程度称为显色性，用显色指数表示符号Ra（%）
常用金卤灯电参数表2-1
规格
美标
欧
管压V
管电流A
400W
135
3.25
100
4.6
250W
130
2.13
3.0
色温与感觉对照表表2-2
色温（K）
感觉
光源
<
3300
温暖
白炽灯、卤钨灯、低色温节能灯
3300~5000
中间
金卤灯、三基色白色荧光灯
>
5000
清冷
日光灯、汞灯、高色温节能灯
各种光源光参数对照表表2-3
光源种类
光效η
色温k
显色指数Ra
寿命h
白炽灯
7~13
1900~2100
1000
卤钨灯
13~21
2100~2300
2000
60~70
6500
30~50
10000
金卤灯
90~110
4000
65
20000
高压钠灯
100~110
1700~2100
30以下
荧光灯
50~80
2700~6500
2-3金卤灯
3-1金属卤化物灯有好几种系列主要有：
Sc-Na系列、Na-In-Ti系列，而使用最多的是Sc-Na系列。
金属卤化物灯和汞灯相似，除充填汞和惰性气体外还充填能发光的金属的卤化物（以碘化物为主）将发光金属制成卤化物形式有如下优点：
1、要使金属发光，就需要高的金属蒸气压，而一般来讲金属卤化物的蒸气压比单金属高。
2、能保护金属，使其在高温下尽可能少的和石英玻璃起反应，卤化物能抑制这种反应。
3-2金卤灯结构
金卤灯分为欧标和美标，其结构也有不同
如图图2-1
内灯管均采用石英玻璃制成，内充填金属卤化物。
电极为钍钨制成。
外灯壳内充填惰性气体以保护金属支架
美标金卤灯和欧标金卤灯在结构上不同点是：
有一辅助触发电极
3-3金卤灯的光学特性
1）NaI-InI-T:
I系列2）Sc-Na系列
图2-2
Na：
589nmNa：
589nm
Ti：
535nmSc：
在整个可见光部分有连续弱谱线
In：
411451nm
各种类型的金卤灯其紫外幅射都比高压汞灯弱，，而发光效率都要高很多，这是因为金卤灯辐射能量主要集中在可见光部分，另外金卤灯在可见光部分辐射连续性强且较均匀，因而显色指数也比汞灯高很多。
金卤灯色温和平均显色指数（表2—4）
规格
色温K
显色指数Ra
Na——In——Ti
4200——5500
65——70
Sc——Na
3800——4200
3—4金卤灯的启动特性
金卤竹比汞灯的启动电压高，这是因为
1）金属卤化物的吸潮性较强，潮气分解后的氢和氧使灯更难启动。
2）金属卤化物分解后的游离卤元素对启动造成一定困难。
对此，金卤灯的启动器较汞灯有很大改进。
配置能产生宽脉冲的高压启动器，标准为不小于500us，而实际上制成的启动器均在700us以上，脉冲幅度为700——800v，同时为使灯易启动，在灯管内用氖——氩混合气替代汞灯中的氩气作启动气体，镇流器的二次空载电压也要比汞灯高。
3-5点灯位置
金卤灯一般来讲，点灯位置对光电特性影响较大，所以在使用中应注意使用位置和光源型号相匹配。
2-3美标金卤灯和欧标金卤灯的比较（表2—5）
项目
美标
欧标
管电压（v）
管电流（A）
结构
有辅助触发电极
无
对电器要求
（CWA）型可不配触发器L型配1Kv触发器
要配3—5Kv触发器
比较
触发电压低540v左右,对灯管损坏小
触发电压高,对灯管损伤大。
触发电压在3000v左右
寿命
长
短
2-4光源的评价
1．光量特性：
总光通,光效,寿命,紫外幅射,热幅射.
2．光质特性：
光色,色温,显色性，闪烁
3．电气特性：
输入功率，管电压，管电流，电压特性，启动特性，再启动特性，电磁干扰，噪声等。
4．机械特性：
形状尺寸，结构，灯头，重量,机械强度,抗震性，耐冲击性
5．经济特性：
初始价珞，设备费用，经济效率，寿命。
6．心理特性：
舒适性、装饰性，美观性，气氛性，特殊显示性，调和性
7．和使用有关的其他特性：
安装，维护简易性，配件互换性。
在对光源进行评价时要特别重视
a）光效，这是能否节能的主要指标
b）色温，在各种不同场合和地区应选择不同色温的光源
c）显色性，商业照明应选择高显色性光源，而道路照明等对显色性要求就低。
d）寿命，这是重要的经济指标之一。
第三章电器
3-1灯具专用电器的一般原理。
所有气体放电灯，包括荧光灯，汞灯,金卤灯都需要配备镇流器才能正常工作。
镇流器是由铁芯和线圈组成,一种是制成变压器形式的,我们一般称为CWA型,另一种是制成电感式的我们称为L型
对于放电灯有如下图的伏—安恃性
图3-1
从图中可以看到当电流增加ΔI时,灯电压就会下降ΔV，但此时供电电压仍然为Vo,而此时电流己保持在I+ΔI的水平上,这样就会引起电流呈加速度增长，从而达到使灯破坏的程度。
所以为了限制电流的增长，使灯管的工作点始终保持在V0这样一个合适的位置上，就必须要设镇流器。
镇流器有两个作用，即供给灯适当的电流和功率。
由于电压波形畸变成不规则的矩形或梯形，而电感的滞后效应，使电流的响应会有一定的相位差，在交流电中，电压——电流的波形如图3-2。
而在灯管中电压——电流波形如图3-3。
图3-2图3-3
灯管工作时，必须达到额定的设计功率，由于灯管电流对电压的滞后，会发生相位差，以及畸变造成的双重影响，就需要增大电流的幅值以换取功率的稳定，这样就要从电网中抽取更大的电流以满足灯的正常工作。
这样一来，灯管内流经的电流虽然还是标定值，但从电网中抽取的电流将会增加。
这是纯电感镇流器的一个弱点，也就是电感式镇流器功率因数低的原因。
为了能弥补由于相位差引起的功率损耗，提高回路的功率因数，在回路中并接一个合适的补偿电容来作为功率因数的补偿，没有补偿电容时功率因数大约为50～60%，增加补偿电容后能达到90%，好的配置能达到95%。
图3-4
触发器，由于金卤灯蒸气压较高，启动较困难，所以启动都需要增加一个启动器，也就是触发器，触发器的作用是给灯管一个高压脉冲，以激发电极产生辉光放电，才有可能产生热电子幅射。
3-2电器铬牌解释：
除厂名、厂址外，有关的技术参数应注明；
一、镇流器
1、用于什么灯
2、功率：
W
3、输出电流：
A
4、所配电容（μf）及配电容后功率因数PF=0.9
5、镇流器本身相位角或功率因数COSΦ=0.5～0.6
6、最高使用温度tw及温升Δt
二、电容：
a、在电感式镇流器回路中使用
1、250V/50HZ2、容量：
uf±
5%3、允许使用温度
b、在漏磁式镇流器回路中使用
1、540V/50HZ2、容量：
三、触发器
1、适用功率及灯种：
ForHPI175~1000w
2、在什么电网中使用：
AC220v~240v/50~60HZ
3、使用环境温度：
ta=-20~+90℃，在零下20℃到90℃都能使用。
4、触发能量：
0.6~1kv
3-3金卤灯的点灯回路
主要介绍两种：
一、纯电感回路（以美标金卤灯为例）
在此回路中，光源为HPI400W金卤灯
触发器为0.6~1kv图3-5
电容为28μf补偿电容。
如光源为欧标，则触发器为3~5KV触发器，这里还要强调一下电容的作用，有些厂商为降低成本，不使用补偿电容，此时灯管仍能点亮，但耗用电流加大。
这样用户计算配用电缆时就有很大差异。
以1mm2线能承受6A电流计，如广告牌上装24盏灯，每相接8盏灯，则有补偿电容可用3*3mm2线是足够了。
而无补偿电容,则需3*8mm2线,否则就会因为线路不堪承受而引发火灾,以往由于没有补偿电容而引发火灾之事时有发生.厂家为一已之利,恶意竞争,灯是卖出去了,但造成客户费用升高甚至重大损失.
表3-1
项目
启动电流A
工作电流A
功率因数COSØ
有补偿电容
3.5
2.04
≥0.9
无补偿电容
5.2
0.6
二、超前顶峰式漏滋变压器回路（CWA型）
图3-6
在此回路中由于采用超前顶峰漏滋变压器，因而镇流器输出的二次电压，本身就较高，再加上电容的瞬间充放电，峰值脉冲电压能达到560V即能将美标金卤灯点亮并能保持较高的开路电压，以维持灯管工作，由于次级受网路电压波动较小，因而抗电网波动能力也强，这种回路是美标金卤灯的最好回路，但镇流器耗材多，成本高。
3-4配线工程
前面我们提到1mm2线可流经6A电流，在用户欲购买灯具时，往往会提出该如何选配外接电缆，这里简单介绍一些配线注意事项。
1、配线以采用3相4芯线为好，这是因为对配电柜的负荷平衡有好处，不至于造成某一相超负荷而另一相却吃不饱的现象。
2、要注意灯具是否配有补偿电容，如没配补偿电容要客户加粗配线线经，否则会发生危险，以400W为例，有补偿电容以每盏灯2A电流计算，无补偿电容要按3.5A/盏计算配线线经。
3、尽可能将灯具平均接驳在3相线上。
A图3-7
B
C
第四章照明灯具
4-1照明灯具的定义种类
一、调整光源发出的光以得到舒适的照明环境的照明器具，称为照明灯具
照明灯具在保证总效率的要求下把必要的光量分配到必要的位置。
这个功能叫调整配光。
实际上除调整配光外，灯具还具有保护光源，装饰作用和保证电器安装的作用。
虽然电器的功能是次要的，但是为了完成灯具的主要功能，这些次要功能却是不可缺少的。
二、灯具的作用：
1、改善光的分布——灯具的光学设计
2、固定和保护光源——灯具的结构设计
3、启动和限流设计——灯具的电器设计
4、达到装饰效果——美学和造型设计
5、寿命的恰到好处——灯具的经济指标设计
三、灯具的评价：
对灯具的评价主要有三方面
1、灯具的配光：
指灯具在空间各方面的光强分布
以广告灯为例，我们很想让灯具发出的光通尽可能多的投向广告牌，所以本公司的GML系列灯具的配光为图4-1所示图4-1
而以Z轴旋转90°
方向的配光的光强分布则如图4-2所示
Z
图4-2
2．灯具效率：
是指灯具幅射出的光通和光源固有光通之比
η=Φ灯具/Φ光源*100%
灯具效率受几方面因素影响
1）反射器的设计
2）反射器的光洁度
3）灯罩的设计
3．灯具的寿命：
是指包括灯具所有零配件在内的综合寿命。
对于金卤灯主要是指灯具外壳的耐腐蚀寿命、光源的寿命、电器的寿命及防护材料的寿命。
4-2灯具的分类
按使用场所可分为室内灯具和室外灯具
按使用情况可分为建筑装饰照明及工矿灯具
按功能可分为应急照明、泛光照明、水下照明、混光照明、信号照明、投光照明
按配光特性可分为：
1）
按光通量上下半球空间比例可分为五种（表4-1）
配光曲线
上半球
0~10%
10~40%
40~60%
60~90%
90~100%
下半球
直接型
半直接型
漫射型
半间接型
间接型
2）按配光曲线形状可分为六种表4-2
光强曲线
灯具种类
特性
适用场合
75°
60°
45°
15°
30°
特深型
光通和最大光强值集中在0~15°
范围内
探照灯，手电筒，搜索灯
深照型
光通量和最大光强值集中在0~30°
投光灯（远照灯）
配照型
又称余弦配光型
θ=0时光强值最大
Iθ=I。
COSθ
卖场灯、加油站灯
各方面光强值一样
裸灯
广照型
最大光强分布在较大范围内可以获得较大范围内均匀照度
JCL及KML
正弦配光型
θ=90°
时光强值最大
Iθ=I90*Sinθ
4-3照明灯具结构
照明灯具一般需要四大部分
1、壳体，固定电器、保护光源，同时是复杂灯具光路系统的载体
2、电器，前面已作过介绍
3、反射器，一般采用旋转抛物面，旋转椭球面、球面等，或者是几种曲面的组合。
反射器重要作用在于用各种曲面来实现人们所需要的配光曲线。
4、灯罩，灯罩的作用一方面保护光源，另一方面对光强进行再次分配，更满足人们对配光的需求。
同时防止和消除眩光，使人们更有舒适感。
当然对复杂的灯具还有一套较为复杂的光路系统。
在设计照明灯具结构时，有以下四点是要认真研究和加以注意解决的。
1、要符合有关法律和标准，例如国家强制性产品论证标准，即3C论证，GB7000.1
灯具一般安全标准，固定式灯具安全标准、防爆灯具的有关规定和标准……
2、要注意散热问题
3、要注意安装，维护安全便捷
4、要注意造型美观，操作方便
第五章照明设计
5-1配光和光通计算：
1-1配光：
光源在空间各方向光强分布称为配光
配光曲线；
表现配光分布的曲线称为配光曲线
1-2．直射照度计算
在光源尺寸和光源到被照面距离相比足够小时，可将光源称为点光源，这样在计算时将极大的方便，此时受照面上某点的照度应符合
Eh=Icosθ/d2[公式5-1]
Eh：
为受照面某点照度
I：
为指向该点的光强
d：
为光源到该点的距离
该点和光源连线方向的照度为法向照度θ
En=I/d2EnEh图5-1
和被照面垂直方向测得的照度为水平照度
Eh=Icosθ/d2我们通常测得的照度为水平照度
5-2室内照度计算
利用系数法计算
N=E*A/Φ*μ*K[公式5-2]
N：
灯具数量A：
受照面积
E：
设计照度值μ：
利用系数
K：
灯具维护系数
而μ=μ。
*η[公式5-3]
μ：
灯具利用系数
μ。
：
固有利用系数η：
灯具效率
μ。
一般查表求得
表中：
ρfc：
地面反射率ρcc：
屋顶反射比
ρwc墙面反射比RCR：
室内空间比
室空间比RCR=5hRc（L+W）/L*W[公式5-4]
RCR：
室空间比hRc：
室空间高度
L：
室空间长度W：
室空间宽度
根据各种材料的反射率ρ可求得ρcc，ρfc，ρwc
举例：
厂房面积23*30m2灯具安装高度为8.5m，设计照度为200LX，地面反射率为ρfc=20%
墙面反射率为ρwc=0.5，屋顶反射率为ρcc=50%，求厂房装灯数
ρcc=0.7ρwc=0.3ρfc=0.2
RCR=5*8.5（23+30）=3.26
23*30
μ0查表得0.58
μ=μ0*η=0.58*0.9=0.522
N=E*A=200*（23*30）=7.34≈8
Φ*μ*K36000*0.522
例2：
某加油站面积为23*20m2,灯具安装高度为6.5m，设计平均照度为204lx，有二次吊顶，本公司JCL灯具配光适用bzⅡ型，求装灯数
RCR=5x6.5（23+20）=3.03
23x20
μ0=0.48μ=μ0*η=0.48*0.9=0.432
N=204*23*20=6.03
36000*0.432
5-3室外照度计算
作为广告照明，我们已经比较熟悉，这里仅给出配灯的参考值，目前标准广告牌为18*6m,一般采用6盏灯,平均照度能达到700lux,经验告诉我们,广告牌长度每增加3米,需增加一盏灯,700lx的平均照度在背景照度不高的情况下,广告牌已很醒目了,如果背景照度较高就需要提高广告牌的平均照度,每提高广告牌上平均照度100lux需增加一盏灯。
对于远照灯计算方法如下
首先要知道灯具安装倾斜度和光利用率的关系
表5
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