照明基础知识 照明设计.docx

1、照明基础知识 照明设计照明基础知识 照明设计一、前言电光源自19世纪80年代发明以来，至今已有100多年的历史。人类社会的发展，科学技术的进步，使电光源技术获得了突飞猛进的发展，配合各种光源的使用，产生了造型多姿多彩，风格各异的灯具，为照明设计提供了广阔的发挥空间。今天的人工照明己不是单一的灯光，而是多种电器照明媒体与环境装饰紧密结合，形成了一门电气装饰综合艺术。近年来，装饰与艺术照明在建筑中的美化作用与日俱增，灯光不仅为人们的工作、学习和生活提供良好的视觉条件，体现出一定的风格，增加建筑艺术的美感，使环境空间更加符合人们的心理和生理上的需求，从而得到美的享受和心理平衡。现代建筑物不仅注重室内

2、空间的构成要素，更为重视的是电气对室内空间环境的美学效果及由此对人们所产生的心理效应。因此一切居住、娱乐、社交场所的照明设计的首要任务是艺术主题和视觉的舒适性，电光源的迅速发展，使现代设计不但能提供良好的光照条件，而且在此基础上可利用光的表现力对室内空间进行艺术加工，从而共同创造现代生活的文明。不同的国家，不同的人们在不同的时期，由于生活习惯、经济文化和环境的差异，人们对照明的要求是不同的，产生了不同的照明设计风格和手法。所以照明设计同时要考虑上述情况，再结合当时的光源、灯具以及使用环境等因素考虑。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38

3、0780（：纳米，长度单位110-9），长于 780的为红外线、无线电等，短于380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，单位是流明（L）。光通量与能量辐射的关系

4、为780380e入VI入d入式中：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。e 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=d/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=d/ 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

5、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：

6、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：.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。.暖白光：又叫中间色，它的色温在3300K5300K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。.冷色光：又叫日光色，它的色温在5300K以上，光源接近自

7、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380至780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

8、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1A 90 美术馆、博物馆及印刷等行业及场所2B 8090 家庭、饭馆、高级纺织工艺及相近行业2 6080 办公室、学校、室外街道照明3 4060 重工业工厂、室外街道照明4 2040 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，其光电特性各异。为了正确地选用照明光源，必须对它们的电气特性、光电特性和适用场合有

9、所了解。1、光源的分类：照明光源的分类是按照发光的形式不同进行分类的。它可分为辐射光源和气体放电照明光源两大类。前者是利用电流通过电丝，将其加热到白炽状态而发出可见光；后者是利用某些元素的原子被电子激发而产生辐射。2、常用照明光源的主要特性指标：照明光源种类 光效(Lm/W) 显色指数Ra 色温（K）色温 频闪效应 平均寿命(h) 再点燃时间 备注（功率范围）白炽灯 6.520 9599 24002700 暖色 无 1000 瞬时 15W500W卤钨灯 1530 9599 2803300 暖色 无 2000 瞬时 20W120W卤磷酸盐荧光灯T10、T12 40605060 270040005

10、400 暖色中间色日光色有600014s20W120W三基色荧光灯T8608080 270040005400 暖色中间色日光色有1000014s18W120W紧凑型荧光灯 5060 80 270040005400 暖色中间色日光色 无 80001s 3W120W低压钠灯 90160 2000 暖色 有 20000 8-10min 18W180W高压钠灯 80100 25 5500 冷色 有 20000 8-10min 35W180W高压汞灯 4060 3050 40006500 冷色 有 10000 8-10min 50W1000W金卤灯 6080 8095 40006500 冷色 有 800

11、0 8-10min 35W3500W3、照明光源的选择：电光源的选择应以实施绿色照明工程为基点。绿色照明工程旨在节约能源，保护环境。其具体内容是：采用高光效、低污染的电光源，提高照明质量，保护视力，提高劳动生产率和能源有效利用率，达到节约能源，减少照明费用，减少水电工程建设，减少有害物质的排放和逸出，达到保护人类生存环境的目的。（1）限制普通白炽灯的应用：普通白炽灯属于老一代光源，光效低，寿命短，应予限制，但不能完全取消，因为普通白炽灯没有电磁干扰，便于调节，适合需要频繁开关场合。对于局部照明、投光照明、信号指示以及水电丰富的山区和边远农村是不可缺少的光源。（2）采用卤钨灯取代普通白炽灯：卤钨

12、灯和普通照明的白炽灯是同属白炽灯类产品，均系电流通过灯丝白炽发光，是普通白炽灯的升级换代产品。卤钨灯光效和寿命比普通白炽灯高一倍以上，因此，在许多照明场所如商业橱窗、展览厅（包括一般商业产品、文化艺术品以及历史文物品的展览展示等）以及摄影照明等，要求显色性高，高档冷光或聚光的场合，可采用各种结构形式不同的卤钨灯取代普通白炽灯，来达到节约能源，提高照明质量的目的。与紧凑型荧光灯相比，紧凑型卤钨灯的功效相对较低，寿命也相对较短。但紧凑荧光灯的缺点是发光体尺寸比同功率的石英卤钨灯要大得多，很难实现输出光线的光学控制，因而，一般在对光束输出有严格要求的情况下，采用反射式紧凑型卤钨灯。与紧凑型荧光灯相比

13、，紧凑型卤钨灯还具有颜色好，容易实现调光的优点，在没有特定要求情况下，应尽可能采用紧凑型荧光灯取代白炽灯。推荐采用紧凑型荧光灯取代白炽灯：与白炽灯相比，紧凑型荧光灯每瓦产生的光通量是普通照明白炽灯的五倍以上，其额定寿命是白炽灯的10倍。由于荧光粉质量的不断提高和改进，紧凑型荧光灯显色指数可以达到80左右，在一般照明情况下，人们完全可以满意接受。紧凑型荧光灯可以和镇流器联接在一起，组合成一体化灯，采用E27灯头，与普通白炽灯直接替换，十分方便。推荐采用26，16细管径荧光灯：用26，16细管径荧光灯取代白炽灯，直管型荧光灯的光效和寿命均为普通白炽灯的6倍以上，是取代普通白炽灯的最佳灯种之一。推荐

14、采用金属卤化物灯：金属卤化物灯，属高强度气体放电灯。由于20世纪80和90年代，我国不断从国外引进先进的设备和技术，使这两类灯的技术性能指标几乎达到或接近国外同类产品的水平。各种规格的高压钠灯和金属卤化物灯由于具备高光效和长寿的特点，分别广泛用于各种环境条件室内外照明，如机场、港口、码头、道路、城市街道、体育场馆、大型工业车间、展览厅、地铁等场所。金属卤化物灯，是取代荧光高压汞灯的最佳选择。五、灯具灯具就是光源、灯罩及附件的总称。在现代照明中，光源虽然是主要的，但灯罩的作用非常重要。灯罩起着固定和保护光源，控制并重新分配光在空间的分布，防止眩光等作用。1、灯具的分类：灯具的品种及其丰富，外形千

15、变万化，性能千差万别，对灯具的分类方法也是多种多样，主要有：按采用的电源分类：把灯具分成白炽灯具、荧光灯具、高压气体放电灯具等大类。按灯具的配光分类：把灯具分成直接照明型、全漫射照明型、全反射照明型、半间接照明型、间接照明型等五类。按照建筑物的安装情况分类：把灯具分成吸顶灯、吊灯、壁灯、嵌入式灯、地脚灯、庭院灯、自动应急照明灯、移动式灯、道路广场灯等等。按灯具的使用场所来分类：有开启型灯具、闭合型灯具、密封型灯具、防爆型灯具、安全型灯具、防震型灯具等等。2、灯具的应用 ：深照型灯具和特深照型灯具，由于它们的光线集中，适应于高大厂房或要求工作而有高照度的场所。这种灯配镜面反射罩，并以大规律高压钠

16、灯，金属卤化物灯，高压汞灯作光源，能将光线控制在狭隘的范围内，获得很高的轴线光强，在这种灯具照射下，水平照度高，阴影很浓。石英灯也叫射灯，是一种轻型的投光灯灯具，主要用于重点照明，因此多数是窄光束配光，并且能自由转动，随意选择方向，射灯装在内设电源线的导轨，灯具可以沿轨道滑动，则灵活性更大，非常适合商店，展览馆的陈列照明。筒灯一般是嵌入式灯具，将灯具嵌入在吊顶内，这种安装不会打破吊顶的装饰效果，而且它有较好的下射配光，能形成各式各样的光分布，并且具有很好的防眩光效果，能创造静幽雅的环境气氛，一般用在酒楼、宾馆、家庭的客厅等处。荧光灯支架是一种均匀配光型直接照明灯具，它能产生均匀照明的效果，不容

17、易产生阴影，荧光灯支架具有敞开式的，荧光灯光效高，但有眩光，对保护视力不利。配棱晶罩灯具光效有所下降，但几乎没有眩光。荧光灯光效高，因此广泛地用于商店、图书馆、学校、办公楼、银行等处作一般照明，如果将荧光灯管组成一定的几何图案（如正方形、菱形、正三角形、正五边形等）安装在大厅里（营业厅、侯车厅等），会产生良好的艺术照明效果。格栅灯盘，也是一种荧光灯灯具，与荧光灯支架不同的是它采用了高效反光罩，把光线控制在一定的范围内，提高了光的利用率，同时设遮光格栅来遮蔽光源，减少灯具的直接眩光，格栅灯具有嵌入式和吸顶式二种安装方式，它主要用在办公室，图书馆、商店等处用作一般照明。3、灯具的名词解释灯具效率：

18、灯具效率是指在规定的条件下测得灯具所发射的光通量值与灯具内所有光源发出的光通量测定值之和的比值。1/2照度角将灯轴垂直，灯下水平面上某点，如其水平照度为灯轴直下方照度的1/2时，此点和光中心连线与灯轴线所形成的夹角称1/2照度角。灯具的布置距离比入同一类型灯具的两个相邻灯之间的距离为L，灯的安装高度为H，则距离为入=L/H。嵌入式灯具：完全式部分嵌入安装表面的灯具。普通灯具：对带电部件提供保护，但没有特殊的防尘防固体异物和防水等级的灯具。4、灯具的选择：在照明设计中，灯具的选择应考虑的主要因素有：配光要求，灯具表面亮度，显色性能，眩光度。环境条件，使用环境时防护式要求。协调性，灯具的外型是否与

19、建筑物和室内装饰协调。经济性，如灯具效率，电功率消耗，投资运作费，节能效果等。按配光特性选择灯具：一般生活用房和公共建筑物内采用直接型，均匀散型灯具或荧光灯（露的或带罩的），使顶部和墙壁均有一定的亮度，整个室内空间分布均匀。当要求垂直照度时，可采用倾斜安装的灯具，或选用不对称配光的灯具，如教室黑板照明等。大厅、门厅、会议堂、礼堂、宾馆等处的照明，除满足照明功能外，还应考虑照明灯具的装饰艺术效果，对于家庭的客厅、卧室等，随着人们生活水平的不断提高，也应作以上考虑。生产厂房采用直接型灯具较多，使光通全部投射到下方面的工作面上，若工作位置集中或灯具悬挂高度较高时，宜采用深照型灯具。一般生产采用深照型

20、灯具。特殊用房，应根据需要选用专用灯具，如舞厅、舞台、手术室、摄影棚等。5、配光光强在空间的分布是灯具的重要特性，通常用曲线来表示，所以又叫配光曲线，配光曲线一般有三种表示方法：一是极坐标法，二是直角坐标法，三是等光强曲线。A、极坐标配光曲线：在通过光源中心的测光平面上，测出灯具在不同角度的光强值。从某一方向起，以角度为函数，将各角度的光强用矢量标注出来，连接矢量顶端的连接就是照相馆明灯具极坐标配光曲线。如果灯具是有旋转对称轴，则只需用通过轴线的一个测光面上的光强分布曲线就能说明其光强在空间的分布，如果灯具在空间的光分布是不对称的，则需要若干测光平面的光强分布曲线才能说明其光强的空间分布状况。

21、B、标配光曲线：对于聚光型灯具，由于光束集中在十分狭小的空间立体角内，很难用极坐标来表达其光强度的空间分布状况，就采用直角从配光曲线表示法，以横轴表示光强图I，以横轴表示光束的投角，如果是具有对称旋转轴的灯具则只需一条配光曲线来表示，如果是不对称灯具则需多条配光曲线表示。C、光强曲线图：将光强相等的矢量顶端连接起来的曲线称为等光强曲线，将相邻等到光强曲线的值按一定比例排列，画出一系列的等光强曲线所组成的图称为等到光强图，常用的图有圆形网图，矩形网图与正弧网图。由于矩形网图既能说明灯具的光强分布，又能说明光量的区域分布，所以目前投光灯具采用的等光强曲线图都是矩形网图，这里我们将不作介绍。6、照明

22、质量A、眩光：视野内有亮度极亮的物体或强烈的亮度对比，则可引起不舒适或造成视觉降低的现象，称为眩光。眩光可分失能眩光与不舒适光，凡是降低人眼视力的眩光，凡使人产生不快之感称为不舒适眩光。眩光是影响照明质量的重要因素之一。眩光产生的原因：由于高亮度的刺激。使瞳孔缩小。由于角膜式晶体等眼内组织产生散射，在眼内形成光幕；由于视网膜受高亮度的刺激，使适应状态破坏灯具产生眩光的主要因素：光源的亮度（亮度越高，眩光越显著）光源的位置（越接近视线，眩光越显著）光源外观大小与数量（表面积越大，光源数目越多，眩光越显著）周围的环境（环境亮度越暗，眼睛的适应亮度很低，眩光也就显著） 1、控制不舒适眩光：在教育、办

23、公室、体育馆处，必须严格控制眩光，否则会明显地影响人们的学习，工作及观赏活动。因此控制不舒适眩光很重要，控制不舒适眩光有以下办法：接限制光源的亮度或采用透光的材料减弱眩光。用灯具的保护角度控制眩光。控制照明照度的稳定性。控制照明对象和邻近表面的亮度的比值。消除光源的频闪效果。照度：作为基本决定因数，一个适当平面上的某个区域上的平均照度，是作为估计视觉作业实施所需求光量的常用定量标准。由于不同的国家，地区、由于受经济等各种条件的影响，即使是同样的环境其照度的量是不相同的，同时不同的地点、环境、由于所从事的工作或人的不同照度的量也是不同的，我们介绍一些跟我们工作生活有关联的地方一些照度的要求（详见

24、第一节基本概念第三条推荐照度范围）。照度的分布与亮度分布的要求：照度的分布与亮度分布主要包括三个方面：1）工作面上的照度分布要求均匀。为使工作面照度处于比较均匀的状态，要求做到局部照度与一般分布要求均匀。工作面上一般照明值宜为照明值的1/31/5，且不宜低于50Lx（CIE要求，局部工作面的照明最好不大于平均值的25%）。一般照明中的最小照度与平均照度之比规定在0.7以上。各表面要有适当的亮度分布与照明分布。要创造一个良好的使人感到舒适的照明环境，就需要亮度分布合理和室内各个面的反射比选择适当，照度的分配也应与之相配。由于人的视线不是固定的，经常由此及彼，如果室内亮度分布变化过大，就会引起视觉

25、器官的疲劳和不快感。但是，在以气氛照明为主的环境，有时却需要用变化亮度的方法来改变室内单调的气氛，如会议室照度与周围与相差很大，反而会形成中心感的效果等等。面的亮度。高亮度的发光面会引起眩光，造成人们的不舒适感，但是高亮度光源又会给人们的心情带来刺激。在照明中采用较多的透明灯泡，会给人带来辉煌的陶醉感，产生兴奋与激情。因此要根据不同的场合确定发光面亮度。办公室 车间工作对象与其相邻的周围之间（如书或机器与周围之间） 3：1 3：1工作对象与其离开较远之间（如书与地面、机器与墙面之间） 5：1 10：1灯具或窗与其附近周围之间 20：1在视野中的任何位置 40：1亮度对比最大值（美国IES）反射

26、率推荐值 反射率推荐值顶棚 80%90% 机器设备、工作桌（台） 25%45%墙壁（平均值） 40%60% 地面 20%40%室内反射推荐值（美国IES）表面名称 反射比 照度比 表面名称 反射比 照度比顶棚 0.70.8 0.250.9 地面 0.20.4 0.71.0墙面隔断 0.50.7 0.40.8 工作房间表面反射比与照度比六、照明设计照明设计的程序：建筑照明设计的程序一般分成九个步骤：1、 明确照明实施的用途与目的照明设计必须首先确定建筑物的用途，是办公室，会堂、教室、餐厅还是舞厅，如果是多功能房间，更要把各种用途列出，以便确定满足要求的照明设备。这一点是建筑照明设计的基础。2、

27、光环境构思及光通量分布的初步确定在明确照明目的的基础上，确定光环境及光通量的分布。如舞厅、要有刺激兴奋的气氛，要采用变幻的光，闪耀的照明：如教室，要有宁静舒适的气氛，要做到均匀的照度和合理的亮度，不能有眩光。3、 照度、亮度的确定（1） 照明方式的分类，照明方式主要有四种：一般照明：指室内基本一致的照明，多采用于办公室场所，一般照明的优点是：a、即使室内工作布置变化，也无需变更灯具的种类与布置。b、照明设备的种类较少。C、均匀的光环境。分区的一般照明，是将工作对象和工作场所按功能来布置照明方式。而且，用这种照明设备，也兼作房间的一般照明。局部照明。在小范围内，对各种对象采用个别的照明的方式，需

28、有灵活性，局部照明的优点是：按要求的条件，对每个必要的对象进行照明，易于控制。通过对某一对象特别高度较低，有效的突出对象。节约能源灯具安装高度较低，维护方便。为了使眼睛适应亮度的过度变化，应同时采用至少为局部照明照度值20%以上的一般照明。上述各方式并用。（2） 照明方式的选择通常，对整个房间总是采用一般照明方式，而对工作面或需要突出的物品采用局部照明，例如办公室往往用荧光灯具作一般照明，而在办公室桌上布置台灯作局部照明，又如展览中整个大厅是一般照明，而对展品用射灯做局部照明，因此房间用途与室内布置就确定了，照明方式也随之确定了。4、光源的选择各种光源的效率，光色，显色性及特性等方面各有所长，

29、可用在不同的建筑照明，详见光源部分。5、灯具的选择在照明设计中选择灯具时，应综合考虑以下几点 灯具的光度特性（灯具效率、配光、利用系数、表面亮度、眩光等） 经济性（价格光通比，电消耗、维护费用等） 灯具的使用环境条件（是否要防爆、防潮、防震等） 灯具的外形与建筑物是否协调等。以下对灯具光特性与经济性的选择作些说明：（1） 灯具的光特性选择在层高较低的工业与民用公共建筑中，如工厂实验、办公室、商场、各种文化设施内的休息厅和接待室等），房间的墙面与吊顶均要求一定高度，要求房间有较高的反射系数，并需要一部分光直接射到顶棚和墙上，此时以采用半直接照明型或间接型配光的灯具为宜。照明器上半球光通辐射一般不

30、应小于15%（如乳白罩灯具或散射型灯具），并应避免采用特狭照明型直射灯具。在高大厂房（6M以上），宜采用深照明型灯具，但对有垂直照度要求的场所不宜采用高度集中配光的灯具，而应考虑有一部分光能照到墙上和设备的垂直面上。建筑物室内要求减少阴影时，可采用广照型配光灯具，使工作点能受到来自各个方向灯具光线的照射。如果对消除阴影要求十分严格，则最好采用发光平面（如发光顶棚），它的特点是照度高，且均匀，对消除阴影比较理想。带有格栅的嵌入式灯具布置成的发光带，一般多用于长而大的办公室或大厅，光带的优点是光柔和、没有眩光，缺点是顶棚较暗，特别是光带间距大时，就更为突出。为了防止眩光，应选用带保护角或带有漫射玻

31、璃的灯具。经济的考虑：考虑照明的经济性时，要作全面比较，主要考虑初投资，耗电费及年维修费。如果进行全面的经济比较十分复杂，难以进行，则以在获得同一照度值情况下消耗功率最小的照明方案作为最经济的方案。6、室内布灯数的确定根据已选择灯具及房间大小，照度等因数可以计算室内布灯数，计算公式及方法下面会讲。7、灯具的布置照明方式有一般照明，分区的一般照明，局部照明及混合照明，布灯的方法也随着照明方式面异。一般照明的布灯方法。理确定灯与灯的距离，灯与墙的距离合理确定布灯的图案。非均匀照度的布灯法。有些场所（如客厅、宴会厅、商场等）的一般照明并不强调照度均匀，而是在保证足够的照度前提下强调照明的气氛，着重考虑装