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智能照明控制系統(tǒng)基本知識：照明燈具的詳細介紹

1.1照明燈具燈具與電光源的組合稱為照明器。燈具能重新分配光源發(fā)出的光通量、限制光源的眩光作用、減少和防止光源的污染、保護光源免遭機械破壞、安裝和固定光源、與光源配合起一定的裝飾作用。

1.1.1照明器的配光特性

各種燈具分配光通量的特性可以由各種燈具的配光曲線來表示。

燈具的配光曲線是表示燈具的發(fā)光強度在空間的分布狀況,所以又稱光強分布曲線。大部分燈具的形狀是它的軸線旋轉(zhuǎn)體,所以它們的發(fā)光強度在空間分布也是與軸線對稱的。因此,只需通過燈具軸線的一個截面上的配光曲線,就能說明該燈具發(fā)光強度在空間分布的狀況,這種配光稱為對稱配光。也有一些燈具的形狀是不對稱的,則需通過燈具軸線的幾個截面上的配光曲線才能說明該燈具的發(fā)光強度在空間的分布狀況,這種配光稱為非對稱配光。

配光曲線上的每一點表示燈具在該方向上的發(fā)光強度。為便于比較,配光曲線都是假定光源的光通量為1000lm來繪制的。實際光源發(fā)出的光通量不是1000lm時,在配光曲線上查出的發(fā)光強度應加以修正,即乘以實際光源發(fā)出的光通量與1000之比。

1.1.2照明器的亮度分布和保護角

1） 照明器的亮度分布

根據(jù)亮度的定義,有:

Lθ=IθAcos θ(1.14)

式中：Iθ——由配光特性求得；

Acos θ——發(fā)光面在與觀察方向相垂直的平面上的投影面積。

常用燈具的亮度分布如下。

① 球形照明器：

Acos θ=πr2(1.15)

式中：r——球或圓形燈罩的半徑(m)。

② 下方敞口燈罩(圓形)：

Acos θ=πr2cos θ(1.16)

③ 下方敞口燈罩(方形)：

Acos θ=abcos θ(1.17)

式中：a、b——分別為長方形燈罩敞口的邊長。

④ 除了下方,側(cè)面也發(fā)光的照明器：

Acos θ=Ahcos θ+Avsin θ(1.18)

式中：Ah——照明器下方發(fā)光面面積(m2)；

Av——照明器側(cè)面發(fā)光面面積(m2)。

將照明器在不同觀察方向上的亮度Lθ與觀察方向垂直角θ間的關系Lθ=f(θ)稱為照明器的亮度分布。

2） 照明器的保護角

引起不舒適眩光的原因之一是照明器亮度太高,在小范圍內(nèi),亮度高對人影響不大,而垂直角45°燈具的保護角以上的照明器亮度對人影響較大，因此應限制大角度范圍光的亮度分布。

燈罩可為燈具設置保護角,限制大角度的光亮度。

照明器保護角γ實質(zhì)上反映燈具遮擋光源直射光的范圍,又稱為遮光角。保護角γ是光源的發(fā)光體與燈具出光口下緣的連線與水平線之間的夾角。

一般燈具的保護角越大,則配光曲線越狹小,在要求配光分布寬廣且又要避免直接眩光時,應該在燈具開口處用能夠透射光線的玻璃燈罩,或用各種形狀的格柵罩住光源。γ一般選在15°～10°之間。

1.1.1照明器的效率

照明器輸出的光通量與照明器內(nèi)光源在無約束條件下點燃時輸出的光通量之比稱為照明器的效率。該值與燈具形狀、所用材料和光源在燈具內(nèi)的位置有關。

照明器的效率定義為:

ηL=ΦLΦS(1.19)

式中：ηL——照明器的效率；

ΦL——照明器向空間投射的光通量(lm)；

ΦS——光源發(fā)出的光通量(lm)。

1.1.4照明器的分類

照明器通常按照明器的光通量在上下空間的分配比例進行分類，或者按照明器的結(jié)構(gòu)特點分類，或者按照明器的安裝方式分類，等等。國際照明委員會(CIE)推薦以照明燈具光通量在上下空間的分配比例進行分類的方法,已為國際照明界普遍接受。

1） 按防觸電保護方式分類

為了電氣安全,燈具所有帶電部分必須采用絕緣材料等加以隔離。燈具的這種保護人身安全的措施稱為防觸電保護。根據(jù)防觸電保護方法,燈具可分為0、Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ共4類,每一類燈具的主要性能及其應用情況。

燈其的防觸電保護分類

燈具等級燈具主要性能應用說明0保護依賴基本絕緣——在易觸及的部分和外殼與帶電體間絕緣適用安全程度高的場合,且燈具安裝、維護方便,如空氣干燥、塵埃少、木地板等條件下的吊燈和吸頂燈Ⅰ除基本絕緣外,易觸及的部分及外殼有接地裝置,一旦基本絕緣失效時,不致有危險用于金屬外殼燈具,如投光燈、路燈、庭院燈等,提高安全程度Ⅱ除基本絕緣外,還有補充絕緣,做成雙重絕緣或加強絕緣,提高安全程度絕緣性好,安全程度高,適用于環(huán)境差、人經(jīng)常觸摸的燈具,如臺燈、手提燈等Ⅲ采用特低安全電壓(交流有效值小于50V),且燈內(nèi)不會產(chǎn)生高于此值的電壓燈具安全程度最高,用于惡劣環(huán)境,如機床工作燈、兒童用燈等在照明設計時,應綜合考慮使用場所的環(huán)境、操作對象、安裝和使用位置等因素,選用合適類別的燈具。在使用條件或使用方法惡劣的場所應使用Ⅲ類燈具,一般情況下可采用Ⅰ類或Ⅱ類燈具。

2） 按燈具的防塵、防水等級分類

當人、工具或塵埃等固體異物觸及或沉積在燈具的帶電部件上時可能引起觸電、短路等危險，當雨水或燈具周圍其他水進人燈具內(nèi)可能影響光源的正常工作甚至造成漏電、短路危險,有多種外殼防護方式起到保護電氣絕緣和光源的作用。不同的方式達到不同的效果,相應于不同的防塵、防水等級。目前,采用特征字母IP后面跟2個數(shù)字來表示燈具的防塵、防水等級。第1個數(shù)字表示對人、固體異物或塵埃的防護能力；第2個數(shù)字表示對水的防護能力,詳細說明。例如,防護等級為“IP64”的燈具表示能防止塵埃進入燈具內(nèi)部及確保任何方向濺水都不會造成有害影響。

(1) 吸頂型

照明器吸附在頂棚上，適用于頂棚比較光潔而且房間不高的建筑內(nèi)。這種安裝型式常能有一個較亮的頂棚,使房間有總體的明亮感,但易產(chǎn)生眩光,光利用率可能不高。

吸頂型照明器應用比較廣泛。吸頂式的發(fā)光帶適用于計算機房、變電站等；吸頂式熒光燈適用于照度要求較高的場所;封閉式帶罩吸頂燈適用于照度要求不很高的場所,它能有效地限制眩光,外形美觀,但發(fā)光效率低；吸頂裸燈泡適用于普通的場所,如廁所、倉庫等。

(2) 嵌入頂棚型

照明器的大部分或全部陷在頂棚內(nèi),只露出發(fā)光面，適用于有吊頂、低矮的房間。這種燈具能有效地消除眩光,與吊頂結(jié)合能形成美觀的裝飾藝術效果。

(1) 懸掛型

照明器吊掛在頂棚上，是應用最廣泛的一種。主要是利用吊桿、吊鏈、吊管、吊燈線來吊裝燈具,以達到不同的效果。在商場營業(yè)廳等場所,利用吊桿式熒光燈組成一定規(guī)則的圖案,不但能滿足照明功能的要求,而且還能形成一定的裝飾藝術效果。

(4) 附墻型

照明器安裝在墻壁或庭柱上,俗稱壁燈，主要用于局部照明、裝飾照明或不適合在頂棚安裝燈具或沒有頂棚的場所。

(5) 嵌墻型

照明器的大部分或全部陷在墻內(nèi),只露出發(fā)光面。這種照明器常作為地腳燈,用于室內(nèi)作為夜燈用,或作為走廊和樓梯的深夜照明燈,以避免影響他人的夜間休息。地腳燈主要應用于醫(yī)院病房、賓館客房、公共走廊、臥室等場所。

4） 按燈具光通量分布分類

(1) 根據(jù)CIE的建議,室內(nèi)燈具可根據(jù)光通量在上下空間的分布劃分為A、B、C、D和E這五種類型。

直接型燈具的用途最廣泛。燈具由反光性能良好的非透明材料制成,如搪瓷、拋光鋁或鋁合金板和鍍銀鏡面。因為90％以上的光通量向下照射,所以燈具的光通量利用率最高。工作環(huán)境照明應當優(yōu)先采用這種燈具。

② 半直接型

這種燈具常用半透明材料制成或采用開口的式樣，它能將較多的光線直接照射到工作面上,又可使空間環(huán)境得到適當?shù)牧炼?/span>,改善房間的亮度比,具有較高的光通量利用率。如外包半透明散光罩的熒光吸頂燈和上方留有較大的通風、透光空隙的熒光燈以及玻璃菱形罩、玻璃碗形罩等燈具,都屬于半直接型燈具。

③ 直接間接型

上射光通量和下射光通量基本相等的照明器即為直接間接型。照明器向四周均勻發(fā)射光通量的型式稱為漫射型,它是直接間接型的一個特例,典型的是乳白玻璃球形燈,其他各種形狀漫射透光的封閉燈罩也有類似的配光。均勻漫射型燈具將光線均勻地投向四面八方,對工作面而言,光通量利用率較低。這類燈具是用漫射透光材料制成封閉式的燈罩,造型美觀,光線柔和均勻。

④ 半間接型

這類燈具上半部用透光材料制成,下半部用漫射透光材料制成。由于大部分光線投向頂棚和上部場面,增加了室內(nèi)的間接光,光線更為柔和宜人。在使用過程中,上半部容易積灰塵,會影響燈具的效率。半間接型燈具主要用于民用建筑的裝飾照明。

⑤ 間接型

這類燈具將光線全部投向頂棚,使頂棚成為二次光源。因此,室內(nèi)光線擴散性極好,光線均勻柔和,幾乎沒有陰影和光幕反射,也不會產(chǎn)生直接眩光。但光通量損失較大,不經(jīng)濟。間接型燈具適用于劇場、美術館和醫(yī)院的一般照明,通常還與其他類型的燈具配合使用。

(2) 英國按燈具光強在下半球的分布,分為10種類型,給出了BZ的光強分布曲線,并可用公式表示軸線光強I0的關系,函數(shù)表達式如下：

BZ1:I0=I0cos4 θ；

BZ2:Iθ=I0cos1 θ；

BZ1:Iθ=I0cos2 θ；

BZ4:Iθ=I0cos1.5 θ；

BZ5:Iθ=I0cos θ；

BZ6:Iθ=I0(1+2cos θ)；

BZ7:Iθ=I0(2+cos θ)；

BZ8:Iθ=I0；

BZ9:Iθ=I0(1+sin θ)；

BZ10:Iθ=I90°sin θ。

(1) 按1／2照度角對燈具分類。

分類名稱θL／h特窄照型θ<14°L／h<0.5窄照型14°≤θ<19°0.5≤L／h<0.7中照型19°≤θ<27°0.7≤L／h<1.0廣照型27°≤θ<17°1.0≤L／h<1.5特廣照型θ>17°1.5≤L／h1.221／2照度角及最大允許距高比的含義1／2照度角θ指燈具下方水平面上Q點照度為正下方A、B兩點照度值的一半,C點與光中心的連線和照明器豎垂線之間的夾角。燈具這樣布置時,被照面上即可獲得均勻照度。在這種條件下的燈具安裝距離L和燈具安裝高度h之比(L／h)就是燈具的最大允許距高比。1／2照度角θ及最大允許距高比L/h的含義。