第八章-工厂照明课件.ppt
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- 第八 工厂 照明 课件
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1、(3)、 光通量 光源在单位时间内,向周围空间辐射出的使人眼产生光感的能量,称为光通量,简称光通(luminous flux),符号为,单位为lm(流明)。2. 光强及其分布特性光强及其分布特性 (1)、发光强度 发光强度,简称光强,是光源在给定方向的辐射强度,符号为I,单位为cd(坎德拉)。 对于向各个方向均匀辐射光通量的光源,它在各个方向的发光强度均等,其值为I(8-1)式中为光源在立体角内所辐射的总光通量。 空间立体角 ,其中 为球的半径,A为与相对应的球面积。2/A r r续上页 图 灯具的配光曲线a)绘在极坐标上的配光曲线(配照灯) b)绘在直角坐标上的配光曲线(投光灯) (2)、配
2、光曲线 配光曲线即发光强度分布曲线,是在通过光源对称轴的一个平面上绘出的灯具发光强度与对称轴之间角度 的函数曲线。对一般照明灯具,配光曲线绘在极坐标上,如图a所示。其光源采用光通量为1000lm的假想光源。而对于聚光很强的投光灯,由于其光强集中在一个很小的空间角内,因此其配光曲线一般绘在直角坐标上,如图b所示。 (2)亮度 发光体(受照物体对人眼可看作是间接发光体)在视线方向单位投影面上的发光强度称为亮度,用符号L表示,单位为cd/m2。如图8-1所示,该发光体表面法线方向的光强为I,而人眼视线与发光体表面法线成角,因此视线方向的光强Icos,而视线方向的投影面SScos,由此可得发光体在视线
3、方向的亮度为 3照度和亮度 (1)照度 受照物体表面的光通密度称为照度,用符号E表示,单位为勒克(lx)。当光通量均匀地照射到某物体表面上(面积为S)时,该平面上的照度值为 E ES S (8-2)图8-1 8-1 亮度概念说明 L I aSIcosScosI /S (8-3)可见,发光体的亮度值实际上与视线方向无关。4物体的光照性能和光源的显色性能物体的光照性能和光源的显色性能(四) 物体的光照性能当光通投射到物体上时,一部分光通 从物体表面反射回去,一部分光通 被物体所吸收,而余下的一部分光通 则透过物体,如图所示。为表征物体的光照性能,特引入以下三个参数: (1) 反射比又称反射系数,其
4、定义是反射光通 与总投射光通之比,即 (2) 吸收比又称吸收系数,其定义是吸收光通 与总投射光通之比,即 (3) 透射比又称透射系数,其定义是透射光通 与总投射光通之比,即图 物体的光照性能说明 续上页以上三个参数之间有下列关系: 在照明技术中应特别注重反射比这一参数,因为它直接影响到工作面上的照度。1 表所列为各种情况下墙壁、顶棚及地面的反射比近似值,供参考。10% 有大量深色灰尘的墙壁、顶棚;无窗帘遮蔽的玻璃窗;未粉刷的砖墙;糊有深色纸的墙壁、顶棚;较赃污的水泥地面及广漆、沥青等地面30% 有窗子的水泥墙壁、水泥顶棚;木墙壁、木顶棚;糊有浅色纸的墙壁、顶棚;水泥地面50% 刷白的墙壁,但窗
5、子未挂窗帘,或挂深色窗帘;刷白的顶棚,但房间潮湿;墙壁和顶棚虽未刷白,但洁净光亮70% 刷白的墙壁、顶棚,窗子装有白色窗帘反射比 反 射 面 情 况(2 2)光源的显色性能)光源的显色性能同一颜色的物体在具有不同光谱的光源照射下,能显出不同的颜色。光源对被照物体颜色显现的性质,叫做光源的显色性。 为表征光源的显色性能,特引入光源的显色指数这一参数。光源的显色指数R是指在待测光源照射下物体的颜色与日光照射下该物体的颜色相符合的程度,而将日光与其相当的参照光源显色指数定为100。因此物体颜色失真越小,则光源的显色指数越高,也就是光源的显色性能越好。 白炽灯的一般显色指数为9799,荧光灯的为799
6、0,显然荧光灯的显色性要差一些。二二 照明方式和种类照明方式和种类1照明方式照明方式在工厂企业或变电所中,照明方式可分为一般照明、局部照明和混合照明。(1)一般照明 供照度要求基本上均匀的场所的照明。(2)局部照明 仅供工作地点(固定式或便携式)使用的照明。(3)混合照明 一般照明和局部照明组成的照明。2照明的种类照明的种类照明按其用途可分为工作照明、事故照明、值班照明、警卫照明和障碍照明等。(1)工作照明 正常工作时的室内外照明。(2)事故照明 正常照明熄灭后供工作人员暂时继续作业和疏散人员使用的照明。(3)值班照明 非生产时间内供值班人员使用的照明(4)警卫照明 警卫地区周界的照明(5)障
7、碍照明 在高层建筑上或基建施工、开挖路段时,作为障碍标志用的照明。第二节第二节 常用照明光源和灯具常用照明光源和灯具 照明光源和灯具是照明器的两个主要部件,照明光源提供发光源,灯具起固定光源的作用。一一. 照明光源照明光源 根据光源的工作原理主要分有两大类: 一类是热辐射光源,如白炽灯、卤钨灯等; 一类是气体放电光源,如氙灯、钠灯等。气体放电光源按放电形式又可分为辉光放电(如霓虹灯)和弧光放电(如荧光灯、钠灯)。 1热辐射光源热辐射光源 利用物体加热时辐射发光的原理所制成的光源称为热辐射光源。目前常用的热辐射光有:(1)白炽灯 其发光原理为灯丝通过电流加热到白炽状态从而引起热辐射发光。(2)卤
8、钨灯 卤钨灯是在灯泡中充入微量的卤化物,利用卤钨循环的作用,使灯丝蒸发的一部分钨重新附着在灯丝上,以达到既提高光效又延长寿命的目的。 为了使灯管温度分布均匀,以保持卤钨循环的正常进行,卤钨灯要求水平安装,其偏差不大于40。卤钨循环卤钨循环:图 白炽灯结构图1-玻壳 2-灯丝(钨丝) 3-支架(钼线)4-电极(镍丝) 5-玻璃芯柱 6-杜美丝(铜铁镍合金丝) 7-引入线(铜丝) 8-抽气管 9-灯头 10-封端胶泥 11-锡焊接触端图 卤钨灯结构图1-灯脚 2-钼箔 3-灯丝(钨丝) 4-支架 5-石英玻管(内充微量卤素) 所谓“卤钨循环原理”是这样的:当灯管(或灯泡)工作时,灯丝(钨丝)的温度
9、很高,从而蒸发出钨分子,使之移向玻管内壁。一般白炽灯泡之所以会逐渐发黑也就是这一原因。而卤钨灯由于灯管内充有卤素(碘或溴),因此钨分子在管壁与卤素作用,生成气态的卤化钨。卤化钨就由管壁向灯丝迁移。当卤化钨灯丝的高温(1600以上)区域后,就分解为钨分子和卤素,钨分子就沉淀在灯丝上。当钨分子沉淀的数量等于灯丝蒸发出去的钨分子数量时,就形成相对平衡状态。这一过程就称为“卤钨循环”。由于卤钨灯内存在卤钨循环,所以其玻管不易发黑,灯丝也不易烧断,也因此其光效比白炽灯高,使用寿命也大大延长。 2气体放电光源 利用气体放电时发光的原理所做成的光源称为气体放电光源。目前常用的气体放电光源有5种。 (1)荧光
10、灯 荧光灯的结构如图10-7所示。它是利用汞蒸气在外加电压作用下产生电弧放电,发出少许可见光和大量紫外线,紫外线又激励管内壁涂覆的荧光粉,使之再发出大量的可见光。二者混合光色接近白色。图 荧光灯结构图1-灯头 2-灯脚 3-玻璃芯柱 4-灯丝(钨丝,电极)5-玻管(内壁涂荧光粉,充惰性气体) 6-汞(少量)n 荧光灯工作时,其灯光将随着加在灯管两端电压的周期性交变而频繁闪烁,这就是“频闪效应” 。频闪效应可使人眼发生错觉,使观察到的物体运动显现出不同于实际运动的状态,甚至可将一些由同步电动机驱动的旋转物体误为不动的物体,这是安全生产不允许的。因此在有旋转机械的车间里,不宜使用荧光灯。如果要使用
11、荧光灯,则必须设法消除其频闪效应。n 消除频闪效应的方法很多,最简单的方法,是在该灯具内安装两根或三根荧光灯管,而各根灯管分别接到不同相位的线路上。(2)高压汞灯(高压水银荧光灯)高压汞灯的结构图如图8-2所示。它是低压荧光灯的改进产品,属于高气压的汞蒸汽放电光源。 高压汞灯的外玻壳内壁涂有荧光粉,它能将汞蒸汽放电时辐射的紫外线转变为可见光,以改善光色,提高光效。 图是一种需外接镇流器的高压汞灯的工作线路图。另外一种是自镇流高压汞灯,它利用钨丝作镇流器,并将钨丝装入高压汞灯的外玻壳内,工作时镇流钨丝一方面限制放电管电流,同时也发出可见光。图8-2 8-2 高压汞灯结构图1-支架及引线 2-启动
12、电阻 3-启动电源 4-工作电源 5-放电管 6-内不应光负涂层 7-外玻壳图 需外接镇流器的高压汞灯的工作线路图 高压汞灯的光效较高,寿命较长,但启动时间较长,显色性较差。 (3)高压钠灯 高压钠灯的结构图如图8-3。它是利用高压钠蒸汽放电工作的,光呈淡黄色。其工作线路图和高压汞灯类似。 高压钠灯照射范围广、光效高、寿命长(比高压汞灯高一倍)紫外线辐射少、透雾性好,但显色性也较差,启动时间(48分钟)和再次启动时间(1020分钟)也较长,对电压波动反应较敏感。图8-3 8-3 高压钠灯结构图1-主电极 2-半透明陶瓷放电管(内充钠、汞及氙或氖氩混合气体) 3-外玻壳(内壁涂荧光粉,内外壳间充
13、氮) 4-消气剂 5-灯头(4)金属卤化物灯 金属卤(碘、溴、氯)化物灯是在高压汞灯的基础上为改善光色而发展起来的新型光源,不仅光色好,而且光效高,受电压影响也较小,是目前比较理想的光源。 以上高压汞灯、高压钠灯和金属卤化物灯,以上高压汞灯、高压钠灯和金属卤化物灯,统称高强度气体放电(统称高强度气体放电(HID)灯。在高强度气体)灯。在高强度气体放电灯中,高压汞灯特别是自镇流高压汞灯的光放电灯中,高压汞灯特别是自镇流高压汞灯的光效最低,因此从节能考虑,宜尽量以高压钠灯或效最低,因此从节能考虑,宜尽量以高压钠灯或金属卤化物灯取代高压汞灯。金属卤化物灯取代高压汞灯。 (5)氙灯 氙灯为惰性气体弧光
14、放电灯,高压氙气放电时能产生很强的白光,接近连续光谱,和太阳光十分相似,故有“人造小太阳”之美称。适用于广场、车站和大型屋外配电装置等。各种照明光源的主要技术特性 光源的主要技术特性有光效、寿命、色温等等,有时这些技术特性是相互矛盾的,在实际选用时,一般先考虑光效高、寿命长,其次再考虑显色指数、启动性能等次要指标。 各种照明光源的主要技术特性见表,供对照比较。 新型电光源 随着科学技术的不断发展和社会进步的需要,已有的电光源性能不尽完美,如今世界各国都在积极地开发新材料、新技术,不断地改进各种不同特色的电光源,进一步降低电能消耗,研制出多种新型电光源。表表 常用照明光源的主要技术特性比较常用照
15、明光源的主要技术特性比较二二 灯具灯具 光源与其配用的灯具(这里主要指灯罩)统称为照明器。灯具的作用是固定和保护光源,以及装饰和美化环境。1工厂常用灯具的类型裸露的灯泡所发出的光线是射向四周的,为了充分利用光能,加装灯罩后使光线重新分配,称为配光。按灯具的配光特性来进行分类的方法有两种:一是传统的分类法;一是国际照明委员会(CIE)提出的分类法。 传统分类是根据灯具的配光曲线(为了表示光源加装灯罩后,光强在各个方向的分布情况而绘制在对称轴平面上的曲线,如图形状进行分类: 1)正弦分布型 光强是角度的正弦函数,且当90时光强为最大。如GC15-A、B-1型散照型防水防尘灯。图 配光曲线示意图1-
16、正弦分布型 2-广照型 3-漫射型 4-配照型 5-深照型 4)配照型 光强是角度的余弦函数,且当0时光强为最大。如GC1-A、B-1配照型工厂灯。 5)深照型 光通量和最大光强值集中在030间的立体角内。如GC5-A、B-2深照型工厂灯。 6)特深照型 光通量和最大光强值集中在015的狭小立体角内。如JS300镜面深照型工厂灯。 CIE(国际照委会)分类是根据灯具向下和向上投射光通量的百分比进行分类: 1)直接照明型 灯具向下投射的光通量占总光通量的90100,而向上投射的光通量极少。 2)半直接照明型 灯具向下投射的光通量占总光通量的6090,向上投射的光通量只有1040。 2)广照型 最
17、大光强分布在500900间,可在较广面积上形成均匀照度。如GC3-A、B-1广照型工厂灯。 3)漫射型 各角度光强基本一致。如JXD1-2乳白色玻璃圆球灯。续上页 3)均匀漫射型 灯具向下投射的光通量和向上投射的光通量差不多相等,各为4060之间。 4)半间接照明型 灯具向上投射的光通量占总光通量6090,向下投射的光通量只有1040。 5)间接照明型 灯具向上投射的光通量占总光通量的90100,而向下投射的光通量极少。图中:图中:a a)配照型工厂灯)配照型工厂灯 b b)广照型工厂灯)广照型工厂灯c c)深照型工厂灯)深照型工厂灯d d)斜照型工厂灯)斜照型工厂灯(弯灯)(弯灯)e e)广
18、照型防水防)广照型防水防尘灯尘灯 f f)圆球型工厂灯)圆球型工厂灯g g)双罩型工厂灯)双罩型工厂灯 h h)机床局部照明)机床局部照明灯灯表8-1 工厂常用的几种灯具的外形和图形符号 2灯具的布置 (1)室内布置方案 布置要求:保证最低的照度及均匀性;光线的射向适当,无眩光、阴影;安装维护方便;布置整齐美观,并与建筑空间协调;安全、经济等。 1)一般照明的布置 通常有两种,即均匀布置(灯具布置与设备位置无关)和选择布置(灯具布置与设备位置有关)。其中均匀布置比较美观均匀,所以一般照明用得较多。 均匀布置的灯具可排列成正方形或矩形或菱形,如图8-4所示。图图8-4 8-4 均匀布置的灯具可排
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