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1、第十章 电气照明,10-1 照明基本知识,10-2 常用的电光源和灯具,10-3 照明供电系统及其选择,10-1 照明基本知识,一、概述,二、照明技术的基本概念,1.光和光谱 光是一种电磁辐射能，在空间以电磁波的形式传播。电磁波的波长不同其特性也不相同，波长为380780nm的电磁辐射波为可见光，它作用于人的眼睛就能产生视觉。在可见光的区域里不同波长呈现不同的颜色，如红、橙、黄、绿、青、蓝、紫等七种颜色。,2.照明技术中的常用物理量 照明技术中常用的物理量主要有光通量、发光强度、照度、亮度等。其中，照度是一个很重要的物理量，照明设计的主要任务就是要给工作面提供足够的照度。我国在照明标准中对各种
2、工作场合规定了必须的最低照明度。,照明技术中的常用物理量,3.光源的显色性和显色指数 同一颜色的物体在具有不同光谱功率分布的光源照射下，显出不同的颜色，光源对被照物体颜色显现的性质称为显色性。光源的显色指数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。若将日光的显色指数定为100，人工光源的显色指数一般小于100，如果物体颜色失真越小，人工光源的显色指数越接近100，光源显色性能就越好。,三、照明的质量,1.合理的照度和均匀度 在照明设计中，一般是参照国家制定的照度标准选用照度值，然而在允许的范围内适当提高照度能使视觉条件提高，这有利于提高劳动生产率，同时也保护了工作人
3、员的视力。至于照度的均匀性也不能忽视，如果照度的均匀性不好就容易导致视觉疲劳并有不舒适感，从而破坏照明效果，因此合理的照度和均匀度是照明质量的重要指标。,2.眩光的限制 眩光是由于亮度分布不均匀，或亮度变化幅度太大，造成观看物体时感觉不舒适或视力下降。严重的眩光可使人感到眩晕，轻微的眩光时间长了视觉功能也会下降，因此有必要对眩光进行限制。限制眩光可采用降低灯具的表面亮度，用磨砂玻璃、漫射或格栅等限制眩光；对局部照明灯具，采用不透光的灯罩且保护角应大于30；对一般照明的灯具，正确选用其型式并选择好悬挂高度。,3.光源良好的显色性 在需要正确辨色的场所，要采用显色指数高的光源，如白炽灯、卤钨灯、荧
4、光灯等。在单一使用高压汞灯或高压钠灯的场合其显色性不能满足要求时，可以采用两种光源混合使用提高其显色性。,四、照明方式与种类,（1）一般照明 在整个场所或场所的某部分照度基本上的均匀照明。对于工作位置密度很大而对光源方向又无特殊要求，或工艺上不适宜装设局部照明装置的场所，宜单独使用一般照明。一般照明是电气的基本方式，在满足规定的照度方面，它起主要的作用。,1.照明的方式,（2）局部照明 局部照明是为了提高局部工作场所的照度，或工作场所对照度方向有要求而设置的区域照明。局部照明器具可直接安装在工作场所附近，如车床上的照明灯。局部照明属于一种补充照明，整个工作场所不应只设局部照明而不设一般照明。,
5、（3）混合照明 混合照明又称综合照明，它由一般照明与局部照明共同组成。对于工作场所需要高照度并对照射方向有特殊要求的场合，常采用混合照明方式。其主要优点是既可使一般工作场所获得较均匀的照度，又可使有特殊要求的工作场所获得较高的照度。,2.照明的种类,（1）工作照明 为保证工作和生活能正常需要的照明，包括室内和室外照明。它可以单独使用，也可以与事故照明、值班照明同时使用，但控制线路必须分开。,（2）应急照明 当工作照明因事故而中断时，供暂时继续工作和疏散人员应急用的照明，也称为事故照明或备用照明。应急照明一般采用白炽灯（或卤钨灯），并布置在当事故发生后仍需继续工作的场所以及主要通道和出入口。若用
6、于继续工作，其照度不应低于原照度的10；若用于疏散人员，其照度应保证工作人员安全走出房间所需要的照度（不应小于0.51x）。,返回,10-2 常用的电光源和灯具,一、电光源的类型、特性及其选择,在电气照明中，各种电光源可以根据其原理构造等特点分成两大类：一类是热辐射光源利用电流将物体加热到白炽程度辐射发光，如白炽灯、卤钨灯等；另一类是气体放电电源利用电流通过气体发光，如荧光灯，高压汞灯等。,白炽灯结构示意图1-玻璃外壳 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 8-抽气管 9-灯头 10-密封胶泥 11锡焊接触端,（1）白炽灯 是靠电流通
7、过灯丝时产生大量的热能，使灯丝温度高到白炽的程度（24003600K）从而引起辐射发光的。,1电光源的类型,（2）卤钨灯,卤钨灯结构示意图1-灯脚 2-钼箔 3-灯丝（钨丝）4-支架 5-石英玻璃管（内充微量卤素）,在石英玻璃管中充入微量的卤化物（碘化物或溴化物），利用卤钨循环的作用，有效地避免了玻壳的黑化，抑制了钨丝蒸发，灯的寿命延长了，光效也提高了（光效比白炽灯高30）。,（3）荧光灯（日光灯）,它是利用汞蒸汽在外加电压作用下产生弧光放电，发出少量的可见光和大量的紫外线，这些紫外线再激励管内壁涂覆的荧光粉发出可见光。,荧光灯（日光灯）结构示意图1-灯头 2-灯脚 3-玻璃芯柱 4-灯丝（钨
8、丝）5-玻璃管（内壁涂荧光粉，充惰性气体）6-汞,荧光灯常见问题,（4）高压汞灯,高压贡灯又称高压水银荧光灯，常见的高压汞灯有荧光高压汞灯、反射型荧光高压汞灯以及自镇流荧光高压汞灯等三种。高压汞灯的发光机理与荧光灯相同，不同的是灯内的汞蒸汽压强较高，其值从一个大气压至数个大气压不等，因此其光效就比较高，可达4060lm/W。高压汞灯的寿命很长，其有效寿命（光通量输出衰减到70时）可达到5000小时左右，质量高的可达24000小时左右，但显色性差，平均显色指数为2030。,高压汞灯起动时不需要启辉器预热灯丝，但必须配备相应的镇流器与之串联使用。高压汞灯熄灭后不能立刻再起动，要过510min后，才
9、能再起动，因此它不宜用在显色性要求高、频繁开关或者比较重要的场合。,高压汞灯结构示意图1-支架及引线 2-起动电阻 3-起动电源 4-工作电源 5-放电管 6-内部荧光负涂层 7-玻璃外壳,（5）高压钠灯,它是一种高气压的钠蒸汽放电光源，它与高压汞灯的用法基本相同。因高压钠灯辐射光的波长集中在人眼较灵敏的区域内，所以其光效比高压汞灯还要高。,高压钠灯结构示意图1-主电极 2-半透明陶瓷放电管（内充纳、汞及氙或氖氩混合气体）3-玻璃外壳（内壁涂荧光粉，内外壳充氮气）4-消气剂 5-灯头,（6）金属卤化物灯,它是在高压汞灯基础上，为改善光色与光效而发展起来的一种新型光源，也是目前比较理想的光源。金
10、属卤化物灯是在汞灯里加进某些金属卤化物（如碘化钠、碘化铊）并控制适当的浓度，制成的各种不同光色的金属卤化物灯。,金属卤化物灯结构示意图1-主电极 2-放电管（内充汞、稀有气体及金属卤化物）3-保温罩 4-石英玻璃外壳 5-消气剂 6-起动电极 7-限流电阻 8-灯头,目前常用的金属卤化物灯有钠铊铟灯，其灯内充有碘化钠、碘化铊、碘化铟，它的平均显色指数6065，光效达7580lm/W。还有镝灯，其灯内充有碘化镝-碘化铟，它的光色很好，类似日光，显色指数可达85以上。,（7）管形氙灯,氙灯是惰性气体放电弧光灯，氙气在高压下放电能产生很强的白光，接近连续光谱，和太阳光十分相似，故有“小太阳”之称。,
11、2常用电光源的特性,常用电光源的主要技术特性,续表,3常用电光源的选择原则,（1）在要求显色性高或在照明开关通断频繁，或需要及时点亮和防止电磁波干扰的场所宜采用白炽或卤钨灯。（2）对于照度及显色性要求高的场所，如设计室、图书馆、教室、印刷车间等宜采用荧光灯。,（4）一般性生产车间、辅助车间、仓库、厂区道路等优先考虑价廉的白炽灯。但由于白炽灯光效低、寿命短，可使用气体放电灯取代白炽灯作为企业的一般照明。,（3）灯具的悬挂高度，大于4m以上考虑采用卤钨灯和高压汞灯。如照度要求高、被照面积大的屋外场所（广场等）宜采用管形氙灯或金属卤化物灯。,（5）在同一场所，当采用一种光源的显色性达不到照明要求时，
12、可考虑采用两种或多种光源的混和照明，以提高发光效率和保证有较好的光色。例如采用高压汞灯与高压钠灯的混光照明，既可得到高照度，又比单纯使用高压汞灯省电，而且光色比单使用高压钠灯好，钠灯发出的黄绿色光正好与汞灯发出的蓝色光互补，从而产生满意的效果。,二、常用灯具的类型及其选择与布置,1常用灯具的类型,（1）按配光曲线形状分类1）正弦分布型 光强是角度的正弦函数，=90时光强最大，如GC15-A型散照型防水防尘灯。2）广照配光型 最大光强分布在5090之间，在较大的平面上形成比较均匀的照度，如G3-A广照型工厂灯。,3）均匀配光型 光强在各方向大致相等，如乳白色玻璃圆球灯。4）余弦配光型 光强是角度
13、的余弦函数，=0时的光强最大，如GC1-A型工厂配照灯。5）深照配光型 光通量和最大光强集中在030的狭小立体角之内，如GC5-A深照型工厂灯，故只绘出其右下部分（030）的曲线。,灯具按配光曲线分类1-正弦分布型 2-广照型 3-漫射型 4-配照型 5-深照型,2常用灯具的选择,首先考虑从照度上满足生产条件，尽量选用光效高、寿命长、直接配光的灯具，以达到合理利用光通量和减少电能消耗的目的。其次考虑灯具的种类与使用的环境应相匹配。,常用的几种灯具a）配照型 b）广照型 c）深照型 d）斜照型 e）广照防水防尘型 f）圆球型 g）双罩型 h）伸缩型,3室内灯具的布置方案,一般照明灯具的布置a)均
14、匀布置 b)选择布置,(1)均匀布置,均匀布置的灯具a)矩形布置 b)菱形布置,实验与分析表明：矩形排列，当l=l时照明均匀度最好；菱形排列，当l=l时照度最均匀。,一般而言，当墙边有工作位置时，可取l=（0.250.3）l；无工作位置时，可取l=（0.40.5）l。,（2）选择布置,灯具的布置与生产设备的位置有关。一般按工作面对称布置，力求使工作面能获得最有利的光通方向和消除阴影。,返回,10-3 照明供电系统及其选择,一、照明供电系统,1照明电压的选择,（1）在正常环境中，一般照明采用交流220V，由220/380 V三相四线制系统供电。（2）在严重潮湿、高温和有导电粉尘的危险环境中，以及
15、移动灯具或安装在2.4m以下的固定式灯具，应采用36V安全电压供电。,（3）在工作条件极其恶劣的场所（如锅炉、金属容器或平台），手提行灯应采用12V的电压供电。（4）由蓄电池供电时，可根据容量大小、电源条件及使用要求等因素分别采用直流220V、110V、36V，24V和12V等电压供电。,2照明系统的供电方式,（1）工作照明的供电方式 在普通场所，照明负荷与动力负荷可由一台变压器供电，但照明负荷供电应从变电站低压配电屏单独引出，与动力负荷分开,由一台变压器供电的照明供电系统,（2）应急照明的供电方式,在较重要的工作场所或为疏散人员而设置的应急照明，其电源可以考虑与工作电源合用一台变压器,由两台
16、变压器交叉供电的应急照明供电系统,二、电气照明平面布线图,常用照明灯的图形符号,a为同类型灯具的盏数；b 为灯具型号或类型代号；c 为每盏灯的灯泡或灯管数；d 为灯泡的功率；e 为灯具的安装高度（对吸顶灯用“”表示）；f 为灯具的安装方式，X线吊式，L链吊式，G管吊式；l 为灯泡的种类，不标注白炽灯，L卤钨灯，Y荧光灯，G高压汞灯，N高压钠灯，X氙灯，J金属卤化物灯，H混光光源。,文字符号标注表达式,表示该场所共装6盏灯，灯具的类型是深照型，每只灯具内装一个100W的白炽灯泡，安装高度为2.5m，采用链吊式方法安装。另外，在灯具旁还需注明其平均照度。,车间（部分）工作照明平面布线图,三、照明供
17、电系统导线截面的选择与校验,按允许电压损失选择导线截面,式中，C为计算系数，见下表。M为线路中负荷功率矩之和,单位为kWm，P为线路的有功功率，kW；为线路的长度，m。按上式计算的结果，取相近偏大的标准截面。,计算系数C值,2按发热条件校验导线截面 原则是被计算的计算负荷电流，应小于导线长期允许电流值。3导线允许电流与保护装置的配合 导线截面长期允许电流应不小于保护装置（熔断器的熔体或自动开关的热脱扣器）的额定电流。4按机械强度校验导线截面 原则是所选用的照明线路的导线截面面积，应不小于机械强度允许的导线最小截面面积。,为什么照明线路导线截面的选择首先按允许电压损失选择，然后再按发热条件和机械强度进行校验？,想一想,照明光源对电压的变化很敏感，电压的变化直接影响照明质量。国家标准规定，对于视觉要求较高的室内照明，其允许电压损失为2%3%，而一般照明线路为5%。,本章结束,
