照明工程师入门教材

照明基础知识目录第一章照明发展历程 (1)第二章光度、色度基本概念及知识................................（2-6）第一节：光的度量及其单位. (4)第二节：光源的色温及显色性………………………………………….（5-8）第三章光源结构及原理……………………………………….（9-21）第一节：白炽灯与卤钨灯………………………………………….……（10-12）第二节：荧光灯………………………………….………………………（12-16）第三节：高强度气体放电灯…….………………………………………（16-21）第四章灯具的性能及制作中的选材………………….………（22-34）第一节：灯具的性能………………………………….…………………（22-25）第二节：灯具制造中的选材、设计方法及选用…………….…………（25-30）第三节：灯具、照明产品介绍………………………….………………（30-34）第五章商业照明设计基础理论………………………………（35-51）第一节：商业建筑和照明…………………………….…………………（35-36）第二节：光源的选择和灯具………………………….…………………（36-39）第三节：商业照明的分类和方法…………………….…………………（40-51）第六章照度计算基础……………………………….…..…….（51-55）第一节：室内建筑设施照明照度计算……………….…………………（51-53）第二节：常用灯具光电参数………………………….…………………（54-55）第一章照明发展历程早在1802年英国科学家就揭示了白炽现象，从那时开始直到有了电以后，美国科学家爱迪生发明了第一只白炽灯，开始了人类利用电能照明的新天地。

在这之后，GE、PHILIPS等国际知名大公司垄断了照明技术，一直到现在，光源的核心技术都掌握在这几家大公司之中，之后的许多新光源产品也都出自他们手中。

自从1879年托马斯. 爱迪生发明了世界上第一只实用型白炽灯泡以来，已经走过了一百多年的历史，电光源已经有了长足的进步。

回顾历史，我们看到：1931年成功研制高压汞灯；1936年荧光灯问世，引入了荧光灯；1949年白炽灯采用了柔白涂层技术；1958年引入了卤钨灯；1962年发明了高压钠灯；1974年引入了节能型荧光灯；1975年引入了冷光杯，之后引入了小功率金卤灯；1987年引入了40W节能灯，之后引入高效节能灯；1994年发明了无极荧光灯；直至目前发展起来的将电直接转化为光的发光二极管（LED），已作为公共场所的显示器，正在获得广泛使用。

在照明的发展过程中，光源寿命有了很大的提高，从最初的几小时发展到现在的几万小时（如微波硫灯），光效有了很大提高，最高达150lm/w.照明产品纷繁夺目，种类齐全，拥有适用于各种场所的照明产品。

第二章光度、色度基本概念及知识照明工程中，光是指辐射能的一部分，即具有刺激视觉器官特性的辐射能。

从物理学的观点，光是电磁波谱的一部分，波长范围在380~780nm（纳米）之间，这个范围在视觉上可能稍有些差异。

任何物体发射或反射足够数量合适波长的辐射能，作用于人眼睛的感受器官，就可看见该物体。

一般辐射能波谱的范围遍布在波长为10-16~105m的区域。

可见光谱辐射能的波长在380x10-9~10-9m（即380~780nm）之间，仅是辐射能中很小的一部分。

在1666年，牛顿使一束自然光线通过棱镜，从而发现光束中包含组成彩虹的全部颜色。

可见光谱的颜色实际上是连续光谱混合而成的。

波长从380nm向780nm增加时，光的颜色从紫色开始，按蓝、绿、橙、红的顺序逐渐变化。

如下图：可见光谱波长380 450 490 560 590 630 780nm紫外线波谱的波长在100~380nm之间，紫外线是人眼看不见的。

太阳是近紫外线发射源。

红外线波谱的波长在780nm~1mm之间，红外线也是人眼看不见面的。

太阳是天然的红外线发射源。

白炽灯一般可发射波长在5000nm以内的红外线。

发射近红外线特的特制灯可用于理疗和工业设施。

紫外线、红外线两个波段的辐射与可见光一样，可用平面镜、透镜或棱镜等光学元件。

进行反射、成像或色散，故通常把紫外线、可见光、红外线统称为光辐射。

第一节：光的度量及其单位一、光通量光源在单位时间内向周围空间辐射出去的并能使人眼产生光感的能量，称为光通量。

单位为流明（lm）。

光通量=光效X功率二、发光强度（光强）光源在空间某一方向上单位立体角内发射的光通量与该立方体角的比值，称为光源在这一方向上发光强度，简称光强，单位为坎德拉（cd）。

三、照度照度是用来说明被照面（工作面）上被照射的程度，通常用其单位面积内所接受的光通量来表示，单位为勒克斯（lx）或流明每平方米（lm/m2）。

四、亮度亮度也是用来表示物体表面发光（或反光）强弱的物理量，被视物体发光面在视线方向上的发光强度与发光面在垂直于该方向上的投影面积的比值，称为发光面的表面亮度，单位为坎德拉每平方米（cd/m2）。

五、光源的发光效率光源的发光效率通常简称为光效，是描述光源的质量和经济的光学量，它反映了光源在消耗单位能量的同时辐射出光通量的多少，单位是流明每瓦（lm/w）=lm/w。

第二节：光源的色温及显色性所有固体、液体和气体如果达到足够高的温度，都会发射出可见光。

白炽灯中的固体钨约在3000K时的炽热发光，这是我们最为熟悉的人造光源。

通常是随着辐射体的温度升高而提高，辐射光色从暗红，经过桔黄、发白，然后是炽兰。

这样色温也随着辐射体的温度升高而提高。

这是遵循斯蒂芬—波尔兹曼定律：绝对黑体的能量亮度与物体绝对温度的四次方成正比。

一、色温将一标准黑体加热，随着温度升高黑体的颜色开始沿着深红-浅红-橙-黄-白-蓝逐渐改变，当某光源发出的光的颜色与标准黑体处于某温度的颜色相同时，我们将黑体当时的绝对温度称为光源的色温，以绝对温度K来表示。

基本色如表所示：色温光色气氛效果大于5000K清凉（带蓝的白色）清冷的感觉◆三基色荧光灯◆水银灯3300-5000K左右中间（接近自然光）无明显视觉心理效果◆三基色荧光灯◆金卤灯小于3300K温暖（带桔花的白色）温暖的感觉◆白炽灯石英卤素灯二、显色性光源对物体本身颜色呈现的程度称为显色性，也就是颜色逼真的程度，显色性高的光源对颜色表现较好，我们所见到的颜色也就接近自然色，显色性低的光源对颜色再现较差，我们所见到的颜色偏差也较大，用显色指数（Ra）表示。

国际照明委员会CIE把太阳的显色指数定为100，各类光源的显色指数各有相同，如：高压钠灯的显色指数为Ra=23，荧光灯管显色指数Ra=60-90。

显色指数越接近100，显色性就越好。

如下图：不同显色指数下的物体所呈现出来的效果；很好较好普通Ra=100 80<Ra<90 60<Ra<80光源一般显色指数类别显色类别一般显色指数范围适用场所举例IA Ra≥90颜色匹配、颜色检验等B90>Ra≥80印刷、食品分检、油漆、店铺、饭店等Ⅱ80>Ra≥60机电装配、表面处理、控制室、办公室、百货等ⅢⅣ60>Ra≥40机械加工、热处理、铸造等三、颜色显色性和照度光源的显色指数与照度一起决定环境的视觉清晰度。

研究表明，在照度和显色指数之间存在一种平衡关系。

从广泛的实验中得到的结果是：用显色指数Ra>90的灯照明办公室，就其外观的满意程度来说，要比用显色指数低的灯（Ra<60）照明的办公室，照度值可降低25%以上。

要注意的是针对良好的视觉外观而言，如果为了节能而把室内照度减少到使视功能变坏的水平，那就不对了。

应该尽可能选用有最佳显色指数和发光效率高的光源采用适当的照度，以便以最小的能量费用获得良好的视觉外观效果。

四、眩光评价方法在视野范围内有亮度极高的物体，或亮度对比过大，或空间和时间上存在极端的对比，就可引起不舒适的视觉，或造成视功能下降，或同时产生这两种效应的现象，称为眩光。

眩光是影响照明质量的最重要因素。

从眩光的作用来看可分直接眩光和反射眩光，直接眩光是在观察物体的方向或接近这一方向内存在发光体所引起的眩光。

反射眩光是发光体的镜面反射，特别是在观察物体方向或接近这一方向出现镜面反射所引起的眩光。

眩光按其效应又可分为失能眩光和不舒适眩光。

失能眩光又称为生理眩光，这种眩光会妨碍对物体的视看效果，使视功能下降，但它不一定引起不舒适。

不舒适眩光又称为心理眩光，这种眩光使人不舒适，但它不一定妨碍对物体的视觉功能效果。

眩光标准分类眩光指数GI眩光标准分类10勉强感到有眩光16可以接受的眩光19眩光临界值22不舒适的眩光28不能忍受的眩光眩光限制等级眩光等级G眩光分类0没眩光1不存在和轻微眩光之间2轻微眩光3厉害眩光4厉害和不能忍受眩光之间5不能忍受眩光根据试验，对眩光程度的感觉，仅4种因素值得考虑（1）灯具亮度；（2）房间长度和灯具安装的高度（即距高比）；（3）由平均水平照度表示的视适应水平；（4）灯具种类，如灯具侧面是否发光等；第三章光源结构及原理在照明工程中常用的光源有白炽发光的白炽灯和卤钨灯，低压气体放电的各种荧光灯和高强气体放电的荧光高压汞灯，金属卤化物灯和高压钠灯等。

常用光源分类如下表：常用光源分类表注：以上各类光源原则上都可以做成无极灯第一节：白炽灯与卤钨灯一、白炽灯凡是根据热辐射原理工作的光源都可称为白炽灯。

目前常用的白炽灯分两类，即普通白炽灯和卤钨灯。

白炽灯靠电能将灯丝加热到白炽而发光。

在灯丝发光的同时还产生大量的红外辐射和小量的紫外辐射，它们最终以热能的形式而损失掉。

显然，要想提高白炽灯的光效，应选用高熔点材料做灯丝，并使之在尽可能高的温度下工作。

（一）白炽灯的结构普通白炽灯泡由钨丝、玻璃泡、灯头、支架、引线等几部分组成，内充氩、氮、或氩氮混合气体，通常的工作压力约为1.013x105Pa，而氩氮的比例由额定电压和灯丝温度而定，通常白炽灯使用氩气在86%~98%之间。

灯丝是白炽灯发光的主要部件，常用的灯丝形状有直线灯丝、单螺灯丝、双螺旋灯丝等。

灯丝的形状和尺寸大小对于白炽灯的寿命、发光效率都有直接的影响，同样长短粗细的钨丝绕成单螺旋型的光效高。

灯丝结构紧凑，发光点小，利用率就高。

白炽灯类型：白炽灯泡有普泡、蘑菇泡、圆球泡、烛形泡、反射泡、节日泡和花生米灯泡等系列产品。

（二）白炽灯的色温、显色指数白炽灯的光效较低（约为12~17lm/W），色温较低一般为2400~2900K，但显色性较高，显色指数Ra高达99~100。

到目前为止，它是应用最广泛的一种光源。

二、卤钨灯卤钨灯属于热辐射光源，工作原理基本上与普通白炽灯一样，在结构上有较大的的差别。