照度计算方式
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第四章 照度计算
• 照明工程的照度计算有两种：一是点照度 计算；二是平均照度计算 • 照度计算的任务是：一是根据照度标准要 求及其灯具布置、室内环境条件，来确定 灯具的数量和光源的功率；二是已知灯具 的布置及形式计算照明系统在呗照面上产 生的照度，来校验照度标准能否达到要求。
• 1、点照度的计算 ：以被照面上某一点为对象， 计算光源在该点产生的直射照度，也称直射照度 计算，或叫逐点计算法。 • 2、点照度计算适用场合：用来验算工作面某点的 照度，或工作面照度均匀度，适用高大的建筑， 反射光少的场所。 • 3、平均照度计算：以整个被照面为对象，，把被 照面的光通量除以被照面面积，得到的照度平均 值。 • 4、平均照度计算适用：灯具布置均匀，墙面、顶 棚反射系数高的一般照明。
• 三、平均照度计算举例（重点掌握）
K Eh 2 1000 h
六、点光源直射照度计算举例
• 请同学们看懂并掌握
第三节 平均照度计算
• 平均照度的技术常采用利用系数法，也叫光通法 或流明法。该方法考虑了直接投射光通量，也考 虑各表面墙壁顶棚地板光通量的多次反射影响， 是比较准确的计算法。 • 一、利于系数的概念 • 定义：光源光通量被利用的程度，表示经过照射 和反射而投射到工作面上的光通量与所有光源发 出的总光通之比，用U表示 f
一、指向平面照度
• 指向平面：与点 光源某一照射方向垂直的被照面。 • 法线方向照度：指向平面某点法线方向的照度。 • 例如：（1）已知点光源S，被照面N，通过S做N的垂线， 垂足P,则S 在N的P处产生的直射照度就是点光源S的指向平 面照度，用En表示。（2）已知S射向N上P的光强为Iθ，S距 N的距离为，在N上包含P 点取微面元dAn，面元对S张的微 l dAn d 立体角元为dω， 则 l，S在dω范围内射向N的 d 光通为dФ，则 ，于是S在微面元 dAn I d
• 等效室空间（墙、有效地板、有效顶棚组成）的室 形指数是RI 等效地板面积 等效顶棚面积 室形指数 室空间部分的墙面面积 • 假定房间的长度为L宽度为w，顶棚空间高度为hcc， 地板空间高度为hfc室空间高度为hrc，若室形指数RI 表示则 2lw RI 2(l w)hrc • RI值越大，房间越大，高度相对较矮，RI越小，房 间越小，高度相对较高。
• 3、确定利用系数U时注意： • （1）不同型号灯具的利用系数表不同； • （2）系数U表中，室空间系数RCR是整数，计算 时用直线内插法得到整数RCR； • （3）系数U表中反射比是10的整数倍，计算时可 四舍五入得到； • （4）利用系数表中的地板反射比按20%编制，计 算可按修正系数进行修正； • （5）利用系数表中顶棚及墙面反射比为零，使用 在室外照明设计。
• 比较RCR与RI可得到RCR=5/RI，对一般房间RI在0.6~5.0 之间，RCR在1~10之间，将RI划分0.6，0.8，1.0，1.25， 1.5，2.0，2.5，3.0，4.0，5.0共10个等级，则RCR划分 为1至10共10个等级。 • 2、有效空间反射比ρcc • （1）有效顶棚反射比 顶棚空间有两部分表面组成，一是实际顶棚表面，二是顶 棚空间部分的墙面。当光源的光通量投射到顶棚空间后， 一部分被吸收，一部分在空间内经多次反射后重新射出灯 具平面。将各次射出灯具平面的光通量相加，其和即为顶 棚空间总的反射光通量，它与第一次射入顶棚空间的光通 量之比就是顶棚空间的有效反射比。
带域——空间法
• 该方法是源自美国，目前在平均照度计算中用的较 多，该方法用空间比（室空间系数）表示房间的尺 寸和形状，分别是室空间系数RCR，顶棚空间系数 CCR，地板空间系数FCR计算公式为： 5h rc(l w) RCR lw 5h cc(l w) CCR lw 5h fc(l w) FCR lw
第一节 点 光源的点照度计算
• 1、什么是点光源：光源的几何尺寸远小于 光源到计算点距离 ，就可把光源看做是点 光源。一般地，点光源直径小于照射距离 的1/5，线光源长度小于照射距离的1/4，就 按点光源计算。 • 2、距离平方反比法（距离平方反比定律） 是最基本的照度计算方法，适用点光源、 线光源、面光源的直射照度计算。 • 下面介绍距离这种计算方法
• (1)已知房间特性（U）和灯具数量，求工作面上 的平均照度； • （2）已知房间特性和照明要求，求达到工作面上 的E锁需要的灯具数量。公式如下：
E av NUK A Ea vA N UK
• 2、计算步骤 • 利用U计算平均照度的步骤如下： • （1）计算空间系数RCR、CCR、FCR或室 形指数； • （2）计算有效空间反射比ρcc、ρfc、ρw； • （3）确定利用系数U； • （4）房间环境污染特征，确定维护系数； • （5）根据E或U的计算公式进行计算。
eK Eh 1000
• 2、平面相对等照度曲线（适用不对称配光灯具的 照度计算） 光源光通量为1000流明，维护系数 为1，计算高度为1M，不对称灯具（光源）的水 平照度与计算点坐标d/h，β（对称平面与水平面 的交线与入射光线投影线之间的夹角，灯具对计 算点的平面位置角）之间的关系曲线。则实际水 平照度为
l2
• 结论：S在H上产生的照度Eh 与光源的光强Iθ及入射光线的夹角θ的余弦成 正比，与距离平方成反比。wk.baidu.com了节省计算时间常用公式
• • • •
三、倾斜面与垂直面照度（自己阅读） 四、实际照度的计算公式 在实际照度计算时考虑如下两个因素 （1）光强换算 公式中的光强值，一般是从灯具配光特性上查得，总光 通量为1000流明，实际的不一定是1000，所以要进行换算。 • （2）维护系数K 由于灯具的老化、积灰，房间表面的污染等因素引起光 通量衰减照度降低，在计算时要考虑这些因素，常用维护系数来描述减光 问题。 • 水平面照度实际计算公式Eh=Iθ/l2 cosθФK/1000 • 维护系数见表4-1
2
上产生的照度 En，
dAn / l 2 I d I d En I 2 dAn dAn dAn l
• 结论：根据上式可以看出，S在N上的P点产生的指向平面 照度En于入射光强Iθ成正比，与到被照点的距离 平方成 反比，这叫距离平方反比法。 l • 二、水平面照度 • 什么是水平面：与点光源光轴垂直的平面 • 水平面照度Eh ：表示点光源在水平面某点法线方向照度。 简称水平照度。 • 已知P是水平面H上一点，光源S在P点产生的直射照度就是 水平照度，h是S至H的距离L ，为点光源到P的距离，θ为S 的垂直角，也就是N与H的夹角，也是En 与Eh的夹角于是 有Eh= Encosθ，这个公式也叫余弦定律， Eh= I cosθ
• 其中ρ还按上式计算
• 3、墙面平均反射比
w
( A Ag ) g Ag
A
• 式中A：室空间部分包括门窗的总面积 • Ag：玻璃窗的面积 • Ρg：玻璃窗的反射比取0.1
• 结论：到此房间简化为长方体空间，可根 据灯具的利用系数表和计算公式，计算出 工作面上的平均照度。 • 二、平均照度计算 • 最主要的计算方法是利用系数法，工作面 上的平均照度就是工作面单位面积上的光 通量。 • 1、基本计算公式
I 3 Eh 2 cos h
五 实用计算图表
• 为了解轻繁琐的直射照度计算工作量，常编制表格 或曲线供设计人员使用，图中是水平面照度Eh与相 关系数的乘积。 • 1、空间等照度曲线 假定光源光通量为1000流明， 维护系数是1时，点光源的水平面照度与计算点坐标 （计算高度h，计算点P至灯轴线的水平距离d）的 关系曲线 • 在计算时，已知h ，d在空间等照度曲线上查得水平 照度值e，则实际水平照度是
U N
• 利于上式很难求出U，实际是求出房间的空间特 征及格表面反射比，再从利于系数表中求得U， 使平面照度计算简化。 • 1、室形指数和空间系数 用来表征房间的尺寸和 形状，常把房间分成三个空腔：顶棚空间、室空 间、地板空间，通过灯具光中心的水平面称灯具 平面也叫有效顶棚或等效顶棚。其中室空间是最 重要的空间，上面是有效顶棚，下面是工作面也 叫有效地板或等效地板，四周是墙，工作面高度 按《民用建筑照明设计标准》选择：坐着离地为 0.75M，站着离地0.85M的水平面看做是参考面。
cc
• • • •
A0 As As A0
式中 A0：顶棚空间开口面积 AS:顶棚空间内表面面积 ρ：顶棚空间内表面的平均反射比 第i块表面面积为A i， ρ i是该表面 实际反射比
i Ai Ai
• （2）有效地板反射比
A0 fc As AS A0
• 照明工程的照度计算有两种：一是点照度 计算；二是平均照度计算 • 照度计算的任务是：一是根据照度标准要 求及其灯具布置、室内环境条件，来确定 灯具的数量和光源的功率；二是已知灯具 的布置及形式计算照明系统在呗照面上产 生的照度，来校验照度标准能否达到要求。
• 1、点照度的计算 ：以被照面上某一点为对象， 计算光源在该点产生的直射照度，也称直射照度 计算，或叫逐点计算法。 • 2、点照度计算适用场合：用来验算工作面某点的 照度，或工作面照度均匀度，适用高大的建筑， 反射光少的场所。 • 3、平均照度计算：以整个被照面为对象，，把被 照面的光通量除以被照面面积，得到的照度平均 值。 • 4、平均照度计算适用：灯具布置均匀，墙面、顶 棚反射系数高的一般照明。
• 三、平均照度计算举例（重点掌握）
K Eh 2 1000 h
六、点光源直射照度计算举例
• 请同学们看懂并掌握
第三节 平均照度计算
• 平均照度的技术常采用利用系数法，也叫光通法 或流明法。该方法考虑了直接投射光通量，也考 虑各表面墙壁顶棚地板光通量的多次反射影响， 是比较准确的计算法。 • 一、利于系数的概念 • 定义：光源光通量被利用的程度，表示经过照射 和反射而投射到工作面上的光通量与所有光源发 出的总光通之比，用U表示 f
一、指向平面照度
• 指向平面：与点 光源某一照射方向垂直的被照面。 • 法线方向照度：指向平面某点法线方向的照度。 • 例如：（1）已知点光源S，被照面N，通过S做N的垂线， 垂足P,则S 在N的P处产生的直射照度就是点光源S的指向平 面照度，用En表示。（2）已知S射向N上P的光强为Iθ，S距 N的距离为，在N上包含P 点取微面元dAn，面元对S张的微 l dAn d 立体角元为dω， 则 l，S在dω范围内射向N的 d 光通为dФ，则 ，于是S在微面元 dAn I d
• 等效室空间（墙、有效地板、有效顶棚组成）的室 形指数是RI 等效地板面积 等效顶棚面积 室形指数 室空间部分的墙面面积 • 假定房间的长度为L宽度为w，顶棚空间高度为hcc， 地板空间高度为hfc室空间高度为hrc，若室形指数RI 表示则 2lw RI 2(l w)hrc • RI值越大，房间越大，高度相对较矮，RI越小，房 间越小，高度相对较高。
• 3、确定利用系数U时注意： • （1）不同型号灯具的利用系数表不同； • （2）系数U表中，室空间系数RCR是整数，计算 时用直线内插法得到整数RCR； • （3）系数U表中反射比是10的整数倍，计算时可 四舍五入得到； • （4）利用系数表中的地板反射比按20%编制，计 算可按修正系数进行修正； • （5）利用系数表中顶棚及墙面反射比为零，使用 在室外照明设计。
• 比较RCR与RI可得到RCR=5/RI，对一般房间RI在0.6~5.0 之间，RCR在1~10之间，将RI划分0.6，0.8，1.0，1.25， 1.5，2.0，2.5，3.0，4.0，5.0共10个等级，则RCR划分 为1至10共10个等级。 • 2、有效空间反射比ρcc • （1）有效顶棚反射比 顶棚空间有两部分表面组成，一是实际顶棚表面，二是顶 棚空间部分的墙面。当光源的光通量投射到顶棚空间后， 一部分被吸收，一部分在空间内经多次反射后重新射出灯 具平面。将各次射出灯具平面的光通量相加，其和即为顶 棚空间总的反射光通量，它与第一次射入顶棚空间的光通 量之比就是顶棚空间的有效反射比。
带域——空间法
• 该方法是源自美国，目前在平均照度计算中用的较 多，该方法用空间比（室空间系数）表示房间的尺 寸和形状，分别是室空间系数RCR，顶棚空间系数 CCR，地板空间系数FCR计算公式为： 5h rc(l w) RCR lw 5h cc(l w) CCR lw 5h fc(l w) FCR lw
第一节 点 光源的点照度计算
• 1、什么是点光源：光源的几何尺寸远小于 光源到计算点距离 ，就可把光源看做是点 光源。一般地，点光源直径小于照射距离 的1/5，线光源长度小于照射距离的1/4，就 按点光源计算。 • 2、距离平方反比法（距离平方反比定律） 是最基本的照度计算方法，适用点光源、 线光源、面光源的直射照度计算。 • 下面介绍距离这种计算方法
• (1)已知房间特性（U）和灯具数量，求工作面上 的平均照度； • （2）已知房间特性和照明要求，求达到工作面上 的E锁需要的灯具数量。公式如下：
E av NUK A Ea vA N UK
• 2、计算步骤 • 利用U计算平均照度的步骤如下： • （1）计算空间系数RCR、CCR、FCR或室 形指数； • （2）计算有效空间反射比ρcc、ρfc、ρw； • （3）确定利用系数U； • （4）房间环境污染特征，确定维护系数； • （5）根据E或U的计算公式进行计算。
eK Eh 1000
• 2、平面相对等照度曲线（适用不对称配光灯具的 照度计算） 光源光通量为1000流明，维护系数 为1，计算高度为1M，不对称灯具（光源）的水 平照度与计算点坐标d/h，β（对称平面与水平面 的交线与入射光线投影线之间的夹角，灯具对计 算点的平面位置角）之间的关系曲线。则实际水 平照度为
l2
• 结论：S在H上产生的照度Eh 与光源的光强Iθ及入射光线的夹角θ的余弦成 正比，与距离平方成反比。wk.baidu.com了节省计算时间常用公式
• • • •
三、倾斜面与垂直面照度（自己阅读） 四、实际照度的计算公式 在实际照度计算时考虑如下两个因素 （1）光强换算 公式中的光强值，一般是从灯具配光特性上查得，总光 通量为1000流明，实际的不一定是1000，所以要进行换算。 • （2）维护系数K 由于灯具的老化、积灰，房间表面的污染等因素引起光 通量衰减照度降低，在计算时要考虑这些因素，常用维护系数来描述减光 问题。 • 水平面照度实际计算公式Eh=Iθ/l2 cosθФK/1000 • 维护系数见表4-1
2
上产生的照度 En，
dAn / l 2 I d I d En I 2 dAn dAn dAn l
• 结论：根据上式可以看出，S在N上的P点产生的指向平面 照度En于入射光强Iθ成正比，与到被照点的距离 平方成 反比，这叫距离平方反比法。 l • 二、水平面照度 • 什么是水平面：与点光源光轴垂直的平面 • 水平面照度Eh ：表示点光源在水平面某点法线方向照度。 简称水平照度。 • 已知P是水平面H上一点，光源S在P点产生的直射照度就是 水平照度，h是S至H的距离L ，为点光源到P的距离，θ为S 的垂直角，也就是N与H的夹角，也是En 与Eh的夹角于是 有Eh= Encosθ，这个公式也叫余弦定律， Eh= I cosθ
• 其中ρ还按上式计算
• 3、墙面平均反射比
w
( A Ag ) g Ag
A
• 式中A：室空间部分包括门窗的总面积 • Ag：玻璃窗的面积 • Ρg：玻璃窗的反射比取0.1
• 结论：到此房间简化为长方体空间，可根 据灯具的利用系数表和计算公式，计算出 工作面上的平均照度。 • 二、平均照度计算 • 最主要的计算方法是利用系数法，工作面 上的平均照度就是工作面单位面积上的光 通量。 • 1、基本计算公式
I 3 Eh 2 cos h
五 实用计算图表
• 为了解轻繁琐的直射照度计算工作量，常编制表格 或曲线供设计人员使用，图中是水平面照度Eh与相 关系数的乘积。 • 1、空间等照度曲线 假定光源光通量为1000流明， 维护系数是1时，点光源的水平面照度与计算点坐标 （计算高度h，计算点P至灯轴线的水平距离d）的 关系曲线 • 在计算时，已知h ，d在空间等照度曲线上查得水平 照度值e，则实际水平照度是
U N
• 利于上式很难求出U，实际是求出房间的空间特 征及格表面反射比，再从利于系数表中求得U， 使平面照度计算简化。 • 1、室形指数和空间系数 用来表征房间的尺寸和 形状，常把房间分成三个空腔：顶棚空间、室空 间、地板空间，通过灯具光中心的水平面称灯具 平面也叫有效顶棚或等效顶棚。其中室空间是最 重要的空间，上面是有效顶棚，下面是工作面也 叫有效地板或等效地板，四周是墙，工作面高度 按《民用建筑照明设计标准》选择：坐着离地为 0.75M，站着离地0.85M的水平面看做是参考面。
cc
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A0 As As A0
式中 A0：顶棚空间开口面积 AS:顶棚空间内表面面积 ρ：顶棚空间内表面的平均反射比 第i块表面面积为A i， ρ i是该表面 实际反射比
i Ai Ai
• （2）有效地板反射比
A0 fc As AS A0