室内照明设计技巧及其科学计算方法

室内照明设计技巧及其科学计算方法
一、室内照明设计及方式
1、简介
目前室内常用的几种照明方式，根据灯具光通量的空间分布状况及灯具的安装方式，室内照明方式可分为五种：
照明方式的选择：
2、直接照明
光线通过灯具射出，其中90%-100%的光通量到达假定的工作面上，这种照明方式为直接照明。

这种照明方式具有强烈的明暗对比，并能造成有趣生动的光影效果，可突出工作面在整个环境中的主导地位，但是由于亮度较高，应防止眩光的产生。

如工厂、普通办公室等。

3、半直接照明
半直接照明方式是半透明材料制成的灯罩罩住光源上部，60%-90%以上的光线使之集中射向工作面，10%-40%被罩光线又经半透明灯罩扩散而向上漫射，其光线比较柔和。

这种灯具常用于较低的房间的一般照明。

由于漫射光线能照亮平顶，使房间顶部高度增加，因而能产生较高的空间感。

4、间接照明
间接照明方式是将光源遮蔽而产生的间接光的照明方式，其中90%-100%的光通量通过天棚或墙面反射作用于工作面，10%以下的光线则直接照射工作面。

通常有两种处理方法，一是将不透明的灯罩装在灯泡的下部，光线射向平顶或其他物体上反射成间接光线;一种是把灯泡设在灯槽内，光线从平顶反射到室内成间接光线。

这种照明方式单独使用时，需注意不透明灯罩下部的浓重阴影。

通常和其他照明方式配合使用，才能取得特殊的艺术效果。

商场、服饰店、会议室等场所，一般作为环境照明使用或提高景亮度。

5、半间接照明
半间接照明方式，恰和半直接照明相反，把半透明的灯罩装在光源下部，60%以上的光线射向平顶，形成间接光源，10%-40%部分光线经灯罩向下扩散。

这种方式能产生比较特殊的照明效果，使较低矮的房间有增高的感觉。

也适用于住宅中的小空间部分，如门厅、过道、服饰店等，通常在学习的环境中采用这种照明方式，最为相宜。

6、漫射照明方式
漫射照明方式，是利用灯具的折射功能来控制眩光，将光线向四周扩散漫散。

这种照明大体上有两种形式，一种是光线从灯罩上口射出经平顶反射，两侧从半透明灯罩扩散，下部从格栅扩散。

另一种是用半透明灯罩把光线全部封闭而产生漫射。

这类照明光线性能柔和，视觉舒适，适于卧室。

二、光源选择
1、正确、合理选用光源
正确、合理选用光源，是实施绿色照明工程的重要因素。

选用光源应包括以下三个方面内容：
(一) 根据场所使用特点和建筑尺寸，选用合适的光源类型;
(二) 根据使用要求选择光源的显色性和色表;
(三) 合理选择与光源配套，节能效果好的电器附件。

2、光源选用原则
(一) 满足场所使用对显色性的要求
(二) 更高光效(1m/W)，达到更好的节能、环保效果;
(三) 合适的色温;
(四) 较稳定的发光：包括限制电压的波动和偏移造成的光通变化，和电源交变导致的频闪;
(五) 良好的启点特性;
(六) 使用寿命更长;
(七) 性能价格比好。

3、光源类型的选用
(一) 无特殊要求，应尽量选用高光效的气体放电灯，当使用白炽灯时，功率不应超过100W。

(二) 较低矮房间(4~4.5m以下)宜用荧光灯，更高的场所宜用HID灯。

(三) 荧光灯以直管灯为主，需要时(如装饰)可用单端和自镇流荧光灯(紧凑型);直管荧光灯光效更高，寿命长，质量较稳定;而自镇流荧光灯的优势是大多使用稀土三基色粉，多配用电子镇流器。

(四) 用HID灯应选用金卤灯、高压钠灯，一般不用汞灯。

金卤灯以较好的显色性和光谱特性，比高压钠灯更优越，在多数场所，具有更佳视觉效果。

(五) 近年新出现的陶瓷内管金卤灯比石英管金卤灯具有更高光效(高20%)，更耐高温，显色性更好(Ra达82~85)，光谱较连续，色温稳定，有隔紫外线效果。

陶瓷金卤灯的优异性能是发展方向。

(六) 美国最新研制的脉冲启动型(Pulse Start)金卤灯，比普通美式金卤灯提高光效15~20%，延长寿命50%，改善了光通维持率，配电感镇流器和触发器即可启动，我国已有源光亚明公司等三家引进生产。

(七) 选用金卤灯应注意不同系列产品，主要有两大类：一是习惯称为美式金卤灯，即按美标的钪钠灯，我国已引进10条生产线，主要是这类产品;二是欧式金卤灯，有飞利浦的钠铊铟灯和欧司朗的金卤灯。

两类均可用，各有特点，但必须注意其启动性能不同，配套电器附件不同。

(八) 直管荧光灯的管径趋向小型，有利于提高光效，节省了制灯材料，特别是降低了汞和荧光粉用量，从T12到T8到T5，当前主要目标是用T8取代T12，进一步再用T5;管径小便于使用稀土三基色粉，从而使Ra更高(85)，光效提高了15%~20%，光衰小，寿命更长(达12000h)，用汞量少80%，更符合节能、环保要求。

三、照明的布局与平均照度
1、布局
照明布局形式分为三种，即基础照明(环境照明)，重点照明和装饰照明。

在办公场所一般采用基础照明，而家居和一些服饰店等场所则会采用一些三者相结合的照明方式。

具体照明方式视场景而定。

2、室内照明利用系数法计算平均照度简介
在平时做照度计算时，如果我们已知利用系数“CU”，则可以方便的利用一个经验公式进行快速计算，求出我们想要的室内工作面的平均照度值。

我们通常把这种计算方法称为“利用系数法求平均照度”，也叫流明系数法。

照度计算有粗略地计算和精确地计算2种。

例如，假设像住宅那样整体照度应该在100勒克斯(lx)的情况，而即使是90勒克斯(lx)也不会对生活带来很大的影响。

但是，如果是道路照明的话,情况就不同了。

假设路面照度必须在20
勒克斯(lx)的情况下，如果是18勒克斯(lx)的话，就有可能造成交通事故频发。

商店也是一样，例如，商店的整体最佳照度是500勒克斯(lx) ，由于用600勒克斯(lx)的照度,所以,照明灯具数量和电量就会增加,并在经济上造成影响。

无论是哪一种照度计算都是重要的。

虽然只是粗略地估算,也会有20%-30%的误差。

所以建议在一般情况下最好采用专业的照明设计软件进行精确模拟计算，将误差控制在最小范围内。

但有时我们由于情况特殊或场地条件所限，而不能采用照明软件模拟计算时，在计算地板、桌面、作业台面平均照度可以用下列基本公式进行，略估算出灯具：照度(勒克斯lx)=光通量(流明lm)/面积(平方米m2)
即平均1勒克斯(lx)的照度,是1流明(lm)的光通量照射在1平方米(m2)面积上的亮度。

用这种方法求房间地板面的平均照度时,在整体照明灯具的情况下,可以用下列公式进行计算。

平均照度(Eav)= 单个灯具光通量Φ×灯具数量(N)×空间利用系数(CU)×
维护系数(K)÷地板面积(长×宽)
公式说明： 1、单个灯具光通量Φ，指的是这个灯具内所含光源的裸光源总光通量值。

2、空间利用系数(CU)，是指从照明灯具放射出来的光束有百分之多少到达地板和作业台面,所以与照明灯具的设计、安装高度、房间的大小和反射率的不同相关,照明率也随之变化。

如常用灯盘在3米左右高的空间使用，其利用系数CU可取0.6--0.75之间；而悬挂灯铝罩，空间高度6--10米时，其利用系数CU取值范围在0.7--0.45；筒灯类灯具在3米左右空间使用，其利用系数CU可取0.4--0.55；而像光带支架类的灯具在4米左右的空间使用时，其利用系数CU可取0.3--0.5。

以上数据为经验数值，只能做粗略估算用，如要精确计算具体数值需由公司书面提供，相关参数，在此仅做参考。

3、是指伴随着照明灯具的老化，灯具光的输出能力降低和光源的使用时间的增加，光源发生光衰;或由于房间灰尘的积累，致使空间反射效率降低，致使照度降低而乘上的系数.一般较清洁的场所,如客厅、卧室、办公室、教室、阅读室、医院、高级品牌专卖店、艺术馆、博物馆等维护系数K取0.8；而一般性的商店、超市、营业厅、影剧院、机械加工车间、车站等场所维护系数K取0.7；而污染指数较大的场所维护系数K则可取到0.6左右。

利用系数法
此方法用于计算平均照度
(光源光通量)(CU)(MF) /照射区域面积
适用于室内，体育照明
利用系数(CU)：一般室内取0.4，体育取0.3
1. 灯具的照度分布
2. 灯具效率
3. 灯具在照射区域的相对位置
4. 被包围区域中的反射光
维护系数MF=(LLD)X(LDD)一般取0.7～0.8
举例 1：
室内照明，4×5米房间，使用3×36W隔栅灯9套
计算公式:平均照度＝光源总光通×CU×MF/面积
＝(2500×3×9)×0.4×0.8÷4÷5
＝1080 Lux
结论：平均照度1000Lux以上
举例 2：
体育馆照明，20×40米场地，
使用POWRSPOT 1000W金卤灯 60套
平均照度＝光源总光通×CU×MF/面积
＝(105000×60)×0.3×0.8÷20÷40
＝1890 Lux
结论：平均水平照度1500Lux以上
垂直照度1000Lux以上（视安装位置）
1967年法国第十三届国际计量大会规定了以坎德拉、坎德拉/平方米、流明、勒克斯分别作为发光强度、光亮度、光通量和光照度等的单位，为统一工程技术中使用的光学度量单位有重要意义。

为使您了解和使用便利，以下将有关知识做一简单介绍：
1. 烛光、国际烛光、坎德拉（candela）的定义
在每平方米101325牛顿的标准大气压下，面积等于1/60平方厘米的绝对“黑体”（即能够吸收全部外来光线而毫无反射的理想物体），在纯铂（Pt）凝固温度（约2042K获1769℃）时，沿垂直方向的发光强度为1 坎德拉。

并且，烛光、国际烛光、坎德拉三个概念是有区别的，不宜等同。

从数量上看，60 坎德拉等于58.8国际烛光，亥夫纳灯的1烛光等于0.885国际烛光或0.919坎德拉。

2. 发光强度与光亮度
发光强度简称光强，国际单位是candela（坎德拉）简写cd。

Lcd是指光源在指定方向的单位立体角内发出的光通量。

光源辐射是均匀时，则光强为I=F/Ω，Ω为立体角，单位为球面度（sr）,F为光通量，单位是流明，对于点光源由I=F/4 。

光亮度是表示发光面明亮程度的，指发光表面在指定方向的发光强度与垂直且指定方向的发光面的面积之比，单位是坎德拉/平方米。

对于一个漫散射面，尽管各个方向的光强和光通量不同，但各个方向的亮度都是相等的。

电视机的荧光屏就是近似于这样的漫散射面，所以从各个方向上观看图像，都有相同的亮度感。

以下是部分光源的亮度值：单位cd/m²
太阳：1.5x10 ；日光灯：（5—10）x10³；月光（满月）：2.5x10³；黑白电视机荧光屏：120左右；彩色电视机荧光屏：80左右。

3. 光通量与流明
光源所发出的光能是向所有方向辐射的，对于在单位时间里通过某一面积的光能，称为通过这一面积的辐射能通量。

各色光的频率不同，眼睛对各色光的敏感度也有所不同，即使各色光的辐射能通量相等，在视觉上并不能产生相同的明亮程度，在各色光中，黄、绿色光能激起最大的明亮感觉。

如果用绿色光作水准，令它的光通量等于辐射能通量，则对其它色光来说，激起明亮感觉的本领比绿色光为小，光通量也小于辐射能通量。

光通量的单位是流明，是英文lumen的音译，简写为lm。

绝对黑体在铂的凝固温度下，从5.305x10³cm²面积上辐射出来的光通量为1lm。

为表明光强和光通量的关系，发光强度为1坎德拉的点光源在单位立体角（1球面度）内发出的光通量为1流明。

一只40W的日光灯输出的光通量大约是2100流明。

4. 光照度与勒克斯
光照度可用照度计直接测量。

光照度的单位是勒克斯，是英文lux的音译，也可写为lx。

被光均匀照射的物体，在1平方米面积上得到的光通量是1流明时，
它的照度是1勒克斯。

有时为了充分利用光源，常在光源上附加一个反射装置，使得某些方向能够得到比较多的光通量，以增加这一被照面上的照度。

例如汽车前灯、手电筒、摄影灯等。

以下是各种环境照度值：单位lux
黑夜：0.001—0.02；月夜：0.02—0.3；阴天室内：5—50；阴天室外：50—500；晴天室内：100—1000；；阅读书刊时所需的照度：50—60；家用摄像机标准照度：1400
为了让大家能更清晰的理解以上计算公式，下面举一我司实际工程案例：
案例：东莞某机械加工生产车间长为58m、宽为18m、高为8m，矩形，员工作业台面为0.8m。

顶棚混合水泥土结构，墙壁刷成白色。

经各方面综合考虑现推荐采用我司悬挂灯PAK-H01-250L-AP-LJ配250W金卤光源作为照明使用，经查《建筑照明标准手册》，400Lx照度即可达到该车间照明需求。

试计算需多少套灯具?
解：根据室内计算公式：
E*=( Φ×N×CU×K)/(A×B)
查资料得各参数：
(1)、250W单端涂粉形金卤光源的总光通量为：Φ=18500;
(2)、CU取=0.65;K=0.7
将以上各参数代入公式得：N=49(套)
以下是五个主要类型的商店照明设计要求：
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