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照明


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照明基础知识

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内容概要 ? ? ? ? 光源 照明 照明应用 照明术语集

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上海宏源照明电

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光源
? ? ? ? ? ? ? 可见光是什么? 光源种类 主要技术指标 其它技术指标 光源发光原理 不同类别的光源 小结

光源

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光-电磁辐射波谱

光源

光是电磁波辐射到人的眼睛,经视觉神经转换为可见光线,即能被肉眼看见的那部份光谱。

1nm=10-6 mm
可以传递的波段 ? 长波无线传输(波长长达2000公尺); ? AM与FM短波无线广播; ? 电视广播与雷达传输(1公尺或更小的波长); ? 火红煤炉的红外线,其红外线波长更远低于千分之一毫米 ? ……
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光源种类
? 按照光源发光形式可分成三类
– 热辐射电光源:白炽灯(1879年)、卤钨灯(1959年) – 气体放电光源:

光源

? 低气压放电灯:低压钠灯(1931年)、T12荧光灯(1936年)、三基色荧光灯 (1973年)、紧凑型荧光灯(1980年)、T5荧光灯(1995年) 、无极灯(2003年) ? 高强度气体放电灯:高压汞灯(1936)、高压钠灯(1965年)、金属卤化物灯 (1964年)

– 固体电致发光光源:主要有半导体发光二极管(LED),但替代目前常见 照明产品仍需很长时间。

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LED
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主要技术指标(1)
? 寿命

光源

– 平均寿命:一批灯有50%的数量损坏不亮时的小时数。 – 使用(经济)寿命:在同时考虑灯泡的损坏以及光通量输出衰减的状 况下,考虑到光源照明功能失效的危险,其综合光通量输出至一特定比 例(即光通维持率)的小时数,也即用户替换(所有)光源的最佳时间。 (有时光源还可以工作,但是初始亮度已经下降到用户觉得不再舒服的 程度。 )
? 此光通量维持率比例用于室外的光源为70%,用于室内的光源如日光灯则为 80%。

– 照明系统的寿命主要决定于:
? 灯的寿命; ? 元件的寿命:启动器、变压器和镇流器等。

– 照明系统的寿命是重要的购买标准之一,因为其决定着系统的运营成本。 – 照明系统运营成本:
? 光源替换成本(购买新灯和更换旧灯的成本);
– 当光源不易接近或者在换灯会制造麻烦(道路、隧道、工作环境、工业生产过 程,商场等等)的情况下,替换光源的成本可能很高。

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? 能耗成本; ? 光源处理费用。
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主要技术指标(2)
? 色温
(Color Temperature)

光源

– 单位:开尔文[Kelvin] – 定义:
? 当光源所发出的颜色与“黑体”在某一温度下辐射的颜色 相同时,“黑体”的温度就称为该光源的色温。“黑体”的温 度越高,光谱中蓝色的成份则越多,而红色的成份则越 少。 ? 是衡量一种光源 “有多么热”或者“有多么冷”的指标。 ? 是表示一种光源“白得程度”、“黄得程度”或者“蓝得程度” 的指标。 ? 暖色<3300K;中间色3300至5000K;冷色>5000K。

– 实例:
? ? ? ? 白炽灯的光色是暖白色,其色温表示为2700K; 日光色荧光灯的色温则是6000K; 蜡烛光的色温为2200K; 日光的色温为5500K。

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主要技术指标(3)
? 显色性

光源

– 定义:指事物的真实颜色(其自身的色泽)在某一被测光源照射下与某一标准 光源下所显示的颜色关系。 – 测定方法:CRI值的确定,是将DIN6169标准中定义的8种测试颜色在标准光源 和被测试光源下做比较,色差越小则表明被测光源颜色的显色性越好。 – 实例:CRI值为100的光源表示,事物在其灯光下显示出来的颜色与在标准光源 下一致。

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显色性指数CRI (Color Rendering Index)
– 单位:Ra (Rendition absolute) – 原则上,人造光线应与自然光线相同,使人的肉眼能正确辨别事物的颜色; – 光源对于物体颜色呈现的程度称为显色性,即呈现颜色逼真的程度,常以“显色 性指数CRI”来度量; – CRI数值越高,则光源对颜色的再现越好、越自然、颜色显示越饱满,所看到 的颜色也就越接近物体的自然原色,否则颜色偏差也越大 ; – 最大数值为100。

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CIE的八种标准色样是用来 比对光源的显色性指数
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主要技术指标(3)
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? ?

光源

显色性-如何影响色彩呈现
有相同色温的光源将会显示相同的色彩,但这并不表示所看见相同色彩的物体其表面 是相同的色彩。 低压钠灯的纯黄光与白炽灯的黄光加黄色过滤罩,两种光源在显色上是一样的,但在 白炽灯下眼睛辨识色彩效果远远高于低压钠灯,而低压钠灯是绝对无法达到白炽灯那 种效果。

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白炽灯的黄光(左),可完美地展现色彩;而低压钠灯的纯黄光(右),就无法清楚辨识各种色彩。

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主要技术指标(4)
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光源

光效 h (Luminous Efficacy)
单位:流明每瓦[lm/W]; 定义:光效是指电能转换成光能的效率。

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主要光源的主要技术特性指标
色温 (K)
2800 3000 全系列 全系列 3300/4300 1700 1950/2200/2500 3000/4500/5600 全系列

光源

光源种类
白炽灯泡 石英卤素灯 普通日光灯 三基色日光灯 高压汞灯 低压钠灯 高压钠灯 金属卤化物灯 LVD无极灯

显色性指数 CRI (Ra)
100 100 70 80-98 45 44 23/60/90 65-92 >80

光效 (Lm/W)
15 15 70 96 50 200 120 75-95 70~80

使用寿命 (小时)
1,000 2,000-3,000 8,000 10,000 6,000 28,000 24,000 6,000-20,000 紧凑型:60,000 分体型:100,000

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其它技术指标(1)
? 镇流器的功率因素PF (Power Factor)
– 定义:有功功率与视在功率的比值
? 视在功率:就是输入的交流电压与交流电流的乘积; ? 有功功率:是直接做功的部分,表示电阻对电的消耗。 – 功率因数是省电多少的指标
? 功率因数越高,表示作用于电路的比率越高,无效功越小,越省电; ? 功率因数越低,无效功越大,总用电量就相对提高,越耗电;

光源

– 功率因数的节电意义在于那些有电感、电容的设备
? 虽然电加热器和白炽灯泡等线性负载的功率因素为1,但是并不省电; ? 对容性设备如带镇流器的照明设备等,则需要考虑其有功功率与视在功率的差值即功 率因素的大小。

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其它技术指标(2)
? 谐波含量(Harmonic Content)

光源

– 定义:谐波含量(电压或电流)即为从周期性交流量中减去基波分量后 的量。
? 基波(分量) fundamental (component):对周期性交流量进行傅立叶级数分 解,得到的频率与工频相同的分量。 ? 凡是具有非线性电流波形的电子电气设备都将因谐波对交流供电产生许多有 害的影响。

– 当大量地使用会产生谐波的电子电气装置时,将对公共交流电网造成下 列危害:
过量的谐波电流会使发电机和电动机产生附加的功耗引起发热; 对无功补偿电容器组谐波电流过大可能导致电力电容器过载而损坏; 谐波电流会增加变压器和电网的损耗,浪费能源; 对电网继电保护、自控装置和电器产生干扰或造成误动作; 对计量检测仪器引入较大的误差,不能保证计量和检测正确度; 过量的谐波电流会在三相Y形供电系统中使中性线电流急剧增大,远远高于 相电流,引起中性线超负荷,并使设备损坏; ? 由于谐波电流与供电系统阻抗相互作用而引起严重的电压失真,可使接到相 同分支电路上的设备不能正常工作。 ? ? ? ? ? ?

– 谐波含量有二个限制等级 版 权 所 有
? L级为低谐波含量; ? H级为高谐波含量。
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其它技术指标(3)
? 电磁兼容EMC(Electromagnetic Compatibility)


光源

定义:设备或系统在其电磁环境中能正常工作且不对该环境中任何事物构成不 能承受的电磁骚扰的能力。
? ? ? 电磁骚扰的可限制性。电磁骚扰是普遍存在的,但可以技术手段限制它的危害性。 电磁骚扰的豁免性。产品在规定电磁骚扰强度的电磁环境下应能正常工作而不应降低 其性能指标。 电磁环境的规范性和兼容性。对电磁骚扰采取任何措施都不能使自身或使处于同一电 磁环境的其它产品或系统性能下降,只能友好地“和平”共处。 对其向外界发送的电磁骚扰强度进行测试,以便确认是否符合有关标准规定的限制值 要求; 对其在规定电磁骚扰强度的电磁环境条件下进行敏感度测试以便确认是否符合有关标 准规定的抗扰度要求。 电磁干扰(Electromagnetic Interference); 电磁骚扰(Electromagnetic Disturbance); 抗扰度(Immunity to a Disturbance),是为了保证设备或系统的工作可靠性 。



EMC测试应当包括两大方面内容:
? ?



EMC测试项目
? ? ?



EMC是电工、电子产品重要的一项质量指标。

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其它技术指标(4)
?
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光源

光谱 (Spectrum)
光谱能量分布曲线-Spectral Power Distribution Curves (SPD)
– 定义:表示光源发出可见光线的每个波长或波段的辐射能量多少的分布特征 – 是光源颜色特征的表示方法。

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其它技术指标(4)
户外日光Outdoor Daylight

光源

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其它技术指标(4)
LVD无极灯发出的“白光”具有完整光谱,类似日光。

光源

3500K色温

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4100K色温

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其它技术指标(4)
HID灯光(1)
Clear Mercury 汞灯

光源

Low Pressure Sodium (LPS) 低压钠灯

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其它技术指标(4)
HID灯光(2)
HPS 高压钠灯

光源

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其它技术指标(4)
HID灯光(3)
Metal Halide 金卤灯

光源

Ceramic Metal Halide 陶瓷金卤灯

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光源发光原理
? 热辐射发光:

光源

? 白炽灯一般是由钨灯丝、导丝、玻璃壳体、排气管和灯头等组成的; ? 发光过程:当接入额定电压时,电流就通过钨丝,并在灯丝上消耗一定的电功率,由 电能转换成热能,使灯丝发热至白炽状态而发光; ? 一般来讲,灯丝的温度越高,灯丝就越白炽,辐射的光色也就越白; ? 白炽灯具有光线柔和、目感舒适、观察物体的色差小、成本低、使用方便的优点,但 美中不足的是它的发光效率比较低,而且寿命比较短。

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气体放电发光:
– 低压气体放电发光: ? 荧光灯的发光过程是:通过镇流器给灯管灯丝加热,大约在1160K温度时,灯丝就开 始发射电子(因为在灯丝上涂了一些电子粉),电子碰撞氩原子产生非弹性碰撞,氩 原子碰撞后获得了能量又撞击汞原子,汞原子在吸收能量后跃迁产生电离,发出 253.7nm的紫外线,紫外线激发荧光粉发光; ? 是由灯丝、荧光粉、玻璃管、灯头、灯脚等组成; ? 具有发光效率高和灯管寿命长的优势,在亮度相等的情况下,要比白炽灯节省电能。 高强气体放电发光: ? 发光过程:在发光管内的电极间施加电压,在起动用气体(氩气及氙气)内开始放电, 产生的放电弧光高温约数千度,致使添加物(金属)蒸发而产生气体,蒸发的气体与添 加物原子内之电子相互碰撞,添加物的固有波长会被激发而发光。 ? 水银、钠、铊、锢、钪等金属卤化物被激发分别会发出青、橘、绿、青、白色的光。 ? 半导体电场发光(LED固态光源):是利用固体半导体芯片作为发光材料。当两端加 上正向电压,半导体中的少数截流子和多数截流子发生复合,放出过剩的能量而引起 光子发射,直接发出红、橙、黄、绿、青、蓝、紫、白色的光。



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固体电致发光:

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白炽灯
? ? ? ? 外形 灯头 类别 应用场合

光源

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卤钨灯
? ? ? ? 类别 外形 应用场合 比较白炽灯

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直管荧光灯FL
? ? ? ? 外形 构造 镇流器 应用场合

光源

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紧凑型荧光灯-节能灯CFL
? ? ? ? 外形 类别 特点 应用场合

光源

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高压气体发电灯-HID(1)
? ? ? 外形 类别 发展历史

光源

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高压气体发电灯-HID(2)
? 应用场合

光源

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无极灯
? ? ? 外形 类别 应用场合
外置式

光源

内置式

? 工业厂房/仓库 ? 道路桥梁隧道 ? 商业

? 体育场/馆 ? 展示间 ? 宾馆/饭店

? 机场/车站 ? 加油站 ? 大面积照明

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光源小结

光源

光源5大主要技术指标

寿命 色温 显色性 光效 光谱

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照明
? ? ? ? ? ? 光通量 光强 辉度(亮度) 照度 灯具 照明设计

照明

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照明
? 怎样照亮一个房间?

照明

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光通量Φ (Luminous Flux)
? ? ? ? ? 单位:流明[lm或lumen]

照明

定义:光源发射并被人的眼睛接收的能量之总和即为光通量(Φ)。 也可表示为眼睛视觉灵敏度下每秒钟对光源发出的量的总合。 表示光源发光的多少,发光越多,流明数越大; 表示光的数量,采用光通球进行测量。

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光强I(Luminous Intensity)
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照明

单位:坎德拉[cd 或者Candela] 定义:一般来讲,光线都是向不同方向发射的,并且强度各异。可见光在 某一特定方向角内所发射的光通量(光的强度)就叫做光强(I)。 是将可见光的视觉感受转换成量化的单位。

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光强(l)是指在某一特定 方向角(Ω)内所发射 的光通量(Φ)
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辉度(亮度) L (Luminance)
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照明

单位:坎德拉/平方米[cd/m2] 定义:用于表示眼睛从某一方向所看到物体反射光的强度,即为单位 面积的光强。

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照度E (Illuminance)
? ? ? ?

照明

单位:勒克司[lx或者 lux] 定义:是光通量与被照射面积之间的比例系数,即1 lx是指1 lm的光通量平 均分布在面积1 m2平面上的明亮度。 表示光的质量; 照度E不受光通量到达表面的方向影响。

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照度-实例
照明环境
夏日正午在多云的天空下 同上,但在阴影里 户外,在布满厚重云层的天空下 人造光,在光亮的办公室里 人造光,在明亮的厂房里 人造光,在普通的起居室里 街道照明

照明

照度(lux)
100,000 10,000 5,000 700~1,000 500 100 5~30 0.25

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满月,在明净的夜晚

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灯具(1)
? 灯具的主要作用:
– 固定和保护灯; – 控制和分配灯光,突现所需的光分布; – 装饰与美化环境。

照明

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灯具的分类:
– – – – 按安装方式可分为嵌顶灯、吸顶灯、吊灯、壁灯、活动灯具、建筑照明等; 按光源可分为白炽灯、荧光灯、高压气体放电灯等; 按使用场所可分为民用灯、建筑灯、工矿灯、车用灯、船用灯、舞台台灯等; 按配光曲线可分为直接照明型、半直接照明型、全漫射照明型和间接照明型等。

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灯具效率
– 定义:也称为光输出系数,是衡量灯具利用能量效率的重要标准,它是灯具输出 的光能量与灯具内光源输出的光能量之间的比例。

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照明灯具的三项光特性技术数据:
– 发光强度的空间分布-配光曲线; – 灯具效率; – 亮度分布或灯具遮光角。

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灯具(2)
? IP(防尘防水)等级

照明

– 定义:IP 等级系统提供了一个以电器设备和包装的防尘、防水和防碰撞程度来 对产品进行分类的方法,这个系统得到了多数欧洲国家的认可。 – 保护等级多以 IP 后跟随两个数字来表述,数字用来明确保护的等级。
? 第一个数字表明设备抗微尘的范围,或者人们在密封环境中免受危害的程度; ? 第二个数字表明设备防水的程度。

数字
0 1 2 3 4 5 6 7
没有保护

第一个数字 - 固体
没有保护 可抵御超过 50 毫米的固体物质,例如,手部意外触摸

第二个数字 - 液体
可经受垂直落下来的水点

可抵御直径超过 12 毫米直径、长度不超过80 毫米的固 可经受呈 15 °垂直角的水花的直接喷射 体物质,例如手指 可抵御超过 2.5 毫米的固体物质,如工具或金属丝 可抵御超过 1.0 毫米的固体物质,如细小金属丝 防尘,有限进入(无有害堆积物) 灰尘难以进入,完全防尘 不合用 不合用 可经受呈 60°垂直角的水花的直接喷射 可经受从任何方向射来的水花 -- 有限的进入是允 许的 可经受来自所有方向的低压水柱喷射 --- 允许有限 进入 可经受强力水柱喷射,允许有限的进入 允许短暂放入 15 厘米至 1 米深的水中,时间可 长达 30 分钟 可经受压力下长期浸泡

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灯具(3)
? 配光曲线

照明

– 定义:任何灯具在空间各方向上的光强都不一样,可以用数据或图形把 照明灯具光强在空间的分布状况记录下来。通常用纵坐标来表示照明灯 具的光强分布,以坐标原点为中心,把各方向上的发光强度用矢量标注 出来,连接矢量的端点,即形成光强分布曲线,即配光曲线。 – 是照明设计的重要参数指标 – 照明灯具的光强分布是利用灯具的反光罩、透光棱镜、格栅或散光罩控 制灯光实现的。反射罩是灯具的基本控光部件,它的反射比越高,规则 反射越强,控光能力越显著。阳极氧化或抛光氧化铝、不锈钢板是常用 的镜面发射材料。

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灯具(4)-种类(1)
? 工矿灯
– 应用范围:用于天花(层高)高于6米的厂房、仓库、过道照明 – 特性:
? ? ? ? 适用光源:LVD无极灯、HID灯等; 适合潮湿区域,标准配置为IP22; 高压铸铝电气箱,丙烯酸漆涂层; 五段可调式反射器连接件,对应5种不同距高比。

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灯具(4)-种类(2)
? 路灯
– 应用范围:道路、停车场、居民区 – 常规特性:
? ? ? ? ? ? ? 适用光源50W-400W的LVD无极灯、金卤灯、高压钠灯和高压汞灯; 适合潮湿区域,标准配置为IP65、IP55; 高压铸铝外壳,内外丙烯酸漆涂层,抗腐蚀; 镀层铝反射器(反光罩),抗腐蚀、提高灯具效率; 可调式灯座位置,提供不同配光; 活性碳呼吸器,减低反射器污染; 不锈钢搭扣,不用工具就可以开启灯罩更换光源。

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灯具(4)-种类(3)
? 隧道灯
– 应用范围:隧道、地下人行通道、高架路桥下 – 常规特性:
? ? ? ? ? 适合潮湿区域,标准配置为IP65; 低眩光特殊配光,适合隧道照明; 2.5mm拉伸铝外壳; 99.5%高纯铝反射器,阳极氧化处理; 5mm钢化平板玻璃,抗热抗冲击。

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照明设计-视觉要求
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照明

维持眼睛正常工作即能看到被观察物体的细节所需要的五项条件是:
– 细节必须要有一定的最小尺寸。 – 细节本身必须具有一定的最小亮度以显示它的形状和质地。 – 眼睛必须能适应视野内的总体亮度和亮度分布,并能进行适当调整,也即必须没 有多余的眩光。 – 要观察的细节必须具有与周围总体环境一定的最小对比度,这种对比度是亮度和 色彩对比度的综合值。 – 物体展示必须要有一定的最短时间以供观察。

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通常照明必须能提供好于仅仅能观察到细节的视觉环境:它必须使得眼睛 在观察物体时尽可能减少判断错误,并最大限度地减少紧张和疲劳。

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照明设计-主要照明质量标准
以下照明标准对自然光和人造光以及两者的结合光均适用。 照明水平 视野内亮度分布 免受眩光干扰 光照的空间分布 颜色呈现和显色性

照明

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照明质量设计标准-照明水平
? 不同工作需要不同照明度,即照度E

照明

– 对于特定场合应采用何种照明度的问题,有建议值或照度表可迅速提供解答。 – 在夏日无云的白天里,眼睛大约是在100,000lux的情形下看东西; – 在室内眼睛就会承受较大的压力,因为相较于在开放空间看东西,此时眼睛必 须在远低于户外的照明度下看更小的东西,而且看的时间更长。

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照度是许多照明应用场合最实际的照明参数
– 虽然许多室内或运动照明的研究调查是根据亮度来进行,但最好还是使用照度 做为主要照明参数; – 亮度的量测通常需要使用复杂的量测设备,而且需要很长时间; – 经验显示在正常情形下,建议的照度就能提供可靠的良好照明保证。 – CIE针对几乎所有可以想到的视觉工作,列出其所建议的室内照明度的最小值:
? 如果使用的照明度还低于CIE的建议值,就表示人们所感受到的舒适程度以及安全和 生产力都会受到损害。 ? 更高的照明度可以改善照明品质,增加员工效率,提升士气,但这在经济上并非总 是可行。

– 照度均匀度要求:照度的均匀度在多数照明应用中也很重要,特别是提供一般 性照明的设施,包括户内及户外,建议的照度均匀比 (最小值与平均值之比) 则是从室内的0.8到室外道路的0.4。

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照度测量设备:照度测量仪

2006年5月

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照明质量设计标准-亮度分布
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– 除了颜色之外的照明标准都不如亮度分布来得重要。

照明

亮度分布 (或视觉内更好的亮度分布) 是极为重要的照明质量标准。
? 以照度为例,把一张白纸放在黑色桌上,白纸的亮度会高于桌子,但是两者的照度却 完全相同,它们的亮度会有所不同,主要因为纸张和桌子的反射率并不相同。 ? 在眩光的例子中,它也只是视觉中令人觉得眼花撩乱的高亮度现象。 ? 光的空间分布会创造出明亮区和阴影区,而它们也都是一种亮度分布 (见下图)。

?

亮度对比度不应太大或太小
– 亮度分布必须令人满意, – 要在室内得到令人满意的照明结果,通常视觉内的亮度对比度 (L high / L low) 最好不要超过3,也不要小于1/3。

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图亮度对比度太低会使得场景 沉闷而无立体感,没有任何吸 引人的地方。

亮度对比度太高则会造成 喧宾夺主的现象,当眼睛 从一个视觉目标转向另一 个视觉目标时,还会产生 适应的问题。 上海宏源照明电器有限公司

适当的对比值可以产生平衡和谐 的视觉场景,带来满意和舒适的 感受。

2006年5月

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照明质量设计标准-亮度分布-实例
? 道路照明质量由亮度来描述

照明

– 只有在相当直接的照明应用中(例如良好的视觉环境),亮度分布才可能成为有用 的照明质量标准。使用亮度的优点在于它能很好的「描述」或「定义」视觉场景。 – 例如在道路照明的例子中,照明环境基本上就是前方道路和其四周,道路反射性 的性质很容易藉由标准类别来定义,其亮度 (包括亮度均匀度) 的计算非常容易。 在道路照明方面,照明质量常以亮度来表示 (cd/m2)。

在同样的照明条件 下,亮度和均匀度可 能因为道路表面的不 同反射性质而大幅改 变。

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照明质量设计标准-眩光干扰
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照明

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定义:视野内有亮度极高的物体形成强烈的亮度对比,或有分布范围不适 应的大于眼睛适应水平的高亮度的光源或物体时,则可以造成视觉不舒适、 感到烦恼、看不清楚、看得很费力等现象,称为眩光。 眩光分类:
– 失能性眩光 – 不舒适性眩光

? ?

眩光是影响照明质量的重要因素; 眩光与发光物体的高度和数量、大小,与视线的相对位置,眼睛适应的亮 度水平等因素有关。

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照明质量设计标准-光的空间分布
? ?

照明

光在空间的分布方式是照明质量的重要标准之一,因为它会决定所创造出 来的照度分布形式。 许多照度分布方式都很适合室内照明,它们的实行方法有很多种:
– 使用所谓的一般照明设备把灯光很均匀的分散至各个角落,例如重工业环境; – 或利用局部照明方式,把灯光集中至某些区域,例如饭店房间; – 或是将前述两种方式搭配应用,把灯光分散至整个空间,但在局部地区加强灯光 表现,例如商店照明。

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重工业环境:完全依赖高品质 的「一般」照明。
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饭店房间:完全采用「局部」 灯光照明。
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照明质量设计标准-颜色呈现与显色性
? 选择显色性指数CRI较高的光源作为照明的灯具
– 物体颜色呈现逼真,色彩饱和; – 照明质量好。

照明

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照明设计-照明质量与经济性(1)
? 照明常以廉价方式施工,造成工作效率降低、或意外事故增加

照明

– 在许多个项目中,照明多半是成本评估的最后一件考虑事项,而为了将项目支 出控制在预算范围内,它们常以廉价方式施工,使得照明设施实际上可能会破 坏环境,降低人们工作效率,或增加意外事故等。

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照明需求在项目规划初期应列入预算考虑
– 因为没有良好照明做为它们的后盾,整个项目的表现就不可能达到期望,在这 种情形下,分配给项目其它部分的钱 (或是已用掉的部份) 就等于浪费,因此必 须在项目规划初期就将适当照明需求列入考虑,然后提拨适当预算给这方面的 投资。

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运转和维护照明设施的经常费用也应纳入预算
– 除了投资成本外,运转和维护照明设施的经常费用也很重要,并应于规划阶段 一并纳入预算考量,绝不应在成本考量的引诱下,以照明质量为代价来减少这 两种支出的任何一项; – 当照明项目的这两个部份是由其它部门负责时,削减这两项成本的压力通常会 变得特别巨大; – 这方面问题有时还会变得更复杂,例如维护和电力成本必须由不同部门分摊时。

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照明设计-照明质量与经济性(2)
? 照明成本
– 投资成本分析
? ? ? ? ? ? ? ? ? 灯具成本,包括镇流器 (有需要时); 照明控制系统 (例如调光器); 灯具固定附件; 电力线路; 安装成本。 电力; 光源更换; 维护; 摊销。

照明

– 运转营运成本

?

照明效率
– 照明硬件效率:包括光源、镇流器、光学系统和灯具外壳等 – 照明安装效率:这主要是依赖照明硬件的选择、位置和布置 (例如照明方向) – 使用效率:这主要是依赖所采用的照明控制系统

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照明设计-照明环境质量
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照明

良好照明:只要能创造出视觉表现和视觉满意度完美平衡的照明环境, 这样的照明就是良好照明。
– 视觉环境包含家俱、天花板和墙壁、砖块木头等建筑材料、窗户和门等设施以 及所有户外景观,即为构成周围环境的所有一切。 – 视觉表现和视觉满意度
? 视觉表现:照明使人们能决定其对于实体的视觉感知,它给人们一种方法将参数量 化,例如对视觉表现很重要的照度、亮度和眩光参数; ? 视觉满意程度:照明也使人们能控制许多事情,例如气氛、颜色、显色性、亮度成 份、对比和所用材料的特性。对于这些因素,并没有任何客观方法可区分其重要 性,只是表达照明评价的一种方式,但它们却决定了照明所创造出来的视觉满意程 度。

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良好照明带来的好处:
– 提高生活品质; – 大幅提高工作的舒适程度和效率; – 良好照明和适当照明的成本相差很小,在任何情形下,它带来的诸多好处都足 以弥补额外的成本负担。

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无论是照明新项目或维修计划,照明设计必须由专家从头规划-只有这 样才能真正节省成本和能源。

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照明小结

照明

照明设计4大技术参数

光通量 光强 亮度 照度

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照明应用
? ? ? ? ? ? 工业照明 办公室照明 商场照明 道路和大面积照明 宾馆照明 运动场所照明

照明应用

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照明应用-工业照明
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照明应用

高质量的工业照明:意味着在工作区域有足够的光线、良好的可见度,较 高的均匀度和合适的颜色特性,也不应该产生任何眩光。
– 提高劳动生产率:使工作更安全、更轻松,从而减少事故的发生,降低故障和不 合格产品等级; – 更好地工作,令人愉快的工作环境激励员工提高产品质量和产量。 – 具有重要的情感价值,在决定人们如何体验和鉴定工作环境时发挥着重要作用。

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常规照明:是通过设计在整个照明区域的工作面上形成均匀的照度,最小 平均均匀度通常为0.8。
– 根据灯具的安装高度,可以选择直管荧光灯、高压钠灯、高压汞灯、金属卤化物 灯、LVD无极灯作为光源。

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照明等级
– 视觉上没有要求的工作:200 to 300 lux – 视觉上要求较低的工作:300 to 400 lux – 视觉上要求较高的工作:750 to 1000 lux

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发展趋势:良好的照明创造出色的工作
– 实践的经验表明:
? 工厂和车间里良好的照明对于提高产量和质量十分有效; ? 良好的照明增加了工人的舒适度和安全度,减少错误率,并能刺激员工发挥出良好的 工作状态。

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– 出色的照明对于公司的竞争地位起到了间接但是十分重要的作用。
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照明应用-工业照明-实例

照明应用

? 机械制造 ? 电子/电器 ? 食品/饮料 ? 石化/化工 ? 汽车制造

? 钢铁/冶金 ? 制药 ? 电厂 ? 仓库 ? 其他制造业

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照明应用-办公室照明-发展趋势
? 光线与健康

照明应用

– 照明最早最有名的研究就是照明对生产力,出错率与疲劳的关系,见图示。 – 由于大脑接受光线的刺激后,可能会调节褪黑激素分泌并影响睡眠/清醒机制, 所以日间高照度对人们的灵敏度、绩效、生命力、活力指数和心情有正面作用, 尤其是在日光时间较短的长夜季节中更加显著。 – 视觉效果佳,不易疲劳与出错的感觉则为2,000 lux; – 考虑节能与眩光等因素,在办公室等长期工作环境下常使用500 lux的适合照度。

生产效率

疲劳程度

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照明应用-办公室照明
? 良好的办公室照明利于:

照明应用

– 雇员的身体舒适; – 产生健康、安全、灵敏的感觉; – 设定或改变办公室内的情绪。它能够被用来清楚地产生良好的情绪反应以影响 雇员、客户和来访者。

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高能效、节能和绿色照明概念越发流行。

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照明应用-商场照明
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照明应用

一项关于商店与其消费者之间互动关系的研究表明:照明对于商店和消 费者都是最重要的。
– 良好的照明赋予商店特点,展示其商品最好的一面,会使顾客感到很舒适,并 将顾客吸引进商店并“说服”他们消费。 – 良好照明更可以引起顾客的视觉兴趣,强调商品材料的细节、工艺与质量,并 最终刺激顾客消费,从而起到导购的作用。

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发展趋势:新照明功能 -未来的商场照明
– 零售是高需求、快速流通一种销售方式,所以卖场照明是很重要的。只改变灯 具的外观已经不能满足要求,要随着功能不同来调整卖场照明,新照明概念中 四种基本的照明要求如下:
? ? ? ? 凸显产品特色; 营造卖场气氛; 影响购买行为; 提供空间亮度。

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照明应用-道路和大面积照明
? ? ?

照明应用

是公共照明的重要组成成分,在减少事故和犯罪方面发挥着重要的作用。 作用:提供交通安全性与导向性,并且为步行者和人民创造安全而舒适 的环境。 主要功能是:
– – – – 交通安全; 改进交通导向性; 行人安全; 帮助定向;

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发展趋势
– 舒适度是照明越来越重要的因素。 – 越来越多桔黄色的低压钠灯被金黄色的高压钠灯所代替,而白色光源也越来越 多地出现在道路照明的应用当中。

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照明应用-宾馆照明
? 宾馆照明:

照明应用

– 不仅使顾客感到舒适与安全; – 也被用来指引消费者,以突出细节、增强功能,并最终吸引顾客留下或再次光顾。

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发展趋势
– 宾馆能够吸引新老顾客光顾的原因关键在于营造一种生动、亲切、友善的气氛, 而照明是达到这一目的的重要手段。

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照明应用-运动场所照明
? 体育运动场所照明相关的照明标准是:
– – – – – – 水平照度; 垂直照度; 照明等级的均匀度; 眩光限制; 投光模式与阴影; 色相和显色性。

照明应用

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照明术语集(1)
中文
重点照明 周围照明 安培 美国国家标准协会 弧光灯 表面平均亮度 灯具平均亮度 镇流器 镇流器功率因素 辉(亮)度

术语集
英文 概述
指用以强调某一特别目标物,或是引人注意视野中某一部分之 一种方向性照明 。 指可以产生全般照明之全地区性照明

Accent Lighting Ambient Lighting Amperes

A measure of electrical current. The current is related to voltage and power as follows: Watts (power) = Volts x Amps (current). A consensus-based organization, is American National ANSI Standards Institute. A light source containing an arc (see above). Also called a Arc Lamp discharge lamp, or an arc discharge lamp. Average luminance of a surface 指实际离开光照面上单位面积之总流明光通量 Average luminance of a luminaire Ballast Ballast Factor (BF) Brightness/Luminance 指于某一已知角度之光度除以灯具在该方向之投影面积 指与放电灯一起使用之一种装置藉以获得起动及运转时所需电 路之电流、电压及波形等条件 This is the percentage of a lamp's rated lumen output that can be expected when operated on a specific, commercially available ballast. 指于一已知方向的任一光照面上,自该方向观看该面之单位面 积光度的大小,所有可见物体均具有一些辉亮度

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照明术语集(2)
中文
新烛光 / 坎德拉 烛光功率 光度配光曲线 紧凑型荧光灯 陶瓷金卤灯 照明率 显色性 显色性指数 色温
Candela, cd

术语集
英文 概述

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冷白

光度单位:以点光源为中心,半径为一公尺作球,如贯通此球 面一平方公尺面积上的光束为一流明时,则此方向之光度称为 一新烛光 I=dX/dS,以新烛光表示。An obsolete term for luminous Candlepower intensity 指在一平面上以一电灯或灯具之光源中心利用极坐标方式绘出 Candlepower Distribution Curve 光度变化情形之曲线 The general term applied to fluorescent lamps that are Compact Fluorescent Lamp single-ended and that have smaller diameter tubes that are (CFL) bent to form a compact shape. A type of metal halide lamp that uses a ceramic material for Ceramic Metal Halide (CMH) the arc tube instead of glass quartz, resulting in better color rendering (>80 CRI) and improved lumen maintenance. 指于工作面上接收算得之流明光通量对于估计的电灯放射光通 Coefficient of Utilization 量之比值(等于室利用率×灯具效率) 指在一光源下某目标物外观呈现之色彩与其在标准光源(如日 Color Rendering 光)下原有色彩相比其呈现出之真实感是否与原有色彩一样 An international system used to rate a lamp's ability to render CRI object colors. The higher the CRI (based upon a 0-100 scale) the richer colors generally appear. Color Temperature (Correlated A number indicating the degree of “yellowness” or “blueness” Color Temperature - CCT) of a white light source. Measured in Kelvins, A term loosely used to denote a color temperature of around Cool White 4100 K.

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照明术语集(3)
中文
日光灯 调光器 漫射照明 直接眩光 减能眩光 不舒服眩光 光效 光输出效率 放电灯 无极灯

术语集
英文 概述
A lamp resembling the color of daylight, typically with a color temperature of 5500 K to 6500K A device used to lower the light output of a source, usually by reducing the wattage it is being operated at. Dimming controls are increasing in popularity as energy conserving devices. 指入射光线并非主要来自单一特别方向之照明方式 视野内由于极高亮度或因光源遮蔽不足、或因高亮度反射所引 起之眩光 指减低视功能及明视度之眩光 指令人感觉不舒服之眩光

Daylight Lamp

Dimmer, Dimming Control

Diffused lighting Direct glare Disability glare Discomfort glare

A measurement of how effective the light source is in Efficacy /Luminous Efficacy converting electrical energy to LUMENS of visible light. Expressed in LUMENS-PER-WATT (LPW) The efficiency of a luminaire or fixture is the percentage of Efficiency /Luminaire efficiency the lamp lumens that actually comes out of the fixture 指电流经由特殊蒸汽或气体流通因而产生光线或是接近可见光 Electric-discharge lamp 之辐射能的一种电灯 Light sources where the discharge occurs in a chamber with Electrodeless Lamps no electrodes (no metal.)

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照明术语集(4)
中文
电感镇流器 电子镇流器

术语集
英文 概述
A ballast used with discharge lamps that consists primarily of transformer-like copper windings on a steel or iron core Electronic ballasts use solid state electronic components and typically operate fluorescent lamps at frequencies in the range of 25-35 kHz. Electronic ballasts may also be used with HID lamps. High frequency electronic ballasts and other electronic devices can produce a small amount of radio waves which can interfere with radio and TV. The U. S. Federal agency that regulates emissions in the radio frequency portion of the electromagnetic spectrum. 指完整之照明配备,包括一或多个电灯、及其附属器材 The periodic variation in light level caused by AC operation that can lead to strobe effects. A luminaire used to light a scene or object to a level much brighter than its surroundings. A high efficiency lamp utilizing an electric discharge through low pressure mercury vapor to produce ultraviolet (UV) energy.属于一种低压水银放电灯 A marketing term, typically associated with light sources that are similar to some forms of natural daylight (5000K and above, 90+ CRI). Lamps have a smooth and continuous color spectrum. 提供全部地区照度大体上呈现均匀分布之一种照明设计

Electromagnetic Ballast

Electronic Ballast

电磁干扰 联邦通讯委员会 灯具 频闪 泛光灯 荧光灯

Electromagnetic Interference (EMI) Federal Communications Commission (FCC) Fixture Flicker Floodlight Fluorescent Lamp

全光谱照明

Full Spectrum Lighting

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全般照明

General lighting

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照明术语集(5)
中文
眩光 卤素灯 高悬空照明 高强度气体放电灯
Glare Halogen Lamp High-Bay Lighting High Intensity Discharge (HID) Lamp

术语集
英文 概述
视野内产生人眼无法适应之光亮感觉,可能引起厌恶、不舒服 甚或丧失明视度 A halogen lamp is an incandescent lamp with a filament that is surrounded by halogen gases, such as iodine or bromine. Lighting designed for (typically) industrial locations with a ceiling height of 25 feet and above. HID lamps contain compact arc tubes which enclose various gases and metal salts operating at relatively high pressures and temperatures.包括汞灯、金卤灯及高压钠灯。 HPS lamps are high intensity discharge light sources that product light by an electrical discharge though sodium vapor operating at relatively high pressures and temperatures.一种 高光度放电灯,可藉施压1.33x104Pa(100Torr)于含钠气灯管使 之放射发光。 Time it takes for a High Intensity Discharge lamp to reach 90% of light output after going from on to off to on. E=dX/dA,指于工作面上接受之入射光通量密度;单位为勒克 司(Lux) 于一平面上测量照度之一种仪器 指以灯光照亮之动作或被灯照亮之状态 藉将灯丝通以电流使之白炽化发光之电灯

高压钠灯

High-Pressure Sodium (HPS) Lamp

热启动时间 照度 照度计 照明

Hot Restart Time Illuminance Illuminance Meter illumination Incandescent Lamp

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白炽灯

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照明术语集(6)
中文
间接照明 感应照明 即时启动 等照度线(图) 反平方定律 开尔文 千瓦时(度) 灯

术语集
英文 概述
The method of lighting a space by directing the light from luminaires upwards towards the ceiling. Gases can be excited directly by radio-frequency or microwaves from a coil that creates induced electromagnetic fields. A type of ballast designed to start fluorescent lamps as soon as the power is applied. 指被照面上将相同照度之所有点利用适当坐标绘成的曲线;不 同之等照度线构成等照度图 E=I/d2;照度与距离平方成反比而与光度成正比 A unit of temperature starting from absolute zero, parallel to the Celsius (or Centigrade) scale. 0C is 273K. The standard measure of electrical energy and the typical billing unit used by electrical utilities for electricity use. 人工光源之一般通称 Filament lamps: Incandescent, Halogen, Halogen-IR. Discharge Lamps: Fluorescent, HID (High Intensity Discharge) HID Lamps: Mercury, HPS (High Pressure Sodium), MH (Metal Halide) and CMH (Ceramic Metal Halide) 可以激发视网膜产生视觉能力之辐射能;电磁波之可见光谱范 围为380~770nm(10-9 m)

Indirect Lighting Induction Lighting Instant Start Isolux Line (Plot) Inverse Square Law Kelvin Kilowatt Hour (kWh) Lamp

灯源类型

Lamp Types

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Light

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照明术语集(7)
中文
局部照明 局部全般照明 流明 灯具 灯具效率 辉(亮)度 光通量(光束) 光强 勒克司 平均流明
Local lighting Localized general lighting Lumen Luminaire Luminaire Efficiency Luminance (photometric brightness) luminous flux luminous intensity Lux (lx) Mean Lumens

术语集
英文 概述
提供照度予较小地区或是局部范围之照明设计,其并未能提供 任何比较显著之全般周围照明 指利用工作岗位上之灯具提供照明,通常亦包括该工作岗位之 周围照明 光通量之单位,一新烛光之光源于单位立体角内所发生之光束 等于一流明。 指完整之照明配备,包括一或多个电灯、及其附属器材 指灯具发出之光通量对于灯具电灯发出之光通量的比 A measure of "surface brightness" when an observer is looking in the direction of the surface. It is measured in candelas per square meter (or per square foot) and was formerly referred to as "photometric brightness." 指一光源于某一单位时间内所发出之光线总数量,一般通称为 光束,单位为流明 点光源于一已知方向放射,于单位立体角内所发出之光通量谓 之,单位为烛光或流明/立体角 一流明之光通量照射在一平方米之工作面上可得一勒克司之照 度 The average light output of a lamp over its rated life.

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照明术语集(8)
中文
流明(光通)维持 汞灯 金卤灯 工作面上安装高度 敞开式灯具 测光法

术语集
英文 概述
A measure of how well a lamp maintains its light output over time. It may be expressed numerically or as a graph of light output vs. time. 指一高强度放电灯(HID),其主要藉由将水银施压105Pa(约一 大气压力)以上使之放射发光而成。 指一高强度放电灯(HID),其发光主要藉由卤化金属及其解离 原子(结合例如水银金属蒸汽)放射而成。 指自工作面至灯具光源中心间之距离,或是至天花板间之距离 (指隐藏式灯具而言) Lamps that are approved for burning in open fixtures (as opposed to enclosed fixtures which have an acrylic lens or plate glass enclosure). The measurement of light and related quantities. A measure of the phase difference between voltage and current drawn by an electrical device, such as a ballast or motor. Incandescent lamps have power factors close to 1.0 because they are simple "resistive" loads. The power factor of a fluorescent and HID lamp system is determined by the ballast used. 表示反射之光通量对入射之光通量的比值 指以反射方式再生光通量之一种装置 指描述自被照面或介质之入射面离开之入射光通量过程之一般 术语

Lumen Maintenance Mercury Lamp Metal Halide Lamp Mounting Height Open Fixture Rated Photometry

功率因素

Power Factor (PF)

反射率 反射器

Reflectance Reflector Reflection

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反射

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照明术语集(9)
中文
平均寿命

术语集
英文 概述
For most lamp types, rated lamp life is the length of time of a statistically large sample between first use and the point when 50% of the lamps have died. It is possible to define "useful life" of a lamp based on practical considerations involving lumen depreciation and color shift A discharge lamp with an integral ballasting device allowing the lamp to be directly connected to a socket providing line voltage A graph of the radiant power emitted by a light source as a function of wavelength.

Rated Lamp Life

自镇流气体放电灯 光谱能量分布曲线 光谱 T-12,T-8,T-5荧光 灯 总谐波含量

Self-Ballasted Lamps Spectral Power Distribution (SPD) Spectrum

UL 球泡表面温度

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启动时间 工作面(被照面) 2006年5月

A designation for the diameter of a tubular bulb in eighths of T-12, T-8, T-5 an inch; T-12 is 12 eighths of an inch, or 11/2 inches; T-8 is 1 inch, and so on. A measure of the distortion caused by ballasts and other inductive loads of the input current on alternating current (AC) Total Harmonic Distortion (THD) power systems caused by higher order harmonics of the fundamental frequency (60Hz in North America). A private organization which tests and lists electrical (and Underwriters Laboratories (UL) other) equipment for electrical and fire safety according to recognized UL and other standards. Wall Temperature (Maximum The maximum operating bulb wall temperature in Celsius. Bulb) The time it takes for a High Intensity Discharge lamp to Warm Up Time to 90% reach 90% of light output after being turned on. 通常指完成工作之处,于该处照度定有标准并予量测。除非特 Work Plane 别声明,一般假设其位于地板上方0.76米(30吋)之水平面上。

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