照明計算

照明計算是照明設計的重要內容,照度計算又是照明功能效果計算的重要組成部分。照度計算的目的是根據所需要的照度值。

照明計算

正文

根據照明標準進行照度計算，是建築照明設計的步驟之一。常用的計算方法有逐點計算法和利用係數法。
逐點計算法　可計算照明工作面上的水平照度、垂直照度、傾斜面照度、平均柱面照度、球面照度等。一般照明計算中常以水平照度作為衡量照明水平的標準。按照明光源的形狀不同，有下列三種水平照度計算法。
① 點光源。當照明光源的尺寸與被照物的距離相比可以忽略不計時，可視為點光源。它在計算點上形成的照度E（勒克斯），可用下列計算公式：

式中I為入射光線的光強（坎德拉）；r為光源到計算點的距離（米）;ɑ為入射角（入射光線同計算點所在被照平面法線的夾角）。
由於上述公式僅考慮了直射光，未考慮反射光，故增加一附加照度係數Kρ，以表征反射光對計算點上照度的貢獻。在使用過程中，由於光源老化，燈具和室內表面逐漸被灰塵污染，室內照度便會下降。為了適當提高初始的照度,所以又增加表征此因素的的維護係數K。考慮上述因素後，點光源計算公式為：

② 線光源。當照明光源的尺寸與光源至計算點距離較近，且光源本身的長寬比相差很大時，可視為線光源。為了簡化計算，常藉助於一些計算圖表，如線光源等照度曲線。圖1為簡式螢光燈等照度曲線，假設：光源光通為1000流明,K =1,計算點處於線光源的一端的情況下制定的，在計算中應考慮線光源與計算點的相對位置和實際使用燈的光通量與等照曲線的換算關係。位置不同，計算方法亦有差異。圖2為線光源計算圖例,圖2a中P1點的照度E1,是按l2/h、d/h;l1/h、d/h值從圖1中查出相應的照度e2、e1之差,即E1=e2-e1。圖2b中P2點的照度E2，則是e2、e1之和，即E2=e2+e1。圖2c中P3點的照度是由多個間斷布置的光源的照度之和組成，各個燈管的照度則可按求E1的方式推算。實際照度值E′=FEKρ·K/1000,式中F為選用光源的光通量（流明）,E為從圖2查出並經上述計算而得的照度（勒克斯），Kρ·K分別為附加照度係數和維護係數。

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③ 面光源。當光源的最小尺寸大於光源至計算點距離的1/4時,可視為面光源。可利用圖表簡化計算。它是假設計算點在發光面一角的垂線上,如圖3中P1所示。根據均勻亮度的光源長(l)、寬(b)和它至計算點的距離(h)，算出h/l、b/l值,就可以從圖4中查出計算點照度 E（勒克斯）和光源亮度B（坎／米2）的比值，計算點照度可用光源亮度和這一比值的乘積求出。圖3中 P2點照度是由一角處於P2點垂線上的四個四邊形A、B、C、D對P2點所形成的照度之和。P3點的照度可用填補法求出。假設E區也是光源區,則A、B、C、D區對P3點的照度可由A、B、C、D、E區組成的四邊形對 P3點所形成的照度減去四邊形E對P3形成的照度求出。

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利用係數法　基本原理見圖5。從光源發出的總光通F0,除在燈罩內損失了一部分之外,射入室內空間的光通，一部分直達工作面，形成直射光通量Fd；另一部分射到室內其他表面上，經過一次或多次反射才達到工作面上，形成反射光通量Fρ。射到工作面上的有用光通Fu為：

Fu=Fd+Fρ

Fu越大,表示光源發出的光通被利用的越多。Fu與 F0之比,稱為燈具的利用係數C>u：

C>u=F>u/F0

C>u值與燈具類型、效率，照明方式，房間大小，室內各表面的反光係數有關。

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利用係數法的計算公式為:

F=E·S/(N·C>u·K)

式中F為單個燈具光源的光通量（流明）；E為照明標準規定的該工作條件平均照度值(勒克斯);S為工作面面積(米2);N為所用燈具個數;K為維護係數。C>u、K均可從有關的手冊等查出。據此，可求F或N。
參考書目
　IES of North America, IES Lighting Handbook,6th ed., Waverly Press,Inc.,Baltimore Maryland,1981.

配圖

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