照明计算

[拼音]：zhaoming jisuan

[外文]：illumination calculation

根据照明标准进行照度计算，是建筑照明设计的步骤之一。常用的计算方法有逐点计算法和利用系数法。

逐点计算法

可计算照明工作面上的水平照度、垂直照度、倾斜面照度、平均柱面照度、球面照度等。一般照明计算中常以水平照度作为衡量照明水平的标准。按照明光源的形状不同，有下列三种水平照度计算法。

（1）点光源。当照明光源的尺寸与被照物的距离相比可以忽略不计时，可视为点光源。它在计算点上形成的照度E（勒克斯），可用下列计算公式：

式中I为入射光线的光强（坎德拉）；r为光源到计算点的距离（米）;ɑ为入射角（入射光线同计算点所在被照平面法线的夹角）。

由于上述公式仅考虑了直射光，未考虑反射光，故增加一附加照度系数K_ρ，以表征反射光对计算点上照度的贡献。在使用过程中，由于光源老化，灯具和室内表面逐渐被灰尘污染，室内照度便会下降。为了适当提高初始的照度，所以又增加表征此因素的的维护系数K。考虑上述因素后，点光源计算公式为：

（2）线光源。当照明光源的尺寸与光源至计算点距离较近，且光源本身的长宽比相差很大时，可视为线光源。为了简化计算，常借助于一些计算图表，如线光源等照度曲线。图1为简式荧光灯等照度曲线，假设：光源光通为1000流明，K =1，计算点处于线光源的一端的情况下制定的，在计算中应考虑线光源与计算点的相对位置和实际使用灯的光通量与等照曲线的换算关系。位置不同，计算方法亦有差异。图2为线光源计算图例，图2a中P₁点的照度E₁，是按l₂/h、d/h;l₁/h、d/h值从图1中查出相应的照度e₂、e₁之差，即E₁=e₂-e₁。图2b中P₂点的照度E₂，则是e₂、e₁之和，即E₂=e₂+e₁。图2c中P₃点的照度是由多个间断布置的光源的照度之和组成，各个灯管的照度则可按求E₁的方式推算。实际照度值E′=FEK_ρ·K/1000，式中F为选用光源的光通量（流明），E为从图2查出并经上述计算而得的照度（勒克斯），K_ρ·K分别为附加照度系数和维护系数。

（3）面光源。当光源的最小尺寸大于光源至计算点距离的1/4时，可视为面光源。可利用图表简化计算。它是假设计算点在发光面一角的垂线上，如图3中P₁所示。根据均匀亮度的光源长(l)、宽(b)和它至计算点的距离(h)，算出h/l、b/l值，就可以从图4中查出计算点照度 E（勒克斯）和光源亮度B（坎／米²）的比值，计算点照度可用光源亮度和这一比值的乘积求出。图3中 P₂点照度是由一角处于P₂点垂线上的四个四边形A、B、C、D对P₂点所形成的照度之和。P₃点的照度可用填补法求出。假设E区也是光源区，则A、B、C、D区对P₃点的照度可由A、B、C、D、E区组成的四边形对 P₃点所形成的照度减去四边形E对P₃形成的照度求出。

利用系数法

基本原理见图5。从光源发出的总光通F₀，除在灯罩内损失了一部分之外，射入室内空间的光通，一部分直达工作面，形成直射光通量F_d；另一部分射到室内其他表面上，经过一次或多次反射才达到工作面上，形成反射光通量F_ρ。射到工作面上的有用光通F_u为：

F_u=F_d+F_ρ

F_u越大，表示光源发出的光通被利用的越多。F_u与 F₀之比，称为灯具的利用系数C>_u：

C>_u=F>_u/F₀

C>_u值与灯具类型、效率，照明方式，房间大小，室内各表面的反光系数有关。

利用系数法的计算公式为:

F=E·S/(N·C>_u·K)

式中F为单个灯具光源的光通量（流明）；E为照明标准规定的该工作条件平均照度值(勒克斯);S为工作面面积(米²);N为所用灯具个数;K为维护系数。C>_u、K均可从有关的手册等查出。据此，可求F或N。

参考书目

1. IES of North America， IES Lighting Handbook，6th ed.， Waverly Press，Inc.，Baltimore Maryland，1981.

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