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    灯具配光与照明节能的关系(第1页)
    《照明工程学报》2010—2012年优秀论文评选 二等奖
    来源:照明工程学报 作者:张耀根 高飞 李山林 浏览:5149人次 发布:2013-08-15
    注:其他网站转载须注明出处,转载而不注明出处者,一经查实,将追究其法律责任
    本文对灯具配光进行了分析和相关照明计算,以此来说明灯具配光在照明设计中的重要性。灯具配光不仅影响照明设计的最终照明效果,也影响着照明系统的节能要求。

      1 引言

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      当前,照明工程设计中,在确保照明数量和质量前提下节能要求成为特别关注的课题。其实,人类有了电光源至今,实用光源的效率从每瓦几个流明到现今每瓦100 流明以上,就是一部人类100 多年来追求照明节能的发展史。不同的是,当今社会发展迅速、能耗大增,在开源节流、保护环境刻不容缓的形势下强调照明节能,对照明节能的种种要求自然愈严愈高。照明工程的节能设计成为照明节能工作最基本、最重要的一步。目前,若干照明领域中制定了照明节能标准,对照明消耗功率作了限制,用照明功率限值或称作照明功率密度( LPD)限值作为衡量照明系统节能与否的最重要指标之一。本文主要从LPD 与若干照明要素之间的关系进行分析,除了照明系统设计中满足规定的照明数量和质量等硬指标外,还应注意到影响LPD 的若干因素,如灯具的光分布特性( 配光) 选用等。只有在选用照明系统的硬件如光源、灯具和配套设施效率同时,选用合理的照明系统软件如设计方法、灯具配光和布置方案等才有可能达到LPD 的要求。

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      2 LPD 的确定

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      众所周知,照明系统设计中利用流明法或利用系数法确定设计( 工作) 照度是照明设计最基本的方法,其计算公式如下:

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      式中:η———被安装的光源数量;

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           W———光源的额定功率,单位: 瓦;

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           UF———总的光通利用系数;

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          MF———照明设备的维护系数;

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           E———设计照度,取自照明设计标准,单位: lx。

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      从( 2) 式中可以清楚看出: N × W/S就是要确定的照明功率密度值,即LPD———单位面积上安装的照明功率值。

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      显然,N × W/S与设计照度,光源的发光效能,总的光通利用系数和照明设备的维护系数有关。

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      另外,从( 3) 式右侧第一项可以看到,设计照度的单位为流明/平方米,除以光源发光效率η( 流明/瓦) ,其单位恰好等于瓦/平方米,即LPD的单位,只是还需乘上UF 和UM 无量纲系数。

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      从( 4) 式[1]中可以看出,LPD,E 和UM 均由照明设计者根据相关的照明设计标准取得。η 不仅取决光源的发光效能,还要考虑点灯附件、控制器件等功率损耗,可以从制造厂商处获得,这些均属于相对固定的参数。

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      公式( 4) 中,UF 是唯一的一项有照明设计者的设计经验和技巧来影响LPD 的相关系数,而且成反比关系。在满足照明质量的前提下,UF 越大,LPD 越小,意味着节能效果越好。反之,UF 越小,LPD 越大。相对固定的参数取得后,合理和科学的确定了UF 值,可以确定LPD 值,并满足节能要求。

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      3 利用系数与灯具的关系

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      众所周知,在照明工程设计中,利用系数的定义就是被照面上接受到的光源光通量与该光源( 用于被照面上所有光源) 的总光通量之比,所以,可以理解为光源光通的利用系数( 此处不考虑多次反射) 。用公式表示为:

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      式中,UF总——被照面上总的利用系数或光源总光通量的利用系数

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              S——被照面面积,单位: 平方米( m2 ) ;

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                  E———算得的照度或测得的照度,单位:勒克斯( lx) ;

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              F总——用于被照面照明的所有光源光通量,单位: 流明( lm) 。

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      ( 5) 式中的E × S,即被照面上所得的光通量可以改写成F总× η灯具× UF灯具,则( 5) 式变成:

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      UF灯具的定义就是落入被照面上的灯具光通与灯具发出的总光通之比。

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      值此,从公式( 6) 中不难看出,照明系统总的利用系数与灯具的利用系数发生直接关系。反之,灯具的利用系数也直接影响照明系统总的利用系数,从而进一步影响照明系统的节能特性。另外,照明系统总的利用系数的最大值就是灯具的效率。这里,由于灯具光束角外的溢散区光通置零处理,灯具的利用系数就是灯具的光束光通利用率。

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      4 灯具利用系数分析

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      按相关照明设计标准确定下,灯具光通落入被照面上的数量显然与被选灯具的安装高度、位置和配光( 主要为灯具的光束角和光强值分布) 等因素有关。而且一般情况下,同种灯具的效率随配光的宽窄而变化,配光越宽,其效率就越高,但灯具的利用系数不一定高,即使满足被照场所的照明数量和质量要求,也不一定节能,这在体育场所照明设计中尤为突出。

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      本文意在通过简单的计算来分析影响灯具利用系数这个主要因素,并引起照明设计者的关注。为了计算简单化,作出一些假定:

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      4. 1 第一种方案

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      ( 1) 假定有一被照面的面积为30 × 30 平方米,设计照度为20 lx; 要求的照明均匀度为0. 5;

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      ( 2) 选用的光源为400W 高压钠灯,其发光效能为105 lm/W ( 考虑到点灯附件的功率损耗) ,并安置在被照面中心上方( 如图1 所示) ;

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      图1 中: L——灯具

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      H——安装高度,单位: 米;

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      R——最大投射半径,单位: 米;

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      C——界限角,单位: 度。

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      ( 3) 假定所选用的灯具为一种光源、多种配光,其效率为70% ,且不随配光而变; 再假定多种配光的光束光通也是不变的,即光束角可以变化,其光束光通不变。另外每种配光的光束角内的光强值不变,灯具的溢散光设定为零。这主要为了突出光束角和光强可变性对灯具利用系数的影响程度。

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      这样的假定其结果是固定了某些可变的因素,使灯具利用系数只是与灯具的安装高度和配光的宽窄有关。

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      本文选用了九种轴对称配光,如图2 所示。根据C 型测角仪原理可以取得光源或灯具光束角光通。

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      通过计算,可以算得假定中每种配光光束角内的光强值,见表1。

    中国照明网技术论文:灯具配光与照明节能的关系[张耀根 高飞 李山林]
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    利用系数 光束角 配光 LPD
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    shiyong
    中照网网友 在2016-12-29 17:53:27发表 
    伟然科技照明
    中照网网友 在2016-6-2 11:44:56发表 
    这个确实是事实,可是国家一边为了照顾经济发展,一边又没有投入资金对企业进行辅导,确实让企业也茫然。是无奈还是放任,这需…
    中照网网友 在2016-5-19 11:36:38发表 
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