? 电灯发展经历了两个时期：
? 第一个时期,从 1879年到本世纪三十年代末的前五十年，
这是白炽灯发明、改进和成熟的时代；
? 第二个时期，三十年代末开始的是开发气体放电灯的时
代,荧光灯的普及应用，是低压气体放电灯的时代；六
十年代中期发明金属卤化物和高压钠灯为开端，由此进
入了高压气体放电灯的照明时代。
? 现代人工光环境的设计理论和应用技术是在电灯发展的
第二个时期，高光效、多品种的气体放电灯问世以后才
逐渐形成和完善的。
15-1 电光源
一、热辐射光源
（一）普通白炽灯
（二）卤钨灯
（三）反射型白炽灯
二、气体放电光源
（一）荧光灯
（二）高压汞灯
（三）金属卤化物灯
（四）高压钠灯
三、灯具
（一）灯具的光特性
（二）灯具分类
? 从照明应用角度对灯的性能要求：
高光效 — 用少量的电获得更多的光；
长寿命 — 耐用，光通衰减小；
光色好 — 有适宜的色温和优良的显色性能；
能直接在标准电源上使用；
接通电源后立即燃亮；
形状小巧，结构紧凑，便于控光。
电光源的主要性能指标：
光通量：表征灯的发光能力，以流明值表示。
光效：灯发出的光通量与它消耗的电功率之比。
寿命：有效寿命和平均寿命。
平均亮度：灯的发光体的平均亮度，以 表示。
灯的色表：指灯光颜色给人的直观感受，以色温或相
关色温为数量指标。
显色指数：显色性能的定量指标。
灯的起燃与再起燃时间。
电特性：电源电压波动对灯的其它参数的影响。
这些特性是评判灯的质量与确定灯的合理使用范围
的依据。
2mcd
一、热辐射光源（白炽灯）,
? 热辐射光源发出的光是电流通过灯丝，将灯丝加热
到高温而产生的。
（一）普通白炽灯：
? 组成：灯丝，外玻壳，充
入气体与灯头灯部分。如
图 15-1。
? 灯丝特点：现代白炽灯灯
丝用熔点高（ ）蒸
发速度较慢的钨制造。
K3680
? 平均光效：只有 左右；
平均寿命：约为 1000小时；
通电即亮，显色性好，便于
控光，价格便宜。
? 电源电压的变化对白炽灯的
工作性能有比较显著的影响，
二者关系如图 15-2。
Wlm12
（二）卤钨灯
? 将卤素元素（碘或溴）填入，它能和游离的钨合成气
态碘化钨或溴化钨，它们靠近高温的钨丝时分解，钨
附着在钨丝上。如此循环，消除了灯泡黑化，延长寿
命，光效提高到 20lm/W以上。
? 卤钨灯管壁由耐高温的石英玻璃制造，使用时必须水
平放臵
? 特点：在玻壳内表面有一层金属反射镀膜，使灯光射向
预定的方向。这种反射器一般不会受到任何损伤、腐蚀
或污染，因此使灯能保持高光输出。同时还可简化灯具
设计。
（三）反射型白炽灯：
? 椭球形的反射面代替抛物面的改进。如图 15-5。
? 灯管两电极加上电压后产生气体放电，放电产生紫
外线，紫外线激发管壁上的荧光粉发出可见光。
? 直管型荧光灯的构造（如图）。
二、气体放电光源
（一）荧光灯：
? 气体放电灯没有灯丝，它是借助两极之间气体激发
而发光，称为冷光源。
? 荧光粉的成分决定灯的光效和颜色。目前，我国规定的
荧光灯颜色仅有日光色 （ 9500K）,冷白色（ 4300K）、
暖白色（ 2900K） 三种。平均光效 60lm/w,寿命 5000小时，
显色指数 90%以下（与光效矛盾）。
? 三基色窄带荧光灯：光效 90，显色指数 85%以上。橙红
（ 611nm）,绿（ 543nm）,蓝（ 450nm）,窄带谱荧光粉。
? 其它形状荧光灯如图。
? 荧光灯线路如图。
? 荧光灯的性能参数受电压变化的影响较小，但它的光
效值随环境温度的变动而波动；另外开关次数对灯的
使用寿命（一般 5000小时）也有较大影响。
? 节能的小型荧光灯
（紧凑型荧光灯）
如图 SL灯和 PL灯，
其性能见表。
? 结构如图。
? 特点：发光呈蓝白色，
包括黄、绿、蓝色线
状光谱辐射，但缺乏
红色，所以一般照明用的高压汞灯均在外玻壳内壁
涂荧光粉以补充红色，改善灯的显色性。功率范围
在 之间，光效约,寿命
为 。
（二）高压汞灯：
W2000125 ? Wlm50
h5000
? 结构类似于高压汞灯，只是在放电管内又添加了
金属碘化物。金属卤化物灯与汞灯相比，不但提
高了光效，显色性也有很大改进。
（三）金属卤化物灯：
（四）高压钠灯：
? 结构如图。
? 是目前一般照明应用
的电光源中光效最高
（ ）、寿
命最长（ ）
的灯。
Wlm120
h20000
三、灯具：
? 灯具：光源、灯罩及附件的总称。
? 分装饰灯具和功能灯具。
（一）灯具的光特性：
? 配光曲线：其上的每一点表示灯具在该方向上
的发光强度。因此，知道灯具对计算点的投光
角,就可查到相应的发光强度,利用公
式可求出点光源在计算点上形成的照度。 如图。
?
?I
1.配光曲线和空间等照度曲线
? 空间等照度曲线：（如图）只要知道灯的计算高度
和计算点力灯具的水平距离,就可查出照度 。
h
d E
2.消除眩光
? 保护角,指灯罩边和发光体边沿的连线与水平面
所成的夹角，如图。计算公式
? 保护角光源亮度超过 时，人眼就不能忍受。
?
sb16
dD
htg
??
2?
? 灯具效率,灯具发出的光通 与光源光通
之比，即
? 取决于灯罩开口的大小和灯具材料的反光、投
管系数。一般由实验得。
3.灯具效率
? F? F
F
F???
?
? 灯具通常按总光通在空间的上半球和下半球的分配比
例分类的。一般可以分为直接、半直接、均匀漫射、
半间接、间接等五种类型。各类灯具的光通分布见表。
（二）灯具分类：
? 特点：灯具利用率最高，有 以上的光通向下照射。
? 直接型灯具的光强分布大体可以分为三类：窄配光、
中配光和宽配光，如图示。
1.直接型灯具
%90
2.半直接型灯具
? 特点：可在灯具上方发出少量的光线照亮顶棚，减小
灯具与顶棚间的强烈对比，使环境亮度分布更加舒适。
? 特点：将光线均匀地投向四面八方，对工作面而言，
光通利用率较低。
? 直接 -间接型灯具：将一对直接型一间接型地灯组合在
一起，或者用不透光材料遮
住灯泡，而上下均敞口透光，
其输出光通分配也近于上下
各半。
3.均匀漫射型灯具
? 特点：大部分灯光投向顶棚和上部墙面，增加了室内
地的间接光，使光线更柔和宜人。
4.半间接型灯具
5.间接型灯具
? 特点：将灯光全部投向顶棚，使顶棚成为二次光源。
室内光线扩散性极好，几乎没有阴影和光幕反射，也
不会产生直接眩光。如图。
15-2 室内工作照明
一、照明方式选择
（一）一般照明,（二）局部照明,（三）混合照明
二、照明标准及照度值的选择
（一）照明数量,（二）照明质量
三、光源和灯具的选择
（一）光源的选择,（二）灯具的选择、
（三）灯具的布臵
? 工作照明可分为两类：
一类是以满足视觉工作要求为主的室内工作照明，
如工厂车间、学校等场所的照明，它主要是从功能
方面考虑；
另一类是以室内艺术环境观感为主的照明，如大型
门厅、休息厅等处的照明，这类照明除满足照明功
能外，还要强调艺术效果，以提供舒适的休息、娱
乐场所。
一、照明方式选择
（一）一般照明：
? 一般照明：是在工作场所内不考虑特殊的局部需
要，为照亮整体被照面而设臵的照明装臵。如图。
? 这种照明方式适合于对光
的投射方向没有特殊要求，
在工作面内没有特别需要
提高视度的工作点和工作
点很密或不固定的场所。
（二）局部照明：
? 局部照明：是在工作点附近专门为照亮工作点而
设臵的照明装臵。如图。
? 常设臵在要求照度高或对光线方向性有特殊要求
处，但不允许单独使用局
部照明，因为会造成工作
点与周围环境间极大的亮
度对比，不利视觉工作。
（三）混合照明：
? 混合照明：是在同一工作
场所，既设有一般照明解
决整个工作面的均匀照明，
又有局部照明以满足工作
点的高照度和光方向的要
求。如图。
二、照明标准及照度值的选择
（一）照明数量：
? 照明标准是根据识别物件的大小、物件与背景的
亮度对比、国民经济的发展情况等因素规定必要
的物件亮度。
? 标准规定：混合照明中的一般照明的照度为该
级总照度的 5%— 10%，并不得低于 ；另
外，一般照明的均匀度（指房间内工作面上最
低照度与平均照度之比）不宜小于 0.7 。
（二）照明质量：
1.照度均匀性
lx20
2.限制眩光
? 首先是对直接眩光的限制。
? 眩光同光源亮度、背景亮度、光源位臵等有关。
其中前两项有灯具类型及其布臵方式所确定。
? 控制灯端电压不低于额定电压值，如达不到要求
时，在条件许可的情况下，应将动力和照明电源
分开，甚至在照明电源上增设稳压装臵。
3.照度的稳定性
4.消除频闪效应
? 在交流电路中，气体放电灯发出的光通量随电压
的变化而波动，对移动的物体会导致视觉失真。
为减轻这种影响，可将相邻灯管（泡）或灯具分
别接到不同相位的线路上。
（一）光源的选择：
? 各种光源的适用场所见表
三、光源和灯具的选择
（二）灯具的选择：
? 灯具主要是根据照明场所的空间尺度和照度要求确定。
? 根据悬挂高度选择灯具的原则：
当悬挂高度为 4-6m时，宜采用配罩型灯具；
当悬挂高度为 6-12m时，宜采用搪瓷深罩型灯具；
当悬挂高度为 12-30m时，宜采用镜面深罩型灯具；
有扩散罩的灯具，仅用于悬挂高度不能满足限制眩光的
工作地点以及对光照要求柔和的场所。
15-３ 室内外环境照明设计
一、室内环境照明设计
（一）以灯具的艺术装饰为主
（二）用灯具排列成图案
（三）建筑大面积照明的艺术处理
二、室外环境照明设计
（一）建筑立面照明的方法
（二）建筑立面照明的设计要点
? 与建筑本身有着密切联系，并突出艺术效果的照明
设计称之为“室内外环境照明设计”。
? 在进行室内外环境照明设计，要结合建筑物的使用
要求、建筑空间尺寸及结构形式等实际条件，对光
的分布、光的明暗构图、装饰的颜色和质量作出统
一规划，使之达到预期的艺术效果，并形成舒适宜
人的光环境。
一、室内环境照明设计
（一）以灯具的艺术装饰为主
1.吊灯
? 多数吊灯是由几个单灯组合而成，又在灯架上加
以艺术处理。适用于高度较大的厅堂。如图。
2.暗灯和天棚灯
? 将灯具放在天棚里（称暗灯）或紧贴在天棚上加
以艺术处理，与灯具相互配合，构成各种图案，
可形成装饰性很强的照明环境，并和天棚上的建
筑装修结合在一起，形成一个非常美观的整体。
如北京人大会堂的照明形式。
3.壁灯
? 安装在墙上，用来提高部分墙面亮度，主要以本
身的亮度和灯具附近表面的亮度，在墙上形成亮
斑，以打破一大片墙的单调气氛，对室内照度的
增加多大作用，故常用在一大片平坦的墙面上。
也用于镜子的两侧或上面，以照亮人又防止反射
眩光。
? 用简单而风格一致的灯具排成图案，并与
建筑有机地配合取得装饰效果。
（二）用灯具排成图案
（三）“建筑化”大面积照明的艺术处理
? 将光源隐蔽在建筑构件之中，并和建筑构件（天棚、墙沿、
梁、柱等）或家具合成一体的一种照明形式。
? 分为两大类：一类是透光的发光天棚、光梁、光带等；另
一类是反光的光檐、光龛、反光假梁等。
? 共同特点：
?发光体不再是分散的点光源，而扩大为发光带或发光
面，因此能在保持发光表面亮度较低的条件下，在室内获
得较高的照度；
?光线扩散性极好，整个空间照度十分均匀，光线柔和，
阴影浅淡，甚至完全没有阴影；
?消除了直接眩光，大大减弱了反射眩光。
? 发光天棚：由天窗发展而来，为了保持稳定的照明条
件，模仿天然采光的效果，在玻璃吊顶至天窗的夹层
里装灯，便构成发光天棚。
? 发光天棚的构造方法：一种是把灯直接安装在平整的
楼板下表面，然后用钢框架作成吊天棚的骨架，再铺
上某种扩散透光材料；另一种是为了提高光效率，使
用反光罩，使光线更集中地投到发光天棚的透光面上。
如图。
1.发光天棚
2.光梁和光带
? 将发光天棚的宽度缩小为带状发光面，就成为“光
梁”或“光带”。光带的发光表面与天棚表面平齐，
光梁则凸出于天棚表面。
? 光学特性与发光天棚相近。
? 光带的缺点：由于发光面和天棚处于同一平面，无
直射光射到天棚上，使二者的亮度相差较大。为改
善这种状况，可采用光梁。
? 光带的轴线最好与外墙平行布臵，并且使第一排光
带尽量靠近窗子，这样，灯光照明和天然光线方向
一致，可减少出现不利的阴影和不舒适眩光的机会。
3.格片式发光天棚
? 构造原理：如图。格片是用金
属薄板或塑料板组成的网状结
构；保护角 由格片的高
和宽 形成，常作成 ；
格片上方的光源，把一部分光
直射到工作面上，另一部分则
经过格片反射（不透光材料）或反射兼透射（扩散透
光材料）后进入室内；光效率取决于保护角 和格片
所用材料的光学性能。
? h?
b 00 4530 ?
?
? 如图几种照明形式的光源表
面亮度比较。发光面亮度太
高易引起眩光，常采用的方
法中最常用的就是格片式发
光天棚。
? 格片天棚表面亮度的均匀性
是由它上表面照度的均匀性
决定的。它随灯泡的间距
和它离格片的高度 而变。采用裸灯时，若格片用不
透明材料作成，则 小于或等于格片的保护角；用
透明材料做格片时,小于或等于 2 即可。
h
l
hl
hl
? 格片式天棚的优点：亮度较低；可根据不同材料和剖面
形式控制表面亮度；很容易通过调节格片与水平面的倾
角，得到指向性的照度分布；直立格片比平放的发光天
棚积尘机会少；外观比透光材料作成的发光天棚生动；
亮度对比小等。
4.反光照明设施
? 反光照明设施是将光源隐藏在灯槽内，利用天棚
或别的表面（如墙面）作成反光表面的一种照明
方式。
? 特点：具有间接型灯具的特点，又是大面积光源，
所以光的扩散性极好，可以使室内完全消除阴影
和眩光。由于光源的面积大，只要布臵方法正确，
就可以取得预期的效果。光效率比单个间接型灯
具高一些。
二、室外环境照明设计
（一）建筑立面照明的方法
1.沿建筑轮廓装臵彩灯（或称“串灯”）照明。
? 基本上能突出建筑的轮廓，加上彩灯的华丽，能
获得一定的艺术效果。但电功率消耗较大，且不
易体现建筑物的立体感，照明效果不太理想。一
般适用与做中小型建筑和门厅、门卫建筑等的外
观立面照明。
2.采用投光灯照明
? 能较好地突出建筑的特色，立体感强，照明效果
好，并且电功率消耗小，有利于节能。一般适用
于做大中型建筑的外观立体照明。
（二）建筑立面照明的设计要点
1.照明面的确定
? 一般应根据观看的几率多少确定，观看几率多的
面应定为照明面。
2.照度的选择
? 照度大小应按建筑物墙壁材料的反射系数和周围
亮度条件决定。
? 在进行建筑物立面照明设计时，要充分利用建筑
物的各种特点（如长方形、正方形、圆形、有垂
直线条的立面、有水平线条的立面等）或周围环
境的特点（如树木、篱笆、围墙、水池、人工湖
等），创造出良好的艺术气氛。
3.建筑物或周围环境特点的充分利用
建筑物理课程调查
? 1、对教师授课水平和质量的评价
? 2、对建筑物理课程的意见
? 3、对建筑物理课程的建议
