一、光通法

從照明設(shè)計(jì)原理說，照明一個(gè)立面和照明一個(gè)水平面是一樣的。所以為理解和敘述方便起見，現(xiàn)以照明水平面為例。

　　照明一個(gè)正方形或長(zhǎng)方形的區(qū)域，一般有三種方法： 　　

　　1、在四個(gè)角上裝燈；　　

　　2、在相互對(duì)面的兩邊中心裝燈；　　

　　3、在一邊的中間部位裝燈。

　　這三種方法中，第一種最好; 第二種光利用率稍低一些，但燈桿減少了；第三種方法最差，不能給遠(yuǎn)處和角落以良好的照明。下面我們具體討論一個(gè)設(shè)計(jì)例子。

　　要照的面為：54.9米＆#215;54.9米，要求照度為54勒克司。

　　1、燈桿的高度和間距 　

　　若僅從一邊照明，則燈桿的高度應(yīng)為要照面積的一半左右。這樣，投光燈可以瞄準(zhǔn)在對(duì)邊，或者在2倍燈桿高以內(nèi)。這時(shí)有較好的均勻性，而且有合理的利用率。對(duì)于大的面積，燈桿之間的間距應(yīng)為4倍燈桿高，因?yàn)槊恳煌豆鉄裟苡行У卣彰?倍燈桿高寬的區(qū)域。對(duì)于54.9＆#215;54.9米的面，如果從一邊照明，可采用27.4米燈桿高度。若從兩邊照明，則取13.7米桿高更好，這時(shí)光可瞄準(zhǔn)在2倍燈桿高，即27.4米處，正好位于被照面的中心。若投光燈裝在四個(gè)角上，仍取燈桿高為13.7米，仍瞄準(zhǔn)在27.4米處，這樣面的中央部分將由四個(gè)角上的燈共同照亮。現(xiàn)采用兩邊裝燈的方案，燈桿高度為13.7米，每個(gè)燈桿上裝2只燈。

　　2、燈型和燈具的選擇 　　

　　在諸種光源中，高壓鈉燈有很高的光效，使用壽命又長(zhǎng)，當(dāng)對(duì)顏色要求不太高時(shí)，可采用之。在現(xiàn)今的例子中，宜采用非對(duì)稱光束的燈具，因?yàn)榕c圓形光束燈具相比，具有較寬水平光束的燈具可以更好地覆蓋被照面。

　　3、計(jì)算 　　

　　計(jì)算公式為：N=(E＆#215;S)/(F1＆#215;CU＆#215;LLF) (1) 　　　　　

　　式中：N為所需燈的數(shù)目 　　　　　　　　

　　E為所需維持的照度值 　　　　　　　　

　　S為被照面積 　　　　　　　

　　F1為一只燈的光通量 　　　　　　　

　　CU為利用系數(shù)　　　　　　　　

　　LLF為光損失因子

　　具體計(jì)算步驟如下：　　

　　(1)光損失因子的估算——光損失因子是由兩個(gè)因素造成，一是燈的光衰LLD，另一是燈具因積灰等原因造成的減光LDD。各種燈和燈具的LLD、LDD值，在生產(chǎn)廠家的產(chǎn)品說明書中可能會(huì)有說明，也可從有關(guān)手冊(cè)中查得。　　

　　1000W高壓鈉燈的LLD為0.9，密封燈具的LDD為0.95，則LLF=LLD＆#215;LDD=0.9＆#215;0.95=0.855。

　　(2)計(jì)算被照面的面積S 　

　　S=54.9＆#215;54.9=3014m2

　　(3)估算燈和燈具組合后的利用系數(shù)CU 　　

　　CU被定義為投射到照明面上對(duì)照度有貢獻(xiàn)的光與燈的光通量的比值。注意，當(dāng)不是與燈的光通量比，而是與光束光通量比時(shí)，則稱為“光束利用系數(shù)”。在本例中，CU=0.4。

　　(4)計(jì)算所需投光燈數(shù)N　　

　　若采用1000W高壓鈉燈，每燈的光通量: F1=140000流明。將有關(guān)的數(shù)據(jù)代入(1)計(jì)算得：N=(54勒克斯＆#215;3014平方米)/(140000流明＆#215;0.4＆#215;0.855)=3.4即采用3.4只燈即可。我們現(xiàn)采用4只燈，當(dāng)然是能達(dá)到設(shè)計(jì)要求的。

二、逐點(diǎn)計(jì)算法 　　

　　若如圖所示的投光照明的情況。圖中A是矩形被照面，投光燈S的安裝高度為MH(倍燈桿高)。今欲計(jì)算該燈在被照面A各點(diǎn)上產(chǎn)生的水平照度值。為簡(jiǎn)單起見，將座標(biāo)系統(tǒng)取成如圖所示。

　　投光燈在P(c，y)點(diǎn)產(chǎn)生的水平照度為　　

　　Ep=I (H, V)cos3g/(MH)2 (2) 　

　　式中：MH為燈具安裝高度 　

　　a是燈具光軸與燈桿的夾角 　　

　　V光束I(H, V)的垂直角 　　

　　H是光束I(H, V)的水平角 　　

　　g是光束I(H, V)與燈桿的夾角 　　

　　I (H, V)是射向P點(diǎn)方向(即H,V方向)的光強(qiáng)。　　

　　可以看出 b=arctg(y/MH) (3) 　

　　V=b-a 　

　　當(dāng)V為正時(shí)，表示上半光束；V為負(fù)時(shí)，表示下半光束。而H=arctg(ccosb/MH) 　　

　　不難看出cosg=MH/SP，cosb=MH/SN，cosH=SN/SP。故而cosg=cosb.cosH。因此，(2)也可寫成：Ep=I(H,V).cos3b.cos3H/(MH)2 　　

　　對(duì)于被照面上各點(diǎn)，可由其(c,y)值，從(3)、(4)、(5)式求出b、V、H，再?gòu)臒艟叩墓舛葦?shù)據(jù)庫(kù)中找到I(H, V)值，這樣就可求出燈具在面A上產(chǎn)生的照度分布。將面上各照度相同的點(diǎn)連接起來，就構(gòu)成等照度曲線。

三、照度的均勻性 　　

　　不管怎樣仔細(xì)地設(shè)計(jì),沒有一個(gè)被照面上的照度是絕對(duì)均勻的。只要最大照度與最小照度之比小于10:1，就可認(rèn)為該系統(tǒng)是均勻的。為了更好地描寫照明的均勻情況，引進(jìn)一個(gè)Um，定義Um=Emin/E式中，Emin為最小照度，E為平均照度，顯然Um越大，則照度越均勻。除非有特殊要求，一般來說Um≥1/3即可。而對(duì)于建筑物的立體照明來說，在大部分的情況下不需要照明均勻，有時(shí)為了藝術(shù)的效果，還故意使照明不均勻。關(guān)于泛光照明設(shè)計(jì)計(jì)算，還有其它一些方法，如作圖法，等照度曲線組成法等，這兒不一一介紹。

四、結(jié)束語 　　

　　對(duì)于本文介紹的兩種方法，讀者可視不同情況應(yīng)用之。光通法可用于估算照明用燈量，或用于對(duì)被照面照度分布的情況要求不高的場(chǎng)合。而逐點(diǎn)計(jì)算法則可比較精確計(jì)算被照面上的照度分布情況，借助于計(jì)算機(jī)的輔助后，并可由此確定照明設(shè)計(jì)的最佳方案，如燈種、功率、燈具、型號(hào)、安裝高度、瞄準(zhǔn)點(diǎn)位置等等。