建筑室內(nèi)外環(huán)境不僅夜間需要人工照明，而且某些場合(如無窗室內(nèi)及地下空間)，白天也需依靠人工照明。另外，在室內(nèi)某些采光不足的區(qū)域，也需要輔助以人工照明來獲得合理的照度，改善照度均勻度。照明設(shè)計不僅要滿足生活、工作等視覺功能的要求，而且應(yīng)充分發(fā)揮照明設(shè)施的裝飾作用和光的藝術(shù)表現(xiàn)力。這種裝飾作用不僅表現(xiàn)在燈具本身的點綴和美化作用上，而且通過照明器與室內(nèi)外裝修構(gòu)造與色彩的有機(jī)結(jié)合，通過不同的照明構(gòu)圖和光的空間分布，可形成不同的光環(huán)境藝術(shù)效果。
一、常用照明光源的種類、特性與使用場所
(一)人工光源的種類
常用人工光源的種類見表2—6。
(二)人工光源主要技術(shù)性能指標(biāo)和使用場所
(1)光通量：表示光源的發(fā)光能力，單位是流明(1m)。據(jù)光通量大小可以將光源分為高、中、低三類。高的大于100001m，中等的為3000—100001m，低的小于30001m。
(2)發(fā)光效率：簡稱光效，指光源的光通量與其所消耗的電功率之比，單位是流明/瓦(1m/W)。
(3)壽命：電光源的使用時間，單位為小時(h)。
(4)平均亮度：光源亮度的平均值，單位為亮度單位坎德拉(cd)
(5)光源色：人們感覺到的光源的顏色，以色溫或相關(guān)色溫表示，單位是開爾文(K)。光源色分類及適用場所見表2—7。
(6)顯色指數(shù)：長期工作或停留的房間或場所，照明光源的顯色指數(shù)不宜小于80，在燈具安裝高度大于6m的工業(yè)建筑場所，Ra可低于80，但必須能夠辨別安全色。光源顯色指數(shù)及適用場所見表2—8。
常用人工光源的基本參數(shù)及使用場所見表2—9。
二、燈具的光特性與分類
燈具是光源、燈罩及其附件的總稱，又稱照明器。
燈具能改變光源光通量的空間分布或光譜分布。燈具可以以其美觀的造型成為裝飾物。它還可起到避免眩光、保護(hù)視覺的作用。燈具還有防塵、防潮、隔離保護(hù)的作用。
(一)燈具的光特性
1.燈具效率
燈具效率指燈具發(fā)出的光通量與光源發(fā)出的總光通量之比。
燈具效率與燈具的材料、形狀及清潔程度等有關(guān)。燈具的效率越高，節(jié)能效果越好，
通常燈具效率不應(yīng)低于55%。各種燈具的效率見表2—10。
2.配光曲線與空間等照度曲線
若把燈具各方向的發(fā)光強(qiáng)度以極坐標(biāo)形式繪制在平面上，既是燈具的配光曲線。它表示燈具發(fā)光強(qiáng)度的空間分布狀態(tài)。通常配光曲線均按照光源發(fā)出1000lm光通量來繪制。當(dāng)實際的光通量φ不是10001m時，應(yīng)乘以—修正系數(shù)φ/1000。燈具的配光曲線示例見圖2-16。
燈具的空間等照度曲線也是按燈具發(fā)出的光通量為10001m繪制的，按照燈到計算點的懸掛高度和燈到計算點的水平距離從圖上查出相應(yīng)的照度值，再乘以聲φ/1000就得出計算點的照度值。
3.遮光角(保護(hù)角)
光源下端和燈具下端的連線與水平線的夾角，稱為遮光角，如圖2—17所示。具有一定遮光角的燈具可以有效地控制眩光。若燈具與眼睛的連線與水平面的夾角小于遮光角時，則眼睛看不到光源。一般燈具的遮光角要求在15o～30o之間。
(二)燈具的分類
燈具可以分為裝飾性燈具和功能性燈具兩大類。
國際照明學(xué)會按光通量在空間上、下半球的分布將燈具分為以下幾類：
1.直接型燈具
其上半球的光通量占0%一10%，下半球占90%一100%(見圖2—18)。這種燈具效率很高，一般可達(dá)80%以上，且室內(nèi)表面的反射比對照度的影響較小，設(shè)備投資與維護(hù)使用費(fèi)也小。缺點是頂棚暗，易形成眩光，陰影濃重。當(dāng)工作面受幾個光源同時照射時，易造成重疊陰影。
2.半直接型
這類燈具具有60%～90%的光通量向下方射出，燈具效率較高。由于有10%～40%的光通量向上方射出，因此頂棚較亮，改善了室內(nèi)亮度分布(圖2-19)，所造成的陰影也稍淡。
3.擴(kuò)散型
這類燈具向上下空間射出的光通量大致相等，各占總光通量的40%一60%，使室內(nèi)具有良好的亮度分布，并避免眩光的產(chǎn)生(圖2-20)。
4.半間接型
這類燈具在上半部分輻射的光通量約占60%～90%，將頂棚作為主要照射面，增加了室內(nèi)反射光的比例，使房間光線柔和、均勻，不易形成眩光(圖2-21)。
5.間接型燈具
這類燈具有90%～100%的光通量射向上方，向下方輻射的只有不到10%，光線擴(kuò)散性很好，柔和而均勻，室內(nèi)基本無陰影，完全避免了眩光的影響。但光通量利用率很低，室內(nèi)表面光反射比對照度影響較大，設(shè)備投資及維護(hù)費(fèi)用較高(圖2-22)。
三、照明方式
燈具在空間的分布依據(jù)照明方式可分為以下幾大類：
1.一般照明
這是一種不考慮局部的特殊要求而使室內(nèi)具有均勻照度的照明方式(圖2—23a)。燈具是均勻地分布在被照場所的上空。這種照明方式適合于對光的投射方向無特殊要求(如候車室)，工作面上不存在需要特別提高視度的工作點(如教室)以及工作點很密或不固定的場所(如超級市場營業(yè)廳，倉庫等)。
2.分區(qū)一般照明
當(dāng)室內(nèi)某些區(qū)域要求高于一般照明的照度時，可將燈具相對集中布置在這些區(qū)域，在不同的分區(qū)內(nèi)仍有各自均勻的一般照明。此種照明方式稱為分區(qū)一般照明。例如，開敞式辦公室的辦公區(qū)與休息區(qū);車間的工作區(qū)、過道、半成品區(qū)等，各自要求不同的照度，就可采用此種照明方式(圖2-23b)。
3.局部照明
在工作點附近，專為照亮工作面而設(shè)置燈具的照明方式，稱為局部照明。它常設(shè)置在要求高照度以滿足精細(xì)的視覺工作之場所，或?qū)饩�的方向性有特殊要求的部位。但通常不允許單獨(dú)使用局部照明，以免造成工作點與周圍環(huán)境亮度差別過大(圖2—23c)。
4.混合照明
在同一室內(nèi)既有一般照明，又有滿足某一局部特殊要求的重點照明。這種將一般照明與局部照明相結(jié)合的照明方式，稱為混合照明。在要求高照度時，這種照明方式比較經(jīng)濟(jì)，是目前工業(yè)建筑與照度要求較高的民用建筑(如圖書館)中大量采用的照明方式(圖2-23d)。
四、照明設(shè)計
注冊建筑師考試大綱要求考生了解建筑內(nèi)部視覺對光和色的控制，就是要求根據(jù)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)合理選用光源、燈具和照明方式，創(chuàng)造出照度與亮度分布合理，具有滿意的色彩的室內(nèi)光環(huán)境以滿足視覺、功能及室內(nèi)裝飾的要求。
(一)照明設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)
1.照度標(biāo)準(zhǔn)
(1)照度標(biāo)準(zhǔn)值是指工作或生活場所參考平面(又稱工作面，當(dāng)無其他規(guī)定時，通常指離地面0.75m高的水平面)上的平均照度值;
(2)照明照度標(biāo)準(zhǔn)值應(yīng)按以下系列分級：0.5，1，3，5，10，15，20，30，50，75，100，150，200，300，500，750，1000，1500，2000，3000和50001x;
(3)表2—11列出一些主要建筑的室內(nèi)照明的照度標(biāo)準(zhǔn)值示例。
2.照明質(zhì)量
照明質(zhì)量包括一切有利于視功能及舒適感，易于觀看和安全美觀的亮度分布。眩光、顏色、均勻度、方向性、擴(kuò)散、亮度和亮度對比都影響視度和觀看的能力，因此是與照明質(zhì)量有關(guān)的因素，都應(yīng)在照明設(shè)計時予以考慮。
(1)照度均勻度：照度均勻度指室內(nèi)最低照度與平均照度之比
1)公共建筑的工作房間和工業(yè)建筑作業(yè)區(qū)域的一般照明照度均勻度，不應(yīng)小于0.7，而作業(yè)面鄰近周圍的照度均勻度不應(yīng)小于0.5;
2)房間或場所內(nèi)的通道和其他非作業(yè)區(qū)域的一般照明的照度值不宜低于作業(yè)區(qū)域一般照明照度值的1/3;
3)有彩電轉(zhuǎn)播要求的體育場館，其主攝像方向上的照明應(yīng)符合下列要求：
(a)場地垂直照度最小值與最大值之比不宜小于0.4;
(b)場地平均垂直照度與平均水平照度之比不宜小于0.25;
(c)場地水平照度最小值與最大值之比不宜小于0.5;
(d)觀眾席前排的垂直照度不宜小于場地垂直照度的0.25。
(2)眩光限制
眩光是在視野內(nèi)形成干擾視覺或使視覺不舒適或產(chǎn)生疲勞的高亮度。按照它形成的原因可分為直接眩光、反射眩光及光幕反射三類，在照明設(shè)計時應(yīng)加以限制。
1)直接眩光限制
在《建筑照明設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》附錄A中，對公共建筑和工業(yè)建筑常用房間或場所的不舒適眩光彩用統(tǒng)一眩光值(UGR)來評價。UGR與背景亮度、觀察者方向的每個燈具的亮度，每個燈具發(fā)光部分對觀察者眼睛所形成的立體角以及每個單獨(dú)燈具的位置指數(shù)有關(guān)。表2—12給出一些建筑UGR值示例。
室內(nèi)一般照明控制直接眩光的方法是限制燈具的亮度。
對于直接型燈具，為了限制直接眩光，照明設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)對其最大遮光角提出要求，如表2—13所示。
增大眩光源的仰角，即提高燈具的懸掛高度，也是限制直接眩光的方法之一。
2)反射眩光的限制
可用下列方法減少人工照明產(chǎn)生的反射眩光：
(a)降低光源亮度，選用低亮度光源或在燈具內(nèi)使用適當(dāng)?shù)恼诠饣驍U(kuò)散材料;
(b)改變燈具或工作面的相對位置，使鏡面反射光不射人眼睛;
(c)提高環(huán)境照度，使引起反射的光源在識別物上形成的照度在總照度中所占的比例減少;
(d)改變工作表面的反光特性，減弱鏡面反射引起的反射眩光。
3)光幕反射控制
光幕反射是在視覺作業(yè)中由于鏡面反射與漫反射重疊出現(xiàn)的現(xiàn)象，將引起視度下降。減弱光幕反射的措施有：
(a)使視覺作業(yè)與工作場所的表面為無光澤表面;
(b)減少來自干擾區(qū)的光，通過增加干擾區(qū)外的光來增加有效照度;
(c)盡量使光線從側(cè)面來，以減少光帶反射。采用具有合理配光的燈具，可減少光幕反射。例如，具有蝙蝠翼配光曲線的燈具引起的光幕反射最小，具有余弦配光曲線的燈具次之，而直接型燈具最易引起光幕反射。
(3)光源顏色
室內(nèi)照明設(shè)計可從光源色和物體色兩方面來考慮顏色問題，不同光源的相關(guān)色溫不同，將給人們以不同的冷暖感覺。
1)色溫
照明光源的色表分組可按表2—14(詳見《建筑照明設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》的表4.4.1)選取。
2)顯色性
照明光源的一般顯色指標(biāo)Ra可按《建筑照明設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》的第五章的規(guī)定選取。表2-15給出體育建筑照明質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)值。
表中的GR指眩光值。它是度量室外體育場和其他室外場地照明裝置對人眼所引起的不舒適感主觀反應(yīng)的心理參量。其計算參看《建筑照明設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》附錄B。
設(shè)計時選用光源的顏色應(yīng)與室內(nèi)表面的配色相協(xié)調(diào)，不應(yīng)違背色彩調(diào)和的原則(可參考建筑設(shè)計資料集工中的第六部分)。
(4)反射比
為了使室內(nèi)獲得良好的亮度分布，改善照明均勻度，室內(nèi)各界面材料的光反射比，可按表2—16選取。
(二)照明設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)中其他應(yīng)注意的事項
1.應(yīng)急照明
我國《住宅建筑規(guī)范》(GB50368-2005)規(guī)定，10層及10層以上住宅建筑的樓梯間、電梯間及其前室應(yīng)設(shè)置應(yīng)急照明。
《建筑照明設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》中對于設(shè)置應(yīng)急照明的照度作出了相應(yīng)的規(guī)定：
(1)疏散通道的疏散照明的照度值不低于0.51x;
(2)安全照明的照度值不低于該場所一般照明照度值的5%;
(3)備用照明的照度值除另有規(guī)定外，不低于該場所一般照明照度值的10%。
2.光源與燈具的選擇
(1)高度較低的房間，宜采用細(xì)管徑直管形熒光燈;
(2)商店營業(yè)廳宜采用細(xì)管徑直管形熒光燈、緊湊型熒光盯或小功率的金屬鹵化物燈;
(3)高度較高的工業(yè)廠房，可采用金屬鹵化物燈或高壓鈉燈，亦可采用大功率細(xì)管徑燈;
(4)一般照明場所不宜采用熒光高壓汞燈，不應(yīng)采用自鎮(zhèn)流熒光高壓汞燈;
(5)一般情況下，室內(nèi)外照明不應(yīng)采用普通照明白熾燈;
(6)下列場所可采用白熾燈：
1)要求瞬時啟動和連續(xù)調(diào)光的場所，使用其他光源技術(shù)經(jīng)濟(jì)不合理時;
2)對防止電磁輻射干擾要求嚴(yán)格的場所;
3)開關(guān)燈頻繁的場所;
4)照度要求不高，且照明時間較短的場所;
5)對裝飾有特殊要求的場所。
3.其他特殊場合的照明注意事項
(1)圖書館書庫的照明，尤其是存放珍貴資料處，應(yīng)選用含紫外線少或無紫外線輻射的光源;
(2)餐廳及臥室的照明宜選用低色溫光源;
(3)設(shè)計教室照明時，應(yīng)將熒光燈管的長軸垂直于黑板布置，以減少直接眩光的干擾。
五、照明計算
當(dāng)明確了照明設(shè)計的要求，選擇了合適的照明方式，確定了所需的照度和各種照明質(zhì)量要求，選擇了相應(yīng)的光源和燈具類型之后，就要通過照明計算來確定所需的光源功率，或按照已預(yù)定的功率來核算室內(nèi)平均照度及某些特殊工作面的照度是否符合標(biāo)準(zhǔn)。
(一)利用系數(shù)
照度計算中常用利用系數(shù)法來計算。
利用系數(shù)U定義為：
式中U——利用系數(shù)，無量綱;
φn——投射到工作面上的有效光通量，1m，φn=φd+φρ，此處，φd為由燈具直接射到工作面的直射光通量;φρ為燈具發(fā)出的光經(jīng)過室內(nèi)其他表面的反射而到達(dá)工作面的反射光通量
N——燈具的數(shù)量;
φ—一個燈具內(nèi)光源發(fā)出的光通量，lm。
燈具的利用系數(shù)表示有效光通量φn與照明設(shè)施總光通量Nφ之比值。
(二)照明計算(利用系數(shù)法)
知道了燈具的利用系數(shù)及光源的光通量，就可以依照式(2—34)來計算出工作面上的平均照度Eav，以核算是否滿足標(biāo)準(zhǔn)的要求。
式中A——工作面面積，m2。
K——維護(hù)系數(shù)，可查表2—17(《建筑照明設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》中的表4.1.6)。如，白熾燈，熒光燈用于臥室、辦公室、餐廳、閱覽室、繪圖室時K=0.75。
常用燈具的利用系數(shù)，可在各種設(shè)計手冊中查找。
(三)影響利用系數(shù)的因素
1.燈具的類型
直接型燈具由于輻射出的直接到達(dá)工作面的光通量φd較大，因此直接型燈具的利用系數(shù)比其他類型的要高
2.燈具效率
燈具效率越高，燈具利用系數(shù)也越大。
3.房間尺寸
工作面與房間其他表面相比的相對尺寸越大，則其接受光通的機(jī)會就越多，利用系數(shù)也就越大。層高小，寬度大的房間與層高大，寬度小的房間相比，前者工作面上接受到的直射光通較大，利用系數(shù)也較高。
4.室內(nèi)表面的光反射比
室內(nèi)各表面，如頂棚、墻、地板等，它們的光反射比越高，經(jīng)由這些表面反射至工作面上的光通量就越大，因此，利用系數(shù)也越大。
六、人工照明節(jié)能的一般原則和方法
據(jù)統(tǒng)計，我國照明用電占總發(fā)電量大約13%，因此，照明節(jié)電意義重大。照明節(jié)能的前提是不能降低照明質(zhì)量和標(biāo)準(zhǔn)。為了落實照明節(jié)能，《建筑照明設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》對居住建筑、辦公建筑、商業(yè)建筑、旅館建筑、醫(yī)院建筑、學(xué)校建筑以及工業(yè)建筑規(guī)定了照明功率密度值，分為現(xiàn)行值和目標(biāo)值。所謂照明功率密度值(LPD)指的是單位面積上照明安裝功率(包括光源、鎮(zhèn)流器或變壓器)，單位為W/m2，詳見《建筑照明設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》第六章。
其他照明節(jié)能的方法和措施包括：
(1)選用發(fā)光效率高的光源和燈具及附件。例如，金屬鹵化物燈的發(fā)光效率比普通白熾燈高6倍，高壓鈉燈(標(biāo)準(zhǔn)型)的光效比白熾燈高10倍以上。應(yīng)當(dāng)在可能的條件下，選用這些光源。北京照明學(xué)會在《照明節(jié)能措施與方法》中規(guī)定：“一般場所照明不宜選用光效低于55%的燈具，
(2)選用節(jié)能的照明方式，分區(qū)的一般照明方式與混合照明方式都能取得節(jié)能的效果.
(3)室內(nèi)各表面盡量采用反射比高的材料裝修，減少光能的吸收損失
(4)空調(diào)房間可采用照明空調(diào)一體化的空調(diào)式燈具，可使光源有良好的光輸出，同時降低空調(diào)能耗，實現(xiàn)能量的綜合利用.
(5)采用氣體放電燈照明時，通過裝設(shè)補(bǔ)償電容，可提高燈的功率因數(shù)。
(6)合理設(shè)計照明控制系統(tǒng)，如進(jìn)行分區(qū)控制，可在某些區(qū)域不需要照明時，及時關(guān)燈以節(jié)能
(7)采用計算機(jī)智能照明自動控制系統(tǒng)，以便根據(jù)所需要的照度自動調(diào)節(jié)照明。
(8)合理選用照度標(biāo)準(zhǔn)和照明計算參數(shù)
(9)充分利用天然采光，節(jié)約照明用電
(l0)加強(qiáng)照明設(shè)施的維護(hù)管理，避免照明器因為受到污染而減光。
