电梯轿厢点光源点照度的计算与比较

陈 洁

（苏州竹园电子科技有限公司，江苏 苏州 215211）

电梯轿厢照明设计，除GB 7588—2003标准外，在其他的国家标准等规范规程或有关的设计手册中都没有提及。GB 7588—2003规范即将废止，将被2020年12月14日发布的《电梯制造与安装安全规范 第1部分：乘客电梯和载货电梯》（GB／T 7588.1—2020）替代，从2022年7月1日起实施。现行规范对轿厢照明规定做了更改，但在数值上没有实质性的变化，在方向上不符合照明其他标准或设计手册的规定，文章通过计算说明了这一点。

1 标准对轿厢照度的规定

1.1 GB／T 7588.1—2020的规定

轿厢应设置永久性的电气照明装置，确保在控制装置上和在轿厢地板以上1.0 m且距轿壁至少100 mm的任一点的照度不应小于100 lx［1］。

轿厢内的扶手、折叠椅等装置所产生的阴影可忽略。

在测量照度时，照度计应朝向最强光源。

1.2 GB 7588—2003的规定

轿厢应设置永久性的电气照明装置，控制装置上的照度不小于50 lx，轿厢地板上的照度不小于50 lx［2］。

1.3 两者的差异

对于轿厢内控制装置（如操纵箱），两个标准对参考平面的位置没有改动，只是照度值从原来的50 lx提高到100 lx。

对于轿厢内地板，两个标准的参考平面不同，GB 7588—2003规定的参考平面是轿厢地板，GB／T 7588.1—2020将参考平面提高到轿厢地板以上1.0 m的位置。同样，照度值从原来的50 lx提高到100 lx。

在测量照度时，GB／T 7588.1—2020规定了照度计应朝向最强光源，使轿厢内的照度计算变得更复杂，从传统计算水平照度Eh或垂直照度Ev变为计算与照射方向垂直平面上的照度En。

2 水平照度计算

光源的照度与光源至被照面的距离R的二次方成反比。一般情况，点光源的照度计算有3种情况，即点光源S在与照射方向垂直的平面N上某点P产生的照度En，点光源S照射在水平面H上某点P产生的水平照度Eh，点光源S照射在与光源S、其水平面上的投影和计算点P构成平面相垂直的面V上，计算点P产生的垂直照度Ev。不管是En、Eh，还是Ev，通常将计算照度的P点所在作业面作为参考平面。应用光源安装高度h的水平照度计算公式［3］

式中：Eh为点光源照射在水平面上P点产生的水平照度，lx；Iθ为点光源在照射方向的光强，cd；cosθ为被照面通过点光源的法线与入射光线的夹角的余弦；h为光源距所计算水平的安装高度，m；Φ为光源的光通量，lm；K为灯具的维护系数。

设轿厢高度h＝2.2 m，宽度w＝1.35 m，深度d＝1.4 m。轿厢内顶部装有4盏筒灯，灯安装位置和轿厢结构如图1所示。某3 W LED筒灯的发光强度值见表1（光源光通量为1 000 lm）。计算点A、B、C、D、F、G和H点的水平面位置如图2所示。

图1 轿厢结构示意和筒灯安装位置图

图2 照度计算点位置

表1 3 W LED筒灯发光强度值

照明灯在轿厢顶上对称布置，轿厢宽度和深度近似相等，灯具发光强度在A-A平面和B-B平面上近似相同，故在轿厢地面上的照度中心对称分布，即由点划线分割的4个区域内的照度以轿厢底面中心点对称。

2.1 光源在轿厢地面各点照度计算［4］

根据式（1），光源S1在A点轿厢地面上的照度Eh1A计算如图3所示。

灯S1的投影与点A距离

图3 地面A点计算

从表1中查得光源S1的发光强度

点光源S1在A点上的水平照度

用同样方法计算各点在轿厢地面上各点的水平照度，见表2。

表2 4个光源在地面各点的水平照度值 lx

2.2 光源在轿厢地面以上1.0 m处各点的水平照度

依照同样的计算方法，4个光源在地面上方1.0 m处（h＝1.2 m）各点的水平照度值见表3。

3 照射方向垂直面照度计算

对于电梯轿厢的照度，GB／T 7588.1—2020新增了“在测量照度时，照度计应朝向最强光源”的规定。轿厢内某点的照度不是通常指的水平照度或垂直照度，而是以某一最强光源照射方向垂直面的照度。当光源数多于2个时，非最强光源在该点最强光源照射方向垂直面的照度计算变得繁琐。

表3 4个光源在距地1.0 m处各点的水平照度值 lx

依据点光源S在不同平面上P点的照度之比等于点光源S到不同平面上的垂直线长度之比，可以求得每个光源在C点光源S1照射方向垂直面照度

下面仅以图2中C点和A点为例进行计算。

计算4个光源在C点S1照射方向垂直面照度的示意图如图4所示，图中平面N就是光源S1照射方向垂直面，光源S1、S2、S3、S4到平面N的垂直线长度分别为R1N、R2N、R3N和R4N，在该点同En1C方向的照度分别为En2C、En3C、En4C（图中未标出）。点光源S到平面H和N上的垂直线长度分别为RH和RN，对应在点C的照度分别为EhC和EnC。因篇幅，余下各点不进行计算。

3.1 h＝1.2 m时以轿厢地面上方1.0 m处作参考平面

根据立体几何原理

图4 C点S1照射方向垂直面的各光源照度计算

2）A点照度值计算

同理参考图5，图中平面M（取h＝1.2 m）是光源S1在轿厢地面上方1.0 m处平面A点照射方向垂直面。计算得到4个光源在点A按最强光源S1照射方向垂直面的总照度值

EnA＝96.3+22.8+6.7+22.8＝148.6 lx

图5 A点S1照射方向垂直面的各光源照度计算

3.2 h＝2.2 m时以轿厢地面作参考平面

4个光源在轿厢地面点C按最强光源S1照射方向垂直面的总照度值

2）A点照度值计算

同理参考图5，图中平面M（取h＝2.2 m）是光源S1在轿厢地面A点照射方向的垂直面。计算得到4个光源在轿厢地面点A按最强光源S1照射方向垂直面的总照度值

4 计算结果对比

按GB 7588—2003与GB／T 7588.1—2020标准规定计算，各点照度值见表4。

表4 两种标准的每个点照度计算值 lx

从表4中可以看出，某一轿厢在光源数量及其布置相同的情况下，随着计算参考面与光源间的距离变小，某点的照度值相应增大，这与光源的照度与光源至被照面距离R的二次方成反比一致。按照GB 7588—2003规定，轿厢照度值不应低于50 lx，按照GB／T 7588.1—2020规定，在轿厢地板以上1.0 m且距轿壁至少100 mm的任一点的照度不应小于100 lx。事实上，只要参考面与光源之间不存在遮挡物，当轿厢的地面照度符合规定时，在轿厢地板以上1.0 m处的照度按距离R的二次方成反比的比例肯定能满足。其次，因参考平面不同标准照度规定值增加到2倍。从表4中的计算值来看，水平照度值增加了2.1倍，虽然满足GB／T 7588.1—2020的规定值，实质上比GB 7588—2003规定值略有降低，但还是符合《建筑照明设计标准》（GB 50034—2013）第4.1.7条的规定。再次，在两种标准下某点最强光源照射方向垂直面照度可以计算得到数值，但由于照度的方向不一致，不能进行比较。

5 几点讨论

5.1 照度参考面

照度的标准值和设计值一般都以作业面为参考平面，通常是实际工作面，如《建筑照明设计标准》（GB 50034—2013）中列举的地面、0.75 m水平面、台面、桌面等。而电梯轿厢的照度参考平面在GB／T 7588.1—2020中是以在轿厢地板以上1.0 m的平面为参考平面。轿厢地板以上1.0 m处规定为作业面，使用者（包括乘客、层站候梯人员和被授权人员）在该平面上存在哪种作业？乘客进入电梯轿厢除了需要注意自己脚下的情况外，某些场所可能还需要留意自己口袋中的钱包，还需要看看同乘坐的人员有没有认识的。

5.2 照度测量

为了检验照明设施所产生的照明效果与各照明设计标准、设计要求的符号情况，进行各种照明设施的实际照明效果比较，测定照明随时间变化的情况，以保障视觉工作要求，提高工作效率与安全保障，节约能源和保护环境，确定维护和改善照明的措施进行测量。室内照明测量方法一般有中心布点法、四角布点法。测量获得的值通过计算得到平均照度和照度均匀度［5］。

照度的标准值和设计值一般都以作业面为参考平面，通常是实际工作面，因此照度值也应在实际工作面上进行测量。

照度设计值有照射方向垂直面照度、水平照度和垂直照度。对于水平照度值和垂直照度值，不管光源为点光源、线光源或面光源，通过测量都能得到工作面的平均照度和照度均匀度。而照射方向垂直面照度值，由于不同点测量时的方向不同，不能通过计算得到工作面的平均照度和照度均匀度。针对最强光源照射方向测量得到的只是某点特定方向上的照度，数据（数值和方向）较离散。若需要进行比较也必须将照射方向的照射分解成水平照度值和垂直照度值，才能进行水平照度的比较。若是线光源或面光源，又该如何测量呢？

5.3 其他指标

照明标准值除参考平面上的照度外，还有显色指数Ra、照明均匀度U0、照明功率密度LPD等［6］。其中，照明功率密度值是照明节能的评价指标。随着电梯乘坐舒适性的提高和维修保养环境的提升，应逐步将这些指标列入规范，满足人们对高质量生活和工作环境的要求。

6 结论

通过在一种轿厢内给定灯具型号及其布置的实例，按照GB／T 7588.1—2020规定进行Eh和En照度计算（控制装置上的垂直照度Ev未计算），并与GB 7588—2003规定的计算结果进行比较，两者相差不大，符合允许误差的要求。而GB／T 7588.1—2020规定的测量方法，有别于照明测量方法标准等规范或手册的规定，并且难以得到平均照度和照度均匀度。笔者认为如此更改，实为画蛇添足。电气照明有别于电气控制，是一门独立的学科。电梯照明质量的规定不应分散在整个标准中，而应在标准中安排单独的章节。