建筑与光环境光照度.

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1、建筑光环境建筑光环境 2 光环境控制的意义光环境控制的意义 BB 减少视觉疲劳，保证视觉健康和身减少视觉疲劳，保证视觉健康和身 心健康心健康 BB 提高劳动生产率提高劳动生产率 BB 降低能耗降低能耗 JJ 人工照明能耗人工照明能耗 JJ 空调能耗空调能耗 3 9090年代末上海市公共建年代末上海市公共建 筑的一次能源消耗比例筑的一次能源消耗比例 4 光的性质和度量光的性质和度量 BB 光的特征光的特征 JJ 电磁波的一部分，光子的波动运动电磁波的一部分，光子的波动运动 JJ 可见光和良好视觉的共同作用可见光和良好视觉的共同作用 JJ 在带有多种光谱成分的光源中，如果在带有多种光谱成分的光源中

2、，如果 某一部分占比例较大，就呈现出那个某一部分占比例较大，就呈现出那个 波长对应的颜色。波长对应的颜色。 较短的波长为主较短的波长为主 较长波长为主较长波长为主 5 光通量光通量 BB 物理意义：说明物理意义：说明光源光源发光能力的基发光能力的基 本量，能量单位。本量，能量单位。 JJ 定义：辐射体单位时间内以电磁辐射定义：辐射体单位时间内以电磁辐射 的形式向外辐射的能量称的形式向外辐射的能量称辐射功率辐射功率或或 辐射通量辐射通量(W)(W)。光源的。光源的辐射通量辐射通量中被人中被人 眼感觉为光的能量眼感觉为光的能量( (波长波长380380780nm)780nm) 称为称为光通量光通量

3、。 JJ 单位单位: : 流明流明(lumen(lumen，lm)lm)。 JJ 人眼在观看同样功率的辐射时人眼在观看同样功率的辐射时, , 在不同在不同 波长时感觉到的亮度是不同的，人眼波长时感觉到的亮度是不同的，人眼 的这种特性用相对光谱光效率的这种特性用相对光谱光效率V(V( ) )来表来表 示。示。 6 不同波长的相对光谱光效率不同波长的相对光谱光效率 BB 明视觉：明视觉：V(V( ) )max max 对应波长对应波长555nm (555nm ( 黄绿光黄绿光) )，光效是，光效是 680lm/W680lm/W。 BB 暗视觉：暗视觉：V(V( ) ) max max 507nm

4、(507nm (蓝绿光蓝绿光) ) 7 发光强度发光强度 I I BB 发光强度：表示发光强度：表示光源光源光通量的空间密度光通量的空间密度 JJ 定义：光源在某一方向的发光强度定义为光定义：光源在某一方向的发光强度定义为光 源在这方向上单位立体角内发出的光通量源在这方向上单位立体角内发出的光通量( (和和 距离无关距离无关) )。 JJ 单位：坎德拉单位：坎德拉(candela, cd)(candela, cd) dsds 8 光通量相同，发光强度光通量相同，发光强度 却不同却不同 9 BB 定义：落在单位面积定义：落在单位面积被照面被照面上的光通量的数上的光通量的数 值。表示被照面被照射的

5、程度。值。表示被照面被照射的程度。 BB 表达式：表达式： BB 单位：勒克斯单位：勒克斯(lux, lx)(lux, lx)，相当于，相当于1 lm1 lm的光通量的光通量 均匀分布在均匀分布在1m1m 2 2 的被照面上的被照面上 BB 性质：可叠加性。几个光源同时照射被照面性质：可叠加性。几个光源同时照射被照面 时，实际照度为单个光源分别存在时形成照时，实际照度为单个光源分别存在时形成照 度的代数和。度的代数和。 照度照度 E E 10 光源的发光强度与被照光源的发光强度与被照 面的照度关系面的照度关系 BB 已知点光源发光强度以及已知点光源发光强度以及 与被照面的距离，即可求得与被照面

6、的距离，即可求得 垂直于二者连线的被照面的垂直于二者连线的被照面的 照度：照度： E E n n I / rI / r 2 2 BB 再通过三角转换即可求得再通过三角转换即可求得 实际被照面的照度：实际被照面的照度： E E= =E E n n sin sin = = ( (I / rI / r 2 2 ) ) sin sin BB 线光源是点光源的积分叠线光源是点光源的积分叠 加，面光源是线光源的积分加，面光源是线光源的积分 叠加。原理相同。叠加。原理相同。 I I E E r r 11 照照 度度 12 国际照明委员会国际照明委员会CIECIE对不对不 同作业和活动推荐的照度同作业和活动推

7、荐的照度 作业或活动类型作业或活动类型 照度范围照度范围(lx)(lx) 室外入口区域室外入口区域 20 30 5020 30 50 短暂停留交通区短暂停留交通区 50 75 10050 75 100 衣帽间、门厅衣帽间、门厅 100 150 200100 150 200 讲堂、粗加工讲堂、粗加工 200 300 500200 300 500 办公室、控制室办公室、控制室 300 500 750300 500 750 缝纫、绘图、检验室缝纫、绘图、检验室 500 750 1000500 750 1000 辨色、精密加工和装配辨色、精密加工和装配 750 1000 1500750 1000 15

8、00 手工雕刻、精细检验手工雕刻、精细检验1000 1500 20001000 1500 2000 手术室、微电子装配手术室、微电子装配 20002000 13 亮度亮度 L L BB 定义：正在定义：正在发光发光 ( (或反光或反光) ) 表面表面的明亮程度。的明亮程度。 BB 亮度是与眼睛感觉有关的量，取决于进入眼亮度是与眼睛感觉有关的量，取决于进入眼 睛的光通量在视网膜物象上的密度。睛的光通量在视网膜物象上的密度。 BB 物理亮度：发光体在视线方向上单位面积发物理亮度：发光体在视线方向上单位面积发 出的发光强度，尼特出的发光强度，尼特(nit, nt)(nit, nt)、熙提熙提(sti

9、lb, sb) (stilb, sb) 1 nt =1 cd/m1 nt =1 cd/m 2 2 ，1 sb = 1 cd/cm1 sb = 1 cd/cm 2 2 = 10= 10 4 4 ntnt BB 主观亮度：考虑背景亮度的作用主观亮度：考虑背景亮度的作用 BB 视网膜只可承受视网膜只可承受 16 sb16 sb以下的亮度！以下的亮度！ 14 亮度和照度有何区别？亮度和照度有何区别？ 照了不一定亮！照了不一定亮！ 照度相同照度相同 吸光材料，亮度低吸光材料，亮度低 反光材料，亮度高反光材料，亮度高 15 亮度表达式亮度表达式 当量面积当量面积 dScosdScos dIdI 16 光源

10、的亮度与被照面的光源的亮度与被照面的 照度关系照度关系 E EL L sin sin A Acoscos / r / r 2 2 L L E E r r 光源光源 面积面积A A 17 光的传播特性光的传播特性 BB 光遇到介质会发生反射、透射和吸收。光遇到介质会发生反射、透射和吸收。 BB 反射、透射光使人眼可以看见。反射、透射光使人眼可以看见。 c c = + +c 18 BB 定向反射与透射材料：入射角反射定向反射与透射材料：入射角反射 角，透射方向与入射方向一致角，透射方向与入射方向一致 JJ 镜面玻璃镜面玻璃 JJ 平板玻璃平板玻璃 BB 均匀扩散反射、透射材料均匀扩散反射、透射材料

11、 JJ 粉刷涂料粉刷涂料 JJ 乳白玻璃乳白玻璃 反光和透光材料反光和透光材料 19 BB 定向扩散反射与透射材料：与入射角相定向扩散反射与透射材料：与入射角相 同的反射角方向上、与入射方向一致透同的反射角方向上、与入射方向一致透 射方向上有最大亮度，其它方向也有一射方向上有最大亮度，其它方向也有一 定亮度定亮度 JJ 光滑的纸光滑的纸 JJ 油漆表面油漆表面 JJ 磨砂玻璃磨砂玻璃 反光和透光材料反光和透光材料 20 光问题与热问题的比较光问题与热问题的比较 BB 共同点共同点 JJ 热问题：相同条件下，投入能量越多，温热问题：相同条件下，投入能量越多，温 度就越高度就越高 JJ 光问题：相

12、同条件下，可见光区投入能量光问题：相同条件下，可见光区投入能量 越多，亮度就越高越多，亮度就越高 BB 不同点不同点 JJ 热量守恒：热源停止供热，已有的热量也热量守恒：热源停止供热，已有的热量也 不会消失；热被材料吸收了仍然存在。不会消失；热被材料吸收了仍然存在。 JJ 亮度不守恒：光源停止发光，光就没了；亮度不守恒：光源停止发光，光就没了； 光被材料吸收了就不存在了，变成了热。光被材料吸收了就不存在了，变成了热。 21 视觉与光环境视觉与光环境 BB 良好的光环境是保证视觉功能舒适有良好的光环境是保证视觉功能舒适有 效的基础效的基础 BB 什么是良好光环境？什么是良好光环境？ JJ 人们可

13、以不必通过意识的作用强行将人们可以不必通过意识的作用强行将 注意力集中到所要看的地方，就能不注意力集中到所要看的地方，就能不 费力气而清楚地看到所有搜索的信息费力气而清楚地看到所有搜索的信息 JJ 获得的信息与实际情况相符合获得的信息与实际情况相符合 JJ 背景中也没有视觉背景中也没有视觉“ “噪声噪声” ” 干扰注意力干扰注意力 22 眼睛的生理特点眼睛的生理特点 BB 视网膜的两种感光细胞视网膜的两种感光细胞 JJ 亮度高于亮度高于3 nt(cd/m3 nt(cd/m 2 2 ) )时主要由时主要由锥状细胞锥状细胞发发 挥作用挥作用 JJ 在亮度低于在亮度低于0.01 nt0.01 nt时

14、主要由杆时主要由杆状细胞状细胞发挥发挥 作用，但不能分辨颜色作用，但不能分辨颜色 BB 绝对光阈：背景亮度为绝对光阈：背景亮度为 0 0 时可识别的临时可识别的临 界亮度界亮度 JJ 目标越小要求越高目标越小要求越高 JJ 呈现时间越短要求越高呈现时间越短要求越高 23 视野和视场视野和视场 水平方向单眼视野水平方向单眼视野180180 双眼视野双眼视野 180180 斜线区为单眼视野范围，斜线区为单眼视野范围， 白色区为双眼视野范围。白色区为双眼视野范围。 单眼向上单眼向上6060 ，向下，向下7070 。 24 视觉特征描述视觉特征描述 BB 亮度对比度亮度对比度 亮度对比度对亮度对比度对

15、人眼看物体的清晰程度的影响的影响 25 视觉特征描述视觉特征描述 BB 视角视角 BB 视觉敏锐度：刚刚能分辨的视角的倒数视觉敏锐度：刚刚能分辨的视角的倒数 26 视觉特征描述视觉特征描述 BB 视觉适应视觉适应 27 颜色颜色 彩度彩度 R R Y Y GG B B P P 明度明度 Y Y GG R R P P B B RPRP YRYR GYGY BGBG PBPB BB 度量：孟赛尔表色系度量：孟赛尔表色系 BB 相邻色调间逐步过渡相邻色调间逐步过渡 BB 相同黄色相同黄色Y Y 也有偏红黄也有偏红黄 YRYR和偏绿黄和偏绿黄GY GY 之分之分 BB 每种色调分为每种色调分为1010个等级个等级 ，主色调和中间色调的，主色调和中间色调的 等级均为等级均为 5 5 。10Y 10Y 表示表示 黄与黄绿的中间色，即黄与黄绿的中间色，即 淡黄绿色。淡黄绿色。 28 孟赛尔表色系孟赛尔表色系( (镜像镜像) ) 29 颜色产生的心理效果颜色产生的心理效果 BB 情绪感觉情绪感觉 JJ 积极色：暖色调高亮度积极色：暖色调高亮度 JJ