光污染及其控制教材课件

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1、第七章 光污染及其控制,主要内容,（一）光环境的定义,（二）光环境的影响因素,（三）光环境中光的效果,（一）光环境的定义,（一）光环境的定义,1、照度和亮度：是保证光环境的光量和光质量的基本条件。 2、光色：光源的颜色。按标准表色体系，将单色光混合，可匹配 出感觉到与任意光的颜色相同的光 3、周围亮度：容易看到注视点的最佳环境是周围亮度大约等于 注视点亮度。 4、视野外的亮度分布：室内顶棚、墙面、地面、家具等 表面的亮度分布。 5、眩光：在视野中由于亮度的分布或范围不当，或在时空方面存 在着亮度的悬殊对比，以致引起不舒适感觉或降低观看细部或目标的能 力眩光在光环境中是有害因素，应设法控制或避免

2、。 6、阴影：阴影能突出物体的外形和深度，丰富物体的视觉效果。,（二）光环境的影响因素,（三）光环境中光的效果,光的方向：顺光、侧光、逆光、顶光、底光。,顺光 侧光 逆光,（1）光的方向性效果,光的方向性效果： 增强室内空间的可见度， 增强或减弱光和阴影的对比 增强或减弱物体的立体感 在室内光环境中只要调整光源的位置和方向，就能 获得所要求的方向性效果。 光的方向性效果对建筑功能、室内表面、人物形象 及人们的心理反应都起重要作用。,（1）光的方向性效果,光的造型立体感效果 ：物体表面上由于光的 明暗变化所产生的立体感效果，简称立体感。 在光环境中室内外表面 的细部、浮雕、雕塑等 都会出现光的立

3、体感效 果，使人们获得美好的 感受。,（2）光的造型立体感效果,光的表面效果：室内空间中光在各表面上的 亮度分布或有无光泽。 表面亮度：室内空间中光在各表面上的反射程度 取决于表面与背景之间的亮度比。适宜的亮度比 有利于视觉功效与工作行为相协调，并能降低室 内眩光。 表面光泽：在室内空间中光照射到表面时，由于 反射光在空间分布而呈现出表面的外观性质。,（3）光的表面效果,光的色彩效果：在室内光环境中，光的照射 使材料表面呈现出的色彩效果。 光和色彩：对室内光环境二者不可分开，可见光 的反射比越大，色彩的明度也越大（表7-1）。 色彩效果：在光环境中，光照射到各种材料表面 会呈现出不同色彩效果。

4、通过光的色彩效果可获 得知觉效果，还可获得感情、联想等心理效果。,（4）光的色彩效果,光源,自然光源 人工光源,日光 月光,热辐射光源 气体放电光源 其他光源,激光光源 场致发光光源 半导体光源 化学光源,(一)热辐射光源,热辐射光源：依靠电流通过灯丝发热到白炽程度而发光的电光源。 类型： 1. 白炽灯 2. 卤钨灯,1. 白炽灯,优点： 显色性好、光谱连续、 结构简单、易于制造、 价格低廉、使用方便。 缺点: 能量转换效率低，大部分 能量转化为红外辐射损失， 可见光不多，发光效率低， 使用寿命短,1. 白炽灯,发光效率高 长寿命,涂白白炽灯 氪(Kr)气白炽灯 红外反射膜白炽灯,白炽灯的改进

5、：,涂白白炽灯,2.卤钨灯,卤钨灯：灯泡内含一定比 例卤化物的改进型白炽灯。 卤钨灯内形成卤钨再循环过 程，防止钨沉积在玻璃内壳 上，降低灯丝的老化速度。 卤钨灯与普通白炽灯相比 发光效率提高约30； 高质量的卤钨灯寿命可 提高3倍左右。,（二）气体放电光源,（二）气体放电光源,1.荧光灯（日光灯）,粗管灯 （直径38mm） 细管灯 （直径26mm）,直管型荧光灯,直管荧光灯,灯管内壁涂料,卤磷酸盐荧光粉,三基色荧光粉,能把紫外线转换成更多的可见光，发光效率高,环管型荧光灯,紧凑型荧光灯,镇流器和灯管一体化的新型电光源。,2.高压汞灯,2.高压汞灯,3.金属卤化物灯,3.金属卤化物灯,金属卤化

6、物灯结构与高压汞灯相似。,4.高压钠灯,利用高压钠蒸气放电发光的电光源。,5.低压钠灯,利用低压钠蒸气放电发光的电光源。,定义：过量光辐射对人们的生活、工 作环境以及人体健康产生不利影响的 现象称为光污染。 主要指由人工光源导致的违背人的生 理与心理需求或有损于生理与心理健 康的现象。,类型： 眩光污染 射线污染 光泛滥 视单调 视屏蔽 频闪,特点： 局部性污染； 随距离增加而迅速减弱； 在环境中无残余物，光源消失，污染即 消失。,1.玻璃幕墙形成光污染,条件 （1）使用大面积高反射率镀膜玻璃。 （2）在特定方向和特定时间下产生。 （3）光污染的程度与玻璃幕墙的方向、 位置及高度密切相关。,玻

7、璃幕墙相对太阳照射的方向，或与人所成的特定角度。,太阳对地球的相对位置总是在不断变化，因此，产生特定角度也是有特定时限的。,人的视角在2m高左右150夹角之内影响最大； 光反射的强度与反射物到人眼的距离的平方成反比； 直射日光的反射光的产生方向取决于玻璃面对太阳的几何位置关系。,夜景照明光污染 1、大气光污染：地面发出的人工光在尘埃、空气或其它大气悬浮粒子的散射作用下，扩散入大气层中，形成城市上空很亮的大气光污染。 2、侵扰光污染：夜景照明中的部分散逸光和建筑（或墙面）的反射光，透过门窗射向住宅、医院、旅馆等人们休息的场所，侵扰睡眠与健康。 3、眩光污染：视野中的道路照明、广告照明、体育照明、

8、标志照明等产生的直接眩光和雨后地面、玻璃墙面等光泽表面的反射眩光。 4、颜色污染：视场中颜色的对比引起视觉的不适应，导致视觉对物体颜色的感觉出现差异或不敏感。,2.夜景照明形成的光污染,3.室内光污染的成因,室内产生严重的眩光污染的原因,人工白昼,1、光通量 2、发光强度 3、照度 4、亮度 5、曝光度 6、明度,(7-1),（一）光通量 （简称光通）,定义：以人眼的光感觉量为标准评价光的辐射通量。 单位： lm (流明) 计算式：,式中： 波长为的光通量，lm； 波长为的辐射通量，w； 波长为的光谱光效率，由图7-1给出； 最大光谱光效率，对明视觉，在=555nm 处，其值为683lm/w。

9、,2-明视觉,1-暗视觉,图7-1 相对光谱效率曲线V(),（一）光通量 （简称光通）,多色光的光通量为各单色光之和,(7-2),光通量的意义：表明某一光源向四周发射出的光能总量。不同光源发出的光通量在空间分布是不同的。,定义：光通量的空间密度 。 单位：cd (坎德拉) 计算：光源在某一方向的发光强度为,（二）发光强度 I,式中： 光通量，lm； 立体角，sr； I发光强度，cd (坎德拉)。,(7-4),发光强度平均值,（二）发光强度 I,发光强度的意义： 光源在某一方向单位立体角内所发出的光通量，表示光源在1 sr立体角内发射出1 lm的光通量，即,（二）发光强度 I,定义：被照面上的光

10、通量密度，即被照面单位面积S上所接受的光通量数值，用以表示被照面的照射程度。 定义式： 单位：lx（勒克斯，简称勒），1勒克斯等于1流明的光通量均匀分布在1平方米的被照面上。,（三）照度E,(7-6),1. 照度形式,（三）照度E,平面照度只说明光通量在某一平面上的密度，不能反映照度在整个空间的分布情况。 如一房间具有暗色墙壁和天棚（表面反射系数很低），即使水平照度很高，仍会感到房间很暗 常采用的照度形式。,2. 照度和光强的关系,（三）照度E,点光源垂直入射的照度基本公式 距离平方反比定律,式(7-7)表明，入射角为零时，表面照度与点光源在垂直方向上的光强I成正比，与表面距点光源距离的平方r

11、成反比。,(7-7),2. 照度和光强的关系,（三）照度E,点光源与表面的法线成角入射的照度公式,式(7-8)表明，光线与表面法线成角处的照度，与光线至点光源距离的平方成反比，与光源在方向的光强和入射角的余弦成正比。,(7-8),定义：发光体在视线方向单位面积上的发光强度 单位：nt (尼脱) （SI制） 意义：1表面积上，沿法线方向(0)产生lcd的发光强度，即 1 nt =1cd/m2,（四）亮度 La （也称辉度 ）,【说明】：有时也用另一较大单位sb (熙提)，lsb104nt； 意义：1c面积上发出lcd的发光强度。,计算式： 或,（四）亮度 La （也称辉度 ）,(7-9),(7-

12、10),定义：受照表面的照度E对被照时间t的积分称为该表面的曝光量，符号为H。 计算式 单位 lxs (勒克斯秒) 或lxh (勒克斯小时),（五）曝光量H,(7-11),（六）明度,光源色、反射光或透射光能够在 视觉中显示出某一种单色光特征 的色彩序列。 可见光谱中的红、橙、黄、绿、 青、蓝、紫基本色及其混合色都 属于有彩色系。 基本参量：明度、色调和饱和度,光源色、反射光或透射光未能在 视觉中显示出某一种单色光特征 的色彩序列。 黑色、白色及二者按不同比例混合 所得的深浅各异的灰色系列等 基本参量：明度,（六）明度,定义：色彩的明暗程度，也称色阶、光度或色度。 内容,颜色本身的明度 黄色明

13、度最高，紫色明度最低，其它各色 基本处于灰与深灰之间，属中间明度；,同一色相的颜色具有不同的明度 红颜色的明度：桔红、朱红较深红、玫瑰 红亮，大红、土红则介于中间值；,某种颜色由于光照强弱不同，产生不同明 暗变化,（六）明度,计算基准：灰度测试卡（国际通用） 孟塞尔色彩体系：0l0之间等间隔地分为9个阶层，黑色为0(几乎不反射光)，白色为10(几乎反射全部光) 有彩色或无彩色各自的明暗度在灰度测试卡上都对应着一定的位置值。 明度具有较强的对比性的效果。,1.发光效率,2.光源寿命,3.光源颜色,4.光源启动性能,1.发光效率,定义：电光源发出的光通量和所用电功率之比，简称光效。 单位： lm/

14、W (流明/瓦) 是评价电光源用电效率最主要的技术参数。 光通量越大，光效越高。,灯开始点燃至灯的光通量 衰减到额定光通量的某一百 分比（一般7080） 时所经历的点灯时数。,一组试验样灯从点燃至其 中50的灯失效时所经历的 点灯时数。,2.光源寿命,寿命是评价电光源可靠性和质量的主要技术参数； 寿命长表明其服务时间长，耐用度高，节电贡献大。,当光源的发光颜色与把黑体加热到 某一温度所发出的光色相同时的温 度，称为光源的色温。 色温是灯光颜色给人直观感觉的度 量，与光源的实际温度无关。 不同色温给人不同的冷暖感觉。,3.光源颜色,光源照射到物体后，与参照光源相 比对颜色相符程度的度量参数。 是

15、衡量光源显色性优劣或在视觉上 失真程度的指标。 参照光源的显色指数定为100，其他 光源的显色指数均小于100。 Ra越小，显色性越差，反之越好。,黑体：能全部吸收光能的物体。,参照光源：一般以日光或接近日光的人工光源为参照光源,色温与感觉的关系（表7-3）,低照度下采用底色温的光源会感到温馨快活； 高照度下采用高色温的光源则感到清爽舒适； 比较热的地区宜采用高色温冷感光源； 比较冷的地方宜采用低色温暖感光源。,显色性的等级标准 （表7-4）,国际照明委员会（CIE）用显色指数把光源的显色性分为优、 良、中、差四组作为判别光源显色性能的等级标准。 显色性是择用光源的一项重要因素 对显色性要求很

16、高的照明用途，如，美术品、艺术品等 的展示销售，为避免颜色失真，不宜采用显色性差的光源。 显色性要求不高，而要求彩色调节的场所，可利用显色 性的差异来增加明亮提神的气氛。,白炽灯及卤钨灯显色指数为100，显色性极好，但发光效率很低。,显色指数为负值，几乎无显色性相反，发光效率最高。,4.光源启动性能,光源的启动性能是指灯的启动和再启动特性，用启 动和再启动所需要的时间来度量。 热辐射电光源的启动性能最好，能瞬时启动发光，也 不受再启动时间的限制； 气体发电光源不能瞬时启动。除荧光灯能快速启动外， 其他气体放电灯的启动时间至少在4min以上，再启动 时间最少也需要3min以上。,(一) 采光系数 C,定义：室内某点的天然光照度（En）与同一时间室内无遮挡的天空在水平面上产生的照度（Ew）之比。 定义式：,(7-12),(二) 采光系数标准,注：1、表