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1、第1章 照明的基本知识,电气照明是建筑物的重要组成部分。照明设计的优劣除了影响建筑物的功能外，还影响建筑艺术的效果。室内照明系统由照明装置及其电气部分组成。照明装置主要是灯具，其电气部分包括照明开关、照明线路及照明配电等。,1.光的本质 光是一种辐射能量，是电磁波谱的一部分。光具有波粒二象性。 2.光的几种阐述理论 微粒论（牛顿）:发光体以微粒形式发射辐射能； 波动论（惠更斯）:光由发光材料分子振动产生； 电磁波（麦克斯韦）:发光体以辐射能形式发射光； 量子论（普朗克）能量以不连续的光子发射和吸收； 统一论:每一运动质量元伴随着波动，波动论或微粒论不能同时确定全部性质。,1.1 光,光一般是指
2、能引起视觉的电磁波，这部分的波长范围约在红光的0.78 到紫光的0.38 之间，如图1-1所示： 图1-1 光的电磁波谱,1.1.1 光和光谱,不同波长的可见光，引起人眼不同的颜色感觉，将可见光波长380780 依次展开，可分别呈现为紫、靛、蓝、绿、黄、橙、红。 各种颜色之间是连续变化的。发光物体的颜色，由它所发的光内所含波长而定。非发光物体的颜色，主要取决于它对外来照射光的吸收（光的粒子性）和反射（光的波动性）情况，因此它的颜色与照射光有关。通常所谓物体的颜色，是指它们在太阳光照射下所显示的颜色。,无论是建筑照明中的人工照明，还是自然采光，采用的度量单位通常是以现行的标准作为计数单元，而这些
3、标准的制定通常由国际照明委员会（CIE）通过和确定。 我国有关建筑照明的标准，是在广泛的调查研究基础上，认真总结了国内工业与民用建筑照明设计的实践经验，参考了有关国际标准和国外先进标准，最终由住房和城乡建设部会同各部门确定的。,1.1.2 常用的光度量,光源以辐射形式发射、传播出去并能使标准光度观察者产生光感的能量，称为光通量。即能使人的眼睛有光明感觉的光源辐射的部分能量与时间的比值。 光通量是光源的一个基本参数，是说明光源发光能力的基本量。例如220V/40W普通白炽灯的光通量为350lm，而220V/40W荧光灯的光通量大于2000lm，是白炽灯的几倍。简单说，光源光通量越大，人们对周围环
4、境的感觉越亮。,1.光通量,一个光源在给定方向上立体角元内发射的光通量与该立体角元 之商，称为光源在这一方向上的发光强度，以I表示，单位为坎德拉，符号为cd。 工程上，光源或光源加灯具的发光强度常见于各种配光曲线图，表示了空间各个方向上光强的分布情况。,2.发光强度,3.照亮,表面上一点的照度等于入射到该表面包含这点的面元上的光通量与面元的面积之商。照度以E表示，单位是勒克斯，符号为lx。 照度是工程设计中的常见量，说明了被照面或工作面上被照射的程度，即单位面积上的光通量的大小。,表面上一点在给定方向上的亮度，是包含这点的面元在该方向的发光强度 与面元在垂直于给定方向上的正投影面积之商。亮度定
5、义见图1-2所示： 图1-2 亮度定义 一个物体的亮暗程度不能用照度来描述，因为被照物体表面的照度，不能直接表达人眼的视觉感觉，只有眼睛的视网膜上形成的照度，才能感觉出物体的亮度。,4.亮度,光谱光（视）效率是指标准光度观察者对不同波长单色辐射的相对灵敏度，是用来评价人眼对不同波长光的灵敏度的一项指标。通常把这种对光的明暗、颜色的感受分为两种情况：一种是在明视觉条件下；另一种是在暗视觉条件下。国际照明委员会提出了CIE光度标准观察者光谱光（视）效率曲线，如图1-3所示。,1.1.3 光的辐射 1.光谱光（视）效率,图1-3 CIE光度标准观察者光谱光（视）效率曲线,2.发光效率,光源的发光效率
6、通常简称为光效，或光谱光效能，即前面讨论光谱光（视）效率和光通量两个参数中出现的光谱光效能K()和最大光谱光效能Km。若针对照明灯而言，发光效率是指光源发出的总光通量与灯具消耗电功率的比值，也就是单位功率的光通量。,光沿直线传播，遇到物体时会产生反射、透射、吸收现象。,1.1.4 材料的光学性质 1.反射比、透射比和吸收比,2.光的反射,（1）定向反射 定向反射又称镜面反射或规则反射，如图1-4所示遵循反射定律。（立体角不变，通过反射可知光源位置）,图1-4 定向反射,（2）扩散反射 反射光线立体角大于入射光线立体角，称为扩散反射。 （3）特例：均匀漫反射，L=E/ 。 混合反射：多数材料表面
7、常兼有多种反射特性，称为混合反射。,（1）光的折射 遵循折射定律，如图1-5所示， 图1-5 光的折射 （2）全反射 1）光由光密介质射向光疏介质时，入射角i小于折射角。 2）入射角增大玛一定值时，光线将从分界面反部反射回原介质，此时入射角称为临界入射角。 3）n1sint= n2sin90，n1sini= n2，i=arcsin n2/n1,3.光的折射与透射,（3）光的透射 光投射到物体表面，并从这种物质穿透的现象。 1)定向透射：透射光按几何光学定律进行透射。 2)散透射：透射方向光强较大，其他方向光强小。 3)漫透射：透射光散向各个方向，亮度在各方向上均相同。 4)混合透射：介于上述三
8、种透射之间的情况。,4.材料的光谱特征,不同材料有不同的光谱特性，材料表面对不同频率的光反射性能不同。 光谱反射系数：=/i 光谱透射系数：=v/i,视觉产生过程如下：光人眼成像系统调节系统视网膜吸收能量生物脉冲大脑 头部不动，眼睛可见范围称为视场（视野），单眼的综合视场水平方向为180，垂直方向为130，水平面上方为60 ，水平面下方为70。,1.2 光与视觉 1.2.1 视觉产生过程,1.2.2 视觉特性,（1）暗视觉：明视觉中介视觉。 （2）光谱灵敏度：暗视觉中，各种颜色的物体给人以蓝、灰色感。 （3）视觉阈限能引起光感觉的最低亮度和为视觉阈限。 （4）视觉适应 视觉对视场变化的顺应性称
9、为适应。 （5）后像：视觉不会瞬间产生，也不会瞬间消失。 （6）眩光：视场中亮度分布或亮度范围的不适宜，或存在极端的对比，以致引起人眼的不舒适感，或者降低细部观察能力，称为眩光。,物体的颜色，主要取决于该物体反射光的波长。,1.3 光与颜色,1.3.1 颜色的形成,色彩感觉不仅与物体本来的颜色特性有关，而且还受时间、空间、外表状态以及该物体的周围环境的影响，同时还受每人的经历、记忆力、看法和视觉灵敏度等因素的影响。,1.3.2 色彩的基本特性,有彩色系的颜色具有三个基本特性：色相、纯度（也称彩度、饱和度）、明度。在色彩学上也称为色彩的三大要素或色彩的三属性。,1色彩的种类 丰富多样的颜色可以分
10、成两个大类，即无彩色系和有彩色系。 （1）无彩色系：无彩色系是指白色、黑色和由白色黑色调合形成的各种深浅不同的灰色。 （2）有彩色系：彩色是指红、橙、黄、绿、青、蓝、紫等颜色。 2.颜色的混合定律 人的视觉只能分辨颜色的三种变化：明度、色调、彩度。 由三原色（长波红色、中波绿色、短波蓝色）相混合，可得任意一种颜色（只适用于光原色的混合,1.3.3 表色系统,1光源色温 不同的光源，由于发光物质不同，其光谱能量分布也不相同。一定的光谱能量分布表现为一定的光色，对光源的光色变化，用色温来描述。色温是以温度的数值来表示光源颜色的特征。色温用热力学温度“K”表示，绝对温度的数值加273。 2光源的显色性 人们发现在不同的灯光下，物体的颜色会发生不同的变化，或在某些光源下观察到的颜色与白光下看到的颜色是不同的，这就涉及了光源的显色性问题。白光、白炽灯具有连续光谱，连续光谱的光源均有较好的显色性。白炽灯光谱能量分布如图1-6 a所示；荧光灯（白色光）光谱能量分布如图1-6 b所示；荧光高压汞灯能量分布如图1-6 c所示：,1.3.4 颜色显色,图1-6 不同光源的光谱能量分布,
