建筑电气照明0102第一、二章.ppt

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1、电气照明技术2010.03主讲：主讲： 潘爱先潘爱先意象1:内容 电气照明是一门结合建筑、电气、心理学、美电气照明是一门结合建筑、电气、心理学、美学等诸多学科的综合性的学科。学等诸多学科的综合性的学科。 近年来，随着国际上建筑化照明的兴起，照明与近年来，随着国际上建筑化照明的兴起，照明与建筑逐渐融为一体。建筑逐渐融为一体。 电气照明意象 意象2:作用 从照明的作用而言，体现出功能性和景观性；（也称为：从照明的作用而言，体现出功能性和景观性；（也称为：明视照明和气氛照明）明视照明和气氛照明） 功能性功能性 功能性是指满足人们在室内外从事某种活动所需要的基功能性是指满足人们在室内外从事某种活动所需

2、要的基本照度而设置的照明。本照度而设置的照明。 例如：学校照明、道路照明、工厂照明、体育照明、博例如：学校照明、道路照明、工厂照明、体育照明、博物馆照明、商业照明、广场照明等；物馆照明、商业照明、广场照明等；同济大学图书馆（室外） 同济大学图书馆（室内） 景观性照明景观性照明 景观性照明是指通过采用多种照明方式结景观性照明是指通过采用多种照明方式结合共同作用以达到设计师所设想的戏剧性场景，合共同作用以达到设计师所设想的戏剧性场景，从精神上满足人们的艺术享受。从精神上满足人们的艺术享受。 例如：建筑物的夜景照明、雕塑照明、园林景观例如：建筑物的夜景照明、雕塑照明、园林景观照明、水景的夜景照明等。

3、照明、水景的夜景照明等。 2000年汉诺威世年汉诺威世博会德国馆夜景博会德国馆夜景 20102010世博主题馆夜景效果世博主题馆夜景效果 鸟巢效果鸟巢效果奥运建筑奥运建筑水立方效果水立方效果意象3:展望 照明的发展将是技术与艺术的完美结合。照明的发展将是技术与艺术的完美结合。 技术性技术性 随着科技突飞猛进，各类新型光源和灯具层出不穷；随着科技突飞猛进，各类新型光源和灯具层出不穷； 如：取代传统高能耗电感镇流器的新型节能电感镇流器如：取代传统高能耗电感镇流器的新型节能电感镇流器和电子镇流；和电子镇流； 节能性能、动态性能以及寿命都较好的节能性能、动态性能以及寿命都较好的LEDLED灯；灯； 艺

4、术性 随着国民经济的发展，照明设计的要求已从简单的随着国民经济的发展，照明设计的要求已从简单的“明亮明亮”升级到对审美的追求。升级到对审美的追求。光与造型、光与空间、光与色彩、光与材质等所产生光与造型、光与空间、光与色彩、光与材质等所产生的光环境艺术效果更为人们所重视。的光环境艺术效果更为人们所重视。照明控制及系统的使用，让人们获得了各种艺术场景；照明控制及系统的使用，让人们获得了各种艺术场景；计算机技术的发展，三维效果图的制作，使得照明的计算机技术的发展，三维效果图的制作，使得照明的艺术效果在前期可以进行模拟，给人们直观的印象；而三艺术效果在前期可以进行模拟，给人们直观的印象；而三维动画更能

5、够带来视觉的动感享受，便于营造最终的效果。维动画更能够带来视觉的动感享受，便于营造最终的效果。第一章 绪绪 论论1.1 1.1 光的基本概念光的基本概念1.2 1.2 常用的光度量常用的光度量1.3 1.3 材料的光学特性材料的光学特性第一节：光的基本概念第一节：光的基本概念一、光的本质一、光的本质 1 1、辐射能、辐射能 能量的发射和传播过程，称为辐射。而这种能量形能量的发射和传播过程，称为辐射。而这种能量形式式辐射能。辐射能。 2 2、照明工程中，光是指辐射能的一部分，即能产生视觉、照明工程中，光是指辐射能的一部分，即能产生视觉的辐射能。的辐射能。 3 3、可见光在波谱范围内仅占极小的比例

6、。、可见光在波谱范围内仅占极小的比例。 4 4、任何物体只要能发出（、任何物体只要能发出（380780380780）NMNM波长的辐射能就波长的辐射能就可以用于可以用于 采光采光光源的形成。光源的形成。 5 5、辐射能在传播过程中，不同波长的可见光会引起人的、辐射能在传播过程中，不同波长的可见光会引起人的视觉不同的色感觉，将依次展现出不同的颜色视觉不同的色感觉，将依次展现出不同的颜色. . 光的干涉和衍射实验证明光具有粒子性，光的干涉和衍射实验证明光具有粒子性，并推动了光的波动学说（惠更斯麦克斯韦并推动了光的波动学说（惠更斯麦克斯韦赫兹）的发展，光的电磁说揭示了光现象的电赫兹）的发展，光的电磁

7、说揭示了光现象的电磁本质；光电效应的发现，又确凿无疑地说明磁本质；光电效应的发现，又确凿无疑地说明光（牛顿爱因斯坦）具有波粒二象性。光（牛顿爱因斯坦）具有波粒二象性。（1 1）电磁波理论）电磁波理论（2 2）量子论）量子论二、二、光辐射光辐射 能量的发射和传播过程，称为辐射。而这种能量能量的发射和传播过程，称为辐射。而这种能量形式形式辐射能辐射能 可见光可见光:波长在波长在（380-780nm） 通常把紫外线、可见光和红外线统称为光通常把紫外线、可见光和红外线统称为光 三、光的辐射特性三、光的辐射特性 - 光谱光视效率光谱光视效率q主要是评价人体视觉对各种颜色的灵敏度。主要是评价人体视觉对各种

8、颜色的灵敏度。q 用来度量辐射能所引起的视觉能力的用来度量辐射能所引起的视觉能力的量量称为光谱光视效率。称为光谱光视效率。即单位辐射通量产生即单位辐射通量产生的视觉强度。的视觉强度。q人眼对波长为人眼对波长为555nm的黄绿光感受效率最高，的黄绿光感受效率最高，对其对其 它波长的光感受效率比较低。它波长的光感受效率比较低。一、光谱辐射通量一、光谱辐射通量e e：是指某物体单位时间内发：是指某物体单位时间内发射或接收的辐射能量，或在介质中单位时间内射或接收的辐射能量，或在介质中单位时间内传递的辐射能量，单位为瓦特（传递的辐射能量，单位为瓦特（W）辐射通量的光谱分布：光源的辐射能量随波长辐射通量的

9、光谱分布：光源的辐射能量随波长而变化的规律，可用曲线来表示。而变化的规律，可用曲线来表示。 二、光谱光视效率光谱光视效率V(V() )是用来评价人眼对不同波长的是用来评价人眼对不同波长的灵敏度；灵敏度； 光谱光视效能光谱光视效能 K(K() )： 峰值波长峰值波长mm=555nm=555nm的黄绿光，对应的峰值光谱光视效的黄绿光，对应的峰值光谱光视效能能Km=683lm/WKm=683lm/W； 光谱光视效率光谱光视效率V(V() )： 任意波长时的光谱光视效能任意波长时的光谱光视效能K(K() )与与KmKm之比称为光谱光之比称为光谱光视效率视效率V(V() )； V(V()= )= K(K

10、()/ Km)/ Km； 图1.2 光谱光效率曲线第二节第二节 常用的光度量常用的光度量一、光通量（流明一、光通量（流明lm） 指光源在单位时间内向周围空间辐射能量的大小。单位是流明指光源在单位时间内向周围空间辐射能量的大小。单位是流明（ImIm）手电筒小灯泡：手电筒小灯泡：6lm6lm； 100W100W白炽灯：白炽灯：1038lm1038lm； 1000W1000W白炽灯：白炽灯：15870lm15870lm 桌子上方有一盏无罩的白炽灯，在加上灯罩后，桌面显得亮多了。同一桌子上方有一盏无罩的白炽灯，在加上灯罩后，桌面显得亮多了。同一盏灯泡不加灯罩与加上灯罩，它所发生的光通量是一样的，只不过

11、在加上灯盏灯泡不加灯罩与加上灯罩，它所发生的光通量是一样的，只不过在加上灯罩后，光线经灯罩的反射，使光通量在空间分布的状况发生了变化，射向桌罩后，光线经灯罩的反射，使光通量在空间分布的状况发生了变化，射向桌面的光通量比没加灯罩时增多了。面的光通量比没加灯罩时增多了。 电光源的发光效率：光源消耗电光源的发光效率：光源消耗1W1W电功率发出的光通量。电功率发出的光通量。 白炽灯：白炽灯：10 10 20 lm/W 20 lm/W 荧光灯：荧光灯：50 50 60 lm/W 60 lm/W 高压汞灯：高压汞灯：40 40 60 lm/W ; 60 lm/W ;高压钠灯：高压钠灯：80 80 140

12、lm/W 140 lm/W 发光效率是研究光源和选择光源的重要标志之一。发光效率是研究光源和选择光源的重要标志之一。 二、发光强度（坎德拉二、发光强度（坎德拉cd） 光源在指定方向上单位立体角内发出的光通量，是光源在指定方向上单位立体角内发出的光通量，是光通量的立体角密度发光强度，简称光强。光通量的立体角密度发光强度，简称光强。 它表示不同方向光通量的分布情况。它表示不同方向光通量的分布情况。单位：坎德拉（单位：坎德拉（cd) I= / 1坎德拉表示在坎德拉表示在1球面度立体角内，均匀发出球面度立体角内，均匀发出1流明的流明的光通量，用公式表示为：光通量，用公式表示为：lcd=1lm/sr 是

13、表征光源发光能力的物理量。是表征光源发光能力的物理量。 ：光通量 ：单位立体角裸光源裸光源（40w）配灯具光源配灯具光源（40W）平均光强为28cd平均光强为7080cd如配镜面反射罩，光强可达数百cd光通与光强的关系： 在光通量不变的情况下，随着配置灯具的不同，发光强度可以发生变化；从应用中可以发现（上图）：光通在空间的分布更为集中，密度更大，相应的光强也提高了！光通与光强的关系：光通与光强的关系： 在光通量不变的情况下，随着配置灯具的不同，发光强度可以发在光通量不变的情况下，随着配置灯具的不同，发光强度可以发生变化；从应用中可以发现（下图）：光通在空间的分布更为集中，生变化；从应用中可以发

14、现（下图）：光通在空间的分布更为集中，密度更大，相应的光强也提高了！密度更大，相应的光强也提高了！三、照度三、照度 EE1 1、被照面单位面积上接受的光通量称为照度。、被照面单位面积上接受的光通量称为照度。2 2、照度是用来表达被照面上光的强弱的，判别被照物上的、照度是用来表达被照面上光的强弱的，判别被照物上的照明情况。照明情况。3 3、公式、公式 单位：勒克司（单位：勒克司（LxLx）4 4、1Lx1Lx表示在表示在1M1M2 2面积上均匀分布面积上均匀分布1Lm1Lm光通量的照度值：光通量的照度值： 平均照度平均照度 E= /A5、常见照度、常见照度 晴朗满月夜 0.2 Lx 白天良好采光

15、100-500 Lx晴天室外太阳散 1000 Lx 中午太阳直射10万 Lx20 Lx是刚能识别人脸，作为交通区域内的最低照度。是刚能识别人脸，作为交通区域内的最低照度。100 Lx 是交通区能接受的照度水平，效果最好。是交通区能接受的照度水平，效果最好。200 Lx是所有工作室以及人需要在其中停留较长时间的最低是所有工作室以及人需要在其中停留较长时间的最低照度。照度。五、亮度五、亮度L L （坎德拉（坎德拉/ /平方米平方米cdcd / m / m2 2 ）1、亮度表示光源单位面积上的发光强度。、亮度表示光源单位面积上的发光强度。2、其表征发光面或被照面反射光的发光强弱的物理量。、其表征发光

16、面或被照面反射光的发光强弱的物理量。3、亮度与被照面的材料特性有关。、亮度与被照面的材料特性有关。4、常见亮度（、常见亮度（cd/m2）太阳表面太阳表面1.6 109以上以上 晴天的天空晴天的天空 8000阴天阴天 5600 荧光灯（荧光灯（0.5-15)104白炽灯（白炽灯（20-20）106第三节第三节 材料材料的光学性质的光学性质一、光的反射、透射和吸收比一、光的反射、透射和吸收比 光线遇到物体时，可能被反射，或者被吸收，被光线遇到物体时，可能被反射，或者被吸收，被透射。透射。 反射比反射比 吸收比吸收比 透射比透射比 公式公式 第一章 光的特性第一章 光的特性ii = /i = / i

17、 = /i1、光在传播过程中能量应守恒。、光在传播过程中能量应守恒。 +=12、在选择灯具材料时，为提高其工作效率，一般采用反射比较高的材料。、在选择灯具材料时，为提高其工作效率，一般采用反射比较高的材料。3、为调节环境的亮度，可适当选用、为调节环境的亮度，可适当选用、 、 来改善。来改善。二、光的反射分类 规则反射：光的入射角等于反射角（反射定律） 散反射：反射光向各个不同方向散开，但总的方向一致，遵循反射定律 漫反射：反射光被分散在各个方向，不存在规则反射。1、规则反射、规则反射:光的入射角等于反射角（反射定律）光的入射角等于反射角（反射定律）光学特性：定向传播，控制光束的方向（反射罩的用

18、）光学特性：定向传播，控制光束的方向（反射罩的用）材料性质：镜面、透明玻璃。材料性质：镜面、透明玻璃。2、散反射、散反射:反射光向各个不同方向散开，但总的方向一致，遵反射光向各个不同方向散开，但总的方向一致，遵循反射定律循反射定律材料性质：金属板、磨砂玻璃等。材料性质：金属板、磨砂玻璃等。光学特性：出射光向各个方向散开，但总的方向一致。光学特性：出射光向各个方向散开，但总的方向一致。3、漫反射、漫反射:反射光被分散在各个方向，不存在规则反射反射光被分散在各个方向，不存在规则反射 材料性质：粗糙表面和乳白玻璃。材料性质：粗糙表面和乳白玻璃。光学特性：出射光的亮度在各方向上相同，与方向无关。光学特

19、性：出射光的亮度在各方向上相同，与方向无关。二、光的反射二、光的反射第一章 光的特性 散反射散透射第一章 光的特性 漫反射漫透射1.2 混合反射 三、光的透射三、光的透射 光线入射到透明或半透明材料表面时，一部分光线入射到透明或半透明材料表面时，一部分被反射、被吸收，而大部分可以透射过去。被反射、被吸收，而大部分可以透射过去。 1 1、规则透射；、规则透射； 2 2、散透射；、散透射； 3 3、漫透射、漫透射；四、材料的光谱特征四、材料的光谱特征 材料表面具有选择性地反射或透射光通量材料表面具有选择性地反射或透射光通量的性能的性能 光谱反射比光谱反射比 光谱透射比光谱透射比第二章 视觉与颜色2

20、.1 人眼与视觉2.2 视觉特性 2.3 视觉功效2.4 颜色特性2.5 表色系统2.6 颜色与显色 2.1.1 人眼的剖面图1透膜变圆透膜变圆2视网膜视网膜3巩膜巩膜4中央凹中央凹5盲点盲点6视神经视神经7睫状体睫状体8透膜变平透膜变平9虹膜张开虹膜张开10瞳孔瞳孔11虹膜收缩虹膜收缩12角膜角膜2.1 人眼与视觉一、人眼的构造 眼球的构造及各部分的主要功能 锥状细胞：锥状神经的功锥状细胞：锥状神经的功能是在昼间看物体，而且可能是在昼间看物体，而且可看到颜色。看到颜色。柱状细胞：柱状神经在黄柱状细胞：柱状神经在黄昏下活跃，在夜视起作用，昏下活跃，在夜视起作用，但不能感知颜色。但不能感知颜色。

21、视觉产生：在柱状细胞和视觉产生：在柱状细胞和锥状细胞里都含有一种感光锥状细胞里都含有一种感光物质，当光线照到视网膜上物质，当光线照到视网膜上时，感光物质粉刷化学变化，时，感光物质粉刷化学变化，刺激神经细胞，最后由神经刺激神经细胞，最后由神经传到大脑，产生视觉传到大脑，产生视觉。2.1.2 2.1.2 视网膜的剖面图视网膜的剖面图二、人眼的视觉二、人眼的视觉 三、视觉产生三、视觉产生视觉是由大脑和眼睛密切合作而形成的。视觉是由大脑和眼睛密切合作而形成的。 视力的定性含义视力的定性含义是指眼睛辨认物体轮廓和细节的能力。是指眼睛辨认物体轮廓和细节的能力。视力定量含义是视力定量含义是指人眼能够区别两个

22、相邻物体最小张角指人眼能够区别两个相邻物体最小张角D D的倒数。的倒数。国际眼科学会于国际眼科学会于19091909年规定用白底黑色兰道尔环作为检年规定用白底黑色兰道尔环作为检查视力的标准视环。查视力的标准视环。图图2-6 兰道尔环兰道尔环 D=1.5mm，=1，视力力为1.0。 D=1mm， =40，视力力为1.5。四、视野四、视野 头部不动时，眼睛能看见的范围。头部不动时，眼睛能看见的范围。 在正常情况下，人两眼的水平视场为在正常情况下，人两眼的水平视场为180，垂直视场为，垂直视场为130，水平面上方，水平面上方60，水平面下方为水平面下方为70。 图图2-7 人眼的正常视野人眼的正常视

23、野中间白色部分为双眼都看中间白色部分为双眼都看到部分。到部分。左右两侧阴影部分为左右左右两侧阴影部分为左右两眼分别看到。两眼分别看到。黑色部分为被眼眉、两颊黑色部分为被眼眉、两颊和鼻子遮挡部分。和鼻子遮挡部分。2.2 视觉特性一、暗视觉、明视觉和中介视觉二、光谱灵敏度 CIE认为平均人眼对各种波长的光谱灵敏度 见图1.1，简称为光视效率曲线V()。一、一、暗视觉、明视觉和中介视觉暗视觉、明视觉和中介视觉z明视觉明视觉-亮度超过亮度超过10cd/m10cd/m2 2，视觉细胞的锥状体工作，能，视觉细胞的锥状体工作，能分辩形状和颜色，对光的感受性能很低。分辩形状和颜色，对光的感受性能很低。z暗视觉

24、暗视觉-亮度在亮度在1010-6-61010-2-2cd/mcd/m2 2时，柱状细胞参与视觉工时，柱状细胞参与视觉工作，只能区分不同强弱的灰色和光的深浅；对光的感受性作，只能区分不同强弱的灰色和光的深浅；对光的感受性能比较高。能比较高。z中介视觉中介视觉亮度在亮度在1010-2-210cd/m10cd/m2 2时，柱状细胞、锥状细胞时，柱状细胞、锥状细胞同时参与视觉工作，这种视觉状态为中介视觉同时参与视觉工作，这种视觉状态为中介视觉。 2.2 视觉特性视觉特性锥状体锥状体杆状体L （cd/m2）0明视暗视10-610-2102106中间视觉杆状体 V(V() )为明视觉的光为明视觉的光谱光视

25、效率曲线谱光视效率曲线 V V()()为暗视觉的为暗视觉的光谱光视效率曲线光谱光视效率曲线图图2-3 CIE光度标准观察者光谱光效率光度标准观察者光谱光效率注：注：CIE为法文缩写，国际照明委员会为法文缩写，国际照明委员会二、光谱灵敏度二、光谱灵敏度555nm锥状细胞最大灵敏度波长锥状细胞最大灵敏度波长507nm柱状细胞最大灵敏度波长柱状细胞最大灵敏度波长三、视觉阈限三、视觉阈限1、能引起光觉的最低限度的光量，称为视觉识别、能引起光觉的最低限度的光量，称为视觉识别阈限。阈限。2、其通常情况下与目标物的大小、颜色和呈现的、其通常情况下与目标物的大小、颜色和呈现的时间有关。时间有关。目标物越大颜色

26、波长较长呈现时间越长亮度阈限值越低 能引起光感觉的最低限度的亮度称为视觉能引起光感觉的最低限度的亮度称为视觉的的“绝对阈限绝对阈限”。% 对于在人眼中长时间出现的大目标，视觉对于在人眼中长时间出现的大目标，视觉阈限亮度为阈限亮度为1010-6-6cd/mcd/m2 2% 视觉可以忍受的亮度上限为视觉可以忍受的亮度上限为10106 6cd/mcd/m2 2。% 绝对阈限的倒数称为视觉的绝对阈限的倒数称为视觉的“绝对感受绝对感受性性”。人眼的绝对感受性是很大的。人眼的绝对感受性是很大的。% 视觉阈限的影响因素视觉阈限的影响因素 与目标物大小有关与目标物大小有关 目标物大小用目标物目标物大小用目标物

27、对眼睛所张的角度表示，对眼睛所张的角度表示，称为视角。称为视角。 当视角超过当视角超过3030o o时，亮度时，亮度阈限不再降低。阈限不再降低。图图2-4 亮度阈限与视角的关系亮度阈限与视角的关系与目标物发出的颜色有关与目标物发出的颜色有关在相同视角下，对波长较长的光：红、在相同视角下，对波长较长的光：红、黄光，其亮度阈限就高；黄光，其亮度阈限就高； 对波长较短的光：蓝光，亮度阈限值要对波长较短的光：蓝光，亮度阈限值要低些。低些。 在暗视觉条件下，光谱光效率向短波在暗视觉条件下，光谱光效率向短波方方向偏移。向偏移。与观察时间有关与观察时间有关 不超过不超过0.1s0.1s，而目标物较小，视角不

28、超，而目标物较小，视角不超过过1 1o o，则目标物呈现时间越短，亮度阈限就，则目标物呈现时间越短，亮度阈限就越高；呈现时间越高；呈现时间 越长，亮度阈限值就越越长，亮度阈限值就越低。低。 作用时间超过作用时间超过0.2s0.2s时，视觉阈限就与时时，视觉阈限就与时间无关了。间无关了。四、视觉适应四、视觉适应 人的眼睛在明亮的条件下能看见物体，在微弱光亮下也能人的眼睛在明亮的条件下能看见物体，在微弱光亮下也能看见物体，除了靠变化瞳孔的大小来调节亮度之外，主要由视看见物体，除了靠变化瞳孔的大小来调节亮度之外，主要由视网膜的锥状体细胞工作，在暗处时由杆状体工作。网膜的锥状体细胞工作，在暗处时由杆状

29、体工作。 在照明条件急剧变化的情况下，视觉过程需要适应，从在照明条件急剧变化的情况下，视觉过程需要适应，从黑暗中进入明亮的环境时，眼晴要经过约黑暗中进入明亮的环境时，眼晴要经过约2分钟的时间才能重分钟的时间才能重新恢复视力，这种现象称为明适应；新恢复视力，这种现象称为明适应； 从明亮处进入暗的环境时，眼睛达到适应所需要的时间更从明亮处进入暗的环境时，眼睛达到适应所需要的时间更长，要有长，要有3040分钟才能完全恢复视力，这时称为暗适应。分钟才能完全恢复视力，这时称为暗适应。 急剧和频繁的适应会增加眼睛的疲劳，使视力迅速下降。急剧和频繁的适应会增加眼睛的疲劳，使视力迅速下降。明适应：视觉系统适应

30、高于几个明适应：视觉系统适应高于几个cd/m2亮度亮度变化过程及终极状态。变化过程及终极状态。 发生在由暗处到亮处，需几十秒。发生在由暗处到亮处，需几十秒。图图2-5 明适应与暗适应明适应与暗适应暗适应：视觉系统适应低于百分之几暗适应：视觉系统适应低于百分之几cd/m2亮度变化过程及终极状态。亮度变化过程及终极状态。 从亮处到黑处视觉阈限下降过程，所需过渡从亮处到黑处视觉阈限下降过程，所需过渡时间较长，时间较长，30min。 图图2-5 明适应与暗适应明适应与暗适应锥状视觉适应过程锥状视觉适应过程柱状视觉柱状视觉适应过程适应过程应用应用 在照明设计中，尤其是隧道的照明设计，应考虑暗适在照明设计

31、中，尤其是隧道的照明设计，应考虑暗适应因素，即在隧道入口的一段距离内应有过渡照明，应因素，即在隧道入口的一段距离内应有过渡照明，也即隧道入口处亮度应高些，然后逐渐降低亮度，使也即隧道入口处亮度应高些，然后逐渐降低亮度，使司机有个适应过程。司机有个适应过程。图图2-5 明适应与暗适应明适应与暗适应锥状视觉适应过锥状视觉适应过程程柱状视觉柱状视觉适应过程适应过程五、五、眩光眩光由于视野中的亮度分布或亮度范围的不适由于视野中的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宜，或存在极端的对比，以致引起人眼的不舒适感觉或者降低观察细部适感觉或者降低观察细部(或目标或目标)的能力，这种

32、的能力，这种视觉现象称为视觉现象称为眩光眩光。 夜里汽车开着大灯，感到刺眼。因为晚上，周围很暗，夜里汽车开着大灯，感到刺眼。因为晚上，周围很暗，车灯亮度与周围背景亮度形成大的亮度对比。车灯亮度与周围背景亮度形成大的亮度对比。 夏日晴天的太空，仰望晴空感到刺眼。冬日阳光下的白夏日晴天的太空，仰望晴空感到刺眼。冬日阳光下的白雪会刺眼。因为视野内出现了太亮的发光体雪会刺眼。因为视野内出现了太亮的发光体（一）眩光的分类（一）眩光的分类 根据其造成的后果分类：根据其造成的后果分类： 不舒适眩光不舒适眩光产生不舒适感觉，但不一定降低视觉对象的产生不舒适感觉，但不一定降低视觉对象的可见度的眩光。可见度的眩光

33、。 失能眩光失能眩光降低视觉对象的可见度，但不一定产生不降低视觉对象的可见度，但不一定产生不舒适感觉的眩光。舒适感觉的眩光。 根据其形式分类：根据其形式分类： 直接眩光直接眩光由发光体的直接照射引起的。由发光体的直接照射引起的。 反射眩光反射眩光 由反射面反射发光体发出的光而形成的眩光。由反射面反射发光体发出的光而形成的眩光。反射眩光：反射眩光：当反射面光泽度较高时，能把发光体的像清当反射面光泽度较高时，能把发光体的像清楚地反映出来，即由发光体的像直射引起的。楚地反映出来，即由发光体的像直射引起的。 光幕反射：光幕反射：当反射面反射亮度并不高，且不清楚地反映发当反射面反射亮度并不高，且不清楚地

34、反映发光体的像，然而却使被观察目标的对比度降低，减小了光体的像，然而却使被观察目标的对比度降低，减小了能见度。黑板发生光幕。能见度。黑板发生光幕。视线与光源角度不同，眩光程度不同视线与光源角度不同，眩光程度不同60以外：无眩光区以外：无眩光区4560微弱眩光区微弱眩光区2745中等眩光区中等眩光区1427强烈眩光区强烈眩光区014极强烈眩光区极强烈眩光区（二）影响眩光的因素（二）影响眩光的因素 周围环境较暗时，眼睛的适应亮度很低，即周围环境较暗时，眼睛的适应亮度很低，即使是亮度较低的光，也会有明显的眩光。使是亮度较低的光，也会有明显的眩光。 光源表面或灯具反射面的亮度越高，眩光越光源表面或灯具

35、反射面的亮度越高，眩光越明显。明显。 光源的大小光源的大小（三）降低眩光的方法（三）降低眩光的方法 利用眩光作用于视线角度的关系可以减小和消利用眩光作用于视线角度的关系可以减小和消除眩光；增大背景亮度；降低眩光源的面积；降除眩光；增大背景亮度；降低眩光源的面积；降低光源的亮度。低光源的亮度。红光只对锥体细胞起作用，对杆体细胞不起作用，红光只对锥体细胞起作用，对杆体细胞不起作用，所以，红光不会阻碍杆体细胞的暗适应过程。如果所以，红光不会阻碍杆体细胞的暗适应过程。如果暗室工作人眼在进出暗室时，戴上红色眼镜，从明暗室工作人眼在进出暗室时，戴上红色眼镜，从明亮的地方再会到暗室的时候，就不需要重新暗适应

36、亮的地方再会到暗室的时候，就不需要重新暗适应节约工作时间、保护眼睛。节约工作时间、保护眼睛。 车辆的尾灯采用红灯车辆的尾灯采用红灯 夜间飞机驾驶舱采用红光照明夜间飞机驾驶舱采用红光照明 在向暗适应过渡的过程中，人眼会出现视觉障碍。此时在向暗适应过渡的过程中，人眼会出现视觉障碍。此时驾驶员驾驶车辆，便容易出现视线不清、观察不周等现象，驾驶员驾驶车辆，便容易出现视线不清、观察不周等现象，易导致判断和处理的失误，从而引发交通事故。在易导致判断和处理的失误，从而引发交通事故。在1719时这一时间段内，行人也由于出现视觉障碍而观察不清，避时这一时间段内，行人也由于出现视觉障碍而观察不清，避让过往车辆判断

37、不准。加之这一时间段正是交通高峰期，行让过往车辆判断不准。加之这一时间段正是交通高峰期，行人、车辆十分拥挤，而且，人们回家心切，行人和车辆往往人、车辆十分拥挤，而且，人们回家心切，行人和车辆往往行进速度较快，注意力不易集中，使违反交通规则的现象和行进速度较快，注意力不易集中，使违反交通规则的现象和人次增加。人次增加。一、对比敏感度与可见度一、对比敏感度与可见度亮度对比：目标亮度和背景亮度之差与背景目标亮度和背景亮度之差与背景亮度之比。亮度之比。2.3 视觉功效(二二) 对比敏感度对比敏感度 亮度差别阈限亮度差别阈限Lt：人眼刚刚能识别目标与背景人眼刚刚能识别目标与背景的最小亮度差。的最小亮度差

38、。阈限限对比比Ct：亮度差别阈限与背景亮度之比。亮度差别阈限与背景亮度之比。对比敏感度比敏感度Sc：阈限对比的倒数。阈限对比的倒数。(三三) 可见度可见度 能见度能见度 人眼确定物体存在或形状的难易程度。人眼确定物体存在或形状的难易程度。 在室内应用时，以目标与背景的实际亮度对在室内应用时，以目标与背景的实际亮度对比比C与阈限对比与阈限对比Ct来描述。来描述。 在室外在室外应用用时，以人眼恰可看到，以人眼恰可看到标准目准目标的距离定的距离定义。 二、视觉敏锐度（视力）二、视觉敏锐度（视力）视觉是由大脑和眼睛密切合作而形成的。视觉是由大脑和眼睛密切合作而形成的。 视力的定性含义视力的定性含义是指

39、眼睛辨认物体轮廓和细节的能力。是指眼睛辨认物体轮廓和细节的能力。视力定量含义是视力定量含义是指人眼能够区别两个相邻物体最小张角指人眼能够区别两个相邻物体最小张角D D的倒数。的倒数。国际眼科学会于国际眼科学会于19091909年规定用白底黑色兰道尔环作为检年规定用白底黑色兰道尔环作为检查视力的标准视环。查视力的标准视环。图图2-6 兰道尔环兰道尔环 D=1.5mm，=1，视力力为1.0。 D=1mm， =40，视力力为1.5。 三、视亮度三、视亮度 对于一个固定成分的光，在不同适应亮度条件下对于一个固定成分的光，在不同适应亮度条件下，其感觉到与实际亮度不同，或者在同一亮度条件下，其感觉到与实际

40、亮度不同，或者在同一亮度条件下，不同成分的光，亮度感觉也不同。不同成分的光，亮度感觉也不同。 客观亮度与感觉亮度之间有差异客观亮度与感觉亮度之间有差异, ,即即视亮度；视亮度；一、光谱能量一、光谱能量(功率功率)分布分布 光源的光谱辐射能量光源的光谱辐射能量(功率功率)按波长的分布按波长的分布称为光谱能量称为光谱能量 (功率功率)分布，以光谱能量的任意分布，以光谱能量的任意值来表示光谱能量分布，称为相对光谱能量分值来表示光谱能量分布，称为相对光谱能量分布。布。 物体的颜色是物体对光源的光谱辐射有选物体的颜色是物体对光源的光谱辐射有选择性地反射或透射对人眼所产生的感觉。择性地反射或透射对人眼所产

41、生的感觉。第四节第四节 颜色特性颜色特性图图2-8 常用照明电光源的相对光谱功率分布常用照明电光源的相对光谱功率分布(a)白炽灯、白炽灯、卤钨灯卤钨灯(b)荧光灯荧光灯(c)荧光高荧光高压汞灯压汞灯(d)高压钠高压钠灯灯图图2-8 常用照明电光源的相对光谱功率分布常用照明电光源的相对光谱功率分布(e)钠铊铟灯钠铊铟灯(f )管形镝灯管形镝灯(g)管形氙灯、管形氙灯、日光日光二、颜色的基本特征二、颜色的基本特征 1、分类：、分类： 彩色和非彩色；彩色和非彩色； 中性色：白色、黑色和灰色物体对光谱各波长中性色：白色、黑色和灰色物体对光谱各波长的反射没有选择性，故称为的反射没有选择性，故称为“中性色

42、中性色”。彩色的三个特性：色调、明度、彩度彩色的三个特性：色调、明度、彩度色调：色相，可见光谱不同波长的辐射，在视觉上表色调：色相，可见光谱不同波长的辐射，在视觉上表现为各种色调；现为各种色调；明度：颜色相对明暗的特性明度：颜色相对明暗的特性彩度：彩色的纯洁度彩度：彩色的纯洁度 无彩色只有明度。无彩色只有明度。 2 2、颜色立体：、颜色立体： 用一个三维空间的立体，可以把颜色的三个用一个三维空间的立体，可以把颜色的三个 特性全部表示出来特性全部表示出来图2.4.1 颜色立体3 3、颜色环：一个表示颜色及其混合规律的示意图、颜色环：一个表示颜色及其混合规律的示意图图2.4.2 颜色环三、颜色混合

43、三、颜色混合1 1、颜色光的混合：属于相加混合，是由不同颜色的、颜色光的混合：属于相加混合，是由不同颜色的光谱引起眼睛的同时兴奋。光谱引起眼睛的同时兴奋。 光的相加混合可用于不同类型光源的混合照明、光的相加混合可用于不同类型光源的混合照明、舞台照明、彩色电视的颜色合成等方面；舞台照明、彩色电视的颜色合成等方面；2 2、物体颜色的混合：属于相减混合。、物体颜色的混合：属于相减混合。 掌握颜色混合的规律，一定要注意颜色相加混合掌握颜色混合的规律，一定要注意颜色相加混合与颜色相减混合的区别。与颜色相减混合的区别。四、颜色视觉四、颜色视觉1 1、颜色对比：相邻的不同颜色，在观看时存在着相、颜色对比：相

44、邻的不同颜色，在观看时存在着相互影响，称为颜色对比；互影响，称为颜色对比；2 2、颜色适应：人眼在颜色刺激的作用下所造成的颜、颜色适应：人眼在颜色刺激的作用下所造成的颜色视觉变化，称为颜色适应；色视觉变化，称为颜色适应；3 3、彩色对人的生理、心理作用：、彩色对人的生理、心理作用：各种光色引起视觉疲劳程度不同；各种光色引起视觉疲劳程度不同；不同颜色对人产生的感觉不同，有冷色、暖色之分；不同颜色对人产生的感觉不同，有冷色、暖色之分；二、颜色视觉二、颜色视觉人的视觉器官不但能反映光的强度人的视觉器官不但能反映光的强度亮度亮度感觉感觉，还能反映光的波长特性，还能反映光的波长特性颜色感觉颜色感觉。(一

45、一) 颜色对比颜色对比 相邻的不同颜色，在观看时存在着相互影相邻的不同颜色，在观看时存在着相互影响，这种现象称为响，这种现象称为颜色对比颜色对比。 例如：在一块黄色背景上放张白纸，用眼睛注视白纸中例如：在一块黄色背景上放张白纸，用眼睛注视白纸中心几分钟，白纸会出现蓝色。黄色和蓝色为互补色，即心几分钟，白纸会出现蓝色。黄色和蓝色为互补色，即每种颜色都在其周围诱导出一种确定的颜色，这种颜色每种颜色都在其周围诱导出一种确定的颜色，这种颜色称为被诱导色称为被诱导色( (原来诱导颜色的互补色或相似颜色原来诱导颜色的互补色或相似颜色) )。(二二) 颜色适应颜色适应 人眼在颜色刺激下所造成的颜色视觉变化，

46、称为人眼在颜色刺激下所造成的颜色视觉变化，称为颜色颜色视觉视觉。 如：先在日光下看物体的颜色，然后突然改在室如：先在日光下看物体的颜色，然后突然改在室内白炽灯先看物体的颜色，开始时，室内照明看起来内白炽灯先看物体的颜色，开始时，室内照明看起来带有白炽灯的黄色，物体的颜色也带有一些黄色，几带有白炽灯的黄色，物体的颜色也带有一些黄色，几分钟后，视觉适应了白炽灯光的颜色，室内照明趋向分钟后，视觉适应了白炽灯光的颜色，室内照明趋向变白，物体的颜色趋向恢复到日光下的原来的颜色。变白，物体的颜色趋向恢复到日光下的原来的颜色。如：在暗色背景上照射一小块黄光，当眼睛先看如：在暗色背景上照射一小块黄光，当眼睛先

47、看过强烈红光之后，再看这黄光，此时呈现绿色，经过过强烈红光之后，再看这黄光，此时呈现绿色，经过一段时间，眼睛会从红光的适应中逐渐恢复，绿色渐一段时间，眼睛会从红光的适应中逐渐恢复，绿色渐淡，几分钟后又成为原理的黄色。淡，几分钟后又成为原理的黄色。图图2-9 颜色适应颜色适应(三三) 彩色对人的生理、心理作用彩色对人的生理、心理作用 生理方面生理方面蓝、紫色最易引起疲劳，红、橙色次之，蓝、紫色最易引起疲劳，红、橙色次之，黄绿、蓝绿、淡青等颜色最小。设备外壳颜色黄绿、蓝绿、淡青等颜色最小。设备外壳颜色宜采用黄绿、蓝绿等颜色宜采用黄绿、蓝绿等颜色眼睛对黄色较为敏感，常用黄与黑与蓝相眼睛对黄色较为敏感

48、，常用黄与黑与蓝相间的色彩作为危险部位的警告色标。间的色彩作为危险部位的警告色标。心理方面心理方面红、橙、黄等颜色有种温暖的感觉暖色红、橙、黄等颜色有种温暖的感觉暖色青、蓝、紫等颜色有冷、凉的感觉冷色青、蓝、紫等颜色有冷、凉的感觉冷色2.5 表色系统 一、分类一、分类 将颜色进行分类，并用数字、字母来表示；将颜色进行分类，并用数字、字母来表示； 1 1、孟塞尔表色系统：目前用得最广泛的表色系、孟塞尔表色系统：目前用得最广泛的表色系统，采用颜色图册的表色系统，即按颜色的三个特统，采用颜色图册的表色系统，即按颜色的三个特性进行分类，并以它们的组合来表示。性进行分类，并以它们的组合来表示。 色调色调

49、H H，明度，明度V V，彩度，彩度C C，表示为：，表示为：HV/CHV/C 一、孟塞尔表色系统一、孟塞尔表色系统 图2.5.1 孟塞尔色调与彩度2 2、CIECIE表色系统表色系统三原色学说：光谱的全部颜色可以用红三原色学说：光谱的全部颜色可以用红R R、绿、绿G G、蓝、蓝B B三种光谱波长的光混合得到；三种光谱波长的光混合得到； r+g+br+g+b =1 =1CIECIE色度图：色度图： 用三原色比例用三原色比例x x，y y，z z来表示一种颜色来表示一种颜色 x+y+zx+y+z=1=1 二、二、CIE表色系统表色系统图2.5.2 CIE色度图 三色原理：（杨三色原理：（杨-赫姆

50、霍尔兹学说）赫姆霍尔兹学说） 任一给定颜色可以用三种原色（红、绿、蓝）按任一给定颜色可以用三种原色（红、绿、蓝）按照一定比例混合而成，各种颜色的光都可以分解成照一定比例混合而成，各种颜色的光都可以分解成红、绿、蓝三种波长的单色光。人视网膜上的锥状红、绿、蓝三种波长的单色光。人视网膜上的锥状细胞包含着红绿蓝三种反映色素，它们分别对不同细胞包含着红绿蓝三种反映色素，它们分别对不同波长的光发生反应，视觉神经中枢综合这三种刺激波长的光发生反应，视觉神经中枢综合这三种刺激的相对强度而产生一种颜色感觉，三种刺激的相对的相对强度而产生一种颜色感觉，三种刺激的相对强度不同时，就产生不同的颜色视觉强度不同时，就

51、产生不同的颜色视觉一、光源的颜色一、光源的颜色 光源的色表：指的是人眼观看光源所发出光光源的色表：指的是人眼观看光源所发出光的颜色的颜色(灯光的表观颜色灯光的表观颜色)。光源的显色性：即光源射到物体上光源的显色性：即光源射到物体上,呈现物体颜呈现物体颜色的程度色的程度. 显色性越高，则光源对颜色的表现就越好，显色性越高，则光源对颜色的表现就越好，我们见到的颜色也就越接近自然色我们见到的颜色也就越接近自然色.国际照明委员国际照明委员会会CIE把太阳的显色指数定为把太阳的显色指数定为Ra=100. 第六节第六节 颜色与显色颜色与显色(一一) 光源的色温光源的色温1、概念、概念v某个光源所发射的光的

52、色度与黑体在某一温度下所发出的某个光源所发射的光的色度与黑体在某一温度下所发出的光的色度完全相同时，则黑体这个温度就称为该光源的色光的色度完全相同时，则黑体这个温度就称为该光源的色温。温。v光源与黑体（或完全辐射体）的颜色相同时，该黑体的温光源与黑体（或完全辐射体）的颜色相同时，该黑体的温度就称为光源的色温。度就称为光源的色温。2 2、 常用常用色温色温来定量描述光源色表。来定量描述光源色表。 色温以绝对温度色温以绝对温度K来表示，即将一标准黑体（如铁）加热，温度来表示，即将一标准黑体（如铁）加热，温度升高到一定程度时颜色开始由深红升高到一定程度时颜色开始由深红浅红浅红橙红橙红白白蓝，逐蓝，逐

53、步改变，某光源与黑体的颜色相同时，我们将黑体的绝对温度称为该步改变，某光源与黑体的颜色相同时，我们将黑体的绝对温度称为该光源之色温光源之色温F黑体黑体在任何温度下某物体能把投射到它表面的任在任何温度下某物体能把投射到它表面的任何波长的能量全部吸收，该物体称之为何波长的能量全部吸收，该物体称之为黑体。黑体。800900K温度下，黑体辐射呈红色3000K呈黄白色5000K左右呈白色800010000K呈淡蓝色F热辐射光源的光色热辐射光源的光色 光谱能量分布与黑体的光谱能量分布近似，色温光谱能量分布与黑体的光谱能量分布近似，色温与白炽体的实际温度有一定的内在联系。与白炽体的实际温度有一定的内在联系。

54、 白炽灯泡的色温为白炽灯泡的色温为2878K 灯丝的真实温度为灯丝的真实温度为2800KF热辐射光源以外的其他光源的光色热辐射光源以外的其他光源的光色光谱功率分布形式与黑体辐射有一定的差距光谱功率分布形式与黑体辐射有一定的差距，用，用黑黑体在某一温度辐射最接近的颜色来近似地确定这类体在某一温度辐射最接近的颜色来近似地确定这类光源的色温，因此称作光源的色温，因此称作相关色温。相关色温。 符号符号 Tcp 红色光的色温低红色光的色温低 蓝色光的色温高蓝色光的色温高各种光源的色温各种光源的色温3、常见光源的色温（、常见光源的色温（K）常见光源的色温：常见光源的色温：常见光源的色温：常见光源的色温：晴

55、朗的天空晴朗的天空12000 k 阴云的天空阴云的天空7000 k白天北窗进光白天北窗进光6500 k 头顶的太阳光头顶的太阳光5250 k圆月圆月 4152 k 100W白炽灯：白炽灯：2750K地平线上太阳光地平线上太阳光1850k 40W荧光灯：荧光灯：6600K 三基色荧光灯三基色荧光灯 4000K(较好，接近日光）较好，接近日光）4、色温和色表、色温和色表相关色温（相关色温（K）色表色表大于大于5500冷色（冷色（B-W）33005500中间色（中间色（W）小于小于3300暖色（暖色（R-W）光色与照度的不同匹配给人的感受不同，如下表照度（lx）暖色中间冷色5005001000100

56、02000200030003000舒适刺激不自然中等舒适刺激冷中等舒适 5、通过经验得知：、通过经验得知： 暖光源（低色温光源）暖光源（低色温光源） 缓和、温馨、兴奋之感。缓和、温馨、兴奋之感。 冷光源（高色温光源）冷光源（高色温光源） 自然、平静、高效的感觉。自然、平静、高效的感觉。6、人们所喜欢的照明水平，不受光源的色温的影响，也就是、人们所喜欢的照明水平，不受光源的色温的影响，也就是在进行视觉作业的场所，创造舒适的观看条件比创造愉快的在进行视觉作业的场所，创造舒适的观看条件比创造愉快的气氛更为重要！气氛更为重要！低照度低照度高照度高照度(二二) 光源的显色性光源的显色性 照明光源显现被照

57、物体颜色的性能称为照明光源显现被照物体颜色的性能称为显显色性。色性。 2标准光源标准光源CIE规定了四种，常以标准光源规定了四种，常以标准光源A作为低色作为低色温光源的参照标准。温光源的参照标准。标准光源标准光源A：温度约为：温度约为2856K的完全辐射体的完全辐射体(黑体黑体)发出的光，现实的标准光源发出的光，现实的标准光源A是色温为是色温为2856K的充气钨丝灯泡。的充气钨丝灯泡。1、光源对物体色表的影响、光源对物体色表的影响光源的显色性。光源的显色性。2、显色性是基于人的视觉，能使物体呈现、显色性是基于人的视觉，能使物体呈现“真实性真实性”的能力。的能力。3、“真实性真实性”颜色最广泛的

58、标准以中午的日光为参颜色最广泛的标准以中午的日光为参照光源。照光源。2显色指数显色指数1、显色系数是物体的心理色符合程度的度量。、显色系数是物体的心理色符合程度的度量。2、基本等级：光源的显色指数愈高，其显色性能愈好。、基本等级：光源的显色指数愈高，其显色性能愈好。定量表征光源显色的优劣。定量表征光源显色的优劣。用被测光源下物体的颜色与参照光源下物体的颜色相符程度用被测光源下物体的颜色与参照光源下物体的颜色相符程度来衡量。来衡量。 一般显色指数一般显色指数Ra 特殊显色指数特殊显色指数Ri2显色指数等级显色指数等级 Ra=10080, 显色性优良显色性优良Ra=7950, 显色性一般显色性一般

59、Ra50, 显色性较差显色性较差二、物体的颜色二、物体的颜色物体表面的颜色物体表面的颜色是它对照射光线中某一种是它对照射光线中某一种波长的光反射波长的光反射(或透射或透射)，比其他波长的光要强，比其他波长的光要强得多，反射得多，反射(或透射或透射)得最强的波长的光，即为得最强的波长的光，即为该物体的色彩。该物体的色彩。黑色物体黑色物体对各种彩色的光都吸收，不能反射对各种彩色的光都吸收，不能反射光，无论什么彩色光或日光照射都显黑色。光，无论什么彩色光或日光照射都显黑色。白色物体白色物体能将所有的彩色光都反射出来，日能将所有的彩色光都反射出来，日光照射时显白色，红光照射时显红色，其他彩光照射时显白

60、色，红光照射时显红色，其他彩色光照射时就显现与光源相同的彩色。色光照射时就显现与光源相同的彩色。荧光高压汞灯的光谱中青、蓝、绿光多，红荧光高压汞灯的光谱中青、蓝、绿光多，红光很少，照射在白黄色的人脸上反射的青、光很少，照射在白黄色的人脸上反射的青、蓝、绿光较多，脸显青灰色。蓝、绿光较多，脸显青灰色。照射在蓝布上，蓝布的光谱反射比以蓝光最照射在蓝布上，蓝布的光谱反射比以蓝光最强。蓝布吸收了其他颜色光而反射蓝光，蓝布强。蓝布吸收了其他颜色光而反射蓝光，蓝布呈蓝色呈蓝色钠灯照射蓝布。钠灯的发射光谱中无蓝色钠灯照射蓝布。钠灯的发射光谱中无蓝色光，绝大多数光线被蓝布吸收，几乎无反射光，绝大多数光线被蓝布吸收，几乎无反射光，蓝布呈黑色。光，蓝布呈黑色。光源发出各种波光源发出各种波长的光，如果光中所包长的光，如果光中所包含的各种可见光的波长含的各种可见光的波长之间相对平衡的话，这之间相对平衡的话，这种光称作白光。种光称作白光。图图2-10 物体的颜色物体的颜色